JP2020158014A - Head-up display device, display control device, and display control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車等の車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ(HUD)装置、表示制御装置、及び表示制御プログラム等に関する。 The present invention relates to, for example, a head-up display (HUD) device, a display control device, a display control program, and the like mounted on a vehicle such as an automobile.
特許文献1には、ヘッドアップディスプレイ(HUD)装置において、焦点面の移動又は、焦点面と乗り物との間の距離の調整によって、グラフィック要素が立体的に見えるようにした3Dナビゲーションシステムが示されている。
また、特許文献2には、HUD装置において、虚像までの距離を変化させる態様の1つとして、虚像表示面を路面に対して斜めに設け、表示位置による遠近制御を行う点が開示されている(例えば、図8、図9)。
Further,
また、特許文献3には、距離調整ではなく、表示対象の形状等によって立体感を与えるHUD装置において、状況に応じて、その形状等を異ならせ、あるいは元の状態に復帰させるといった表示制御を行うことが示されている。
Further, in
虚像を表示する距離(虚像表示距離)自体を制御するHUD装置において、虚像表示距離の全範囲で距離制御を必ず実行することとした場合、HUD装置の負担が大きく、また、HUD装置のパッケージサイズ(具体的には、HUD装置の外観形状を構成する筐体等の大きさや寸法)の大型化を招くことになる。 In the HUD device that controls the distance for displaying the virtual image (virtual image display distance) itself, if the distance control is always executed in the entire range of the virtual image display distance, the burden on the HUD device is heavy, and the package size of the HUD device is large. (Specifically, the size and dimensions of the housing and the like constituting the external shape of the HUD device) will be increased in size.
また、HUD装置の負担が大きくなれば、画像処理等に要する時間が増大し、処理遅延が生じる可能性がある。また、HUD装置の消費電力が増大したり、発熱量が増大したりする問題も懸念される。このような課題が、本発明者の検討によって明らかとされた。 Further, if the load on the HUD device is increased, the time required for image processing or the like increases, which may cause a processing delay. Further, there is a concern that the power consumption of the HUD device may increase and the amount of heat generated may increase. Such a problem has been clarified by the examination of the present inventor.
なお、特許文献3に記載される表示制御は、表示コンテンツの形状等を変化させて立体的に見せるものであり、虚像表示距離を可変に制御する方式ではなく、その技術内容は、本発明とは根本的に異なっている。従って、特許文献3には、上記の課題や、その解決手段についても示されていない。
The display control described in
本発明の1つの目的は、例えば、HUD装置の負担等を軽減しつつ、HUD装置が意図する虚像表示距離での情報の知覚を実現することである。 One object of the present invention is, for example, to realize the perception of information at the virtual image display distance intended by the HUD device while reducing the burden on the HUD device.
本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。 Other objects of the invention will become apparent to those skilled in the art by reference to the embodiments and best embodiments exemplified below, as well as the accompanying drawings.
以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。 Hereinafter, in order to easily understand the outline of the present invention, embodiments according to the present invention will be illustrated.
第1の態様において、ヘッドアップディスプレイ装置は、車両に搭載され、オブジェクトの画像を、前記車両に備わる被投影部材に投影することで、ユーザーに前記画像の虚像を視認させ、かつ、前記ユーザー上又は前記車両上に設定される基準点から前記虚像までの距離を虚像表示距離とする場合に、前記オブジェクトについての虚像表示距離を制御することが可能なヘッドアップディスプレイ(HUD)装置であって、
前記オブジェクトの画像を表示する画像表示部と、
前記オブジェクトの画像を前記画像表示部に表示させる際、前記オブジェクトの虚像表示距離が閾値より小さいときは、前記虚像表示距離を可変に制御する距離制御を少なくとも含む3D表示制御によって前記オブジェクトの画像を表示させ、前記オブジェクトの虚像表示距離が閾値より大きいときは、前記オブジェクトについての表示形態を変更することで疑似的に3D表示を実現する疑似3D表示制御によって前記オブジェクトの画像を表示させる奥行き表示制御部と、を有する。
In the first aspect, the head-up display device is mounted on a vehicle and projects an image of an object onto a projected member provided on the vehicle so that the user can visually recognize a virtual image of the image and on the user. Alternatively, it is a head-up display (HUD) device capable of controlling the virtual image display distance for the object when the distance from the reference point set on the vehicle to the virtual image is defined as the virtual image display distance.
An image display unit that displays an image of the object,
When the image of the object is displayed on the image display unit, when the virtual image display distance of the object is smaller than the threshold value, the image of the object is displayed by 3D display control including at least a distance control for variably controlling the virtual image display distance. Depth display control for displaying an image of the object by pseudo 3D display control that realizes pseudo 3D display by changing the display form of the object when the virtual image display distance of the object is larger than the threshold value. Has a part and.
第1の態様では、例えば所定の閾値を超えない範囲で表示されるオブジェクトについては、虚像表示距離の直接的制御を含む処理(表示形態の変更による疑似3D表示制御を組み合わせることもできる。これらを総称して、「3D表示制御」と称する)を実施する。一方、閾値を超えて遠方に表示されるオブジェクトについては、直接的な距離制御を行わず、疑似3D画像処理による遠近強調(表示形態の変更によって遠近感を表現すること)によって、知覚を介した距離制御を実施することとする。 In the first aspect, for example, for an object displayed within a range not exceeding a predetermined threshold value, processing including direct control of the virtual image display distance (pseudo 3D display control by changing the display form can be combined with these. Collectively, it is referred to as "3D display control"). On the other hand, for objects that are displayed far away beyond the threshold value, perspective enhancement (expressing perspective by changing the display form) by pseudo 3D image processing is performed through perception without direct distance control. Distance control will be implemented.
ある程度の遠方にある物体(オブジェクト)を人が見るときの輻輳角は十分に小さくなっており、距離制御では、輻輳角の変化を人に感じさせることは困難となる。よって、所望の遠近感制御の効果が期待できないときは、複雑な処理を伴いがちな直接的な距離制御をあきらめ、疑似3D画像処理のみによる遠近強調で対応する(例えば、オブジェクトのサイズを小さくする)こととしたものである。 The convergence angle when a person sees an object (object) at a certain distance is sufficiently small, and it is difficult for the person to perceive a change in the convergence angle by distance control. Therefore, when the desired effect of perspective control cannot be expected, the direct distance control, which tends to involve complicated processing, is abandoned, and perspective enhancement is performed only by pseudo 3D image processing (for example, the size of the object is reduced). ) It was decided.
これによって、遠方のオブジェクトについても、遠近感をもった表示が効果的に行えるようになる。また、HUD装置が距離制御可能な全範囲(全距離範囲)にわたって、虚像表示距離を制御するのではなく、人の目に効果的な範囲においてのみ距離制御を行うことで、表示装置の処理負担を軽減することができる。従って、表示装置(車両表示装置としてのHUD装置等)のパッケージの大型化が抑制され、コスト面でも有利となり、また、発熱の問題も抑制される。従って、HUD装置の負担等を軽減しつつ、HUD装置が意図する虚像表示距離での情報の知覚を実現することができる。 As a result, it becomes possible to effectively display a distant object with a sense of perspective. Further, the processing load of the display device is increased by controlling the distance only in the range effective for the human eye, instead of controlling the virtual image display distance over the entire range (total distance range) in which the HUD device can control the distance. Can be reduced. Therefore, the increase in size of the package of the display device (HUD device as a vehicle display device, etc.) is suppressed, which is advantageous in terms of cost, and the problem of heat generation is also suppressed. Therefore, it is possible to realize the perception of information at the virtual image display distance intended by the HUD device while reducing the burden on the HUD device.
第1の態様に従属する第2の態様において、
前記奥行き表示制御部は、
前記オブジェクトの虚像表示距離が閾値より大きいときは、前記閾値が示す距離を前記オブジェクトについての虚像表示距離と定め、その虚像表示距離の虚像表示面にて、前記疑似3D表示制御によって前記オブジェクトの画像を表示させてもよい。
In the second aspect, which is subordinate to the first aspect,
The depth display control unit
When the virtual image display distance of the object is larger than the threshold value, the distance indicated by the threshold value is defined as the virtual image display distance for the object, and the image of the object is controlled by the pseudo 3D display control on the virtual image display surface of the virtual image display distance. May be displayed.
第2の態様では、オブジェクトの虚像表示距離が閾値より大きく、疑似3D表示制御が実行されて虚像が表示されるとき、その虚像表示距離を、閾値が示す距離に設定する。実際の虚像表示距離と閾値との比較を行った結果、虚像表示距離が閾値より大きいときは、比較に用いられた閾値そのものを、虚像表示距離として設定することから、虚像表示距離を新たに決め直す必要がなく、装置の負担が軽減され、また、迅速な虚像表示処理が可能となる。 In the second aspect, when the virtual image display distance of the object is larger than the threshold value and the pseudo 3D display control is executed to display the virtual image, the virtual image display distance is set to the distance indicated by the threshold value. As a result of comparing the actual virtual image display distance with the threshold value, when the virtual image display distance is larger than the threshold value, the threshold value itself used for the comparison is set as the virtual image display distance, so that the virtual image display distance is newly determined. There is no need to fix it, the burden on the device is reduced, and quick virtual image display processing becomes possible.
第1又は第2の態様に従属する第3の態様において、前記オブジェクトについての表示形態を変更には、立体化、陰影の付与、色彩の変更、形状の変更、サイズの変更の少なくも1つが含まれてもよい。 In the third aspect, which is subordinate to the first or second aspect, changing the display form of the object includes at least one of three-dimensionalization, shading, color change, shape change, and size change. May be included.
第3の態様では、疑似3D表示の一種である「表示形態の変更」には、立体化(遠近法による描画であり、例えば線を斜線とする等)、あるいは、形状はそのままであるが、陰影をつけることで遠近感を演出こと、あるいは、色彩や形状の変更、オブジェクトの全部(外観)のサイズの変更(但し、これに限定されず、一部のサイズ変更であってもよい)を含めることができる。これにより、多彩な手法を用いて、簡易に、かつ効率的に遠近感の知覚を生じさせることが可能となり、装置の負担が軽減され、パッケージの小型化も図ることができる。 In the third aspect, the "change of display form", which is a kind of pseudo 3D display, includes three-dimensional drawing (drawing by perspective, for example, making a line diagonal) or the shape remains the same. You can create a sense of perspective by adding shadows, or change the color and shape, and change the size of all (appearance) of the object (however, it is not limited to this, and some sizes may be changed). Can be included. As a result, it is possible to easily and efficiently generate perspective perception by using various methods, the burden on the device can be reduced, and the size of the package can be reduced.
第1乃至第3の態様の何れか1つ従属する第4の態様において、
前記虚像表示距離を可変に制御する距離制御を少なくとも含む3D表示制御は、前記距離制御単独、または、前記距離制御と前記疑似3D表示制御との組み合わせであるようにしてもよい。
In the fourth aspect, which is subordinate to any one of the first to third aspects,
The 3D display control including at least the distance control for variably controlling the virtual image display distance may be the distance control alone or a combination of the distance control and the pseudo 3D display control.
第4の態様では、虚像表示距離が閾値より小さく、虚像表示距離を直接的に制御する(3D制御を行う)とき、併せて、表示形態の変更による疑似3D制御を行ってもよい。これにより、遠近感をより効率的に演出でき、表示される虚像の連続性を確保する点でも有利となる。 In the fourth aspect, when the virtual image display distance is smaller than the threshold value and the virtual image display distance is directly controlled (3D control is performed), pseudo 3D control may be performed by changing the display form. This makes it possible to produce a sense of perspective more efficiently, which is also advantageous in ensuring the continuity of the displayed virtual image.
第1乃至第4の態様の何れか1つ従属する第5の態様において、
前記奥行き表示制御部は、
虚像表示面が、路面に対して垂直に立設されることなく傾斜し、あるいは前記路面に重なる場合において、その傾斜し、あるいは路面に重なる虚像表示面のうちの、前記閾値が示す距離よりも、前記ユーザーから見て遠くにある箇所に前記オブジェクトの虚像を表示するときは、前記箇所に対応する虚像部分の全部を、前記閾値およびその近傍における虚像表示距離にて表示し、かつ、前記虚像部分に対応する画像に前記疑似3D表示制御を実施し、これによって、前記虚像部分が、前記閾値が示す距離よりも前記ユーザーの近い側にある前記オブジェクトの虚像部分に遠近感をもって接続されるように表示を制御してもよい。
In the fifth aspect, which is subordinate to any one of the first to fourth aspects,
The depth display control unit
When the virtual image display surface is tilted without being erected perpendicular to the road surface or overlaps the road surface, the distance of the virtual image display surface that is tilted or overlaps the road surface is greater than the distance indicated by the threshold value. When displaying a virtual image of the object at a location far from the user, the entire virtual image portion corresponding to the location is displayed at the threshold value and the virtual image display distance in the vicinity thereof, and the virtual image is displayed. The pseudo 3D display control is performed on the image corresponding to the portion so that the virtual image portion is connected to the virtual image portion of the object closer to the user than the distance indicated by the threshold value with a sense of perspective. The display may be controlled.
第5の態様では、虚像表示距離の直接的な制御を、路面に対して傾いている(あるいは、路面に重畳されている)虚像表示面における表示位置の変更によって行う場合を想定している。 In the fifth aspect, it is assumed that the virtual image display distance is directly controlled by changing the display position on the virtual image display surface that is tilted with respect to the road surface (or is superimposed on the road surface).
例えば、光学的な光路長の変更で虚像表示距離を変化させることはできない装置であっても、虚像表示面を路面に対して傾ける(重畳させる)等しておけば、例えば、その虚像表示面の下側の虚像部分は手前に見え、上側にいくほど、遠くに見えるようになり、虚像表示距離を、表示する位置によって調整することができる。 For example, even if the device cannot change the virtual image display distance by changing the optical path length, if the virtual image display surface is tilted (superimposed) with respect to the road surface, for example, the virtual image display surface can be changed. The lower virtual image portion can be seen in the foreground, and the upper side becomes farther visible, and the virtual image display distance can be adjusted according to the display position.
この場合に、本発明を適用する場合を想定する。上記の閾値が示す距離が、傾いている(あるいは重畳している)虚像表示面での位置変更による距離可変範囲の中にある場合、一部の虚像は、その閾値よりも遠い位置にあることになる。この遠い位置にある一部の虚像に対応する画像は、ある時点で一括して(同時に)描画し、その描画の際に、表示形態を変更し(例えば、サイズを縮小する等し)て、それまで描画してきた図形等に連接するように、言い換えれば遠近感をもって知覚されるように、疑似3D画像に変換して描画する。人の目は、目の焦点の距離と虚像表示距離とが離れていた場合であっても、今度は、表示形態を頼りとして距離(奥行)を把握することから、人の知覚としては、同じ距離において、ややぼやけてはいるが小さく見えている虚像が、直近に描画した画像に対応する虚像に連続しているかのように錯覚する。言い換えれば、ユーザーの注視距離と虚像の表示距離の違いによって2重視が生じるが、遠方側では距離変化に対する2重視の度合いが小さくなる。上記のとおり、人(ユーザー)は、表示形態の変化(上記のサイズの縮小等)を頼りとして距離(奥行)を把握しようとする。そのような知覚作用によって、遠方であるがゆえに2重視の程度が小さいものを、さらに小さくすることができる。このような作用によって、遠近表示が可能である。言い換えれば、好ましい例として、違和感がほとんどないような連続性が保たれた遠近感のある表示が実現される。 In this case, it is assumed that the present invention is applied. When the distance indicated by the above threshold value is within the variable distance range due to the position change on the tilted (or superposed) virtual image display surface, some virtual images are located farther than the threshold value. become. Images corresponding to some of the virtual images at this distant position are drawn collectively (at the same time) at a certain point in time, and at the time of drawing, the display form is changed (for example, the size is reduced). It is converted into a pseudo 3D image and drawn so that it is connected to the figures and the like that have been drawn up to that point, in other words, it is perceived with a sense of perspective. Even if the distance of the focal point of the eye and the virtual image display distance are far apart, the human eye grasps the distance (depth) by relying on the display form, so the human perception is the same. At a distance, the virtual image, which looks slightly blurry but small, gives the illusion that it is continuous with the virtual image corresponding to the most recently drawn image. In other words, the difference between the gaze distance of the user and the display distance of the virtual image causes two emphasis, but on the distant side, the degree of emphasis on the change in distance becomes smaller. As described above, the person (user) tries to grasp the distance (depth) by relying on the change in the display form (reduction of the above size, etc.). By such a perceptual action, it is possible to further reduce the degree of emphasis on 2 because it is distant. By such an action, perspective display is possible. In other words, as a preferable example, a display with a sense of perspective that maintains continuity with almost no discomfort is realized.
閾値よりも遠い箇所の虚像に対応する画像は、一括して、サイズ等を調整して描くだけでよく、何回も時分割で部分画像を描画する必要がないことから効率的な画像生成が可能であり、その分、装置の処理負担が軽減される。 Images corresponding to virtual images far from the threshold need only be drawn by adjusting the size etc. at once, and it is not necessary to draw partial images in time division multiple times, so efficient image generation is possible. This is possible, and the processing load on the device is reduced accordingly.
第6の態様において、表示制御装置は、第1乃至第5の何れか1つの態様のヘッドアップディスプレイ装置に搭載され、コンピュータを用いて実現される、前記奥行き表示制御部としての表示制御装置である。 In the sixth aspect, the display control device is a display control device as the depth display control unit, which is mounted on the head-up display device of any one of the first to fifth aspects and is realized by using a computer. is there.
奥行き表示制御部としてのコンピュータを、例えばCPU、MPUとして実現することで、小型化が可能であり、車載用の、小型のHUD装置にも適用が可能となる。 By realizing a computer as a depth display control unit as, for example, a CPU or an MPU, it is possible to reduce the size, and it is also possible to apply it to a small HUD device for vehicles.
第7の態様において、表示制御プログラムは、コンピュータを、第6の態様の表示制御装置として動作させる表示制御プログラムである。 In the seventh aspect, the display control program is a display control program that causes the computer to operate as the display control device of the sixth aspect.
ソフトウエアによって構築可能であることから、実現が容易となる。 Since it can be constructed by software, it is easy to realize.
当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。 One of ordinary skill in the art will readily appreciate that the embodiments according to the invention exemplified may be further modified without departing from the spirit of the invention.
以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。 The best embodiments described below have been used to facilitate understanding of the present invention. Therefore, one of ordinary skill in the art should note that the present invention is not unreasonably limited by the embodiments described below.
図1は、車両が直線状の道路を走行している運転シーンにおける、表示コンテンツであるオブジェクト(ナビゲーション画像)の虚像の表示の一例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an example of displaying a virtual image of an object (navigation image) which is display content in a driving scene in which a vehicle is traveling on a straight road.
図1において、車両(自車両)10は、直線状の道路(路面)2上を、速度60kmで走行している。ここでは、ユーザー(図1では不図示、図2の符号1)は、ステアリングホイール(ハンドル)3を握る運転者である。フロントパネル5には、車速表示用メーター(計器)M1、エンジンの回転数を示すメーター(計器)M2が設けられている。但し、これは例示であり、限定されるものではない。これらの計器の情報は、HUD装置による虚像として表示されてもよい(併用の場合もあり得る。図1では併用されている)。
In FIG. 1, the vehicle (own vehicle) 10 is traveling on a straight road (road surface) 2 at a speed of 60 km. Here, the user (not shown in FIG. 1,
図1の運転シーンにおいて、同じ車線の前方車両としては、FC1、FC2の2台が存在する。手前側の前方車両FC1については、車間距離はかなりあるものの、例えば急速に減速した等の理由で、注意喚起マーク(重畳マークの一種である)CUが重畳表示されている。なお、追い越し車線を走る前方車両TC1が遠くに見えている。 In the driving scene of FIG. 1, there are two vehicles in front of the same lane, FC1 and FC2. Regarding the front vehicle FC1 on the front side, although the inter-vehicle distance is considerable, a caution mark (a type of superimposition mark) CU is superposed for reasons such as rapid deceleration. The front vehicle TC1 running in the overtaking lane is visible in the distance.
HUD装置による車速表示(虚像SP)は、立体的な形状と共に表示されている(これは、立体的表示、3Dオブジェクトによる表示、立体感処理オブジェクトによる表示等と称することができる)。 The vehicle speed display (virtual image SP) by the HUD device is displayed together with the three-dimensional shape (this can be referred to as a three-dimensional display, a display by a 3D object, a display by a three-dimensional effect processing object, or the like).
また、前方車両FC2のやや手前側において、背景の空に重ねるように、ナビゲーション表示としての、かなりの面積をもつ仮想標識NVが提示されている。仮想標識NVは、地名表示C10、C20と、ガイドとしての矢印表示C30、C40とを含む。 Further, on the slightly front side of the vehicle FC2 in front, a virtual sign NV having a considerable area as a navigation display is presented so as to overlap the sky in the background. The virtual sign NV includes place name displays C10 and C20 and arrow displays C30 and C40 as guides.
なお、HUD装置による虚像は、被投影部材としてのウインドシールド6上における虚像表示領域(図1では不図示、図2の符号7)において表示される。
The virtual image produced by the HUD device is displayed in a virtual image display area (not shown in FIG. 1,
図示されるとおり、ユーザー1は、遠近感を伴う多様なオブジェクトを同時に知覚する必要がある運転シーンであり、遠近感が誤って把握されると、事故にもつながりかねず、従って、最適な距離感でのオブジェクト(表示対象の虚像)の表示が重要となる。
As shown in the figure, the
図2を参照する。図2は、車両が直線状の道路を走行している運転シーンにおける、表示コンテンツであるオブジェクト(ナビゲーション画像)の虚像の表示の他の例を示す図である。図2において、図1と共通する部分には同じ符号を付している(なお、この点は、以下の図面においても共通である)。 See FIG. FIG. 2 is a diagram showing another example of displaying a virtual image of an object (navigation image) which is display content in a driving scene in which a vehicle is traveling on a straight road. In FIG. 2, the same reference numerals are given to the parts common to those in FIG. 1 (this point is also common in the following drawings).
図2の例では、3つの仮想標識C1、C2、C3が、異なる虚像表示距離に調整されて表示(投影表示)されている。特に、制限速度を表示するナビゲーション像C1は、車両10の前方への走行スピードに合致させて、ユーザー1の視点Aから見て、奥側から手前側へと流れるように、虚像表示距離が多段階に制御される。このような制御は、多面(マルチレイヤー)HUD装置を用いて実現され得る(この点は後述する)。
In the example of FIG. 2, three virtual signs C1, C2, and C3 are adjusted to different virtual image display distances and displayed (projection display). In particular, the navigation image C1 that displays the speed limit has a large virtual image display distance so as to match the traveling speed of the
次に、図3を参照する。図3(A)は、オブジェクトの虚像表示距離が所定値(閾値)を超える場合の表示制御例を示す図、図3(B)は、その表示制御例における虚像表示面の位置、及び表示形態制御等について説明するための図である。なお、ここでは、所定の「閾値(遠近の判断の基準としての閾値)」を「20m」として説明する。 Next, refer to FIG. FIG. 3A is a diagram showing a display control example when the virtual image display distance of the object exceeds a predetermined value (threshold value), and FIG. 3B is a position and a display form of the virtual image display surface in the display control example. It is a figure for demonstrating control and the like. In addition, here, a predetermined "threshold value (threshold value as a reference for determining perspective)" will be described as "20 m".
図3(A)では、道路(路面2)を横切ろうとしている人D1が右遠方(ユーザーとしての運転者1の視点Aから30mの位置)に見えている。HUD装置は、その人D1に重畳させるように、注意喚起のための枠(注意喚起枠と称する)J3を表示する。
In FIG. 3A, a person D1 who is about to cross the road (road surface 2) is seen in the far right (a
本来、HUD装置が意図する、枠J3の虚像表示距離(結像距離、焦点距離等と称されることもある)は、L2(30m)であるが、この距離は、閾値L1(20m)を超えている。よって、虚像表示距離を光学系の移動によって正確に調整したとしても、輻輳角の変更の度合いは小さく、人の目には、変化があまり捉えられない。一方で、装置の処理負担が増大し、パッケージサイズが大きくなる等の弊害も懸念されることになる。 Originally, the virtual image display distance of the frame J3 (sometimes referred to as an imaging distance, a focal length, etc.) intended by the HUD device is L2 (30 m), but this distance has a threshold value L1 (20 m). Over. Therefore, even if the virtual image display distance is accurately adjusted by moving the optical system, the degree of change in the convergence angle is small, and the change is not so noticeable to the human eye. On the other hand, there is a concern that the processing load on the device will increase and the package size will increase.
そこで、L1(20m)を超える部分については直接的な距離の調整は行わず、表示形態の変化を手掛かりとしてユーザーに遠近的知覚を与える手法に変更して表示する。ここでは、例えば、閾値L1(20m)の位置に、例えば路面2に垂直に立設する虚像表示面(図3(B)の符号PS1)を想定し、その表示面上に、本来の大きさの「枠J1」に代えて、より小さなサイズの、疑似3D変換処理済みの「枠J2」を表示する。
Therefore, the distance is not directly adjusted for the portion exceeding L1 (20 m), and the display is changed to a method that gives the user a perspective perception by using the change in the display form as a clue. Here, for example, a virtual image display surface (reference numeral PS1 in FIG. 3B) is assumed to be erected perpendicularly to the
虚像表示面を閾値が示す距離L1(20m)に設定するのは、他の距離を新たに設定する手間が省け、効率的な処理ができ、処理速度等の面で有利であるからである。 The virtual image display surface is set to the distance L1 (20 m) indicated by the threshold value because it saves the trouble of newly setting another distance, efficient processing can be performed, and it is advantageous in terms of processing speed and the like.
ユーザー1は、「枠J2」が、人D1に重なって見える。このとき、距離は一致はしないが、しかし、サイズが縮小されたことを手掛かりにして人の目(視点A)は遠近感を知覚することができる。よって、実際には距離の差があっても、その差が補われて、「枠J3(図中、太線の破線で示される)」が「人D1」に重畳しているかのように感じられる。よって、違和感のない、遠近感を与えることができ、効果的な立体表示となる。また、装置の処理負担を軽減でき、これによって、コスト削減、パッケージサイズの抑制、発熱の問題の抑制等の効果を期待することができる。
For the
図3(B)に示すように、実際は、距離L1の虚像表示面PS1上に、サイズが縮小された虚像J2が表示されるのであるが、ユーザー1の目(視点A)には、あたかも、距離L2の虚像表示面PS2上に表示されているかのように見える。なお、ここでは、虚像表示面PS1、PS2は、路面2に対して垂直に立設しているものとする。虚像表示面上においては、表示位置に関係なく、視点Aからの距離が同じであると取り扱われる。
As shown in FIG. 3B, the virtual image J2 whose size has been reduced is actually displayed on the virtual image display surface PS1 at a distance L1, but it is as if the
次に、図4を参照する。図4(A)は、オブジェクトの虚像表示距離が所定値(閾値)を超えない場合の表示制御例を示す図、図4(B)は、その表示制御例における虚像表示面の位置、及び表示形態制御等について説明するための図である。 Next, refer to FIG. FIG. 4A is a diagram showing a display control example when the virtual image display distance of the object does not exceed a predetermined value (threshold value), and FIG. 4B is a position and display of the virtual image display surface in the display control example. It is a figure for demonstrating form control and the like.
図4の運転シーンは、図3(B)と同じである。但し、図3に描かれている運転シーンの時点から時間が経過し、人D1が、ユーザーである運転者1からみて、より近くに見えている。
The driving scene of FIG. 4 is the same as that of FIG. 3 (B). However, time has passed since the time of the driving scene depicted in FIG. 3, and the person D1 appears closer to the user, the
図4(A)では、人D1は、距離L3(10m)の位置にあり、L1は、閾値L2(20m)より小さく、虚像表示距離の直接的な制御によって、効果的に立体感を演出することが可能である。そこで、HUD装置は、距離制御(3D制御)によって、枠J4を、距離L3(10m)に設定して表示する。これによって、枠J4と人D1との距離が一致することになり、違和感のない遠近感のある表示が実現される。 In FIG. 4A, the person D1 is at a distance L3 (10 m), L1 is smaller than the threshold value L2 (20 m), and the virtual image display distance is directly controlled to effectively produce a stereoscopic effect. It is possible. Therefore, the HUD device sets the frame J4 to the distance L3 (10 m) and displays it by the distance control (3D control). As a result, the distances between the frame J4 and the person D1 are the same, and a display with a sense of perspective without discomfort is realized.
図4(B)に示すように、距離L3の位置にある虚像表示面PS3上に、枠(注意喚起用の強調枠)J4が、本来のサイズで示されている。但し、これに限定されるものではない。図4の例において、距離を直接的に制御し、さらに、表現態様の変更による疑似3D表示によって、より立体感を増したり、より効果的な遠近強調を実現したりすることができる。 As shown in FIG. 4B, a frame (emphasis frame for calling attention) J4 is shown in its original size on the virtual image display surface PS3 at a distance L3. However, the present invention is not limited to this. In the example of FIG. 4, the distance can be directly controlled, and further, the pseudo 3D display by changing the expression mode can increase the stereoscopic effect and realize more effective perspective enhancement.
次に、図5を参照する。図5は、HUD装置において、虚像表示距離を可変に制御する例(ここでは、本発明は適用されていないものとする)を説明するための図である。ここでは、図2のナビゲーション画像を表示する例を示す。 Next, refer to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining an example in which the virtual image display distance is variably controlled in the HUD device (here, it is assumed that the present invention is not applied). Here, an example of displaying the navigation image of FIG. 2 is shown.
図5に示されるように、HUD装置100は、被投影部材であるウインドシールド6に、オブジェクト(表示対象物)の画像を投影(言い換えれば、画像を表示する表示光Kを照射)し、これによって、ユーザー1は、前方に設定される虚像表示面PS10、PS11、PS12上において、ナビゲーション像(虚像)C1〜C3が各々、表示される。
As shown in FIG. 5, the
各虚像表示面PS10〜PS12上では、虚像の表示位置にかかわらず、虚像表示距離は同じであり、図5においては、虚像表示面PS10、PS11、PS12の各虚像表示距離はL201、L202、L203(L201<L202<L203)に設定されている。 On each of the virtual image display surfaces PS10 to PS12, the virtual image display distance is the same regardless of the display position of the virtual image. In FIG. 5, the virtual image display distances of the virtual image display surfaces PS10, PS11, and PS12 are L201, L202, and L203. It is set to (L201 <L202 <L203).
ここで、制限速度を表示するナビゲーション像C1は、車両10の前方への走行スピードに合致させて、ユーザー1の視点Aから見て、奥側から手前側へと流れるように、虚像表示距離が多段階に制御される。このような制御は、多面(マルチレイヤ―)HUD装置を用いて実現される(この点は後述する)。
Here, the navigation image C1 that displays the speed limit has a virtual image display distance that matches the traveling speed of the
図5の運転シーンでは、虚像表示距離を異ならせた複数のオブジェクト(3種類のナビゲーションコンテンツC1〜C3)が同時に提示されており、また、制限速度の標識であるC1が、自車両10の動きに合わせて手前側に流れるように動かされており、視覚的違和感が生じ易い運転シーンといえる。
In the driving scene of FIG. 5, a plurality of objects (three types of navigation contents C1 to C3) having different virtual image display distances are simultaneously presented, and C1 which is a speed limit sign indicates the movement of the
HUD装置100には、奥行き表示制御部(虚像表示距離制御部を含む)34と、表示形態制御部(遠近感補正部)900と、を有する。表示形態制御部(遠近感補正部)900は、表示オブジェクトの形態を変化させる場合等において、必要な形態の表示要素を、例えばレンダリングにより、あるいは、メモリからデータを読み出すことによって生じさせる。
The
奥行き表示制御部(虚像表示距離制御部を含む)34は、図3、図4で示したように、虚像表示距離の直接的制御(3D制御)、及び表示形態の制御(疑似3D制御)の少なくとも一方を実施する。制御態様は、オブジェクトの距離、周囲環境(例えば昼/夜、ヘッドライトのアップ/ダウン、季節、天候、ユーザーである運転者等1の体調等)を考慮して、適応的に変更させることも可能である。これによって、よりユーザー1の視覚に合った、自然な立体視が可能となる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the depth display control unit (including the virtual image display distance control unit) 34 is for direct control of the virtual image display distance (3D control) and control of the display form (pseudo 3D control). Do at least one. The control mode can be adaptively changed in consideration of the distance of the object and the surrounding environment (for example, day / night, headlight up / down, season, weather, physical condition of the driver who is the user, etc. 1). It is possible. This enables a natural stereoscopic view that is more suitable for the
次に、図6を参照する。図6(A)は、虚像表示距離が異なる複数の虚像表示面を設定可能な多面HUD装置における虚像表示面の設定例を示す図、図6(B)は、多面HUD装置の要部の構成例を示す図、図6(C)は、位置制御信号について説明するための図である。 Next, refer to FIG. FIG. 6A is a diagram showing an example of setting a virtual image display surface in a multi-faceted HUD device capable of setting a plurality of virtual image display surfaces having different virtual image display distances, and FIG. 6B is a configuration of a main part of the multi-faceted HUD device. FIG. 6C, which shows an example, is a diagram for explaining a position control signal.
多面(マルチレイヤー)HUD装置は、多面(3以上の面)の虚像表示面を設定可能なHUD装置である。言い換えれば、虚像表示距離は、m通り(mは3以上の自然数)に変更可能である。図6(A)では、m=45であり、虚像表示距離が異なる虚像表示面PS1〜PS45を設定可能である。 The multi-layer HUD device is a HUD device capable of setting a multi-face (three or more faces) virtual image display surface. In other words, the virtual image display distance can be changed in m ways (m is a natural number of 3 or more). In FIG. 6A, virtual image display surfaces PS1 to PS45 can be set, where m = 45 and the virtual image display distances are different.
多面(マルチレイヤー)HUD装置では、虚像を表示可能な虚像表示面が多面化(マルチレイヤー化)されることから、虚像表示距離を、より自在に変更することができ、奥行き感のある立体的な表示が可能となる。また、さらに、表示対象の物体(オブジェクト)のサイズや高さを、適宜、変更して遠近感を持たせたり、サイズを調整したり、物体の表示位置を調整したり、物体に奥行きを持たせて立体化したり、物体に影をつけたり、斜視表現を採用したり、物体の質感を緻密に表現したりする、といった、幾何学的な立体装飾処理(立体装飾と称する場合がある)を施すこと(言い換えれば、疑似3D画像処理を併用すること)で、よりリアルな3D表示が可能となる。 In the multi-layer HUD device, the virtual image display surface capable of displaying the virtual image is multi-layered (multi-layered), so that the virtual image display distance can be changed more freely, and the virtual image is three-dimensional with a sense of depth. Display is possible. In addition, the size and height of the object to be displayed can be changed as appropriate to give a sense of perspective, the size can be adjusted, the display position of the object can be adjusted, and the object has depth. Perform geometric three-dimensional decoration processing (sometimes called three-dimensional decoration) such as making it three-dimensional, adding shadows to objects, adopting perspective expression, and expressing the texture of objects precisely. By doing so (in other words, by using pseudo 3D image processing together), more realistic 3D display becomes possible.
図6(B)を参照する。図6(B)では、光走査型のHUD装置の要部の構成が示されている。図示されるように、位置制御信号生成部91が設けられ、この位置制御信号生成部91は、表示制御部300から与えられる制御信号である走査駆動信号rvsを受けて、位置制御信号VPCを生成、出力する。
See FIG. 6 (B). FIG. 6B shows the configuration of a main part of the optical scanning type HUD device. As shown in the figure, a position control
また、虚像表示距離変更部24は、レンズ駆動部93及びスクリーン駆動部95を含む。また、図6(B)においては、画像処理部51と、光源部53とが設けられる。
Further, the virtual image display
画像処理部51は、表示制御部300から与えられる表示画像データcvに基づいて表示画像を生成し、生成した表示画像を光源駆動部55に供給する。
The
また、光源部53は、光源駆動部55及び光源(ここではレーザー光源LD)57を含む。位置制御信号生成部91が生成する位置制御信号VPCは、虚像表示距離変更部24のレンズ駆動部93及びスクリーン駆動部95に供給され、同時に、光源駆動部55にも供給される。
Further, the
虚像表示距離変更部(あるいは虚像表示距離制御部)24は、画像表示部(単に、表示部という場合もある)としてのスクリーン46(及びレンズ44)を、画像表示部としてのスクリーン46の光軸に沿う方向(言い換えれば、光路に沿う方向であり、図6(B)では、表示光Kが進行する矢印で示される方向)において、所定範囲(ここでは距離範囲LZ)で、振動させることによって、画像表示部としてのスクリーン46(より具体的には、画像Mが表示される表示面47)から、被投影部材3までの光路長を周期的に変更する。また、光源部53の光源駆動部55によって、光源(レーザー光源LD)57からの光の出射タイミングが制御されることによって、画像表示部としてのスクリーン46の表示面47上における画像Mの表示タイミング(表示時刻)が制御(調整)される。
The virtual image display distance changing unit (or virtual image display distance control unit) 24 uses the screen 46 (and the lens 44) as the image display unit (which may be simply referred to as the display unit) as the optical axis of the
ここで、m通りに変更され得る虚像表示距離の各々に対応する虚像表示面を第1〜第mの虚像表示面とする場合に、画像表示部としてのスクリーン46(及びレンズ44)を所定範囲(LZ)で、所定周期で振動させる制御、画像表示部としてのスクリーン46の表示面47における画像の表示タイミングの制御、及び、表示タイミングの制御に同期した表示内容の変更制御(の組み合わせ)によって、例えば、第1〜第mの虚像表示面の内の少なくとも2面の各々に、例えば異なる非重畳コンテンツ(実景への重畳を前提としないナビゲーション表示等)についての虚像の表示が可能であり、また、時間経過に伴なって虚像が流れるような制御を行うことも可能となる。
Here, when the virtual image display surface corresponding to each of the virtual image display distances that can be changed in m ways is the first to mth virtual image display surface, the screen 46 (and the lens 44) as the image display unit is within a predetermined range. In (LZ), by control of vibrating at a predetermined cycle, control of the display timing of the image on the
位置制御信号生成部91が生成する位置制御信号VPCは、例えば、図6(C)に記載されるような、鋸歯状(のこぎり状)の電圧信号(鋸歯状波の電圧信号)である。なお、図6(C)では、横軸に時間t、縦軸に電圧vを設定している。
The position control signal VPC generated by the position control
位置制御信号VPCの電圧が0の場合は、画像表示部としてのスクリーン46は、第1の位置PT0に位置し、位置制御信号VPCの電圧がピーク値の場合は、画像表示部としてのスクリーン46は、第2の位置PT1に位置する。
When the voltage of the position control signal VPC is 0, the
ここで、例えば、時刻t1〜t4の各々において、光源部53から、異なる表示コンテンツ(表示対象)の画像を出力することによって、虚像表示距離が異なる4つの表示対象(虚像)を表示することができる。この構成を用いることで、図1、図2で示したような、オブジェクトの表示(表示像による情報提示)を実現することができる。
Here, for example, at each of the times t1 to t4, four display objects (virtual images) having different virtual image display distances can be displayed by outputting images of different display contents (display objects) from the
なお、上記の構成は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、表示面を有する表示部を複数、並列に設け、各表示部の位置を、ステップ的に移動させることで、虚像表示距離を多段階に変更可能としてもよい。 The above configuration is an example, and the present invention is not limited to this. For example, a plurality of display units having a display surface may be provided in parallel, and the position of each display unit may be moved stepwise to change the virtual image display distance in multiple stages.
次に、図7を参照する。図7は、虚像表示距離の制御が可能なHUD装置の全体の構成例を示す図である。車両用表示装置は、車両10に搭載され、画像を、車両10に備わる被投影部材としてのウインドシールド6に投影することで、ユーザー(ここでは運転者)1に画像の虚像V(虚像表示面PS上に表示される)を視認させるヘッドアップディスプレイ(HUD)装置100を有する車両用表示装置であり、画像を生成する画像生成部32と、画像(表示画像)Mが形成される表示面47を有し、画像Mの表示光Kを発する表示部(ここではスクリーン46)と、表示光Kを反射して、被投影部材3に投影する光学部材(ここでは凹面鏡49)を含む光学系52と、ユーザー1上又は車両10上に設定される基準点から虚像までの距離である虚像表示距離を変更する虚像表示距離変更部(図6(B)の符号24、図7では不図示)と、画像生成部32及び虚像表示距離変更部(図6(B)の符号24)を制御して、複数の表示対象(例えば図5のC1〜C3)の各々を、異なる虚像表示距離(図5では表示距離L201、L202、L203)に同時に表示させることが可能な表示制御部300と、を有する。
Next, refer to FIG. FIG. 7 is a diagram showing an overall configuration example of the HUD device capable of controlling the virtual image display distance. The vehicle display device is mounted on the
表示制御部300は、画像生成部32と、走査駆動部33と、奥行き表示制御部(虚像表示距離制御部を含む)34と、表示形態制御部(遠近感補正部)900を備える。
The
表示形態制御部(遠近感補正部)900は、表示オブジェクトの形態を変化させる場合等において、必要な形態の表示要素を、例えばレンダリングにより、あるいは、メモリからデータを読み出すことによって生じさせる。 The display form control unit (perspective correction unit) 900 generates a display element having a required form, for example, by rendering or by reading data from a memory when changing the form of the display object.
奥行き表示制御部(虚像表示距離制御部を含む)34は、図3、図4で示したように、虚像表示距離の直接的制御(3D制御)、及び表示形態の制御(疑似3D制御)の少なくとも一方を実施する。制御態様は、オブジェクトの距離、周囲環境(例えば昼/夜、ヘッドライトのアップ/ダウン、季節、天候、ユーザーである運転者等1の体調等)を考慮して、適応的に変更させることも可能である。これによって、よりユーザー1の視覚に合った、自然な立体視が可能となる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the depth display control unit (including the virtual image display distance control unit) 34 is for direct control of the virtual image display distance (3D control) and control of the display form (pseudo 3D control). Do at least one. The control mode can be adaptively changed in consideration of the distance of the object and the surrounding environment (for example, day / night, headlight up / down, season, weather, physical condition of the driver who is the user, etc. 1). It is possible. This enables a natural stereoscopic view that is more suitable for the
なお、HUD装置100は、ダッシュボード4内に配置されている。光学系(投射光学系)52は、画像の表示光Kをウインドシールド6に照射することができる。
The
また、図7では、環境光(外光)の強度を検出する外光強度センサー16が自車両10に備わっている。検出された外光強度は、昼夜の区別をするため、あるいは、日差しによる照り返しの強弱等といった周囲環境情報の一種であり、種々、役立てることができる。
Further, in FIG. 7, the
また、図7では、前方(車両周囲)撮像カメラ17による撮像画像に基づいて画像処理を行う画像処理部21を有する運転シーン判定部19と、仮想標識情報(広義のナビゲーション情報)を出力する表示オブジェクト情報生成部400と、ソナー部10と、測距部13と、が設けられている。ソナー部10は、例えば、前方車両との距離(車間距離)を瞬時に測定するのに役立つ。測距部13は、所定演算により車間距離等を高精度に、かつ正確に求める。
Further, in FIG. 7, a driving
表示オブジェクト情報生成部400は、奥行きマッピング部402と、表示オブジェクト(色、立体形状等の情報を含む)生成部404と、運転経路情報取得部406と、自車両位置情報取得部408と、地図情報取得部410と、記憶部(地図、道路案内情報、道路標識等のデータベースとして機能する)412と、を有する。
The display object
表示オブジェクト情報生成部400には、車載ECU700が収集した車両情報等が、バス(BUS)を介して供給される。
Vehicle information and the like collected by the vehicle-mounted
また、通信部500が、例えば、車両10の外部に設置されている運転支援システム600との無線通信によって取得した各種の情報を、適宜、ナビゲーション部(ナビゲーションECU)400の自車両位置情報取得部408及び地図情報取得部410に供給するようにしてもよい。
Further, the
また、GPS受信部がGPS衛星から受信した位置情報等を、適宜、表示オブジェクト情報生成部(具体的にはナビゲーション用ECU)400の自車両位置情報取得部408及び地図情報取得部410に供給するようにしてもよい。
Further, the position information or the like received by the GPS receiving unit from the GPS satellite is appropriately supplied to the own vehicle position
次に、図8を参照する。図8は、本発明の実施形態にかかるHUD装置の主要な動作手順の一例を示すフローチャートである。 Next, refer to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing an example of a main operation procedure of the HUD device according to the embodiment of the present invention.
ステップ1にて情報提示の必要性が判定され、Nのときは現状が維持され、Yのときは、ステップS2に移行する。ステップ2では、HUD装置が提示しようとするオブジェクトの虚像表示距離が、閾値よりも小さいか(閾値以下であるか)を判定する。なお、閾値未満であるかを判定することもできる。
The necessity of presenting information is determined in
Yのときは、ステップ3に移行する。ここでは、表示オブジェクトを生成し、距離制御(必要に応じて表示形態制御の併用も可)を実施する。Nのときは、表示オブジェクトを生成し、表示形態制御を実施する(ステップS4)。 If it is Y, the process proceeds to step 3. Here, a display object is generated, and distance control (display form control can be used together if necessary) is performed. When N, a display object is generated and display form control is performed (step S4).
ステップS5にて、表示オブジェクトが描画される。これにより、虚像(図7の符号V)が、虚像表示領域7(図2参照)内に表示される。 In step S5, the display object is drawn. As a result, the virtual image (reference numeral V in FIG. 7) is displayed in the virtual image display area 7 (see FIG. 2).
次に、図9を参照する。図9(A)は、虚像表示面を路面に対して傾けることが可能なHUD装置の要部の構成例を示す図、図9(B)は、路面に重なるように設けられた虚像表示面上における遠近表示の原理を説明するための図である。 Next, refer to FIG. FIG. 9A is a diagram showing a configuration example of a main part of the HUD device capable of tilting the virtual image display surface with respect to the road surface, and FIG. 9B is a virtual image display surface provided so as to overlap the road surface. It is a figure for demonstrating the principle of perspective display above.
図9(A)のHUD装置100は、表示制御部301と、投光部42と、鉛直方向(y軸方向)を基準として所定の角度だけ傾斜したスクリーン46と、ミラー72と、を有する。表示制御部301は、奥行き表示制御部34と、画像生成部32と、投光制御部36と、を有する。なお、符号Pは光軸を示し、Kは表示光を示す。
The
このHUD装置100は、原則として、画像表示部としての傾斜したスクリーン46を移動させる機構は有していない。したがって、虚像表示距離の変更は、スクリーン46の表示面47上で画像Mのy軸成分の方向における位置を変更することによって行うことになる。但し、傾斜したスクリーンを移動させる機構を有する場合は、スクリーン46の移動と、画像Mの表示面47上における位置の変更との併用によっても、虚像表示距離を変更することができる。
As a general rule, the
図9(A)において、傾斜したスクリーン46の表示面47上での画像Mの、上下方向に沿う位置の変更は、破線の双方向の矢印で示されている。この画像Mの位置の変更によって、図9(b)に示される、路面2に設定される虚像表示面PS10上で、例えば、虚像VBが、虚像VB’の位置まで移動することになり、この場合、虚像表示距離L40が、虚像表示距離L50へと変更されることになる。
In FIG. 9A, the change in the position of the image M on the
このように、傾斜した(あるいは、その特殊態様としての、路面に重畳される)虚像表示面を用いて、位置変更によって、虚像表示距離を可変に制御することができる。簡易な方法によって距離制御ができることから、HUD装置100の負担が軽減され、コスト上昇の抑制も容易となる。
In this way, the virtual image display distance can be variably controlled by changing the position by using the inclined (or, as a special aspect thereof, the virtual image display surface superimposed on the road surface). Since the distance can be controlled by a simple method, the burden on the
次に、傾斜した虚像表示面を利用して虚像表示距離を変更可能なHUD装置に、本発明を適用する場合について説明する。図10を参照する。図10(A)は、路面に対して傾けられて設けられる虚像表示面を用いて遠近制御を行う場合において、本発明を適用した場合の表示制御例(左折地点が遠くにある場合)を示す図、図10(B)は、その表示制御例における虚像表示面の位置、及び表示形態制御等について説明するための図、図10(C)は、虚像表示面上での画像の表示(描画)の一例を示す図である。 Next, a case where the present invention is applied to a HUD device capable of changing the virtual image display distance by using an inclined virtual image display surface will be described. See FIG. FIG. 10A shows an example of display control (when the left turn point is far away) when the present invention is applied in the case of performing perspective control using a virtual image display surface provided tilted with respect to the road surface. FIG. 10B is a diagram for explaining the position of the virtual image display surface in the display control example, display form control, and the like, and FIG. 10C is a display (drawing) of an image on the virtual image display surface. ) Is shown in the figure.
図10の例では、虚像表示面が、路面に対して垂直に立設されることなく傾斜し、あるいは路面に重なる場合(ここでは、路面に重なる場合を例にとる)において、その傾斜し、あるいは路面に重なる虚像表示面のうちの、閾値が示す距離よりも、ユーザーから見て遠くにある箇所にオブジェクトの虚像を表示するときは、その箇所に対応する虚像部分の全部を、閾値およびその近傍における虚像表示距離にて表示し、かつ、虚像部分に対応する画像に疑似3D表示制御を実施し、これによって、虚像部分が、閾値が示す距離よりもユーザーの近い側にあるオブジェクトの虚像部分に連続的に、かつ遠近感をもって接続されるように表示を制御する。 In the example of FIG. 10, when the virtual image display surface is inclined without being erected perpendicularly to the road surface or overlaps with the road surface (here, the case where it overlaps with the road surface is taken as an example), the inclination is performed. Alternatively, when displaying a virtual image of an object on a virtual image display surface that overlaps the road surface at a location farther from the user than the distance indicated by the threshold value, the threshold value and its entire virtual image portion corresponding to that location are displayed. Pseudo 3D display control is performed on the image displayed at the virtual image display distance in the vicinity and corresponding to the virtual image portion, whereby the virtual image portion is the virtual image portion of the object closer to the user than the distance indicated by the threshold value. The display is controlled so that the connection is made continuously and with a sense of perspective.
図10(A)において、路面2に重畳されるように、左折位置を示すナビゲーション用の矢印800が表示されている。ここで、図10(A)に示される下側の領域が、閾値よりも手前側に本来の距離が設定されている虚像が表示される領域であり、これを奥行き表現領域Z1とする。上側の領域が、閾値よりも遠方に本来の距離が設定されている虚像が表示される領域であり、これを奥面表現領域Z2とする。
In FIG. 10A, a
また、奥行き表現領域Z1の表示802には、矢印800の、自車両に近い側の部分と、及び車速表示(「40km/h」という表示)SPと、が含まれる。
Further, the
奥面表現領域Z2の表示には、矢印800の先端を含む部分(自車両から遠い側の部分)804が表示される。 In the display of the back surface expression area Z2, the portion including the tip of the arrow 800 (the portion on the side far from the own vehicle) 804 is displayed.
図10(B)に示されるように、虚像表示面PS12は、路面2に垂直な方向(ここでは鉛直方向)に対して所定角度、傾斜して設けられる。虚像表示面PS12の左端は、距離L5(例えば10m)であり、右端は距離L6(例えば30m)である。閾値が示す距離はL2(例えば20m)である。 As shown in FIG. 10B, the virtual image display surface PS12 is provided at an angle of a predetermined angle with respect to a direction perpendicular to the road surface 2 (here, a vertical direction). The left end of the virtual image display surface PS12 is a distance L5 (for example, 10 m), and the right end is a distance L6 (for example, 30 m). The distance indicated by the threshold value is L2 (for example, 20 m).
言い換えれば、閾値が示す距離が、傾いている虚像表示面PS12での位置変更による距離可変範囲の中にあり、長く延在するナビゲーション用の矢印の虚像800の一部は、その閾値L2よりも遠い位置にあることになる。
In other words, the distance indicated by the threshold value is within the variable distance range due to the position change on the tilted virtual image display surface PS12, and a part of the
図10(B)から明らかなように、傾いている虚像表示面PS12の、距離L2(閾値)よりも手前側の領域の表面に重なるようにして表示802が延在している。
As is clear from FIG. 10B, the
一方、表示804であるが、これは、距離L2(閾値)の地点で、あたかも路面2に垂直に立設する虚像表示面上に描かれているように見えている。これは、図9(A)で示したスクリーン(画像表示部)46の表示面47上に画像Mを描画する際の描画方法(タイミングと画像とを工夫すること)と、人の目の錯覚と、によって疑似的に実現されるものである。
On the other hand, the
ここで、図10(C)を参照する。図10(C)に示されるように、表示802は、時刻t1〜tnの各々に対応して、画像要素(短冊状の画像)M1〜M9が時分割で表示(描画)されていく。例えば、最も手前側にある画像要素M1が描かれ、次に、M2が描かれるのであるが、各々の画像要素は、時分割で描かれることから、そして表示位置が異なることから、結像点が異なり、表示位置が、虚像表示面上で連接して描かれるかのように見える。言い換えれば、時刻と共に、画像要素の虚像表示距離が増大していく。
Here, reference is made to FIG. 10 (C). As shown in FIG. 10C, in the
これに対して、閾値L2よりも遠方にある虚像(言い換えれば表示804)に対応する画像は、時刻t(n+1)において、一括して(同時に)描画される。そして、その描画の際に、表示形態を変更する(例えば、サイズを縮小したり、外観形状を示す線分の傾きを変更したりする等の遠近手法を駆使する)ことで、それまで描画してきた図形(表示802に対応する画像)に連接(連続)するように、言い換えれば遠近感をもって知覚されるように、疑似3D画像に変換して描画する。 On the other hand, the images corresponding to the virtual image (in other words, display 804) farther than the threshold value L2 are drawn collectively (simultaneously) at time t (n + 1). Then, at the time of drawing, by changing the display form (for example, making full use of a perspective method such as reducing the size or changing the inclination of the line segment indicating the appearance shape), the drawing has been performed until then. It is converted into a pseudo 3D image and drawn so as to be connected (continuously) to the figure (image corresponding to the display 802), in other words, to be perceived with a sense of perspective.
ここで、人の目は、目の焦点の距離と虚像表示距離とが離れていた場合であっても、今度は、表示形態の変化(上記のサイズの縮小等)を頼りとして距離(奥行)を把握することから、人の知覚としては、同じ距離において、ややぼやけてはいるが小さく見えている虚像が、直近に描画した画像に対応する虚像に連続しているかのように錯覚する。言い換えれば、ユーザーの注視距離と虚像の表示距離の違いによって2重視が生じるが、遠方側では距離変化に対する2重視の度合いが小さくなる。上記のとおり、人(ユーザー)は、表示形態の変化(上記のサイズの縮小等)を頼りとして距離(奥行)を把握しようとする。そのような知覚作用によって、遠方であるがゆえに2重視の程度が小さいものを、さらに小さくすることができる。このような作用によって、遠近表示が可能である。言い換えれば、好ましい例として、違和感がほとんどないような連続性が保たれた遠近感のある表示が実現される。 Here, even if the distance between the focal points of the eyes and the virtual image display distance are different, the human eye will now rely on changes in the display form (reduction of the above size, etc.) to reduce the distance (depth). From this, human perception gives the illusion that a virtual image that looks slightly blurry but small at the same distance is continuous with the virtual image corresponding to the most recently drawn image. In other words, the difference between the gaze distance of the user and the display distance of the virtual image causes two emphasis, but on the distant side, the degree of emphasis on the change in distance becomes smaller. As described above, the person (user) tries to grasp the distance (depth) by relying on the change in the display form (reduction of the above size, etc.). By such a perceptual action, it is possible to further reduce the degree of emphasis on 2 because it is distant. By such an action, perspective display is possible. In other words, as a preferable example, a display with a sense of perspective that maintains continuity with almost no discomfort is realized.
この方法によれば、閾値(距離L2)よりも遠い箇所の虚像に対応する画像は、一括して、サイズ等を調整して(言い換えれば疑似3D化して)描くだけでよく、何回も時分割で部分画像(部分的な画像要素)を描画する必要がないことから、効率的な画像生成が可能であり、その分、HUD装置の処理負担が軽減される。 According to this method, images corresponding to virtual images at locations farther than the threshold value (distance L2) need only be drawn by adjusting the size and the like (in other words, in pseudo 3D) all at once, and many times. Since it is not necessary to draw a partial image (partial image element) by division, efficient image generation is possible, and the processing load of the HUD device is reduced accordingly.
次に、図11を参照する。図11(A)は、路面に対して傾けられて設けられる虚像表示面を用いて遠近制御を行う場合において、本発明を適用した場合の表示制御例(左折地点が近くにある場合)を示す図、図11(B)は、その表示制御例における虚像表示面の位置、及び表示形態制御等について説明するための図である。 Next, refer to FIG. FIG. 11A shows an example of display control (when the left turn point is near) when the present invention is applied in the case of performing perspective control using a virtual image display surface provided tilted with respect to the road surface. FIG. 11B is a diagram for explaining the position of the virtual image display surface, the display form control, and the like in the display control example.
図11の運転シーンは、図10と同じである。但し、図10に描かれている運転シーンの時点から時間が経過し、左折地点が、ユーザーである運転者1からみて、より近くに見えている。
The driving scene of FIG. 11 is the same as that of FIG. However, time has passed since the time of the driving scene depicted in FIG. 10, and the left turn point is seen closer to the user, the
図11において、表示802’、表示804’は各々、図10の表示802、804に対応する。なお、車速表示SP’は、「30km/h」に変更されている。
In FIG. 11, the display 802'and the display 804' correspond to the
図11(B)に示すように、虚像表示面PS12’の左端の距離はL7であり、右端の距離はL8である。虚像表示面PS12’の閾値(L2)よりも手前側の領域の表面に重なるようにして表示802’がなされている。また、閾値(L2)の距離(少しずれる場合もあることから、その近傍となる)において、表示804’が一括的に表示される。表示手法については、先に図10にて説明したのと同じである。 As shown in FIG. 11B, the distance at the left end of the virtual image display surface PS12'is L7, and the distance at the right end is L8. The display 802'is made so as to overlap the surface of the region on the front side of the threshold value (L2) of the virtual image display surface PS12'. In addition, the display 804'is collectively displayed at a distance of the threshold value (L2) (because it may be slightly deviated, it is in the vicinity of the distance). The display method is the same as that described above with reference to FIG.
以上のように、本発明の実施形態によれば、例えば、HUD装置の負担等を軽減しつつ、HUD装置が意図する虚像表示距離での情報の知覚を実現することができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, for example, it is possible to realize the perception of information at the virtual image display distance intended by the HUD device while reducing the burden on the HUD device and the like.
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、種々、変形、応用が可能である。例えば、本発明において実施される虚像位置の変更制御は、車両の運転のシミュレータ等にも応用することが可能である。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and applications are possible. For example, the virtual image position change control implemented in the present invention can be applied to a vehicle driving simulator and the like.
なお、「車両」については、例えば、「乗り物」、「移動体」というように広義に解釈することも可能である。HUD装置についても、車載表示装置、乗り物(移動体)用表示装置、というように、広義に解釈することができるものとする。また、HUD装置は、プロジェクターを利用したものの他、ホログラフィーと称されるものであってもよい。 It should be noted that the term "vehicle" can be broadly interpreted as, for example, "vehicle" or "moving body". The HUD device can also be interpreted in a broad sense, such as an in-vehicle display device and a vehicle (moving body) display device. Further, the HUD device may be a device using a projector or a device called holography.
本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。 The present invention is not limited to the above-mentioned exemplary embodiments, and those skilled in the art will be able to easily modify the above-mentioned exemplary embodiments to the extent included in the claims. ..
1・・・ユーザー(運転者等)、2・・・路面(道路)、3・・・ステアリングホイール(ハンドル)、5・・・フロントパネル、6・・・被投影部材(ウインドシールド等)、7・・・虚像表示領域、10・・・車両(自車両)、11・・・ソナー部、13・・・測距部、19・・・運転シーン判定部、21・・・画像処理部、32・・・画像生成部、33・・・走査駆動部、34・・・奥行き表示制御部(虚像表示距離制御部を含めることが可能)、44・・・レンズ(光学系)、46・・・スクリーン(画像表示部、表示部)、47・・・画像表示面(表示面)、49・・・凹面鏡(ミラー)、52・・・投射光学系(光学系)、100・・・HUD装置、300・・・表示制御部、802、802’・・・閾値よりも手前側の表示、
804,804’・・・閾値より遠方の表示、900・・・表示形態制御部(遠近感補正部)、PS・・・虚像表示面、K・・・表示光、M・・・画像、V・・・虚像、Z1・・・奥行き表現領域、Z2・・・奥面表現領域
1 ... User (driver, etc.), 2 ... Road surface (road), 3 ... Steering wheel (handle), 5 ... Front panel, 6 ... Projected member (windshield, etc.), 7 ... Virtual image display area, 10 ... Vehicle (own vehicle), 11 ... Sonar section, 13 ... Distance measurement section, 19 ... Driving scene determination section, 21 ... Image processing section, 32 ... Image generation unit, 33 ... Scan drive unit, 34 ... Depth display control unit (can include virtual image display distance control unit), 44 ... Lens (optical system), 46 ... -Screen (image display unit, display unit), 47 ... image display surface (display surface), 49 ... concave mirror (mirror), 52 ... projection optical system (optical system), 100 ... HUD device , 300 ... Display control unit, 802, 802'... Display on the front side of the threshold,
804,804'... Display farther than the threshold value, 900 ... Display form control unit (perspective correction unit), PS ... Virtual image display surface, K ... Display light, M ... Image, V ... Virtual image, Z1 ... Depth expression area, Z2 ... Back surface expression area
Claims (7)
前記オブジェクトの画像を表示する画像表示部と、
前記オブジェクトの画像を前記画像表示部に表示させる際、前記オブジェクトの虚像表示距離が閾値より小さいときは、前記虚像表示距離を可変に制御する距離制御を少なくとも含む3D表示制御によって前記オブジェクトの画像を表示させ、前記オブジェクトの虚像表示距離が閾値より大きいときは、前記オブジェクトについての表示形態を変更することで疑似的に3D表示を実現する疑似3D表示制御によって前記オブジェクトの画像を表示させる奥行き表示制御部と、
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。 By projecting an image of an object mounted on a vehicle onto a projected member provided on the vehicle, the user can visually recognize a virtual image of the image, and the reference point set on the user or the vehicle is used. A head-up display (HUD) device capable of controlling the virtual image display distance of the object when the distance to the virtual image is defined as the virtual image display distance.
An image display unit that displays an image of the object,
When the image of the object is displayed on the image display unit, when the virtual image display distance of the object is smaller than the threshold value, the image of the object is displayed by 3D display control including at least a distance control for variably controlling the virtual image display distance. Depth display control for displaying an image of the object by pseudo 3D display control that realizes pseudo 3D display by changing the display form of the object when the virtual image display distance of the object is larger than the threshold value. Department and
A head-up display device characterized by having.
前記オブジェクトの虚像表示距離が閾値より大きいときは、前記閾値が示す距離を前記オブジェクトについての虚像表示距離と定め、その虚像表示距離の虚像表示面にて、前記
疑似3D表示制御によって前記オブジェクトの画像を表示させる、
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 depth display control unit
When the virtual image display distance of the object is larger than the threshold value, the distance indicated by the threshold value is defined as the virtual image display distance for the object, and the image of the object is controlled by the pseudo 3D display control on the virtual image display surface of the virtual image display distance. To display,
The head-up display device according to claim 1, wherein the head-up display device is characterized in that.
虚像表示面が、路面に対して垂直に立設されることなく傾斜し、あるいは前記路面に重なる場合において、その傾斜し、あるいは路面に重なる虚像表示面のうちの、前記閾値が示す距離よりも、前記ユーザーから見て遠くにある箇所に前記オブジェクトの虚像を表示するときは、前記箇所に対応する虚像部分の全部を、前記閾値およびその近傍における虚像表示距離にて表示し、かつ、前記虚像部分に対応する画像に前記疑似3D表示制御を実施し、これによって、前記虚像部分が、前記閾値が示す距離よりも前記ユーザーの近い側にある前記オブジェクトの虚像部分に遠近感をもって接続されるように表示を制御する、ことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The depth display control unit
When the virtual image display surface is tilted without being erected perpendicular to the road surface or overlaps the road surface, the distance of the virtual image display surface that is tilted or overlaps the road surface is greater than the distance indicated by the threshold value. When displaying a virtual image of the object at a location far from the user, the entire virtual image portion corresponding to the location is displayed at the threshold value and the virtual image display distance in the vicinity thereof, and the virtual image is displayed. The pseudo 3D display control is performed on the image corresponding to the portion so that the virtual image portion is connected to the virtual image portion of the object closer to the user than the distance indicated by the threshold value with a sense of perspective. The head-up display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the display is controlled.
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