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JP2019032362A - Head-up display device and navigation device - Google Patents

Head-up display device and navigation device Download PDF

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JP2019032362A
JP2019032362A JP2017151561A JP2017151561A JP2019032362A JP 2019032362 A JP2019032362 A JP 2019032362A JP 2017151561 A JP2017151561 A JP 2017151561A JP 2017151561 A JP2017151561 A JP 2017151561A JP 2019032362 A JP2019032362 A JP 2019032362A
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Abstract

To provide a head-up display device that can display a video with a depth feeling while inhibiting an increase in cost.SOLUTION: A head-up display device 100 displays a virtual image of a video projected by a video projection device 21, and comprises: a first mirror 23 that reflects a first video projected by the video projection device; one or more second mirrors 24, 25, 26 that superimpose the first video reflected by the first mirror on a second video projected by the video projection device; and fixing means 47 that fixes the second mirrors by using a space formed when a predetermined area of the second video is projected in a predetermined direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

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

車両の運転者等の運転を支援する情報をウィンドウシールドの反射部材に投影して運転者の前方に虚像を結像させるヘッドアップディスプレイ(HUD)装置が知られている。虚像はウィンドウシールドよりも車両の前方に結像するので、通常、遠方を見ている運転者は車内のディスプレイを見る場合よりも少ない視線移動で運転を支援する情報を視認できる。   2. Description of the Related Art A head-up display (HUD) device that projects information that supports driving of a vehicle driver or the like onto a reflection member of a window shield to form a virtual image in front of the driver is known. Since the virtual image is formed in front of the vehicle rather than the window shield, the driver who is looking far away can usually visually recognize the information for assisting driving with less line-of-sight movement than when viewing the display inside the vehicle.

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

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

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

実開平7−5886号公報Japanese Utility Model Publication No. 7-5886 特開2016−68693号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-68693

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

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

本発明は、映像投影装置が投影した映像の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、前記映像投影装置が投影した第一の映像を反射する第一のミラーと、前記第一のミラーが反射した前記第一の映像を、前記映像投影装置が投影した第二の映像に重畳させる1つ以上の第二のミラーと、前記第二の映像の予め定められた領域が所定方向に投影された際に形成する空間を使って前記第二のミラーを固定する固定手段と、を有することを特徴とする。   The present invention is a head-up display device that displays a virtual image of a video projected by a video projection device, the first mirror reflecting a first video projected by the video projection device, and the first mirror comprising: One or more second mirrors that superimpose the reflected first image on the second image projected by the image projection device, and a predetermined area of the second image are projected in a predetermined direction. And fixing means for fixing the second mirror using a space formed at the time.

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

2レイヤのヘッドアップディスプレイ装置により結像される遠方虚像と近方虚像を模式的に示す図の一例である。It is an example of the figure which shows typically a distant virtual image and a near virtual image imaged with a 2 layer head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置の概略的な特徴を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the general | schematic characteristic of a head-up display apparatus. 運転者の視点から見た遠方虚像と近方虚像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a distant virtual image and a near virtual image seen from a driver | operator's viewpoint. 車載されたヘッドアップディスプレイ装置の概略的な構成図の一例である。It is an example of the schematic block diagram of the head-up display apparatus mounted in the vehicle. 凸レンズによる虚像の結像を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining image formation of the virtual image by a convex lens. ヘッドアップディスプレイの基本的な光学系を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the basic optical system of a head up display. ヘッドアップディスプレイ装置の比較例を説明する図である。It is a figure explaining the comparative example of a head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置の概略的な構造を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the schematic structure of a head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置の概略的な構造を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the schematic structure of a head-up display apparatus. 非描画領域を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining a non-drawing area | region. 近方虚像用の映像と重畳するように配置される第二ミラー、又は第四ミラーの取り付け構造を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the attachment structure of the 2nd mirror arrange | positioned so that it may superimpose on the image | video for near virtual images, or a 4th mirror. 四隅の非描画領域が凹面ミラーに対し投影してできる空間を示す図の一例である。It is an example of the figure which shows the space which the non-drawing area | region of four corners can project on a concave mirror. アイボックスを説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining an eyebox. 視点位置ずれを説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining a viewpoint position shift. 運転席から見た実景に重畳された近方虚像及び遠方虚像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the near virtual image and the far virtual image superimposed on the real scene seen from the driver's seat. ARイメージについて説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining AR image. 路面にペイントされた投影画像の投影面への透視投影変換を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the perspective projection conversion to the projection surface of the projection image painted on the road surface.

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

<ヘッドアップディスプレイ装置の概略的な特徴>
図2は、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の概略的な特徴を説明する図の一例である。本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は1つの映像投影装置で近方虚像12と遠方虚像11を重畳して表示する。図2に示すように、運転者の視点から、近方虚像12の略中央に遠方虚像11が重なって表示される。遠方虚像11が重畳する近方虚像12は、中央31aと四隅31bに非描画領域31を有する。非描画領域31とは文字やアイコンなどの情報だけでなく輝度の明暗による情報を含まない領域である。具体的には、元の映像が黒画素の領域、又は、光が照射されない領域ということができる。このため、遠方虚像11と近方虚像12が重畳していても、運転者は遠方虚像11を良好に視認できる。
<Schematic features of the head-up display device>
FIG. 2 is an example of a diagram illustrating schematic features of the head-up display device of the present embodiment. The head-up display device of the present embodiment displays the near virtual image 12 and the far virtual image 11 in a superimposed manner with a single video projection device. As shown in FIG. 2, the distant virtual image 11 is displayed so as to overlap the approximate center of the near virtual image 12 from the viewpoint of the driver. The near virtual image 12 on which the far virtual image 11 is superimposed has non-drawing regions 31 at the center 31a and the four corners 31b. The non-drawing area 31 is an area that does not include information on brightness and darkness as well as information on characters and icons. Specifically, it can be said that the original image is a black pixel region or a region where no light is irradiated. For this reason, even if the far virtual image 11 and the near virtual image 12 are superimposed, the driver can visually recognize the far virtual image 11 satisfactorily.

図3は、運転者の視点から見た遠方虚像11と近方虚像12であり、非描画領域31について説明する図である。図2で説明したように、近方虚像12の中央31aと四隅31bは非描画領域31であり、中央31aがくり抜かれたような構造になるため、遠方虚像11に奥行き感が得られる。更に、奥行き感を増大させるため、近方虚像12の右描画領域12r、左描画領域12l、上描画領域12u、及び、下描画領域12dは、パース図で表現されている。パース図とは遠近法を利用して立体的に表現された図をいう。透視図ともいう。すなわち、遠方虚像11に近づくほど狭くなる図形(四辺形であるがより具体的には台形)が右描画領域12r、左描画領域12l、上描画領域12u、及び、下描画領域12dとして形成されている。実景の視認性を阻害しない程度に半透明のグラデーションを形成することで更に奥行感を強調できる。   FIG. 3 is a diagram illustrating the distant virtual image 11 and the near virtual image 12 viewed from the viewpoint of the driver, and explaining the non-drawing region 31. As described with reference to FIG. 2, the center 31 a and the four corners 31 b of the near virtual image 12 are the non-drawing regions 31, and the center 31 a is cut out, so that the far virtual image 11 has a sense of depth. Furthermore, in order to increase the sense of depth, the right drawing area 12r, the left drawing area 12l, the upper drawing area 12u, and the lower drawing area 12d of the near virtual image 12 are represented by perspective views. A perspective diagram is a diagram expressed in three dimensions using perspective. Also called perspective view. That is, a figure (a quadrilateral but more specifically a trapezoid) that becomes narrower as it approaches the far virtual image 11 is formed as a right drawing area 12r, a left drawing area 121, an upper drawing area 12u, and a lower drawing area 12d. Yes. Depth can be further enhanced by forming a translucent gradation that does not hinder the visibility of the actual scene.

右描画領域12r、左描画領域12l、上描画領域12u、及び、下描画領域12dには、それぞれに適した運転を支援する情報の表示が可能である。   In the right drawing area 12r, the left drawing area 121, the upper drawing area 12u, and the lower drawing area 12d, it is possible to display information that supports driving suitable for each.

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

また、近方虚像12の右描画領域12r、左描画領域12l、上描画領域12u、及び、下描画領域12dの間の四隅31bの非描画領域31は、後述するように、遠方虚像11と近方虚像12の重畳表示を実現するためのミラーを固定する固定アーム(固定手段の一例)が設置される領域となる。したがって、四隅31bの非描画領域31は奥行き感を高めるだけでなく、固定アームを見えなくする効果をもたらすことができる。   Further, the non-drawing region 31 at the four corners 31b between the right drawing region 12r, the left drawing region 121, the upper drawing region 12u, and the lower drawing region 12d of the near virtual image 12 is close to the far virtual image 11 as described later. This is an area where a fixed arm (an example of a fixing means) for fixing a mirror for realizing the superimposed display of the square virtual image 12 is installed. Therefore, the non-drawing area 31 at the four corners 31b not only enhances the sense of depth, but can also bring about an effect of making the fixed arm invisible.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

近方虚像用の映像43は、上記のように中央31aと四隅31bの非描画領域31が存在する。近方虚像用の映像43は、上描画領域12u、左描画領域12l、右描画領域12r、及び、下描画領域12dの各領域に区分されている。各領域は遠近感を演出するためにパース図で表現されている。中央31aと四隅31bの非描画領域31は、近方虚像用の映像43から上描画領域12u、左描画領域12l、右描画領域12r、及び、下描画領域12dのパース図を差し引いた残りの領域である。   The near virtual image 43 has the non-drawing region 31 at the center 31a and the four corners 31b as described above. The near virtual image 43 is divided into an upper drawing area 12u, a left drawing area 121, a right drawing area 12r, and a lower drawing area 12d. Each region is represented by a perspective view to produce a perspective. The non-drawing area 31 at the center 31a and the four corners 31b is a remaining area obtained by subtracting the perspective drawing of the upper drawing area 12u, the left drawing area 121, the right drawing area 12r, and the lower drawing area 12d from the near virtual image 43. It is.

ユーザインタフェースのデザイン性を考慮して、上描画領域12u、左描画領域12l、右描画領域12r、及び、下描画領域12dが決定されるので、中央31aと四隅31bの非描画領域31は予め定められている。ただし、固定アームが第二ミラー24を取り付ける空間を考慮して非描画領域31が決定される。いずれにしても非描画領域31は予め定められている。   In consideration of the design of the user interface, the upper drawing area 12u, the left drawing area 121, the right drawing area 12r, and the lower drawing area 12d are determined, and the non-drawing areas 31 at the center 31a and the four corners 31b are determined in advance. It has been. However, the non-drawing region 31 is determined in consideration of the space where the fixed arm attaches the second mirror 24. In any case, the non-drawing area 31 is determined in advance.

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

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

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

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

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

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

図12は四隅31bの非描画領域31が凹面ミラー27に対し投影してできる空間48を示す図の一例である。図12に示すように、固定アーム47は四隅31bの非描画領域31が形成する空間48に配置される。図示する以外の固定アーム47についても同様である。   FIG. 12 is an example of a diagram showing a space 48 formed by projecting the non-drawing region 31 at the four corners 31 b onto the concave mirror 27. As shown in FIG. 12, the fixed arm 47 is disposed in a space 48 formed by the non-drawing region 31 at the four corners 31b. The same applies to the fixing arm 47 other than that illustrated.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

近方虚像12の上描画領域12u、左描画領域12l、右描画領域12r、及び、下描画領域12dには半透明のグラデーションが表示されている。このグラデーションは遠方ほど薄く、近方ほど濃くなっている。また、近方虚像12の上描画領域12u、左描画領域12l、右描画領域12r、及び、下描画領域12dは遠近感をもたらすパース図により描かれている。これらにより、奥行き感を増大させることができる。   A translucent gradation is displayed in the upper drawing area 12u, the left drawing area 121, the right drawing area 12r, and the lower drawing area 12d of the near virtual image 12. This gradation is lighter in the distance and deeper in the distance. Further, the upper drawing area 12u, the left drawing area 12l, the right drawing area 12r, and the lower drawing area 12d of the near virtual image 12 are drawn by perspective views that give a sense of perspective. As a result, the sense of depth can be increased.

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

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

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

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

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

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

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

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

この変換を投影画像の各画素ごとに行うことで、映像投影装置21はARイメージを作成できる。左辺の第4成分でx,yを割ることで投影面54の座標が得られる。 By performing this conversion for each pixel of the projection image, the video projection device 21 can create an AR image. The coordinates of the projection plane 54 can be obtained by dividing x 2 and y 2 by the fourth component on the left side.

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

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

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

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

<その他の適用例>
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
<Other application examples>
The best mode for carrying out the present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Claims (10)

映像投影装置が投影した映像の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記映像投影装置が投影した第一の映像を反射する第一のミラーと、
前記第一のミラーが反射した前記第一の映像を、前記映像投影装置が投影した第二の映像に重畳させる1つ以上の第二のミラーと、
前記第二の映像の予め定められた領域が所定方向に投影された際に形成する空間を使って前記第二のミラーを固定する固定手段と、
を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
A head-up display device that displays a virtual image of a video projected by a video projection device,
A first mirror that reflects a first image projected by the image projection device;
One or more second mirrors that superimpose the first image reflected by the first mirror on a second image projected by the image projection device;
Fixing means for fixing the second mirror using a space formed when a predetermined region of the second image is projected in a predetermined direction;
A head-up display device comprising:
前記第二の映像の予め定められた領域は、前記第二の映像の情報が含まれない領域であることを特徴とする請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。   The head-up display device according to claim 1, wherein the predetermined area of the second video is an area not including information of the second video. 前記第二の映像の予め定められた領域は、黒画素が形成された領域であるために光が投影されない領域であることを特徴とする請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。   The head-up display device according to claim 1, wherein the predetermined region of the second image is a region where light is not projected because the region is a region where black pixels are formed. 前記第二の映像は、重畳された前記第一の映像の右側、上側、左側、又は、下側に、遠近感が表現された図形を有し、
前記予め定められた領域は、遠近感が表現された前記図形が前記第二の映像から差し引かれた残りの四隅の領域であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The second video has a figure in which perspective is expressed on the right side, the upper side, the left side, or the lower side of the superimposed first video,
The predetermined region is a region of remaining four corners obtained by subtracting the graphic in which perspective is expressed from the second image. Head up display device.
前記固定手段は前記四隅がそれぞれ形成する前記空間に配置され、それぞれの前記固定手段の少なくとも1つは前記第二のミラーの頂点を前記ヘッドアップディスプレイ装置の壁面に固定することを特徴とする請求項4に記載のヘッドアップディスプレイ装置。   The fixing means is disposed in the space formed by each of the four corners, and at least one of the fixing means fixes an apex of the second mirror to a wall surface of the head-up display device. Item 5. The head-up display device according to Item 4. 前記第二のミラーは前記第二の映像と重畳して配置されており、前記第一のミラーが反射した前記第一の映像を前記第二の映像に重畳して、前記第二の映像が投影される方向に反射することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。   The second mirror is arranged so as to overlap the second video, and the second video is superimposed on the first video reflected by the first mirror. The head-up display device according to claim 1, wherein the head-up display device reflects light in a projected direction. 前記第二のミラーは、前記第一のミラーが反射した前記第一の映像を反射する第一反射部と、
前記第一反射部が反射した前記第一の映像を反射する第二反射部と、
前記第二の映像と重畳して配置され、前記第二反射部が反射した前記第一の映像を前記第二の映像に重畳して、前記第二の映像が投影される方向に反射する第三反射部と、
を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The second mirror includes a first reflecting portion that reflects the first image reflected by the first mirror;
A second reflecting portion for reflecting the first image reflected by the first reflecting portion;
The first image is arranged so as to overlap with the second image, and the first image reflected by the second reflection unit is superimposed on the second image and reflected in the direction in which the second image is projected. Three reflective parts;
The head-up display device according to claim 1, comprising:
前記第一の映像には情報が含まれない非描画領域が前記第一の映像の周囲に形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。   The head-up display device according to claim 1, wherein a non-drawing area in which no information is included in the first video is formed around the first video. . 前記映像投影装置は前記図形の内側に運転を支援する情報を表示する請求項4に記載のヘッドアップディスプレイ装置。   The head-up display device according to claim 4, wherein the video projection device displays driving support information inside the graphic. 請求項1〜9のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置を有し、
目的地まで前記ヘッドアップディスプレイ装置が搭載された車両を案内するナビゲーション装置。
The head-up display device according to any one of claims 1 to 9,
A navigation device for guiding a vehicle on which the head-up display device is mounted to a destination.
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