WO2017138432A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

ヘッドアップディスプレイ装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017138432A1
WO2017138432A1 PCT/JP2017/003823 JP2017003823W WO2017138432A1 WO 2017138432 A1 WO2017138432 A1 WO 2017138432A1 JP 2017003823 W JP2017003823 W JP 2017003823W WO 2017138432 A1 WO2017138432 A1 WO 2017138432A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
virtual image
image display
display surface
display
viewer
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/003823
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一夫 諸橋
芽久実 佐藤
Original Assignee
日本精機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本精機株式会社 filed Critical 日本精機株式会社
Priority to JP2017566903A priority Critical patent/JP6766828B2/ja
Publication of WO2017138432A1 publication Critical patent/WO2017138432A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays

Definitions

  • the present invention is a head capable of generating a virtual first virtual image display surface inclined in the depth direction of the line of sight and a virtual second virtual image display surface that rises toward the viewer from the first virtual image display surface.
  • the present invention relates to an up display device.
  • the head-up display device displays a virtual image on a virtual virtual image display surface.
  • the head-up display device disclosed in Patent Document 1 includes a far virtual image display surface generated far away from a viewer, and a visual recognition. A near virtual image display surface generated in the vicinity of the person.
  • the conventional head-up display device 501 includes a far virtual image display surface 510 that is generated far from the viewer and can display the far virtual image 511 in the region, and the viewer's A near virtual image display surface 520 that is generated in the vicinity and can display the near virtual image 521 in the region is generated so that the angles 512 and 522 with respect to the lane 3 are approximately 90 degrees, respectively.
  • the conventional head-up display device 501 has a far virtual image display surface 510 disposed above the visual field of the viewer, and a near virtual image display is provided below the far virtual image display surface 510.
  • a surface 520 is disposed.
  • the distant virtual image 511 displayed on the distant virtual image display surface 510 is naturally displayed superimposed on the far side in the lane 3, so that it is displayed far away. It is easy to be recognized.
  • the far virtual image display surface 510 is separated from the near virtual image display surface 520 above and below, it is difficult to recognize how far the far virtual image 511 is displayed compared to the near virtual image 521, and the display is more stereoscopic. The technology to make it recognize automatically was desired.
  • One object of the present invention is to provide a head-up display device that makes it easier to recognize a virtual image three-dimensionally.
  • the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
  • the head-up display device of the present invention includes a first virtual image display surface capable of displaying a first virtual image in a virtual plane inclined such that the lower end is positioned in the vicinity of the viewer, and a lower end of the first virtual image display surface.
  • a second virtual image display surface that is located closer to the viewer than the first virtual image display surface and that can display the second virtual image in a virtual plane that rises toward the viewer from the first virtual image display surface.
  • the first virtual image display surface is: A left display region on the left side of the left end of the second virtual image display surface or / and a right display region on the right side of the right end of the second virtual image display surface, A first end portion disposed below the upper end of the second virtual image display surface in the left display region and / or the right display region, and a first portion disposed above the upper end of the second virtual image display surface.
  • 2 displays a line virtual image composed of one or a plurality of images along a path connecting up to two ends.
  • the head-up display device of the present invention can make a viewer recognize a virtual image more three-dimensionally.
  • the HUD device 1 of the present invention is mounted on a host vehicle (an example of a moving body) 2, and a virtual first virtual image display surface 100 capable of displaying a first virtual image V1 on the surface, A virtual second virtual image display surface 200 that is closer to the viewer (for example, the driver of the host vehicle 2) than the first virtual image display surface 100 and can display the second virtual image V2 on the surface is generated.
  • the 1st virtual image display surface 100 and the 2nd virtual image display surface 200 are only the area
  • the first virtual image display surface 100 is a surface inclined in the depth direction Z (typically in front of the host vehicle 2) when viewed from the viewer.
  • the first virtual image display surface 100 of the present embodiment includes, for example, a left display region 101 that is visually recognized to the left of the left end portion of the second virtual image display surface 200 and a second virtual image display surface 200 as illustrated in FIG.
  • An abbreviation comprising a right display area 102 that is visible to the right from the right end, and a connected display area 103 that is visible above the second virtual image display surface 200 and connects the left display area 101 and the left display area 101. It is formed in a gate shape.
  • the left display area 101 and the right display area 102 on the first virtual image display surface 100 are a left extension display area 101a and a right extension that extend downward from the upper end of the second virtual image display surface 200 when viewed from the viewer.
  • a display area 102a is included.
  • the first virtual image display surface 100 of the present embodiment is disposed so as to be inclined such that the upper end portion 100 u is farther from the viewer than the lower end portion 100 d.
  • the second virtual image display surface 200 is a surface that rises toward the viewer from the first virtual image display surface 100.
  • the second virtual image display surface 200 of the present embodiment is a virtual surface having substantially the same distance from the lower end portion 200d to the upper end portion 200u with the viewer as the base point. That is, as shown in FIG. 1, in the own vehicle 2 on the road surface (lane 3) with no gradient, the surface opposite to the viewer side of the first virtual image display surface 100 and the lane 3 (for example, the horizontal direction)
  • the angle ⁇ 1 formed is set to be smaller than the angle ⁇ 2 formed by the surface opposite to the viewer side of the second virtual image display surface 200 and the lane 3 (for example, the horizontal direction).
  • the angle ⁇ 1 is 0 to 30 degrees, and is specifically set to 20 degrees, for example.
  • the angle ⁇ 2 is not less than 80 degrees and not more than 90 degrees, and is specifically set to 83 degrees, for example.
  • the angle formed between the first virtual image display surface 100 and the second virtual image display surface 200 is preferably 50 degrees or more.
  • the above-mentioned distance from the viewer as the base point means that the distance tolerance from the viewer to the entire area of the second virtual image display surface 200 is within 0.1 meters.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a head-up display device (hereinafter referred to as a HUD device) 1 of the present embodiment, and a perspective view illustrating the arrangement of the first screen 30 and the second screen 40 of the present embodiment.
  • a HUD device head-up display device 1 of the present embodiment
  • FIG. 3 The configuration of the HUD device of this embodiment will be described with reference to FIG.
  • the HUD device 1 is mounted on, for example, an automobile. As shown in FIG. 3, the housing 10, the projection device 20, the first screen 30, the second screen 40, and a plane mirror (projection unit) 50 are provided. And a concave mirror (projection unit) 60 and a control board (not shown).
  • the HUD device 1 uses a plane mirror 50 and a concave mirror 60 to display a first display image M1 projected on the first screen 30 by the projection device 20 and a second display image M2 projected on the second screen 40 by the projection device 20. By reflecting toward the windshield (an example of the transmission / reflection part) 2 of the vehicle, the first virtual image V1 of the first display image M1 and the second virtual image V2 of the second display image M2 are displayed to the viewer. To do.
  • the housing 10 is made of, for example, black light-shielding synthetic resin, and houses the projection device 20, the first screen 30, the second screen 40, the plane mirror 50, and the concave mirror 60 inside, and a control board (not shown) outside. It is attached.
  • the housing 10 has an opening 10a that allows display light N to be described later to pass through the windshield 2a.
  • the opening 10a is covered with a translucent cover 10b.
  • the projection device 20 directs the first projection light L1 indicating the first display image M1 described later and the second projection light L2 indicating the second display image M2 toward the first screen 30 and the second screen 40 described later.
  • the first display image M1 and the second display image M2 are formed on the first screen 30 and the second screen 40.
  • the detailed configuration of the projection device 20 will be described in detail later.
  • the first screen 30 is a transmissive screen that receives the first projection light L1 emitted from the projection device 20 on the back surface and displays the first display image M1 on the front surface side, and includes, for example, a holographic diffuser, a microlens array, It is composed of a diffusion plate or the like.
  • the first screen 30 displays the first display image M1
  • the first display light N1 indicating the first display image M1 is projected onto the windshield 2a by the flat mirror 50 and the concave mirror 60 described later, and the viewer sees by the windshield 2a. Reflected in the direction of E. Thereby, the viewer E can visually recognize the 1st virtual image V1 on the other side of the windshield 2a.
  • the first screen 30 has a concave display area provided with a cutout portion 30a obtained by cutting out a part of a substantially rectangular outer edge portion into a rectangular shape. Therefore, the first virtual image display surface 100 also has a concave displayable area.
  • the 2nd projection light L2 mentioned later reaches
  • the second screen 40 is formed in a rectangular shape that is substantially similar to the cutout portion 30a of the first screen 30, receives the second projection light L2 emitted from the projection device 20 on the back surface, and has a second surface on the front side.
  • This is a transmissive screen that displays the display image M2, and is configured by, for example, a holographic diffuser, a microlens array, a diffusion plate, and the like, similar to the first screen 30.
  • the second screen 40 displays the second display image M2
  • the second display light N2 indicating the second display image M2 is projected onto the windshield 2a by the flat mirror 50 and the concave mirror 60 described later, and is viewed from the viewer E.
  • a second virtual image V2 is displayed on the other side of the windshield 2a.
  • the first screen 30 is disposed closer to the projection device 20 than the second screen 40. That is, the optical path length of the first display light N1 traveling from the first screen 30 toward the viewer E is longer than the optical path length of the second display light N2 traveling from the second screen 40 toward the viewer E. . Therefore, the distance (display distance) from the viewer E to the position where the first virtual image V1 is displayed is longer than the distance (display distance) from the viewer E to the position where the second virtual image V2 is displayed.
  • the HUD device 1 in the present embodiment can display the first virtual image V1 so that it is at a position farther than the second virtual image V2.
  • the first screen 30 is arranged so that the normal direction 31 has a predetermined angle ⁇ 3 with respect to the optical axis of the first display light N1 from the first screen 30 toward the viewer E.
  • the second screen 40 has an angle (not shown) with respect to the optical axis of the second display light N2 that is normal to the viewer E from the second screen 40 and the normal direction 31 of the first screen 30. It arrange
  • the angle ⁇ 1 (angle ⁇ 2) of the surface 100 (second virtual image display surface 200) is determined.
  • the angle ⁇ 1 (angle ⁇ 2) of the first virtual image display surface 100 (second virtual image display surface 200) with respect to the lane 3 may be adjusted by a free curved surface of the concave mirror 60 described later.
  • the distance between the upper end portion 100u of the first virtual image display surface 100 farthest from the viewer in the host vehicle 2 and the viewer is about 5 meters, and is the most from the viewer (host vehicle 2).
  • the distance between the lower end portion 100d of the near first virtual image display surface 100 and the viewer is about 3 meters.
  • the distance between the second virtual image display surface 200 and the viewer is about 2.5 meters.
  • the second virtual image display surface 200 of the present embodiment is arranged on the viewer side by 2 meters away from the upper end portion 100u of the first virtual image display surface 100 farthest from the viewer.
  • the second virtual image display surface 200 is separated from the upper end portion 100u of the first virtual image display surface 100 farthest from the viewer by 2 meters or more, the first virtual image V1 displayed on the first virtual image display surface 100 and The difference in display distance (three-dimensional arrangement) from the second virtual image V2 displayed on the second virtual image display surface 200 can be recognized.
  • the second virtual image display surface 200 of the present embodiment is disposed on the viewer side by 0.5 meters away from the lower end portion 100d of the first virtual image display surface 100 closest to the viewer.
  • the 1st virtual image display surface 200 displayed on the 1st virtual image display surface 100 by separating 0.5 meter or more from the lower end part 100d of the 1st virtual image display surface 100 nearest to a viewer.
  • the viewer can recognize the three-dimensional arrangement of the virtual image V1 and the second virtual image V2 displayed on the second virtual image display surface 200.
  • the plane mirror (projection unit) 50 is formed by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin or a glass material by means of vapor deposition or the like, and the first mirror 30 and the second screen 40 emitted from the first screen 30.
  • the display light N1 and the second display light N2 are reflected toward the concave mirror 60.
  • the concave mirror (projection unit) 60 is obtained by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin material by means such as vapor deposition, and the first display light N1 and the second display light N2 reflected by the flat mirror 50. Is a mirror having a concave free-form curved surface that is further reflected and emitted toward the windshield 2a.
  • the first display light N1 and the second display light N2 reflected by the concave mirror 60 are transmitted through the translucent cover 10b provided in the opening 10a of the housing 10 and reach the windshield 2a.
  • the first display light N1 and the second display light N2 reflected by the windshield 2a form a first virtual image V1 and a second virtual image V2 at the front position of the windshield 2a.
  • the HUD apparatus 1 can make the viewer E visually recognize both the virtual image V (the first virtual image V1 and the second virtual image V2) and the outside scene that actually exists in front of the windshield 2a.
  • the concave mirror 60 has a function as a magnifying glass, enlarges the display image M displayed on the projection device 20, and reflects it to the windshield 2a side. That is, the first virtual image V1 and the second virtual image V2 visually recognized by the viewer E are images obtained by enlarging the first display image M1 and the second display image M2 displayed by the projection device 20.
  • the concave mirror 60 also has a function of reducing distortion of the first virtual image V1 and the second virtual image V2 caused by the windshield 2a being a curved surface. Below, the specific structure of the projection apparatus 20 is demonstrated.
  • the projection device 20 includes a projector 21 that generates and emits the first projection light L1 and the second projection light L2, and the first projection light L1 and the second projection incident from the projector 21.
  • a first screen 30 that includes a fold mirror 22 that reflects and reflects the light L ⁇ b> 2, and an imaging position adjustment mirror 23 that adjusts the imaging distance of light incident from the fold mirror 22, and is separated from the projection device 20 by a different distance.
  • the first projection light L1 and the second projection light L2 are imaged on the second screen 40 and the second screen 40, respectively.
  • the projector 21 includes a reflective display element such as DMD (Digital MicroMirror Device) and LCOS (registered trademark: Liquid Crystal On Silicon), and a transmissive display element such as a TFT (Thin Film transistor) liquid crystal panel. Based on the control signal from the substrate, the first projection light L1 and the second projection light L2 for displaying the first display image M1 and the second display image M2 are emitted toward the fold mirror 22.
  • DMD Digital MicroMirror Device
  • LCOS registered trademark: Liquid Crystal On Silicon
  • TFT Thin Film transistor
  • the distorted virtual image V (first virtual image V1, Control is performed to display the display image M (first display image M1, second display image M2) distorted in advance in consideration of the optical characteristics and arrangement of each optical member so as not to become the second virtual image V2). Is done.
  • the fold mirror 22 is obtained by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin or a glass material by means such as vapor deposition, and the first projection light L1 and the second projection light emitted from the projector 21. This is a plane mirror that reflects L2 to an imaging position adjusting mirror 23 described later.
  • the package of the projection device 20 can be made more compact.
  • a plurality of fold mirrors 22 may be provided between the projector 21 and the imaging position adjusting mirror 23, or the fold mirror 22 may be omitted.
  • the imaging position adjusting mirror 23 is formed by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin material or a glass material by means such as vapor deposition, and receives the first projection light L1 on the same base material.
  • the first reflecting surface 231 has a flat reflecting surface, and reflects the received first projection light L1 to the first screen 30 without changing the imaging distance.
  • a first display image M1 is formed on the surface side of the image.
  • the second reflecting surface 232 is formed by a free-form surface having a convex reflecting surface, and the received second projection light L2 is reflected on the second screen 40 by changing the imaging distance to be long, thereby reflecting the second screen 40.
  • a second display image M2 is formed on the surface side of the image.
  • the imaging position adjusting mirror 23 is different in the curved shape of the first reflecting surface 231 that reflects the first projection light L1 and the second reflection surface 232 that reflects the second projection light L2.
  • the imaging distance can be made different between the first projection light L1 and the second projection light L2. Therefore, the first virtual image V1 and the second virtual image V2 visually recognized by the viewer E can be displayed at different display distances, and information displayed as the first virtual image V1 and information displayed as the second virtual image V2 Can be differentiated, and the identification of information can be improved. Further, since the imaging distance between at least the first projection light L1 and the second projection light L2 emitted from the same projector 21 can be made different, the cost can be reduced compared with the case where a plurality of displays are provided. Can do.
  • the projection light L from the projector 21 is applied to the imaging position adjusting mirror 23. Since at least the imaging distance between the first projection light L1 and the second projection light L2 can be made different by simply irradiating, space saving can be realized without complicating the optical path of the projection light L.
  • the imaging position adjusting mirror 23 in the present embodiment includes a first reflecting surface 231 and a second reflecting surface 232 that change the imaging distance between the first projection light L1 and the second projection light L2 on the same substrate. Therefore, the relative position between the first reflecting surface 231 and the second reflecting surface 232 is not easily shifted due to an assembly error or the like, and the first projection light L1 and the second projection light L2 are accurately transmitted to the first screen. 30 and the second screen 40.
  • the first reflecting surface 231 and the second reflecting surface 232 in the imaging position adjusting mirror 23 may be provided on separate mirrors when the influence of an assembly error or the like is small.
  • the projector 21 in the present embodiment does not project the projection light L for generating an image near the boundary between the first reflecting surface 231 and the second reflecting surface 232 of the imaging position adjusting mirror 23.
  • the projection light L having a low light intensity is irradiated so that it is difficult to be recognized as an image.
  • the first display image M1 to be displayed on the first screen 30 is the first display image M1. It is possible to prevent the two screens 40 from being projected.
  • the imaging position adjusting mirror 23 since a part of the imaging position adjusting mirror 23 (first reflection surface 231) in the present embodiment is formed as a flat surface, the projection light L projected from the projector 21 can be reflected without being distorted. . In addition, the design and manufacturing of the imaging position adjusting mirror 23 is facilitated, and the design manufacturing cost can be reduced.
  • the imaging position adjusting mirror 23 forms a first reflecting surface 231 that reflects the first projection light L1 toward the first screen 30 as a concave surface, and reflects the second projection light L2 toward the second screen 40.
  • the second reflecting surface 232 to be formed may be a flat surface.
  • the imaging position adjusting mirror 23 forms a first reflecting surface 231 that reflects the first projection light L1 toward the first screen 30 as a concave surface, and reflects the second projection light L2 toward the second screen 40.
  • the second reflecting surface 232 may be formed as a convex surface.
  • the HUD device 1 of the present embodiment extends to a region 111 below the upper end portion 200 u of the second virtual image display surface 200 in the first virtual image display surface 100 as viewed from the viewer.
  • the first end P1 is arranged in the left extension display area 101a and / or the right extension display area 102a, and the second end P2 is arranged in the area 112 above the upper end part 200u of the second virtual image display surface 200.
  • a line virtual image V1 including one or a plurality of images along the path P is displayed.
  • the display control unit 70 of the HUD device 1 includes, for example, a speed detection unit 5 that detects the speed of the host vehicle 2 via a communication bus 4 such as a CAN provided in the host vehicle 2.
  • a steering angle detection unit 6 that detects the steering angle of the steering of the host vehicle 2 and a surrounding vehicle detection unit 7 that detects the position and relative speed of other vehicles existing around the host vehicle 2 are connected.
  • the display control unit 70 includes, for example, a processing unit 71, a storage unit 72, and an interface 73.
  • the processing unit 71 is configured by, for example, a CPU
  • the storage unit 72 is configured by, for example, a ROM
  • the interface 73 is configured by an input / output communication interface connected to the communication bus 4.
  • the interface 73 is connected to the information about the speed of the host vehicle 2 from the speed detection unit 5, the information about the steering angle from the steering angle detection unit 6, and the relative to the rear vehicle from the surrounding vehicle detection unit 7 via the communication bus 4. Get information about distance and relative speed.
  • the storage unit 72 also stores display control data for generating image data based on the input information and the like.
  • the processing unit 71 reads out the display control data from the storage unit 72 and controls the projector 21 to display the first virtual image V1 at a predetermined position on the first virtual image display surface 100.
  • the display control unit 70 may be inside the HUD device 1, and a part or all of the functions may be provided on the vehicle side outside the HUD device 1.
  • the speed detector 5 is composed of, for example, a speed sensor that detects the speed of the host vehicle 2.
  • the display control unit 70 displays the line virtual image V1 on the first virtual image display surface 100 when the speed of the host vehicle 2 input from the speed detection unit 5 is equal to or higher than a predetermined threshold value.
  • the display control unit 70 may change the display mode of the line virtual image V1 according to the speed of the host vehicle 2.
  • the change in the display mode includes, for example, changing the blinking cycle of the line virtual image V1, changing the display color, changing the display luminance, changing the shape, changing the size, and the like.
  • the display mode of the plurality of images may be sequentially changed along the path P.
  • the display control unit 70 may adjust the moving speed of the change in the display mode of the plurality of images based on the speed of the host vehicle 2, specifically, based on the travel of the host vehicle 2.
  • the moving speed of the change in the display mode of the plurality of images is adjusted so as to be faster than the moving speed of the scenery (real scene) on which the virtual image V1 is superimposed.
  • the rudder angle detection unit 6 includes, for example, a rudder angle sensor that detects the steering angle of the steering of the host vehicle 2 and a tire angle sensor that detects the tire angle of the host vehicle 2.
  • the display control unit 70 estimates the travel route of the tire of the host vehicle 2 based on the signal input from the steering angle detection unit 6, and lines the travel route of the tire of the host vehicle 2 on the first virtual image display surface 100.
  • the virtual image V1 may be displayed.
  • the surrounding vehicle detection unit 7 is constituted by, for example, a ranging camera, a radar sensor, or the like.
  • the surrounding vehicle detection unit 7 can individually recognize a rear vehicle approaching the host vehicle 2, continuously or intermittently detects the relative distance between the host vehicle 2 and each of the rear vehicles, and the time difference thereof.
  • the relative speed of the rear vehicle can be calculated based on the speed of the host vehicle 2.
  • the surrounding vehicle detection part 7 has communication means, such as vehicle-to-vehicle communication and road-to-vehicle communication via the communication infrastructure on the road, and even if it calculates
  • the display control unit 70 determines whether the relative distance from the rear vehicle is within a predetermined distance or when the relative speed of the rear vehicle approaches at a predetermined speed or higher.
  • the line virtual image V ⁇ b> 1 is displayed on the 1 virtual image display surface 100.
  • the display control unit 70 may change the display mode of the line virtual image V1 according to the relative distance and the relative speed of the rear vehicle.
  • the change in the display mode includes, for example, changing the blinking cycle of the line virtual image V1, changing the display color, changing the display luminance, changing the shape, changing the size, and the like.
  • the HUD device 1 of the present embodiment described above includes the first virtual image display surface 100 capable of displaying the first virtual image V1 in a virtual plane inclined so that the lower end portion 100d is positioned in the vicinity of the viewer, A second virtual image V2 that is located closer to the viewer than the lower end portion 100d of the first virtual image display surface 100 and can display the second virtual image V2 in a virtual plane that rises toward the viewer from the first virtual image display surface 100.
  • the first virtual image display surface 100 has a length in the left-right direction X that is the left-right direction X of the second virtual image display surface 200.
  • the first virtual image display surface 100 has a first end P1. From one or more images along a path P arranged in the extended display area (101a, 102a) and the second end P2 arranged in the area 112 above the upper end 200u of the second virtual image display surface 200 The line virtual image V1 is displayed.
  • first end portion P1 of the line virtual image V1 displayed on the first virtual image display surface 100 is visually recognized side by side with the second virtual image V2 displayed on the second virtual image display surface 200. Is done. That is, both one end (first end portion P1) of the line virtual image V1 and the second virtual image V2 are visually recognized by being superimposed on the real scene 3a that is approximately equidistant from the host vehicle 2. However, since the first virtual image display surface 100 is generated at a position farther than the second virtual image display surface 200, the first virtual image display surface 100 is superimposed on the real scene 3 a that is substantially equidistant from the host vehicle 2. The first end P1) is recognized farther than the second virtual image V2.
  • the line virtual image V1 is directed to the second end portion P2 along the path P from the first end portion P1. As it goes, it is recognized to gradually move away from the second virtual image V2. Thereby, the three-dimensional effect of the line virtual image V1 and the second virtual image V2 can be impressed strongly to the viewer.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a modified example V1a of the line virtual image V1.
  • the line virtual image V1a may be a broken line, a dotted line, or the like along the path P.
  • FIG. 6B is a diagram showing a modified example V1b of the line virtual image V1.
  • the line virtual image V1b may be one in which a plurality of figures and images are arranged along the path P.
  • FIG. 6C is a diagram illustrating a modified example Pa of the path P.
  • the path Pa may be a curved line or a bent line as a modification.
  • first virtual image display surface 100 and the second virtual image display surface 200 in the above embodiment are flat surfaces, but may be curved surfaces. Three or more virtual image display surfaces may be generated.
  • the first virtual image display surface 100 includes a left display region 101 on the left side of the left end of the second virtual image display surface 200 and a right display region 102 on the right side of the right end of the second virtual image display surface 200.
  • the present invention can be used as, for example, a head-up display device mounted on a vehicle.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

本発明は、より立体的に虚像を認識させやすい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。本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、視認者からみて、第１虚像表示面（１００）のうち第２虚像表示面（２００）の上端部（２００ｕ）よりも下方の領域（１１１）に延出する左延出表示領域（１０１ａ）または／および右延出表示領域（１０２ａ）に第１端部（Ｐ１）が配置され、第２虚像表示面（２００）の上端部（２００ｕ）よりも上方に視認される領域（１１２）に第２端部（Ｐ２）が配置される経路（Ｐ）に沿った単数または複数の画像からなるライン虚像（Ｖ１）を表示する。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置
　本発明は、視線の奥行き方向に傾斜した仮想的な第１虚像表示面と、この第１虚像表示面より視認者の方に起き上がった仮想的な第２虚像表示面と、を生成可能なヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
　ヘッドアップディスプレイ装置は、仮想的な虚像表示面上に虚像を表示するものであり、特許文献１に開示されたヘッドアップディスプレイ装置は、視認者の遠方に生成される遠方虚像表示面と、視認者の近傍に生成される近傍虚像表示面と、を生成している。
　例えば、図７（ａ）に示されるように、従来のヘッドアップディスプレイ装置５０１は、視認者の遠方に生成され、領域内に遠方虚像５１１を表示可能な遠方虚像表示面５１０と、視認者の近傍に生成され、領域内に近傍虚像５２１を表示可能な近傍虚像表示面５２０とを、それぞれ車線３に対する角度５１２，５２２が概ね９０度となるように生成している。
また、図７（ｂ）に示されるように、従来のヘッドアップディスプレイ装置５０１は、視認者の視野における上方に遠方虚像表示面５１０を配置し、この遠方虚像表示面５１０の下方に近傍虚像表示面５２０を配置している。遠方虚像表示面５１０には、車両が走行する路面３に重畳して視認させる虚像５１１が表示される。
特開２０１４－２１３７６３号公報
　図７に示した従来のヘッドアップディスプレイ装置５０１は、遠方虚像表示面５１０に表示される遠方虚像５１１が、当然のように車線３における遠方側に重畳して視認されるため、遠方に表示されているように認識されやすい。しかしながら、遠方虚像表示面５１０が近傍虚像表示面５２０と上下に分離されているため、近傍虚像５２１と比べて遠方虚像５１１がどれだけ離れた位置に表示されているか認識されづらく、より表示を立体的に認識させる技術が望まれていた。
　本発明の１つの目的は、より立体的に虚像を認識させやすいヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
　本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
　本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、下端が視認者の近傍に位置するように傾斜した仮想的な面内に第１虚像を表示可能な第１虚像表示面と、前記第１虚像表示面の下端よりも前記視認者の近くに位置し、前記第１虚像表示面より前記視認者の方に起き上がった仮想的な面内に第２虚像を表示可能な第２虚像表示面と、を生成する移動体に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置において、
　前記第１虚像表示面は、
前記第２虚像表示面の左端よりも左側の左表示領域または／および前記第２虚像表示面の右端よりも右側の右表示領域、を有し、
前記左表示領域または／および前記右表示領域における前記第２虚像表示面の上端よりも下方に配置される第１の端部から、前記第２虚像表示面の上端よりも上方に配置される第２の端部までを結ぶ経路に沿った単数または複数の画像からなるライン虚像を表示するものである。
　本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、視認者に対してより立体的に虚像を認識させることができる。
本発明の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の視認者の視線の左右方向から見た第１虚像表示面と第２虚像表示面との配置を示す図である。 上記実施形態のヘッドアップディスプレイ装置が生成する第１虚像表示面と第２虚像表示面との配置を説明する図であり、（ａ）は、視認者の視線方向から見た第１虚像表示面と第２虚像表示面との配置を示す図であり、（ｂ）は、第１虚像表示面と第２虚像表示面との配置を示す斜視図である。 上記実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の構成の例を示す概略図である。 上記実施形態の第１スクリーンと第２スクリーンとの配置を説明する図である。 上記実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の電気的な構成を示す図である。 上記実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の表示の変形例を示す図である。 従来のヘッドアップディスプレイ装置で生成される第１虚像表示面と第２虚像表示面とを示す図であり、（ａ）は、ヘッドアップディスプレイ装置の視認者の視線の左右方向から見た第１虚像表示面と第２虚像表示面との配置を示す図であり、（ｂ）は、ヘッドアップディスプレイ装置の視認者の視線方向から見た第１虚像表示面と第２虚像表示面との配置を示す図である。
　以下に説明する実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられ、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。
　本発明のＨＵＤ装置１は、図１に示すように、自車両（移動体の一例）２に搭載され、面上に第１虚像Ｖ１を表示可能な仮想的な第１虚像表示面１００と、第１虚像表示面１００よりも視認者（例えば、自車両２の運転者）に近い位置にあり、面上に第２虚像Ｖ２を表示可能な仮想的な第２虚像表示面２００と、を生成する。なお、第１虚像表示面１００と第２虚像表示面２００とは、第１虚像Ｖ１及び第２虚像Ｖ２を表示可能な領域を示しているに過ぎず、視認者に像として視認されない。
　第１虚像表示面１００は、視認者から見て奥行き方向Ｚ（典型的には自車両２の前方）に傾斜した面である。
　本実施形態の第１虚像表示面１００は、例えば、図２に示すように、第２虚像表示面２００の左側端部より左側に視認される左表示領域１０１と、第２虚像表示面２００の右側端部より右側に視認される右表示領域１０２と、第２虚像表示面２００の上方に視認され、左表示領域１０１と左表示領域１０１とを連結する連結表示領域１０３と、を備えた略門型に形成されている。なお、第１虚像表示面１００における左表示領域１０１及び右表示領域１０２は、視認者から見て第２虚像表示面２００の上端よりも下方に延出した左延出表示領域１０１ａ及び右延出表示領域１０２ａを含む。そして、本実施形態の第１虚像表示面１００は、図１に示すように、下端部１００ｄに比べて上端部１００ｕの方が視認者から離れるように傾斜して配置される。
　第２虚像表示面２００は、第１虚像表示面１００より視認者の方に起き上がった面である。
　本実施形態の第２虚像表示面２００は、例えば、下端部２００ｄから上端部２００ｕまで視認者を基点とした距離が略同じ仮想的な面である。すなわち、図１に示すように、勾配のない路面（車線３）上の自車両２において、第１虚像表示面１００の視認者側とは反対の面と車線３（例えば、水平方向）とのなす角θ１は、第２虚像表示面２００の視認者側とは反対の面と車線３（例えば、水平方向）とのなす角θ２より小さく設定される。上記角θ１は、０～３０度であり、具体的に例えば、２０度に設定される。また、上記角θ２は、８０度以上９０度以下であり、具体的に例えば、８３度に設定される。第１虚像表示面１００と第２虚像表示面２００とのなす角は、５０度以上であることが好ましい。また、上述した視認者を基点とした距離が略同じとは、視認者から第２虚像表示面２００全領域までの距離の公差が０．１メートル以内であることをいう。
　本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記載）１の概略断面図である図３と、本実施形態の第１スクリーン３０と第２スクリーン４０の配置を説明する斜視図である図４を参照して、本実施形態のＨＵＤ装置の構成を説明する。
　ＨＵＤ装置１は、例えば自動車に搭載されるものであり、図３に示すように、筐体１０と、投影装置２０と、第１スクリーン３０と、第２スクリーン４０と、平面鏡（投射部）５０と、凹面鏡（投射部）６０と、制御基板（図示しない）と、を備える。ＨＵＤ装置１は、投影装置２０が第１スクリーン３０に投影した第１表示画像Ｍ１と、同じく投影装置２０が第２スクリーン４０に投影した第２表示画像Ｍ２とを、平面鏡５０と凹面鏡６０とで車両のフロントガラス（透過反射部の一例）２に向けて反射することで、視認者に対して第１表示画像Ｍ１の第１虚像Ｖ１と、第２表示画像Ｍ２の第２虚像Ｖ２とを表示する。
　筐体１０は、例えば黒色の遮光性合成樹脂から形成され、投影装置２０、第１スクリーン３０、第２スクリーン４０、平面鏡５０、凹面鏡６０を内部に収納し、外部に制御基板（図示しない）が取り付けられる。
　筐体１０は、後述する表示光Ｎをフロントガラス２ａに通過させる開口部１０ａを有し、この開口部１０ａは、透光性カバー１０ｂに覆われている。
　投影装置２０は、後述する第１表示画像Ｍ１を示す第１投影光Ｌ１と、第２表示画像Ｍ２を示す第２投影光Ｌ２とを、後述する第１スクリーン３０と第２スクリーン４０とに向けて出射し、第１スクリーン３０及び第２スクリーン４０上に第１表示画像Ｍ１，第２表示画像Ｍ２を結像するものである。投影装置２０の詳細な構成については、後に詳述する。
　第１スクリーン３０は、投影装置２０から出射された第１投影光Ｌ１を背面で受光し、表面側に第１表示画像Ｍ１を表示する透過スクリーンであり、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等によって構成される。第１スクリーン３０が第１表示画像Ｍ１を表示すると、この第１表示画像Ｍ１を示す第１表示光Ｎ１は、後述の平面鏡５０、凹面鏡６０によりフロントガラス２ａに投射され、フロントガラス２ａにより視認者Ｅの方向に反射される。これにより、視認者Ｅは、フロントガラス２ａの向こう側に第１虚像Ｖ１を視認することができる。なお、本実施形態において第１スクリーン３０は、図４に示すように略矩形状の外縁部分の一部を矩形状に切り抜いた切り欠き部３０ａを設けた凹状の表示エリアを有する。従って、第１虚像表示面１００も凹状の表示可能エリアを有する。なお、後述する第２投影光Ｌ２は、図４に示すように第１スクリーン３０の切り欠き部３０ａを通って後述する第２スクリーン４０に到達する。
　第２スクリーン４０は、第１スクリーン３０の切り欠き部３０ａの略相似形状である矩形状に形成され、投影装置２０から出射された第２投影光Ｌ２を背面で受光し、表面側に第２表示画像Ｍ２を表示する透過スクリーンであり、第１スクリーン３０と同様、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等によって構成される。第２スクリーン４０が第２表示画像Ｍ２を表示すると、この第２表示画像Ｍ２を示す第２表示光Ｎ２は、後述の平面鏡５０、凹面鏡６０によりフロントガラス２ａに投射され、視認者Ｅから見たフロントガラス２ａの向こう側に第２虚像Ｖ２を表示する。
　図４に示すように、第１スクリーン３０は、第２スクリーン４０よりも投影装置２０の近くに配置される。すなわち、第１スクリーン３０から視認者Ｅに向けて進行する第１表示光Ｎ１の光路長は、第２スクリーン４０から視認者Ｅに向けて進行する第２表示光Ｎ２の光路長よりも長くなる。それゆえ、視認者Ｅから第１虚像Ｖ１が表示される位置までの距離（表示距離）は、視認者Ｅから第２虚像Ｖ２が表示される位置までの距離（表示距離）よりも長くなるので、本実施形態におけるＨＵＤ装置１は、第１虚像Ｖ１が第２虚像Ｖ２よりも遠くの位置にあるように表示することができる。
　また、第１スクリーン３０は、法線方向３１が、第１スクリーン３０から視認者Ｅに向かう第１表示光Ｎ１の光軸に対して所定の角度θ３を有するように配置される。また、第２スクリーン４０は、法線方向４１が、第２スクリーン４０から視認者Ｅに向かう第２表示光Ｎ２の光軸に対する角度（図示しない）が、第１スクリーン３０の法線方向３１と第１表示光Ｎ１とのなす角度θ３より小さくなるように配置されている。このように、第１スクリーン３０（第２スクリーン４０）から視認者Ｅに向かう第１表示光Ｎ１（第２表示光Ｎ２）の光軸に対する角度を調整することで、車線３に対する第１虚像表示面１００（第２虚像表示面２００）の角度θ１（角度θ２）の角度が決定される。なお、車線３に対する第１虚像表示面１００（第２虚像表示面２００）の角度θ１（角度θ２）は、後述する凹面鏡６０の自由曲面により、調整されてもよい。
　本実施形態において、自車両２内の視認者から最も遠い第１虚像表示面１００の上端部１００ｕと視認者との間の距離は、約５メートルであり、視認者（自車両２）から最も近い第１虚像表示面１００の下端部１００ｄと視認者との間は、約３メートルである。また、第２虚像表示面２００と視認者との間の距離は、約２．５メートルである。
　すなわち、本実施形態の第２虚像表示面２００は、視認者から最も遠い第１虚像表示面１００の上端部１００ｕから２メートル離れて視認者側に配置される。このように、第２虚像表示面２００が、視認者から最も遠い第１虚像表示面１００の上端部１００ｕから２メートル以上離れることによって、第１虚像表示面１００に表示される第１虚像Ｖ１と、第２虚像表示面２００に表示される第２虚像Ｖ２との表示距離の違い（立体的な配置）を認識させることができる。
　また、本実施形態の第２虚像表示面２００は、視認者から最も近い第１虚像表示面１００の下端部１００ｄから０．５メートル離れて視認者側に配置される。このように、第２虚像表示面２００が、視認者から最も近い第１虚像表示面１００の下端部１００ｄから０．５メートル以上離れることによって、第１虚像表示面１００上に表示される第１虚像Ｖ１と、第２虚像表示面２００上表示される第２虚像Ｖ２との立体的な配置を視認者に認識させることができる。
　平面鏡（投射部）５０は、例えば合成樹脂やガラス材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、第１スクリーン３０，第２スクリーン４０から出射した第１表示光Ｎ１，第２表示光Ｎ２を、凹面鏡６０に向けて反射する。
　凹面鏡（投射部）６０は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、平面鏡５０で反射した第１表示光Ｎ１，第２表示光Ｎ２をさらに反射させ、フロントガラス２ａに向けて出射する凹状の自由曲面を有するミラーである。凹面鏡６０で反射した第１表示光Ｎ１，第２表示光Ｎ２は、筐体１０の開口部１０ａに設けられた透光性カバー１０ｂを透過して、フロントガラス２ａに到達する。フロントガラス２ａで反射された第１表示光Ｎ１，第２表示光Ｎ２は、フロントガラス２ａの前方位置に第１虚像Ｖ１及び第２虚像Ｖ２を形成する。これにより、ＨＵＤ装置１は、虚像Ｖ（第１虚像Ｖ１及び第２虚像Ｖ２）とフロントガラス２ａの前方に実際に存在する外景等の双方を、視認者Ｅに視認させることができる。なお、凹面鏡６０は拡大鏡としての機能を有し、投影装置２０に表示された表示画像Ｍを拡大してフロントガラス２ａ側へ反射する。すなわち、視認者Ｅに視認される第１虚像Ｖ１，第２虚像Ｖ２は投影装置２０が表示する第１表示画像Ｍ１，第２表示画像Ｍ２が拡大した像である。また、凹面鏡６０は、フロントガラス２ａが曲面であることに起因する第１虚像Ｖ１及び第２虚像Ｖ２の歪みを軽減する機能も有する。以下に、投影装置２０の具体的な構成を説明する。
　投影装置２０は、図３に示すように、第１投影光Ｌ１，第２投影光Ｌ２を生成して出射する投影器２１と、この投影器２１から入射した第１投影光Ｌ１，第２投影光Ｌ２を反射して折り返すフォールドミラー２２と、フォールドミラー２２から入射した光の結像距離を調整する結像位置調整ミラー２３と、を備え、投影装置２０から異なる距離だけ離れた第１スクリーン３０及び第２スクリーン４０のそれぞれに第１投影光Ｌ１及び第２投影光Ｌ２を結像させる。
　投影器２１は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ＭｉｃｒｏＭｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）やＬＣＯＳ（登録商標：Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）などの反射型表示素子やＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）液晶パネルなどの透過型表示素子を有し、図示しない制御基板からの制御信号に基づき、第１表示画像Ｍ１及び第２表示画像Ｍ２を表示させるための第１投影光Ｌ１及び第２投影光Ｌ２をフォールドミラー２２に向けて出射する。なお、投影器２１は、第１スクリーン３０，第２スクリーン４０，平面鏡５０，凹面鏡６０，フロントガラス２ａなどを介して視認者Ｅに視認される際に、歪んだ虚像Ｖ（第１虚像Ｖ１，第２虚像Ｖ２）にならないように、それぞれの光学部材の光学特性及び配置などを考慮して予め歪ませた表示画像Ｍ（第１表示画像Ｍ１，第２表示画像Ｍ２）を表示するように制御される。
　フォールドミラー２２は、例えば合成樹脂やガラス材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、投影器２１から出射された第１投影光Ｌ１及び第２投影光Ｌ２を後述する結像位置調整ミラー２３に反射する平面鏡である。フォールドミラー２２を設けることで、投影装置２０のパッケージをよりコンパクトにすることができる。なお、投影器２１から結像位置調整ミラー２３までの間にフォールドミラー２２を複数設けてもよく、またフォールドミラー２２を省略してもよい。
　結像位置調整ミラー２３は、例えば合成樹脂材料やガラス材料などからなる基材の表面に蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、同一基材上に、第１投影光Ｌ１を受光する第１反射面２３１と、第２投影光Ｌ２を受光する第２反射面２３２とを有する。本実施形態において、第１反射面２３１は、反射面が平面で形成され、受光した第１投影光Ｌ１を、結像距離を変化させずに第１スクリーン３０に反射することで第１スクリーン３０の表面側に第１表示画像Ｍ１を結像する。また、第２反射面２３２は、反射面が凸の自由曲面で形成され、受光した第２投影光Ｌ２を、結像距離を長く変化させて第２スクリーン４０に反射することで第２スクリーン４０の表面側に第２表示画像Ｍ２を結像する。
　本実施形態における結像位置調整ミラー２３は、第１投影光Ｌ１を反射する第１反射面２３１と、第２投影光Ｌ２を反射する第２反射面２３２との曲面形状が異なるので、１つの投影器２１からの投影光Ｌを受光するだけで第１投影光Ｌ１と第２投影光Ｌ２とで結像距離を異ならせることができる。従って、視認者Ｅが視認する第１虚像Ｖ１と第２虚像Ｖ２とを異なる表示距離で表示することができ、第１虚像Ｖ１として表示される情報と、第２虚像Ｖ２として表示される情報とで差別化することができ、情報の識別性を高めることができる。また、同一の投影器２１から出射される少なくとも第１投影光Ｌ１と第２投影光Ｌ２との結像距離を異ならせることができるため、表示器を複数設ける場合と比較してコストを抑えることができる。
　また、結像位置調整ミラー２３における第１反射面２３１と第２反射面２３２とは、同一基材上に形成されているため、投影器２１からの投影光Ｌを結像位置調整ミラー２３に照射するだけで少なくとも第１投影光Ｌ１と第２投影光Ｌ２との結像距離を異ならせることができるため、投影光Ｌの光路を複雑化することなく省スペースを実現することができる。
　また、本実施形態における結像位置調整ミラー２３は、同一基材上に第１投影光Ｌ１と第２投影光Ｌ２との結像距離を異ならせる第１反射面２３１と第２反射面２３２とを形成しているため、第１反射面２３１と第２反射面２３２との相対的な位置が組み立て誤差などでずれにくく、精度よく第１投影光Ｌ１と第２投影光Ｌ２とを第１スクリーン３０及び第２スクリーン４０に結像させることができる。なお、結像位置調整ミラー２３における第１反射面２３１と第２反射面２３２とは、組立誤差などの影響が少ない場合などは別々のミラー上に設けられてもよい。
　また、本実施形態における投影器２１は、結像位置調整ミラー２３の第１反射面２３１と第２反射面２３２との境界付近には画像を生成するための投影光Ｌを投射しない。または、画像として認識されにくい程、光強度の低い投影光Ｌを照射する。斯かる構成により、投影光Ｌの結像位置調整ミラー２３に対する投影位置がＨＵＤ装置１の組み付け誤差や振動などによってずれてしまった場合でも、第１スクリーン３０に映したい第１表示画像Ｍ１が第２スクリーン４０に映されてしまうことを防止することができる。
　また、本実施形態における結像位置調整ミラー２３の一部（第１反射面２３１）は平面で形成されるため、投影器２１から投射される投影光Ｌを歪ませることなく反射させることができる。また、結像位置調整ミラー２３の設計や製造が容易になり設計製造コストを削減することができる。
　なお、結像位置調整ミラー２３は、第１スクリーン３０に向かって第１投影光Ｌ１を反射する第１反射面２３１を凹面で形成し、第２スクリーン４０に向かって第２投影光Ｌ２を反射する第２反射面２３２を平面で形成してもよい。また、結像位置調整ミラー２３は、第１スクリーン３０に向かって第１投影光Ｌ１を反射する第１反射面２３１を凹面で形成し、第２スクリーン４０に向かって第２投影光Ｌ２を反射する第２反射面２３２を凸面で形成してもよい。
　本実施形態のＨＵＤ装置１は、図２に示されるように、視認者から見て第１虚像表示面１００のうち第２虚像表示面２００の上端部２００ｕよりも下方の領域１１１に延出する左延出表示領域１０１ａまたは／および右延出表示領域１０２ａに第１端部Ｐ１が配置され、第２虚像表示面２００の上端部２００ｕよりも上方の領域１１２に第２端部Ｐ２が配置される経路Ｐに沿った単数または複数の画像からなるライン虚像Ｖ１を表示する。
　ＨＵＤ装置１の表示制御部７０は、図５に示されるように、自車両２に設けられたＣＡＮなどの通信バス４を介して、例えば、自車両２の速度を検出する速度検出部５と、自車両２のステアリングの操舵角を検出する舵角検出部６と、自車両２の周辺に存在する他車両の位置や相対速度などを検出する周辺車両検出部７と、が接続される。
　表示制御部７０は、例えば、処理部７１、記憶部７２及びインターフェース７３を含む。処理部７１は、例えばＣＰＵなどで構成され、記憶部７２は、例えばＲＯＭなどで構成され、インターフェース７３は、通信バス４に接続される入出力通信インターフェースで構成される。例えば、インターフェース７３は、通信バス４を介して速度検出部５からの自車両２の速度に関する情報、舵角検出部６からの操舵角に関する情報や周辺車両検出部７からの後方車両との相対距離や相対速度などに関する情報を取得する。また、記憶部７２は、入力した情報等に基づいて画像データを生成するための表示制御データを記憶する。処理部７１は、記憶部７２からこの表示制御データを読み出し、投影器２１を制御することで、第１虚像表示面１００上の所定の位置に第１虚像Ｖ１を表示させる。なお、表示制御部７０は、ＨＵＤ装置１の内部にあってもよく、その一部または全部の機能がＨＵＤ装置１の外側の車両側に設けられてもよい。
　速度検出部５は、例えば、自車両２の速度を検出する速度センサなどで構成される。表示制御部７０は、速度検出部５から入力される自車両２の速度が所定の閾値以上になった場合、第１虚像表示面１００にライン虚像Ｖ１を表示する。なお、表示制御部７０は、自車両２の速度の大きさに応じてライン虚像Ｖ１の表示態様を変化させてもよい。表示態様の変化とは、例えば、ライン虚像Ｖ１の点滅周期の変更、表示色の変更、表示輝度の変更、形状の変更、大きさの変更などである。また、ライン虚像Ｖ１が経路Ｐに沿って配列された複数の画像からなっている場合、経路Ｐに沿って前記複数の画像の表示態様を順次変化させてもよい。なお、表示制御部７０は、自車両２の速度に基づいて、この複数の画像の表示態様の変化の移動速度を調整してもよく、具体的には、自車両２の走行に基づき、ライン虚像Ｖ１が重畳する景色（実景）の移動速度よりも速くなるように、前記複数の画像の表示態様の変化の移動速度を調整する。
　また、舵角検出部６は、例えば、自車両２のステアリングの操舵角を検出する舵角センサや自車両２のタイヤの角度を検出するタイヤ角度センサなどで構成される。表示制御部７０は、舵角検出部６から入力される信号に基づく、自車両２のタイヤの走行経路を推定し、その自車両２のタイヤの走行経路を、第１虚像表示面１００にライン虚像Ｖ１として表示してもよい。
　また、周辺車両検出部７は、例えば、測距カメラやレーダセンサ等によって構成される。周辺車両検出部７は、自車両２に接近する後方車両を個別に認識可能であり、自車両２と個々の前記後方車両との相対距離を連続的または断続的に検出し、その時間差分などの比較により自車両２の速度を基準とした前記後方車両の相対速度を算出することができる。また、周辺車両検出部７は、車車間通信や路上の通信インフラを介した路車間通信等の通信手段を有し、互いの車両位置とその時間的差分によって相対距離や相対速度を求めてもよい。表示制御部７０は、周辺車両検出部７からの信号に基づき、後方車両との相対距離が所定の距離以内である場合や後方車両の相対速度が所定の速度以上で接近してきた場合に、第１虚像表示面１００にライン虚像Ｖ１を表示する。なお、表示制御部７０は、前記後方車両の相対距離や相対速度の大きさに応じてライン虚像Ｖ１の表示態様を変化させてもよい。表示態様の変化とは、例えば、ライン虚像Ｖ１の点滅周期の変更、表示色の変更、表示輝度の変更、形状の変更、大きさの変更などである。
　以上に説明した本実施形態のＨＵＤ装置１は、下端部１００ｄが視認者の近傍に位置するように傾斜した仮想的な面内に第１虚像Ｖ１を表示可能な第１虚像表示面１００と、第１虚像表示面１００の下端部１００ｄよりも視認者の近くに位置し、第１虚像表示面１００より視認者の方に起き上がった仮想的な面内に第２虚像Ｖ２を表示可能な第２虚像表示面２００と、を生成する自車両（移動体）２に搭載されるＨＵＤ装置１において、第１虚像表示面１００は、左右方向Ｘの長さが第２虚像表示面２００の左右方向Ｘの長さより長く、第２虚像表示面２００の左端よりも左側の左表示領域１０１と、第２虚像表示面２００の右端よりも右側の右表示領域１０２と、を含み、少なくとも左表示領域１０１または右表示領域１０２のいずれかは、第２虚像表示面２００の上端部２００ｕよりも下方の領域１１１に延出して視認される延出表示領域（１０１ａ，１０２ａ）を含み、第１虚像表示面１００は、第１端部Ｐ１が延出表示領域（１０１ａ，１０２ａ）に配置され、第２端部Ｐ２が第２虚像表示面２００の上端部２００ｕよりも上方の領域１１２に配置される経路Ｐに沿った単数または複数の画像からなるライン虚像Ｖ１を表示する。
　斯かる構成により、第１虚像表示面１００に表示されるライン虚像Ｖ１の一端（第１端部Ｐ１）は、第２虚像表示面２００に表示される第２虚像Ｖ２と左右方向で並んで視認される。すなわち、ライン虚像Ｖ１の一端（第１端部Ｐ１）と第２虚像Ｖ２との双方は、自車両２から概ね等距離の実景３ａに重畳して視認される。しかしながら、第１虚像表示面１００は、第２虚像表示面２００よりも遠い位置に生成されているため、自車両２から概ね等距離の実景３ａに重畳しているが、ライン虚像Ｖ１の一端（第１端部Ｐ１）は、第２虚像Ｖ２よりも遠方に認識される。第１虚像表示面１００は、第２虚像表示面２００よりも大きく奥行き方向に傾斜しているため、ライン虚像Ｖ１は、第１端部Ｐ１を基点として経路Ｐに沿って第２端部Ｐ２に向かうにつれ、徐々に第２虚像Ｖ２から遠ざかっていくように認識される。これにより、ライン虚像Ｖ１と第２虚像Ｖ２との立体感を視認者に強く印象づけることができる。
（変形例）
　これより、本発明の実施形態の変形例を説明する。
　図６（ａ）は、ライン虚像Ｖ１の変形例Ｖ１ａを示す図である。ライン虚像Ｖ１ａは、変形例として、経路Ｐに沿った破線、点線などであってもよい。
　図６（ｂ）は、ライン虚像Ｖ１の変形例Ｖ１ｂを示す図である。ライン虚像Ｖ１ｂは、変形例として、経路Ｐに沿って、複数の図形や画像を配置したものであってもよい。
　図６（ｃ）は、経路Ｐの変形例Ｐａを示す図である。経路Ｐａは、変形例として、曲線や屈曲した線であってもよい。
　また、上記実施形態における第１虚像表示面１００及び第２虚像表示面２００は、平面であったが、曲面であってもよい。また、虚像表示面は、３個以上生成されてもよい。
　また、上記実施形態では、第１虚像表示面１００は、第２虚像表示面２００の左端よりも左側の左表示領域１０１と、第２虚像表示面２００の右端よりも右側の右表示領域１０２と、の双方を有していたが、どちらか一方のみ有していてもよい。
　本発明は、例えば、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置として利用することができる。
　　１　　　ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置））
　　２　　　自車両（移動体）
　　２ａ　　フロントガラス（透過反射部）
　　３　　　車線（路面、実景）
　１１　　　第１表示面
　１２　　　第２表示面
　２０　　　投影装置
　２１　　　投影器
　２２　　　フォールドミラー
　２３　　　結像位置調整ミラー
　３０　　　第１スクリーン
　３０ａ　　切り欠き部
　３１　　　法線方向
　４０　　　第２スクリーン
　４１　　　法線方向
　５０　　　平面鏡
　６０　　　凹面鏡
　７０　　　表示制御部
１００　　　第１虚像表示面
１００ｄ　　下端部
１００ｕ　　上端部
１０１　　　左表示領域
１０１ａ　　左延出表示領域
１０２　　　右表示領域
１０２ａ　　右延出表示領域
１０３　　　連結表示領域
１１１　　　下方の領域
１１２　　　上方の領域
２００　　　第２虚像表示面
２００ｄ　　下端部
２００ｕ　　上端部
２３１　　　第１反射面
２３２　　　第２反射面
Ｅ　　　　　視認者
Ｌ　　　　　投影光
Ｌ１　　　　第１投影光
Ｌ２　　　　第２投影光
Ｍ　　　　　表示画像
Ｍ１　　　　第１表示画像
Ｍ２　　　　第２表示画像
Ｎ　　　　　表示光
Ｎ１　　　　第１表示光
Ｎ２　　　　第２表示光
Ｐ、Ｐａ　　経路
Ｐ１　　　　第１端部
Ｐ２　　　　第２端部
Ｖ　　　　　虚像
Ｖ１、Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、　　ライン虚像（第１虚像）
Ｖ２　　　　第２虚像
Ｘ　　　　　左右方向

Claims (5)

  1. 　下端が視認者の近傍に位置するように傾斜した仮想的な面内に第１虚像を表示可能な第１虚像表示面と、前記第１虚像表示面の下端よりも前記視認者の近くに位置し、前記第１虚像表示面より前記視認者の方に起き上がった仮想的な面内に第２虚像を表示可能な第２虚像表示面と、を生成する移動体に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記第１虚像表示面は、
    前記第２虚像表示面の左端よりも左側の左表示領域または／および前記第２虚像表示面の右端よりも右側の右表示領域、を有し、
    前記左表示領域または／および前記右表示領域における前記第２虚像表示面の上端よりも下方に配置される第１の端部から、前記第２虚像表示面の上端よりも上方に配置される第２の端部までを結ぶ経路に沿った単数または複数の画像からなるライン虚像を表示する、
    ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 　前記第１虚像表示面は、左右方向の長さが前記第２虚像表示面の左右方向の長さより長く、前記第２虚像表示面の左端よりも左側の左表示領域と、前記第２虚像表示面の右端よりも右側の右表示領域と、を有する、
    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。
  3. 　前記第２虚像表示面は、前記第１虚像表示面の下端より０．５メートル以上離れて視認者側に配置される、
    ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 　前記第２虚像表示面は、視認者側とは反対の面と前記移動体が走行する路面とのなす角が８０度以上になるように生成され、前記第１虚像表示面は、前記第２虚像表示面とのなす角が５０度以上になるように生成される、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  5. 　前記ライン虚像は、前記第２端部が前記第１端部よりも視認者から見た前記第１虚像表示面の左右方向の中心側に配置される、
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
PCT/JP2017/003823 2016-02-12 2017-02-02 ヘッドアップディスプレイ装置 WO2017138432A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017566903A JP6766828B2 (ja) 2016-02-12 2017-02-02 ヘッドアップディスプレイ装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-024992 2016-02-12
JP2016024992 2016-02-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017138432A1 true WO2017138432A1 (ja) 2017-08-17

Family

ID=59563887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/003823 WO2017138432A1 (ja) 2016-02-12 2017-02-02 ヘッドアップディスプレイ装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6766828B2 (ja)
WO (1) WO2017138432A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019131296A1 (ja) * 2017-12-28 2019-07-04 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
CN111971197A (zh) * 2018-03-30 2020-11-20 日本精机株式会社 显示控制装置、平视显示设备
JP2022029517A (ja) * 2020-08-05 2022-02-18 矢崎総業株式会社 車両用表示装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010096874A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Nippon Seiki Co Ltd 車両用表示装置
US20130083039A1 (en) * 2011-10-04 2013-04-04 Automotive Research & Test Center Multi optical-route head up display (hud)
JP2013214008A (ja) * 2012-04-04 2013-10-17 Mitsubishi Electric Corp 表示装置及びこれを備えたヘッドアップディスプレイシステム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010096874A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Nippon Seiki Co Ltd 車両用表示装置
US20130083039A1 (en) * 2011-10-04 2013-04-04 Automotive Research & Test Center Multi optical-route head up display (hud)
JP2013214008A (ja) * 2012-04-04 2013-10-17 Mitsubishi Electric Corp 表示装置及びこれを備えたヘッドアップディスプレイシステム

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019131296A1 (ja) * 2017-12-28 2019-07-04 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
JPWO2019131296A1 (ja) * 2017-12-28 2020-12-24 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
JP7276152B2 (ja) 2017-12-28 2023-05-18 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
CN111971197A (zh) * 2018-03-30 2020-11-20 日本精机株式会社 显示控制装置、平视显示设备
CN111971197B (zh) * 2018-03-30 2023-11-14 日本精机株式会社 显示控制装置、平视显示设备
JP2022029517A (ja) * 2020-08-05 2022-02-18 矢崎総業株式会社 車両用表示装置
JP7152449B2 (ja) 2020-08-05 2022-10-12 矢崎総業株式会社 車両用表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6766828B2 (ja) 2020-10-14
JPWO2017138432A1 (ja) 2018-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5930231B2 (ja) 投影装置及びヘッドアップディスプレイ装置
US9678341B2 (en) Head-up display apparatus
CN112789545B (zh) 一种hud系统、车辆及虚像的位置调节方法
JP7027856B2 (ja) 表示装置及び機器
WO2016208379A1 (ja) スクリーン装置及びヘッドアップディスプレイ装置
JP6558017B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ
EP3543766B1 (en) Virtual image display device, intermediary image formation unit, and image display light generation unit
JP6414131B2 (ja) 投影装置及びヘッドアップディスプレイ装置
JP7456968B2 (ja) 車載表示装置
JP6766828B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
WO2017028411A1 (zh) 平视显示器、平视显示方法以及车载显示装置
WO2017141896A1 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
JP2017206191A (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
JP2017181786A (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
JP6642103B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
WO2018116896A1 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
JP6729327B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置、表示方法およびプログラム
JP7359152B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
WO2018216552A1 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
WO2019012739A1 (ja) 虚像表示装置
JP2020106582A (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
JP2017094866A (ja) ヘッドアップディスプレイ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17750156

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2017566903

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17750156

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1