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JP2015200770A - Head-up display device - Google Patents

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JP2015200770A
JP2015200770A JP2014079234A JP2014079234A JP2015200770A JP 2015200770 A JP2015200770 A JP 2015200770A JP 2014079234 A JP2014079234 A JP 2014079234A JP 2014079234 A JP2014079234 A JP 2014079234A JP 2015200770 A JP2015200770 A JP 2015200770A
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JP
Japan
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screen
virtual image
distance
image
vehicle
Prior art date
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Pending
Application number
JP2014079234A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
賢二 渡邊
Kenji Watanabe
賢二 渡邊
広之 三宅
Hiroyuki Miyake
広之 三宅
徹郎 鈴木
Tetsuo Suzuki
徹郎 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin AW Co Ltd
Suwa Optronics Co Ltd
Original Assignee
Aisin AW Co Ltd
Suwa Optronics Co Ltd
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Publication date
Application filed by Aisin AW Co Ltd, Suwa Optronics Co Ltd filed Critical Aisin AW Co Ltd
Priority to JP2014079234A priority Critical patent/JP2015200770A/en
Publication of JP2015200770A publication Critical patent/JP2015200770A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a head-up display device that enables a user to visually recognize virtual images without giving discomfort to the user.SOLUTION: Videos are projected respectively to a first screen 20 and a second screen 21 from a projector 4 through a first projection lens 16 and a second projection lens 17, and the videos projected on the first screen 20 and second screen 21 are reflected on a windshield 6 of a vehicle 2 through a mirror 11 so as for a driver 7 of the vehicle to visually recognize the videos, and thereby creating virtual images of the videos that are visually recognized by the driver 7 of the vehicle. The second screen 21 is movable along a light path, and the distance between the mirror 11 and the second screen 21 along the light path of a light source is set with a state where the second screen 21 is located at a position at which the distance between the driver 7 of the vehicle and a second virtual image 8B becomes the shortest, as a reference.

Description

本発明は、ユーザが視認する各種映像を生成するヘッドアップディスプレイ装置に関する。   The present invention relates to a head-up display device that generates various images that are visually recognized by a user.

従来より、車両等の移動体の乗員に対して経路案内や障害物の警告等の運転情報を提供する情報提供手段として、様々な手段が用いられている。例えば、移動体に設置された液晶ディスプレイによる表示や、スピーカから出力する音声等である。そして、近年、このような情報提供手段の一つとして、ヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUDという)がある。   Conventionally, various means have been used as information providing means for providing driving information such as route guidance and obstacle warnings to passengers of moving bodies such as vehicles. For example, display on a liquid crystal display installed on a moving body, sound output from a speaker, and the like. In recent years, as one of such information providing means, there is a head-up display device (hereinafter referred to as HUD).

ここで、例えば移動体として特に車両に対して設置されたHUDは、特開2009−150947号公報に記載されているように、車両の乗員から見て車両のウィンドウ(例えばフロントウインドウ)の前方に、前方視野の前景に重畳して虚像を生成することが可能である。その結果、乗員は運転情報を視認する際に視線移動を極力少なくすることが可能であり、運転時の負担をより少なくすることが可能となる。   Here, for example, the HUD installed on the vehicle as a moving body is located in front of the vehicle window (for example, the front window) as seen from the vehicle occupant, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-150947. It is possible to generate a virtual image superimposed on the foreground of the front visual field. As a result, the occupant can reduce the line-of-sight movement as much as possible when visually confirming the driving information, and can further reduce the burden during driving.

特開2009−150947号公報(第8−10頁、図1)JP 2009-150947 A (page 8-10, FIG. 1)

ここで、車両の乗員の運転時の負担をより少なくする為には、虚像を生成する位置(より具体的には乗員から虚像までの距離)を適切に設定することが重要である。例えば、障害物に対する警告の虚像を生成する為には、その障害物が実際に存在する位置に虚像を生成することが望ましい。また、道路の右左折を案内する虚像を生成する場合には、右左折する地点に虚像を生成することが望ましい。そこで、上記特許文献1の技術では、映像が投射されるスクリーンの位置を光路に沿って移動可能に構成することによって結像位置、即ち虚像を生成する位置を変更する技術についても提案されている。   Here, in order to reduce the burden on the vehicle occupant during driving, it is important to appropriately set the position (more specifically, the distance from the occupant to the virtual image) where the virtual image is generated. For example, in order to generate a virtual image of a warning for an obstacle, it is desirable to generate a virtual image at a position where the obstacle actually exists. In addition, when generating a virtual image that guides a right or left turn of a road, it is desirable to generate a virtual image at a point where the right or left turns. In view of this, the technique disclosed in Patent Document 1 proposes a technique for changing the imaging position, that is, the position for generating a virtual image, by configuring the position of the screen on which the image is projected so as to be movable along the optical path. .

一方で、HUDにおいて生成された虚像をユーザに対して鮮明に視認させる為には、スクリーンとスクリーンに投射された映像を反射させる凹面鏡との位置関係が重要となる。従って、従来においては光源の光路に対するスクリーンの位置に基づいて凹面鏡の位置の設計が行われていた。しかし、上記特許文献1の技術では光源の光路に対するスクリーンの位置が固定されないので、凹面鏡の位置の設計をどのように行うかが問題となる。そして、上記特許文献1ではスクリーンの移動を考慮した凹面鏡の位置の設計については行われていなかった。   On the other hand, in order to make the virtual image generated in the HUD clearly visible to the user, the positional relationship between the screen and the concave mirror that reflects the image projected on the screen is important. Therefore, conventionally, the position of the concave mirror has been designed based on the position of the screen with respect to the optical path of the light source. However, since the position of the screen with respect to the optical path of the light source is not fixed in the technique of the above-mentioned Patent Document 1, it is a problem how to design the position of the concave mirror. And in the said patent document 1, the design of the position of the concave mirror which considered the movement of the screen was not performed.

その結果、生成される虚像に対するユーザの視認態様が、乗員から虚像までの距離と対応せず、虚像を視認するユーザが違和感を感じる結果となっていた。例えば、ユーザから近くに見える虚像よりも、遠くに見える虚像の方が鮮明に見える場合等が生じていた。   As a result, the user's visual aspect of the generated virtual image does not correspond to the distance from the occupant to the virtual image, and the user viewing the virtual image feels uncomfortable. For example, a virtual image that appears farther than a virtual image that appears closer to the user may appear clearer.

本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、スクリーンの移動を考慮して凹面鏡の位置の設計を行うことによって、ユーザに違和感を感じさせることなく虚像を視認させることを可能にしたヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and by designing the position of the concave mirror in consideration of the movement of the screen, the virtual image can be visually recognized without making the user feel uncomfortable. It is an object of the present invention to provide a head-up display device that is made possible.

前記目的を達成するため本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置(1)は、スクリーン(5)と、光源から出力される光に基づいて生成される映像を前記スクリーンに投射するプロジェクタ(4)と、前記スクリーンに投射された前記映像を凹面鏡(11)に反射させてユーザに視認させることによって前記映像の虚像を生成する虚像生成手段(11、12)と、前記スクリーンを前記光源の光路に沿って所定の可動範囲内で移動させる移動手段(24)と、前記移動手段によって前記スクリーンを前記光源の光路に沿って移動させることにより、前記ユーザから前記虚像生成手段により生成される前記虚像までの距離を変更する虚像位置変更手段(31)と、を有し、前記光源の光路に沿った前記凹面鏡から前記スクリーンまでの距離である凹面鏡設定距離を、前記可動範囲内で前記ユーザから前記虚像までの距離が最も短くなる位置である基準位置に前記スクリーンがある状態を基準として設定することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a head-up display device (1) according to the present invention includes a screen (5), a projector (4) that projects an image generated on the screen based on light output from a light source, A virtual image generating means (11, 12) for generating a virtual image of the video by reflecting the video projected on the screen to a concave mirror (11) and allowing the user to visually recognize the video, and the screen along the optical path of the light source. A moving means (24) for moving within a predetermined movable range, and a distance from the user to the virtual image generated by the virtual image generating means by moving the screen along the optical path of the light source by the moving means. A virtual image position changing means (31) for changing the distance between the concave mirror and the screen along the optical path of the light source. Some concave mirror set distance, wherein the distance from the user within the movable range to said virtual image is set as a reference a state where there is the screen at the reference position is the most shortened position.

前記構成を有する本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、スクリーンを移動させることによってユーザから虚像までの距離を調整できる一方、スクリーンの移動を考慮して凹面鏡の位置の設計を行うことによって、ユーザに違和感を感じさせることなく虚像を視認させることが可能となる。具体的には、ユーザから虚像までの距離の変化とユーザに視認される虚像の鮮明度合いを対応させることが可能となる。   According to the head-up display device of the present invention having the above-described configuration, the distance from the user to the virtual image can be adjusted by moving the screen, while the position of the concave mirror is designed in consideration of the movement of the screen, It is possible to make the virtual image visible without making the user feel uncomfortable. Specifically, the change in the distance from the user to the virtual image can correspond to the sharpness of the virtual image visually recognized by the user.

本実施形態に係るHUDの車両への設置態様を示した図である。It is the figure which showed the installation aspect to the vehicle of HUD which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るHUDの内部構成を示した図である。It is the figure which showed the internal structure of HUD which concerns on this embodiment. プロジェクタが備える第1投射レンズ及び第2投射レンズを示した図である。It is the figure which showed the 1st projection lens and 2nd projection lens with which a projector is provided. 第2投射レンズの移動態様を示した図である。It is the figure which showed the movement aspect of the 2nd projection lens. 第1スクリーンと第2スクリーンをそれぞれ示した図である。It is the figure which each showed the 1st screen and the 2nd screen. 第1スクリーンと第2スクリーンに対するプロジェクタの映像の投射態様を示した図である。It is the figure which showed the projection aspect of the image | video of the projector with respect to the 1st screen and the 2nd screen. 第2スクリーンの光路に対する前後方向への移動態様を示した図である。It is the figure which showed the movement aspect to the front-back direction with respect to the optical path of a 2nd screen. 第1スクリーンと第2スクリーンに投射された映像によって生成される虚像をそれぞれ示した図である。It is the figure which each showed the virtual image produced | generated by the image | video projected on the 1st screen and the 2nd screen. 第1スクリーン及び第2スクリーンの光路に対する交差方向への移動態様を示した図である。It is the figure which showed the movement aspect to the crossing direction with respect to the optical path of a 1st screen and a 2nd screen. 第1スクリーンと第2スクリーンを上下方向に移動させた場合におけるプロジェクタの映像の投射態様を示した図である。It is the figure which showed the projection aspect of the image | video of a projector at the time of moving a 1st screen and a 2nd screen to an up-down direction. 本実施形態に係るHUDの構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of HUD which concerns on this embodiment. 車両の乗員から第2虚像までの生成距離が最も短くなる位置と最も長くなる位置にそれぞれ第2スクリーンがある場合において、第2スクリーンにおいて映像が投射される面を評価面としたスポットダイアグラム、及び解像力マップを比較して示した図である。A spot diagram in which when the second screen is located at the position where the generation distance from the vehicle occupant to the second virtual image is the shortest and the longest, respectively, the surface on which the image is projected on the second screen is an evaluation surface; It is the figure which showed the resolution map in comparison. 本実施形態に係る虚像生成処理プログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the virtual image generation processing program which concerns on this embodiment. 位置設定テーブルを示した図である。It is the figure which showed the position setting table. 第2スクリーンと第2投射レンズの移動制御について示した図である。It is the figure shown about the movement control of a 2nd screen and a 2nd projection lens. 車両の乗員から視認できる虚像の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the virtual image visually recognizable from the passenger | crew of a vehicle.

以下、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置について具体化した一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment embodying a head-up display device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUDという)1の構成について図1を用いて説明する。図1は本実施形態に係るHUD1の車両2への設置態様を示した図である。   First, the configuration of a head-up display device (hereinafter referred to as HUD) 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an installation mode of the HUD 1 according to the present embodiment on the vehicle 2.

図1に示すようにHUD1は、車両2のダッシュボード3内部に設置されており、内部にプロジェクタ4やプロジェクタ4からの映像が投射されるスクリーン5を有する。そして、スクリーン5に投射された映像を、後述のようにHUD1が備えるミラーやフレネルレンズを介し、更に運転席の前方のフロントウィンドウ6に反射させて車両2の乗員7に視認させるように構成されている。尚、スクリーン5に投射される映像としては、車両2に関する情報や乗員7の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物(他車両や歩行者)に対する警告、ナビゲーション装置で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報(右左折方向を示す矢印等)、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等がある。   As shown in FIG. 1, the HUD 1 is installed inside the dashboard 3 of the vehicle 2, and includes a projector 4 and a screen 5 on which an image from the projector 4 is projected. Then, the image projected on the screen 5 is reflected on the front window 6 in front of the driver's seat through the mirror and Fresnel lens provided in the HUD 1 as will be described later, and is made visible to the passenger 7 of the vehicle 2. ing. Note that the image projected on the screen 5 includes information related to the vehicle 2 and various information used for assisting the driving of the occupant 7. For example, warnings for obstacles (other vehicles and pedestrians), guidance information set by the navigation device and guidance information based on the guidance route (such as arrows indicating the direction of turning left and right), current vehicle speed, guidance signs, map images, traffic information, There are news, weather forecast, time, screen of connected smartphone, TV program and so on.

また、本実施形態のHUD1では、フロントウィンドウ6を反射して乗員7がスクリーン5に投射された映像を視認した場合に、乗員7にはフロントウィンドウ6の位置ではなく、フロントウィンドウ6の先の遠方の位置にスクリーン5に投射された映像が虚像8として視認されるように構成される。尚、乗員7が視認できる虚像8はスクリーン5に投射された映像であるが、ミラーを介するので上下方向は反転する。また、フレネルレンズを介することによってサイズも変更する。   Further, in the HUD 1 of the present embodiment, when the occupant 7 visually recognizes an image projected on the screen 5 by reflecting the front window 6, the occupant 7 is not at the position of the front window 6 but at the front of the front window 6. An image projected on the screen 5 at a distant position is configured to be visually recognized as a virtual image 8. The virtual image 8 that can be seen by the occupant 7 is an image projected on the screen 5, but the vertical direction is reversed because the image is projected through the mirror. In addition, the size is changed by using a Fresnel lens.

ここで、虚像8を生成する位置、より具体的には乗員7から虚像8までの距離(以下、生成距離という)Lについては、HUD1が備えるミラーやフレネルレンズの形状や位置、光路に対するスクリーン5の位置等によって適宜設定することが可能である。特に、本実施形態では後述のようにスクリーン5の位置を光路に沿って前後方向に移動可能に構成する。その結果、生成距離Lを適宜変更することが可能となる。例えば生成距離Lを2.5m〜20mの間で変更することが可能である。   Here, regarding the position where the virtual image 8 is generated, more specifically, the distance L from the occupant 7 to the virtual image 8 (hereinafter referred to as a generation distance) L, the shape and position of the mirror and Fresnel lens provided in the HUD 1, and the screen 5 with respect to the optical path It is possible to appropriately set the position depending on the position. In particular, in the present embodiment, the position of the screen 5 is configured to be movable in the front-rear direction along the optical path as will be described later. As a result, the generation distance L can be changed as appropriate. For example, the generation distance L can be changed between 2.5 m and 20 m.

次に、図2を用いてHUD1のより具体的な構成について説明する。図2は、本実施形態に係るHUD1の内部構成を示した図である。   Next, a more specific configuration of the HUD 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of the HUD 1 according to the present embodiment.

図2に示すようにHUD1は、プロジェクタ4と、スクリーン5と、反射ミラー10と、ミラー11と、フレネルレンズ12と、制御回路部13と、CANインターフェース14とから基本的に構成されている。   As shown in FIG. 2, the HUD 1 basically includes a projector 4, a screen 5, a reflection mirror 10, a mirror 11, a Fresnel lens 12, a control circuit unit 13, and a CAN interface 14.

ここで、プロジェクタ4は光源としてLED光源やレーザー光源を用いた映像投射装置であり、例えばDLPプロジェクタとする。尚、プロジェクタ4としては液晶プロジェクタやLCOSプロジェクタやレーザー走査式プロジェクタを用いても良い。尚、レーザー走査式プロジェクタを用いた場合には後述の投射レンズは不要となる。また、プロジェクタ4は映像を投射する為の投射レンズ15を備えているが、本実施形態では投射レンズ15は第1投射レンズ16と第2投射レンズ17の2つの投射レンズから構成され、それぞれ異なる映像を投射可能に構成する。ここで、図3はプロジェクタ4が備える第1投射レンズ16及び第2投射レンズ17を示した図である。   Here, the projector 4 is a video projection device using an LED light source or a laser light source as a light source, and is a DLP projector, for example. As the projector 4, a liquid crystal projector, an LCOS projector, or a laser scanning projector may be used. When a laser scanning projector is used, a projection lens described later is not necessary. The projector 4 includes a projection lens 15 for projecting an image. In this embodiment, the projection lens 15 is composed of two projection lenses, a first projection lens 16 and a second projection lens 17, which are different from each other. Configure to project video. Here, FIG. 3 is a diagram showing the first projection lens 16 and the second projection lens 17 provided in the projector 4.

図3に示すように第1投射レンズ16及び第2投射レンズ17は、一の円形状のレンズを上下方向に分割した分割形状を有する。更に、下方にある第2投射レンズ17は、光路に沿って前後方向に移動可能に構成されている。一方、第1投射レンズ16の位置は固定とする。具体的には、第2投射レンズ17の背面側にあるレンズ駆動モータ18を駆動させることによって、図4に示すように第2投射レンズ17を光路に沿って前後方向に移動させることが可能となる。特に、本実施形態では、後述のようにスクリーン5を光路に沿って前後方向に移動させる場合において、第2投射レンズ17から投射される映像の焦点を移動後のスクリーン5の位置に一致させる為に、第2投射レンズ17も追従して移動させる構成とする。   As shown in FIG. 3, the first projection lens 16 and the second projection lens 17 have a divided shape obtained by dividing one circular lens in the vertical direction. Further, the second projection lens 17 below is configured to be movable in the front-rear direction along the optical path. On the other hand, the position of the first projection lens 16 is fixed. Specifically, by driving the lens drive motor 18 on the back side of the second projection lens 17, it is possible to move the second projection lens 17 in the front-rear direction along the optical path as shown in FIG. Become. In particular, in this embodiment, when the screen 5 is moved in the front-rear direction along the optical path as will be described later, the focal point of the image projected from the second projection lens 17 is made to coincide with the position of the screen 5 after the movement. In addition, the second projection lens 17 is also moved to follow.

また、レンズ駆動モータ18はステッピングモータからなる。そして、HUD1は、制御回路部13から送信されるパルス信号に基づいてレンズ駆動モータ18を制御し、第2投射レンズ17の位置を設定位置に対して適切に位置決めすることが可能となる。   The lens drive motor 18 is a stepping motor. The HUD 1 can control the lens driving motor 18 based on the pulse signal transmitted from the control circuit unit 13 and appropriately position the second projection lens 17 with respect to the set position.

また、スクリーン5は、プロジェクタ4から投射された映像が投射される被投射媒体であり、例えばフレネルスクリーンや拡散型スクリーン等が用いられる。また、本実施形態ではスクリーン5は、第1スクリーン20と第2スクリーン21の2枚のスクリーンから構成される。ここで、図5は第1スクリーン20と第2スクリーン21をそれぞれ示した図である。   The screen 5 is a projection medium onto which an image projected from the projector 4 is projected. For example, a Fresnel screen or a diffusion screen is used. In the present embodiment, the screen 5 includes two screens, a first screen 20 and a second screen 21. Here, FIG. 5 is a view showing the first screen 20 and the second screen 21.

図5に示すように第1スクリーン20は、上方に映像が投射される被投射エリア22を有しており、通常時においては図6に示すようにプロジェクタ4の第1投射レンズ16から投射された映像が表示される。一方、第2スクリーン21は、下方に映像が投射される被投射エリア23を有しており、通常時においては図6に示すようにプロジェクタ4の第2投射レンズ17から投射された映像が表示される。即ち、第1スクリーン20と第2スクリーン21にはプロジェクタ4から映像が跨って投射される。また、後述のように本実施形態では第1スクリーン20と第2スクリーン21は一体に光路に対して交差する方向に移動可能に構成されており、その結果、第1投射レンズ16から投射された映像の一部が第2スクリーン21に投射されたり、第2投射レンズ17から投射された映像の一部が第1スクリーン20に投射される場合もある(図10参照)。   As shown in FIG. 5, the first screen 20 has a projection area 22 on which an image is projected upward, and is normally projected from the first projection lens 16 of the projector 4 as shown in FIG. Displayed. On the other hand, the second screen 21 has a projection area 23 on which an image is projected below. In a normal state, the image projected from the second projection lens 17 of the projector 4 is displayed as shown in FIG. Is done. That is, an image is projected from the projector 4 across the first screen 20 and the second screen 21. Further, as will be described later, in the present embodiment, the first screen 20 and the second screen 21 are configured to be movable in a direction that intersects the optical path integrally, and as a result, are projected from the first projection lens 16. A part of the image may be projected onto the second screen 21 or a part of the image projected from the second projection lens 17 may be projected onto the first screen 20 (see FIG. 10).

また、第1スクリーン20と第2スクリーン21は、図2及び図6に示すように被投射エリア22、23が重ならないように、光路に沿って前後方向に所定間隔で並べて配置される。従って、本実施形態では虚像8は、第1スクリーン20に投射された映像の虚像(以下、第1虚像8Aという)と、第2スクリーン21に投射された映像の虚像(以下、第2虚像8Bという)から構成されることとなる。   Further, as shown in FIGS. 2 and 6, the first screen 20 and the second screen 21 are arranged side by side at predetermined intervals in the front-rear direction along the optical path so that the projection areas 22 and 23 do not overlap. Therefore, in the present embodiment, the virtual image 8 includes a virtual image of a video projected on the first screen 20 (hereinafter referred to as a first virtual image 8A) and a virtual image of a video projected on the second screen 21 (hereinafter referred to as a second virtual image 8B). It will be composed of.

また、第2スクリーン21は、光路に沿って前後方向に移動可能に構成されている。一方、第1スクリーン20の位置は前後方向に対して固定とする。具体的には、第2スクリーン21の背面側にあるスクリーン前後駆動モータ24を駆動させることによって、図7に示すように第1スクリーン20と第2スクリーン21との間の距離を変更し、第2スクリーン21を光路に沿って前後方向に移動させることが可能となる。その結果、第2スクリーン21に投射された映像の虚像である第2虚像8Bが生成される位置(具体的には乗員7から第2虚像8Bまでの距離である生成距離L2)を変更することが可能である。尚、生成距離L2は、ミラー11から第2スクリーン21までの距離に依存する。即ち、生成距離L2は、ミラー11から第2スクリーン21までの距離に応じて長短を変更される。例えば、ミラー11から第2スクリーン21までの距離が長くなると生成距離L2が長くなり、ミラー11から第2スクリーン21までの距離が短くなると生成距離L2が短くなる。   The second screen 21 is configured to be movable in the front-rear direction along the optical path. On the other hand, the position of the first screen 20 is fixed with respect to the front-rear direction. Specifically, the distance between the first screen 20 and the second screen 21 is changed as shown in FIG. 7 by driving the screen front / rear drive motor 24 on the back side of the second screen 21. The two screens 21 can be moved in the front-rear direction along the optical path. As a result, the position where the second virtual image 8B, which is the virtual image of the image projected on the second screen 21, is generated (specifically, the generation distance L2 that is the distance from the occupant 7 to the second virtual image 8B) is changed. Is possible. The generation distance L2 depends on the distance from the mirror 11 to the second screen 21. That is, the generation distance L <b> 2 is changed in length depending on the distance from the mirror 11 to the second screen 21. For example, the generation distance L2 increases as the distance from the mirror 11 to the second screen 21 increases, and the generation distance L2 decreases as the distance from the mirror 11 to the second screen 21 decreases.

例えば、第2スクリーン21をプロジェクタ4側(ミラー11までの距離が長くなる側)に移動させると、生成距離L2が長くなる(即ち、乗員7からはより遠くに第2虚像8Bが視認されるようになる)。一方、第2スクリーン21をプロジェクタ4と反対側(ミラー11までの距離が短くなる側)に移動させると、生成距離L2が短くなる(即ち、乗員7からはより近くに第2虚像8Bが視認されるようになる)。尚、第1スクリーン20の位置は前後方向に対して固定であるので、第1スクリーン20に投射された映像の虚像である第1虚像8Aが生成される位置(具体的には乗員7から第1虚像8Aまでの距離である生成距離L1)は固定である。即ち、生成距離L2を変更することによって、第1虚像8Aから第2虚像8Bまでの距離(|L2−L1|)が変更されることとなる。   For example, when the second screen 21 is moved to the projector 4 side (the side where the distance to the mirror 11 is increased), the generation distance L2 is increased (that is, the second virtual image 8B is viewed farther from the passenger 7). It becomes like). On the other hand, when the second screen 21 is moved to the side opposite to the projector 4 (the side where the distance to the mirror 11 is shortened), the generation distance L2 is shortened (that is, the second virtual image 8B is visible closer to the occupant 7). Will come to be). Since the position of the first screen 20 is fixed in the front-rear direction, the position (specifically, from the occupant 7 to the first virtual image 8A, which is a virtual image of the image projected on the first screen 20). The generation distance L1) that is the distance to one virtual image 8A is fixed. That is, by changing the generation distance L2, the distance (| L2-L1 |) from the first virtual image 8A to the second virtual image 8B is changed.

従って、仮に第1スクリーン20と第2スクリーン21が光路に沿ってミラー11から同距離にある場合には、車両2の前方の同位置に第1虚像8Aと第2虚像8Bが生成されることとなるが、第1スクリーン20と第2スクリーン21がミラー11から光路に沿って異なる距離にある場合には、図8に示すように第1虚像8Aと第2虚像8Bとがそれぞれ異なる位置に生成されることとなる。また、図5及び図6に示すように、第1スクリーン20の被投射エリア22は、第2スクリーン21の被投射エリア23よりも上方に位置するように各スクリーンは配置されるが、ミラー11によって映像が上下反転されるので、光路に対して交差する方向を基準にして、第2虚像8Bが第1虚像8Aの上方に生成されることとなる。   Therefore, if the first screen 20 and the second screen 21 are at the same distance from the mirror 11 along the optical path, the first virtual image 8A and the second virtual image 8B are generated at the same position in front of the vehicle 2. However, when the first screen 20 and the second screen 21 are at different distances from the mirror 11 along the optical path, the first virtual image 8A and the second virtual image 8B are at different positions as shown in FIG. Will be generated. Further, as shown in FIGS. 5 and 6, each screen is arranged so that the projection area 22 of the first screen 20 is positioned above the projection area 23 of the second screen 21, but the mirror 11. Thus, the image is inverted upside down, so that the second virtual image 8B is generated above the first virtual image 8A with reference to the direction intersecting the optical path.

また、本実施形態では第1スクリーン20及び第2スクリーン21を、光路に交差する方向に一体に移動可能に構成されている。具体的には、第1スクリーン20の側面にあるスクリーン上下駆動モータ25を駆動させることによって、図9に示すように第1スクリーン20と第2スクリーン21とスクリーン前後駆動モータ24とを一体に光路に交差する方向(より具体的には第1スクリーン20と第2スクリーン21の並び方向である鉛直方向)に移動させることが可能となる。その結果、図10に示すように、第1スクリーン20と第2スクリーン21を対象としてプロジェクタ4からの映像を投射する第1投射態様と、第1スクリーン20のみを対象としてプロジェクタ4からの映像を投射する第2投射態様との間で、スクリーン5への画像の投射態様を切り換えることが可能となる。   In the present embodiment, the first screen 20 and the second screen 21 are configured to be integrally movable in a direction crossing the optical path. Specifically, by driving a screen up / down drive motor 25 on the side surface of the first screen 20, the first screen 20, the second screen 21, and the screen front / rear drive motor 24 are integrated with each other as shown in FIG. It is possible to move in a direction that intersects (more specifically, a vertical direction that is the arrangement direction of the first screen 20 and the second screen 21). As a result, as shown in FIG. 10, the first projection mode in which the image from the projector 4 is projected on the first screen 20 and the second screen 21, and the image from the projector 4 on the first screen 20 only. The projection mode of the image on the screen 5 can be switched between the second projection mode to be projected.

そして、HUD1は、投射態様が第1投射態様にある場合には、基本的に第1投射レンズ16と第2投射レンズ17とで異なる種類の映像(例えば、第1投射レンズ16では車両の現在車速の映像、第2投射レンズ17では案内情報や警告情報の映像)をそれぞれ各スクリーンに投射する。一方、投射態様が第2投射態様にある場合には、基本的に第1投射レンズ16と第2投射レンズ17とでそれぞれ投射された映像を組み合わせた一の映像(例えば、第1投射レンズ16ではテレビ画面の下半分の映像、第2投射レンズ17ではテレビ画面の上半分の映像)を第1スクリーン20に投射する。それによって、第2投射態様では、分割線の無いより大きいサイズの映像を虚像として生成することが可能となる。尚、第2投射態様であっても第1投射レンズ16と第2投射レンズ17とで異なる種類の映像を投射する構成とすることも可能である。   When the projection mode is the first projection mode, the HUD 1 basically has different types of video images (for example, the first projection lens 16 presents the current vehicle state) between the first projection lens 16 and the second projection lens 17. The vehicle speed image and the second projection lens 17 project guidance information and warning information image) on each screen. On the other hand, when the projection mode is the second projection mode, one video (for example, the first projection lens 16) that is basically a combination of the images projected by the first projection lens 16 and the second projection lens 17. Then, the image on the lower half of the television screen is projected on the first screen 20 and the image on the upper half of the television screen is projected on the second projection lens 17. As a result, in the second projection mode, it is possible to generate a larger-size image without a dividing line as a virtual image. Even in the second projection mode, the first projection lens 16 and the second projection lens 17 may be configured to project different types of images.

また、スクリーン前後駆動モータ24及びスクリーン上下駆動モータ25はそれぞれステッピングモータからなる。そして、HUD1は、制御回路部13から送信されるパルス信号に基づいてスクリーン前後駆動モータ24を制御し、第2スクリーン21の前後位置を設定位置に対して適切に位置決めすることが可能となる。また、HUD1は、制御回路部13から送信されるパルス信号に基づいてスクリーン上下駆動モータ25を制御し、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の上下位置を設定位置に対して適切に位置決めすることが可能となる。   Each of the screen front / rear drive motor 24 and the screen vertical drive motor 25 is a stepping motor. Then, the HUD 1 can control the screen front / rear drive motor 24 based on the pulse signal transmitted from the control circuit unit 13 and appropriately position the front / rear position of the second screen 21 with respect to the set position. The HUD 1 controls the screen vertical drive motor 25 based on the pulse signal transmitted from the control circuit unit 13 and appropriately positions the vertical positions of the first screen 20 and the second screen 21 with respect to the set position. Is possible.

一方、反射ミラー10は、図2に示すようにプロジェクタ4から投射された映像を反射して光路を変更し、スクリーン5へと投射する反射板である。   On the other hand, the reflecting mirror 10 is a reflecting plate that reflects an image projected from the projector 4 to change the optical path and projects it onto the screen 5 as shown in FIG.

また、ミラー(凹面鏡)11は、図2に示すようにスクリーン5からの映像光を反射させ、フロントウィンドウ6を介してスクリーン5の映像を乗員7に視認させることにより、乗員7の前方に虚像8(図1参照)を生成する虚像生成手段である。ミラー11としては、球面凹面鏡や、非球面凹面鏡、若しくは投影映像の歪みを補正するための自由曲面鏡が用いられる。尚、第1スクリーン20や第2スクリーン21に対して投射された映像は、反射ミラー10やミラー11によって反射されるので、生成される虚像は第1スクリーン20や第2スクリーン21に対して投射された映像と上下左右がそれぞれ反転した像となる。また、本実施形態に係るHUD1では、ミラー11の設置位置を設計する際において、プロジェクタ4の光源の光路に沿ったミラー11から第2スクリーン21までの距離が所定の設計値となるように設計する。また、上記所定の設計値は、車両の乗員から第2虚像8Bまでの生成距離L2が最も短くなる位置(例えば生成距離L2を2.5m〜20mの間で変更可能な場合には、生成距離L2が2.5mとなる位置)に第2スクリーン21がある状態を基準として設定する。詳細については後述する。   Further, as shown in FIG. 2, the mirror (concave mirror) 11 reflects the image light from the screen 5, and makes the occupant 7 visually recognize the image on the screen 5 through the front window 6, so that a virtual image is displayed in front of the occupant 7. 8 (see FIG. 1) is a virtual image generating means. As the mirror 11, a spherical concave mirror, an aspheric concave mirror, or a free-form curved mirror for correcting distortion of a projected image is used. Since the image projected on the first screen 20 and the second screen 21 is reflected by the reflecting mirror 10 and the mirror 11, the generated virtual image is projected on the first screen 20 and the second screen 21. The resulting image is an inverted image of the top, bottom, left and right. Further, in the HUD 1 according to the present embodiment, when designing the installation position of the mirror 11, the distance from the mirror 11 to the second screen 21 along the optical path of the light source of the projector 4 is designed to be a predetermined design value. To do. The predetermined design value is a position where the generation distance L2 from the vehicle occupant to the second virtual image 8B is the shortest (for example, when the generation distance L2 can be changed between 2.5 m to 20 m, the generation distance The position where the second screen 21 is at a position where L2 is 2.5 m is set as a reference. Details will be described later.

また、フレネルレンズ12は、図2に示すようにスクリーン5に投射された映像を拡大して虚像8を生成する為の拡大鏡である。そして、本実施形態に係るHUD1では、スクリーン5に投射された映像を、ミラー11やフレネルレンズ12を介し、更にフロントウィンドウ6に反射させて乗員7に視認させることによって、フロントウィンドウ6の先の遠方の位置にスクリーン5に投射された映像が拡大され、虚像8として乗員に視認される(図1参照)。   The Fresnel lens 12 is a magnifying glass for generating a virtual image 8 by enlarging the image projected on the screen 5 as shown in FIG. And in HUD1 which concerns on this embodiment, the image | video projected on the screen 5 is further reflected on the front window 6 via the mirror 11 and the Fresnel lens 12, and is made to be visually recognized by the passenger | crew 7, so that the front of the front window 6 is visible. The image projected on the screen 5 at a distant position is enlarged and is visually recognized by the occupant as a virtual image 8 (see FIG. 1).

また、制御回路部13は、HUD1の全体の制御を行う電子制御ユニットである。ここで、図11は本実施形態に係るHUD1の構成を示したブロック図である。   The control circuit unit 13 is an electronic control unit that controls the entire HUD 1. Here, FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the HUD 1 according to the present embodiment.

図11に示すように制御回路部13は、演算装置及び制御装置としてのCPU31、並びにCPU31が各種の演算処理を行うにあたってワーキングメモリとして使用されるRAM32、制御用のプログラムのほか、後述の虚像生成処理プログラム(図13参照)等が記録されたROM33、ROM33から読み出したプログラムや後述の位置設定テーブルを記憶するフラッシュメモリ34等の内部記憶装置を備えている。また、制御回路部13は、プロジェクタ4、レンズ駆動モータ18、スクリーン前後駆動モータ24、スクリーン上下駆動モータ25とそれぞれ接続され、プロジェクタ4や各種モータの駆動制御を行う。   As shown in FIG. 11, the control circuit unit 13 includes a CPU 31 as an arithmetic device and a control device, a RAM 32 used as a working memory when the CPU 31 performs various arithmetic processes, a control program, and a virtual image generation described later. A ROM 33 in which a processing program (see FIG. 13) and the like are recorded, an internal storage device such as a flash memory 34 for storing a program read from the ROM 33 and a position setting table to be described later are provided. The control circuit unit 13 is connected to the projector 4, the lens drive motor 18, the screen front / rear drive motor 24, and the screen vertical drive motor 25.

また、CAN(コントローラエリアネットワーク)インターフェース14は、車両内に設置された各種車載器や車両機器の制御装置間で多重通信を行う車載ネットワーク規格であるCANに対して、データの入出力を行うインターフェースである。そして、HUD1は、CANを介して、各種車載器や車両機器の制御装置(例えば、ナビゲーション装置48、AV装置49等)と相互通信可能に接続される。それによって、HUD1は、ナビゲーション装置48やAV装置49等の出力画面を投影可能に構成する。   The CAN (controller area network) interface 14 is an interface for inputting / outputting data to / from CAN which is an in-vehicle network standard for performing multiplex communication between various on-vehicle devices installed in a vehicle and control devices for vehicle equipment. It is. The HUD 1 is connected to a control device (for example, the navigation device 48, the AV device 49, etc.) of various vehicle-mounted devices and vehicle equipment via the CAN so as to be able to communicate with each other. Accordingly, the HUD 1 is configured to be able to project output screens of the navigation device 48, the AV device 49, and the like.

続いて、本実施形態に係るHUD1を設計するに際し、特にミラー11の設置位置の設計方法について以下に説明する。ここで、ミラー11は、上述したように第1スクリーン20や第2スクリーン21に投射された映像を反射させることによって車両の乗員から視認可能な虚像を生成する。そして、生成された虚像をユーザに対して鮮明に視認させる為には、第1スクリーン20や第2スクリーン21とミラー11との位置関係、より正確には第1スクリーン20や第2スクリーン21から光源の光路に沿ったミラー11までの距離(以下、凹面鏡設定距離という)が重要となる。但し、本実施形態では、上述したように第1スクリーン20と第2スクリーン21の内、第2スクリーン21については光源の光路に沿って移動可能に構成される(図7)。従って、第2スクリーン21がどの位置にある状態を基準として、凹面鏡設定距離を設計するのかが問題となる。そこで、本実施形態では車両の乗員から第2虚像8Bまでの生成距離L2が最も短くなる位置(例えば生成距離L2を2.5m〜20mの間で変更可能な場合には、生成距離L2が2.5mとなる位置)に第2スクリーン21がある状態を基準として凹面鏡設定距離を設計する。   Subsequently, when designing the HUD 1 according to the present embodiment, a method for designing the installation position of the mirror 11 will be described below. Here, the mirror 11 produces | generates the virtual image which can be visually recognized from the passenger | crew of a vehicle by reflecting the image | video projected on the 1st screen 20 or the 2nd screen 21 as mentioned above. In order to make the generated virtual image clearly visible to the user, the positional relationship between the first screen 20 or the second screen 21 and the mirror 11, more precisely, from the first screen 20 or the second screen 21. The distance to the mirror 11 along the optical path of the light source (hereinafter referred to as a concave mirror setting distance) is important. However, in the present embodiment, as described above, of the first screen 20 and the second screen 21, the second screen 21 is configured to be movable along the optical path of the light source (FIG. 7). Therefore, it is a problem to design the concave mirror setting distance based on the position where the second screen 21 is located. Therefore, in the present embodiment, the position where the generation distance L2 from the vehicle occupant to the second virtual image 8B is the shortest (for example, when the generation distance L2 can be changed between 2.5 m to 20 m, the generation distance L2 is 2). The setting distance of the concave mirror is designed with reference to the state in which the second screen 21 is at a position of 5 m).

具体的には、車両の乗員から第2虚像8Bまでの生成距離L2が最も短くなる位置に第2スクリーン21がある場合に、生成される第2虚像8Bが最も鮮明となるように凹面鏡設定距離を設計する。ここで、図12は、車両の乗員から第2虚像8Bまでの生成距離L2が最も短くなる位置(2.5m)と最も長くなる位置(20m)にそれぞれ第2スクリーン21がある場合において、第2スクリーン21において映像が投射される面を評価面としたスポットダイアグラム、及び解像力マップを比較して示した図である。   Specifically, when the second screen 21 is at a position where the generation distance L2 from the vehicle occupant to the second virtual image 8B is the shortest, the concave mirror setting distance is set so that the generated second virtual image 8B is the clearest. To design. Here, FIG. 12 shows the case where the second screen 21 is located at the position where the generation distance L2 from the vehicle occupant to the second virtual image 8B is the shortest (2.5 m) and the longest position (20 m), respectively. It is the figure which compared and showed the spot diagram which used the surface where the image | video is projected in 2 screens 21 as the evaluation surface, and the resolution map.

尚、スポットダイアグラムは、点光源よりレンズに多数の光線追跡を行い、評価面上での通過光線の座標分布を示したものである。また、図12は特に瞳直径を7mmとした場合のスポットダイアグラムを示す。基本的にスポット径が小さい程その場所に投射された映像から鮮明な虚像が得られることを示す。   The spot diagram shows the coordinate distribution of the passing light on the evaluation surface by tracing a large number of light from the point light source to the lens. FIG. 12 shows a spot diagram particularly when the pupil diameter is 7 mm. Basically, the smaller the spot diameter is, the clearer the virtual image is obtained from the image projected on the spot.

また、同じく図12の下図に示す解像力マップは、スポットダイアグラムに基づいて作成され、スポット径がスクリーンに対してどのように分布していのかを示した図である。解像力マップではスポット径に基づき領域を区分しており、具体的には、スポット径が第1基準値(例えば0.25mm)以下を満たすレベル1のエリアを特に鮮明な虚像が生成できるエリアである『OK1』として規定し、スポット径が第1基準値よりも大きく第2基準値(例えば0.35mm)以下を満たすレベル2のエリアを比較的鮮明な虚像が生成できるエリアである『OK2』と規定し、スポット径が第2基準値よりも大きいレベル3のエリアを不鮮明な虚像が生成されるエリアである『グレー』と規定する。   Similarly, the resolving power map shown in the lower part of FIG. 12 is created based on the spot diagram, and shows how the spot diameter is distributed with respect to the screen. In the resolving power map, regions are divided based on the spot diameter. Specifically, an area of level 1 where the spot diameter satisfies the first reference value (for example, 0.25 mm) or less is an area where a particularly clear virtual image can be generated. “OK1”, which is defined as “OK1”, is an area where a relatively clear virtual image can be generated in an area of level 2 where the spot diameter is larger than the first reference value and satisfies the second reference value (eg, 0.35 mm) or less. An area of level 3 where the spot diameter is larger than the second reference value is defined as “gray”, which is an area where a blurred virtual image is generated.

そして、本実施形態では図12に示す車両の乗員から第2虚像8Bまでの生成距離L2が最も短くなる位置に第2スクリーン21がある場合のスポットダイアグラムを参照し、該スポットダイアグラムのスポット径が最も小さくなるように凹面鏡設定距離を設定する。尚、図12に示すように同一スクリーン内であっても、評価位置でスポット径は大きく異なる。具体的には中心側のエリア程、スポット径が小さくなり、外側のエリア程、スポット径は大きくなる。しかしながら、スクリーンの内、実際に映像が投射される範囲は中心付近に限られる。そこで、本実施形態では、スクリーンの中心から所定距離以内の範囲(例えば、上下左右を全画面に対して夫々2/3又は1/2に縮小した範囲)を評価エリアに設定し、評価エリア内のスポットダイアグラムのスポット径の平均値が最も小さくなるように凹面鏡設定距離を設定する。   In the present embodiment, referring to the spot diagram when the second screen 21 is at the position where the generation distance L2 from the vehicle occupant to the second virtual image 8B is the shortest as shown in FIG. Set the concave mirror setting distance to be the smallest. In addition, as shown in FIG. 12, even within the same screen, the spot diameter varies greatly at the evaluation position. Specifically, the spot diameter is smaller in the center area, and the spot diameter is larger in the outer area. However, the range on the screen where the image is actually projected is limited to the vicinity of the center. Therefore, in the present embodiment, a range within a predetermined distance from the center of the screen (for example, a range in which the top, bottom, left, and right are respectively reduced to 2/3 or 1/2) is set as the evaluation area. The concave mirror setting distance is set so that the average value of the spot diameters of the spot diagrams becomes the smallest.

その結果、車両の乗員から第2虚像8Bまでの生成距離L2が最も短くなる位置(以下、基準位置という)に第2スクリーン21がある場合に、第2虚像8Bが最も鮮明となるように構成される。一方、基準位置以外にある場合には、基準位置にある場合と比較して第2虚像8Bが不鮮明となる。特に、第2スクリーン21の位置が基準位置から離れる程、不鮮明となり、車両の乗員から第2虚像8Bまでの生成距離L2が最も長くなる位置(例えば生成距離L2を2.5m〜20mの間で変更可能な場合には、生成距離L2が20mとなる位置)に第2スクリーン21がある場合に、第2虚像8Bが最も不鮮明となる。   As a result, when the second screen 21 is at a position where the generation distance L2 from the vehicle occupant to the second virtual image 8B is the shortest (hereinafter referred to as a reference position), the second virtual image 8B is configured to be the clearest. Is done. On the other hand, when the image is located at a position other than the reference position, the second virtual image 8B becomes unclear compared to the case where the image is located at the reference position. In particular, as the position of the second screen 21 moves away from the reference position, the position becomes unclear and the generation distance L2 from the vehicle occupant to the second virtual image 8B is the longest (for example, the generation distance L2 is between 2.5 m and 20 m). If it can be changed, the second virtual image 8B becomes the most unclear when there is the second screen 21 at a position where the generation distance L2 is 20 m.

ここで、図12を用いて生成距離L2が2.5mの場合と20mの場合とでスポットダイアグラムと比較すると、生成距離L2が20mの場合のスポットダイアグラムの方がスポット径が全体的に大きくなっている。また、解像力マップを比較すると、生成距離L2が20mの場合の解像力マップの方がレベル1のエリアである『OK1』が狭くなり、逆にレベル3のエリアである『グレー』が広くなっている。即ち、車両の乗員から第2虚像8Bまでの生成距離L2が2.5mの場合と比べて20mの方が生成される第2虚像8Bが不鮮明になることが分かる。   Here, when compared with the spot diagram when the generation distance L2 is 2.5 m and when the generation distance L2 is 20 m using FIG. 12, the spot diameter when the generation distance L2 is 20 m generally has a larger spot diameter. ing. Further, when the resolution maps are compared, in the case of the generation distance L2 of 20 m, the resolution map “OK1” that is the level 1 area is narrower, and conversely “grey” that is the level 3 area is wider. . That is, it can be seen that the second virtual image 8B generated at 20 m becomes blurred compared to the case where the generation distance L2 from the vehicle occupant to the second virtual image 8B is 2.5 m.

その結果、車両の乗員から第2虚像8Bまでの距離の変化と乗員に視認される第2虚像8Bの鮮明度合いを対応させることが可能となる。具体的には、乗員から近くに生成される第2虚像8Bは、遠くに生成される第2虚像8Bよりも車両の乗員から鮮明に見える。また、遠くに生成される第2虚像8B程、車両の乗員からは不明確に見えることとなる。従って、実際の物の見え方と類似することとなり、乗員に違和感を感じさせることが無い。   As a result, it is possible to make the change in the distance from the vehicle occupant to the second virtual image 8B correspond to the sharpness of the second virtual image 8B visually recognized by the occupant. Specifically, the second virtual image 8B generated close to the occupant looks clearer to the vehicle occupant than the second virtual image 8B generated far away. In addition, the second virtual image 8B generated in the distance will be unclear from the vehicle occupant. Therefore, it will be similar to the actual appearance of the object, and the passenger will not feel uncomfortable.

続いて、前記構成を有するHUD1においてCPU31が実行する虚像生成処理プログラムについて図13に基づき説明する。図13は本実施形態に係る虚像生成処理プログラムのフローチャートである。ここで、虚像生成処理プログラムは車両のACCがONされた後に実行され、自車両の進行方向前方に他の車線を走行する他車両が割り込みを行った場合に、該他車両を警告する虚像8を生成するプログラムである。また、以下の説明では、スクリーン5への画像の投射態様は常に第1投射態様(図10)にあるとして説明する。   Next, a virtual image generation processing program executed by the CPU 31 in the HUD 1 having the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart of the virtual image generation processing program according to the present embodiment. Here, the virtual image generation processing program is executed after the ACC of the vehicle is turned on, and a virtual image 8 that warns the other vehicle when another vehicle traveling in another lane in front of the traveling direction of the own vehicle interrupts. Is a program that generates In the following description, it is assumed that the image projection mode on the screen 5 is always in the first projection mode (FIG. 10).

先ず、虚像生成処理プログラムではステップ(以下、Sと略記する)1において、CPU31は、自車両の進行方向前方に他の車線を走行する他車両が割り込みを行ったか否かを判定する。具体的には、前方車両との距離を測距センサで常時検出する構成とし、その距離が一度に所定量以上短く変化した場合に、他車両が割り込みを行ったと判定する。また、自車両が走行する車線と隣接する車線を走行する他車両の方向指示器情報を取得し、自車両の走行する車線側の方向指示器が作動したことを検出した場合に、他車両が割り込みを行ったと判定しても良い。   First, in step (hereinafter abbreviated as S) 1 in the virtual image generation processing program, the CPU 31 determines whether another vehicle traveling in another lane ahead of the traveling direction of the host vehicle has interrupted. Specifically, the distance sensor is always detected by a distance measuring sensor, and it is determined that the other vehicle has interrupted when the distance changes shorter by a predetermined amount or more at a time. Further, when the direction indicator information of the other vehicle traveling in the lane adjacent to the lane in which the host vehicle travels is acquired and it is detected that the direction indicator on the lane side in which the host vehicle travels is detected, It may be determined that an interrupt has been performed.

そして、自車両の進行方向前方に他の車線を走行する他車両が割り込みを行ったと判定された場合(S1:YES)には、S2へと移行する。それに対して、割り込み車両が無いと判定された場合(S1:NO)には、当該虚像生成処理プログラムを終了する。   And when it determines with the other vehicle which drive | works another lane ahead of the advancing direction of the own vehicle having interrupted (S1: YES), it transfers to S2. On the other hand, when it is determined that there is no interrupted vehicle (S1: NO), the virtual image generation processing program is terminated.

S2においてCPU31は、自車両から割り込みを行った他車両(以下、割り込み車両という)までの距離Rを測距センサ等の検出結果に基づいて取得する。測距センサの代わりにフロントカメラで撮像した撮像画像を用いて距離Rを取得する構成としても良い。   In S <b> 2, the CPU 31 acquires a distance R from the own vehicle to another vehicle that has interrupted (hereinafter referred to as an interrupting vehicle) based on a detection result of a distance measuring sensor or the like. A configuration may be adopted in which the distance R is acquired using a captured image captured by the front camera instead of the distance measuring sensor.

S3においてCPU31は、前記S2で取得された距離Rが20m以下であるか否か判定する。尚、前記S3の判定基準となる距離は、HUD1の規格によって決定され、具体的にはHUD1によって第2虚像8Bを生成できる最長の生成距離L2とする。前記したように、本実施形態では第2スクリーン21を光路に沿って前後方向に移動させることによって第2スクリーン21に投射された映像の虚像である第2虚像8Bを生成する位置(具体的には乗員7から第2虚像8Bまでの距離である生成距離L2)を変更することが可能である(図8参照)。第2スクリーン21を最もプロジェクタ4側に移動させた場合に、生成距離L2が最長となる。そして、HUD1によって第2虚像8Bを生成できる最長の生成距離L2が20mである場合には、前記S3の判定基準は20mとなる。一方、HUD1によって第2虚像8Bを生成できる最長の生成距離L2が30mである場合には、前記S3の判定基準は30mとなる。以下の例では、HUD1によって第2虚像8Bを生成できる最長の生成距離L2が20mであるとして説明する。   In S3, the CPU 31 determines whether or not the distance R acquired in S2 is 20 m or less. Note that the distance serving as the determination criterion of S3 is determined by the HUD1 standard, and specifically, is the longest generation distance L2 at which the second virtual image 8B can be generated by the HUD1. As described above, in the present embodiment, the second screen 21 is moved in the front-rear direction along the optical path to generate the second virtual image 8B that is a virtual image of the image projected on the second screen 21 (specifically, Can change the generation distance L2) that is the distance from the occupant 7 to the second virtual image 8B (see FIG. 8). When the second screen 21 is moved most toward the projector 4, the generation distance L2 is the longest. And when the longest generation distance L2 which can produce | generate the 2nd virtual image 8B by HUD1 is 20 m, the criterion of said S3 will be 20 m. On the other hand, when the longest generation distance L2 that can generate the second virtual image 8B by the HUD 1 is 30 m, the determination criterion in S3 is 30 m. In the following example, it is assumed that the longest generation distance L2 that can generate the second virtual image 8B by the HUD 1 is 20 m.

そして、前記S2で取得された距離Rが20m以下であると判定された場合(S3:YES)には、S4へと移行する。それに対して、前記S2で取得された距離Rが20mより長いと判定された場合(S3:NO)には、S5へと移行する。   And when it determines with the distance R acquired by said S2 being 20 m or less (S3: YES), it transfers to S4. On the other hand, when it is determined that the distance R acquired in S2 is longer than 20 m (S3: NO), the process proceeds to S5.

S4においてCPU31は、第2虚像8Bの生成距離L2を前記S2で取得された距離Rに設定する。一方、S5においてCPU31は、第2虚像8Bの生成距離L2を最大距離である20mに設定する。その後、CPU31は後述のように乗員7から前記S4又はS5で設定された生成距離L2だけ離れた位置に第2虚像8Bが生成されるように第2スクリーン21の位置を制御する。   In S4, the CPU 31 sets the generation distance L2 of the second virtual image 8B to the distance R acquired in S2. On the other hand, in S5, the CPU 31 sets the generation distance L2 of the second virtual image 8B to 20 m which is the maximum distance. Thereafter, the CPU 31 controls the position of the second screen 21 so that the second virtual image 8B is generated at a position away from the occupant 7 by the generation distance L2 set in S4 or S5 as described later.

続いて、S6においてCPU31は、フラッシュメモリ34から位置設定テーブルを読み出し、前記S4又はS5で設定された生成距離L2に基づいて第2スクリーン21の位置を決定する。更に、S7においてCPU31は、前記S6で決定された第2スクリーン21の位置に基づいて第2投射レンズ17の位置を決定する。尚、位置設定テーブルは、図14に示すように生成距離L2毎に、該生成距離L2に第2虚像8Bを生成する為の第2スクリーン21の位置が規定されている。また、第2スクリーン21の位置に対応付けて第2投射レンズ17の位置について規定されている。   Subsequently, in S6, the CPU 31 reads the position setting table from the flash memory 34, and determines the position of the second screen 21 based on the generation distance L2 set in S4 or S5. Furthermore, in S7, the CPU 31 determines the position of the second projection lens 17 based on the position of the second screen 21 determined in S6. In the position setting table, as shown in FIG. 14, the position of the second screen 21 for generating the second virtual image 8B at the generation distance L2 is defined for each generation distance L2. Further, the position of the second projection lens 17 is defined in association with the position of the second screen 21.

ここで、第2スクリーン21及び第2投射レンズ17の位置は、図15に示すようにプロジェクタ4の光源51の光路52に沿って移動可能に構成される。そして、ミラー11から第2スクリーン21までの距離に生成距離L2が依存するので、第2スクリーン21の位置は、ミラー11から第2スクリーン21までの距離が前記S4又はS5で設定された生成距離L2に対応する距離となるように決定される。一方、第2投射レンズ17の位置は、第2投射レンズ17から投射された映像の焦点を第2スクリーン21上に合わせる位置に決定される。即ち、生成距離L2を長くする為に第2スクリーン21が光路に沿ってミラー11から離間する方向(即ち第2投射レンズ17に近づく方向)に移動すれば、第2投射レンズ17は光路に沿ってその逆方向である第2スクリーン21に近づく方向へと移動することとなる。一方、生成距離L2を短くする為に第2スクリーン21が光路に沿ってミラー11へ近づく方向(即ち第2投射レンズ17から離間する方向)に移動すれば、第2投射レンズ17は光路に沿ってその逆方向である第2スクリーン21から離間する方向へと移動することとなる。即ち、前記S4又は前記S5で設定された生成距離L2に基づいて、光路52における第2スクリーン21の位置が先ず決定され、決定された第2スクリーン21の位置に基づいて、光路52における第2投射レンズ17の位置が決定されることとなる。また、第2投射レンズ17と第2スクリーン21は、光路52に沿って互いに異なる方向に移動することとなる。   Here, the positions of the second screen 21 and the second projection lens 17 are configured to be movable along the optical path 52 of the light source 51 of the projector 4 as shown in FIG. Since the generation distance L2 depends on the distance from the mirror 11 to the second screen 21, the position of the second screen 21 is the generation distance in which the distance from the mirror 11 to the second screen 21 is set in S4 or S5. It is determined to be a distance corresponding to L2. On the other hand, the position of the second projection lens 17 is determined as a position where the image projected from the second projection lens 17 is focused on the second screen 21. In other words, if the second screen 21 moves along the optical path in a direction away from the mirror 11 (that is, a direction approaching the second projection lens 17) in order to increase the generation distance L2, the second projection lens 17 follows the optical path. Therefore, it moves in a direction approaching the second screen 21 which is the opposite direction. On the other hand, if the second screen 21 moves along the optical path in a direction approaching the mirror 11 (that is, a direction away from the second projection lens 17) in order to shorten the generation distance L2, the second projection lens 17 follows the optical path. Therefore, it moves in the direction away from the second screen 21 which is the opposite direction. That is, the position of the second screen 21 in the optical path 52 is first determined based on the generation distance L2 set in S4 or S5, and the second position in the optical path 52 is determined based on the determined position of the second screen 21. The position of the projection lens 17 is determined. In addition, the second projection lens 17 and the second screen 21 move in different directions along the optical path 52.

その結果、例えば生成距離L2を長く変更する為に、第2スクリーン21を第2投射レンズ17側に移動させた場合であっても、第2スクリーン21の移動に伴って第2投射レンズ17も第2スクリーン21側に移動することにより投射される映像の焦点を第2スクリーン21上に合わせた状態を維持できる。それによって、第2スクリーン21を移動させた後においても鮮明な映像を投射することが可能となる。   As a result, for example, even when the second screen 21 is moved to the second projection lens 17 side in order to change the generation distance L2, the second projection lens 17 is also moved along with the movement of the second screen 21. By moving to the second screen 21 side, it is possible to maintain the state in which the projected image is focused on the second screen 21. As a result, a clear image can be projected even after the second screen 21 is moved.

続いて、S8においてCPU31は、第2スクリーン21の現在位置から前記S6で決定された位置まで、第2スクリーン21を移動させるのに必要なスクリーン前後駆動モータ24の駆動量(パルス数)を決定する。同じく、第2投射レンズ17の現在位置から前記S7で決定された位置まで、第2投射レンズ17を移動させるのに必要なレンズ駆動モータ18の駆動量(パルス数)を決定する。   Subsequently, in S8, the CPU 31 determines the drive amount (number of pulses) of the screen front / rear drive motor 24 necessary to move the second screen 21 from the current position of the second screen 21 to the position determined in S6. To do. Similarly, the driving amount (number of pulses) of the lens driving motor 18 required to move the second projection lens 17 from the current position of the second projection lens 17 to the position determined in S7 is determined.

その後、S9においてCPU31は、前記S8で決定された駆動量だけスクリーン前後駆動モータ24を駆動させる為のパルス信号をスクリーン前後駆動モータ24へと送信する。同じく、前記S8で決定された駆動量だけレンズ駆動モータ18を駆動させる為のパルス信号をレンズ駆動モータ18へと送信する。そして、パルス信号を受信したスクリーン前後駆動モータ24やレンズ駆動モータ18は、受信したパルス信号に基づいて駆動を行う。その結果、第2スクリーン21は前記S6で決定された位置に移動し、第2投射レンズ17は前記S7で決定された位置に移動する。   Thereafter, in S9, the CPU 31 transmits a pulse signal for driving the screen front / rear drive motor 24 by the drive amount determined in S8 to the screen front / rear drive motor 24. Similarly, a pulse signal for driving the lens driving motor 18 by the driving amount determined in S8 is transmitted to the lens driving motor 18. The screen front / rear drive motor 24 and the lens drive motor 18 that have received the pulse signal drive based on the received pulse signal. As a result, the second screen 21 moves to the position determined in S6, and the second projection lens 17 moves to the position determined in S7.

次に、S10においてCPU31は、第2スクリーン21及び第2投射レンズ17の移動が完了したか否かを判定する。具体的には、前記S9でパルス信号を送信したスクリーン前後駆動モータ24やレンズ駆動モータ18から駆動を完了したことを示す信号を受信した場合に、第2スクリーン21及び第2投射レンズ17の移動が完了したと判定する。   Next, in S10, the CPU 31 determines whether or not the movement of the second screen 21 and the second projection lens 17 is completed. Specifically, the movement of the second screen 21 and the second projection lens 17 is received when a signal indicating that the drive is completed is received from the screen front / rear drive motor 24 or the lens drive motor 18 that transmitted the pulse signal in S9. Is determined to be complete.

そして、第2スクリーン21及び第2投射レンズ17の移動が完了したと判定された場合(S10:YES)には、S11へと移行する。それに対して、第2スクリーン21及び第2投射レンズ17の移動が完了していないと判定された場合(S10:NO)には、移動が完了するまで待機する。   And when it determines with the movement of the 2nd screen 21 and the 2nd projection lens 17 having been completed (S10: YES), it transfers to S11. On the other hand, when it is determined that the movement of the second screen 21 and the second projection lens 17 is not completed (S10: NO), the process waits until the movement is completed.

S11においてCPU31は、プロジェクタ4へと信号を送信し、プロジェクタ4による映像の投射を開始する。ここで、プロジェクタ4により投射される映像としては、車両2に関する情報や乗員7の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物(他車両や歩行者)に対する警告、ナビゲーション装置で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報(右左折方向を示す矢印等)、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等がある。   In S <b> 11, the CPU 31 transmits a signal to the projector 4 and starts projecting an image by the projector 4. Here, the video projected by the projector 4 includes information related to the vehicle 2 and various types of information used for assisting the driving of the occupant 7. For example, warnings for obstacles (other vehicles and pedestrians), guidance information set by the navigation device and guidance information based on the guidance route (such as arrows indicating the direction of turning left and right), current vehicle speed, guidance signs, map images, traffic information, There are news, weather forecast, time, screen of connected smartphone, TV program and so on.

特に本実施形態では、第1投射レンズ16によって第1スクリーン20に投射する映像は、車両の現在車速の映像とする。また、第2投射レンズ17によって第2スクリーン21に投射する映像は、割り込み車両に対する警告の映像とする。尚、本実施形態では、図2に示すように第1スクリーン20の下方に第2スクリーン21が配置される。従って、ミラー11によって反射された結果、第2スクリーン21に投射された映像の虚像である第2虚像8Bは、第1スクリーン20に投射された映像の虚像である第1虚像8Aの上方に生成されることとなる。   In particular, in this embodiment, the image projected on the first screen 20 by the first projection lens 16 is an image of the current vehicle speed of the vehicle. The image projected onto the second screen 21 by the second projection lens 17 is a warning image for the interrupting vehicle. In the present embodiment, the second screen 21 is disposed below the first screen 20 as shown in FIG. Accordingly, as a result of reflection by the mirror 11, the second virtual image 8B that is a virtual image of the image projected on the second screen 21 is generated above the first virtual image 8A that is a virtual image of the image projected on the first screen 20. Will be.

従って、図16に示すように、フロントウィンドウ6の下縁付近で且つフロントウィンドウ6の前方に、第1虚像8Aとして現在車速を示す数値が生成され、乗員から視認可能となる。また、フロントウィンドウ6の中央付近で且つフロントウィンドウ6の前方に、第2虚像8Bとして割り込み車両60を囲む枠が生成され、乗員から視認可能となる。ここで、第1スクリーン20は位置が固定であることから第1虚像8Aが生成される位置(具体的には乗員7から第1虚像8Aまでの距離である生成距離L1)も固定であり、乗員7から2.5m前方の位置とする。尚、生成距離L1は、2.5m以外としても良い。但し、生成距離L1を長くし過ぎると、第1虚像8Aが路面に埋め込まれることとなるので、2m〜4m程度であることが好ましい。   Therefore, as shown in FIG. 16, a numerical value indicating the current vehicle speed is generated as the first virtual image 8 </ b> A in the vicinity of the lower edge of the front window 6 and in front of the front window 6, and is visible to the passenger. Further, a frame surrounding the interrupting vehicle 60 is generated as the second virtual image 8B in the vicinity of the center of the front window 6 and in front of the front window 6, and is visible to the passenger. Here, since the position of the first screen 20 is fixed, the position where the first virtual image 8A is generated (specifically, the generation distance L1 which is the distance from the occupant 7 to the first virtual image 8A) is also fixed. The position is 2.5 m ahead of the occupant 7. The generation distance L1 may be other than 2.5 m. However, if the generation distance L1 is too long, the first virtual image 8A is embedded in the road surface, and therefore it is preferably about 2 m to 4 m.

そして、図16に示す例では第1虚像8Aとして現在車速の映像を表示させる構成としているが、それ以外の情報、例えば案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等の車両からの距離を変位させる必要が無い情報の映像についても表示させる構成としても良い。そして、生成距離L1を適切な距離(例えば2.5m)に固定することによって、仮に図16に示すように割り込み車両60が自車両に接近し、第2虚像8Bを生成する位置が変位した場合であっても、路面に埋め込まれるような不自然な虚像が生成されることを防止できる。更に、車両の乗員は第1虚像8Aを視認する際に視線移動を極力少なくすることが可能であり、運転時の負担をより少なくすることが可能となる。   And in the example shown in FIG. 16, although it is set as the structure which displays the image | video of the present vehicle speed as the 1st virtual image 8A, other information, for example, a guidance sign, a map image, traffic information, news, a weather forecast, time, connected It is good also as a structure which displays also the image | video of the information which does not need to displace the distance from vehicles, such as a smart phone screen and a television program. Then, when the generation distance L1 is fixed to an appropriate distance (for example, 2.5 m), the interruption vehicle 60 approaches the host vehicle as shown in FIG. 16, and the position where the second virtual image 8B is generated is displaced. Even so, it is possible to prevent the generation of an unnatural virtual image that is embedded in the road surface. Furthermore, the vehicle occupant can reduce the line-of-sight movement as much as possible when visually recognizing the first virtual image 8A, and can further reduce the burden during driving.

一方、図16に示すように第2虚像8Bが生成される位置は、車両から前記S4又は前記S5で設定された生成距離L2前方の位置(即ち、割り込み車両60の位置)となる。従って、乗員は、第2虚像8Bを視認する際にも視線移動を極力少なくすることが可能であり、運転時の負担をより少なくすることが可能となる。また、前述したように第2虚像8Bが車両の乗員側に近づく程、乗員からは第2虚像8Bが鮮明に見えるので、実際の物の見え方と類似することとなり、乗員に違和感を感じさせることが無い。   On the other hand, as shown in FIG. 16, the position where the second virtual image 8B is generated is the position ahead of the generation distance L2 set in S4 or S5 from the vehicle (that is, the position of the interrupting vehicle 60). Therefore, the occupant can reduce the movement of the line of sight as much as possible when visually recognizing the second virtual image 8B, and can further reduce the burden during driving. Further, as described above, the closer the second virtual image 8B is to the vehicle occupant side, the clearer the second virtual image 8B is seen from the vehicle occupant, which is similar to how an actual object is viewed, and makes the vehicle feel uncomfortable. There is nothing.

その後、S12においてCPU31は、前記S11でプロジェクタ4による映像の投射を開始してからの経過時間tが所定時間Y(例えば5秒)以上となったか否か判定する。尚、所定時間Yは投射する映像の内容によっても適宜変更することが可能である。   Thereafter, in S12, the CPU 31 determines whether or not the elapsed time t from the start of projection of the video by the projector 4 in S11 is equal to or longer than a predetermined time Y (for example, 5 seconds). The predetermined time Y can be changed as appropriate depending on the content of the projected image.

そして、プロジェクタ4による映像の投射を開始してからの経過時間tが所定時間Y以上となったと判定された場合(S12:YES)には、プロジェクタ4による映像の投射を終了する(S13)。尚、第2投射レンズ17による投射のみを終了し、第1投射レンズ16による投射は継続する構成としても良い。   If it is determined that the elapsed time t from the start of the projection of the video by the projector 4 is equal to or longer than the predetermined time Y (S12: YES), the projection of the video by the projector 4 is terminated (S13). Note that only the projection by the second projection lens 17 may be terminated and the projection by the first projection lens 16 may be continued.

一方、プロジェクタ4による映像の投射を開始してからの経過時間tが所定時間Y未満であると判定された場合(S12:NO)には、S14へと移行する。   On the other hand, when it is determined that the elapsed time t from the start of video projection by the projector 4 is less than the predetermined time Y (S12: NO), the process proceeds to S14.

S14においてCPU31は、自車両から割り込み車両までの距離Rを再度取得する。   In S14, the CPU 31 obtains again the distance R from the host vehicle to the interrupting vehicle.

次に、S15においてCPU31は、前記S4又は前記S5で設定された生成距離L2と前記S14で取得された距離Rの差分が所定距離X(例えば2m)以上であるか否か判定する。尚、所定距離Xは投射する映像の内容によっても適宜変更することが可能である。   Next, in S15, the CPU 31 determines whether or not the difference between the generation distance L2 set in S4 or S5 and the distance R acquired in S14 is a predetermined distance X (for example, 2 m) or more. The predetermined distance X can be changed as appropriate depending on the content of the projected image.

そして、前記S4又は前記S5で設定された生成距離L2と前記S14で取得された距離Rの差分が所定距離X以上であると判定された場合(S15:YES)には、S3へと移行する。その後、新たに取得された距離Rに基づいて生成距離L2を新たに設定し(S4、S5)、第2スクリーン21の移動を行う。その結果、自車両から割り込み車両までの距離が大きく変化した場合であっても、変更後の割り込み車両の位置に第2虚像8Bを生成することが可能となる。   If it is determined that the difference between the generation distance L2 set in S4 or S5 and the distance R acquired in S14 is equal to or greater than the predetermined distance X (S15: YES), the process proceeds to S3. . Thereafter, the generation distance L2 is newly set based on the newly acquired distance R (S4, S5), and the second screen 21 is moved. As a result, even if the distance from the own vehicle to the interrupting vehicle has changed greatly, the second virtual image 8B can be generated at the position of the interrupting vehicle after the change.

一方、前記S4又は前記S5で設定された生成距離L2と前記S14で取得された距離Rの差分が所定距離X未満であると判定された場合(S15:NO)には、S12へと移行し、現在の映像の投射を継続して行う。   On the other hand, when it is determined that the difference between the generation distance L2 set in S4 or S5 and the distance R acquired in S14 is less than the predetermined distance X (S15: NO), the process proceeds to S12. Continue projecting the current video.

以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るHUD1によれば、プロジェクタ4から、第1投射レンズ16及び第2投射レンズ17を介して夫々映像を第1スクリーン20及び第2スクリーン21に投射し、第1スクリーン20及び第2スクリーン21に投射された映像を、ミラー11を介して車両2のフロントウィンドウ6に反射させて車両の乗員7に視認させることによって、車両の乗員7が視認する映像の虚像を生成する。また、第2スクリーン21は光路に沿って移動可能とし、光源の光路に沿ったミラー11から第2スクリーン21までの距離を、車両の乗員7から第2虚像8Bまでの距離が最も短くなる位置に第2スクリーン21がある状態を基準として設定するように構成するので、第2スクリーン21を移動させることによって車両の乗員7から第2虚像8Bまでの距離を調整できる一方、第2スクリーン21の移動を考慮して凹面鏡の位置の設計を行うことによって、車両の乗員に違和感を感じさせることなく虚像を視認させることが可能となる。具体的には、乗員7から虚像までの距離の変化と乗員7に視認される虚像の鮮明度合いを対応させることが可能となる。   As described above in detail, according to the HUD 1 according to the present embodiment, the projector 4 projects images on the first screen 20 and the second screen 21 via the first projection lens 16 and the second projection lens 17, respectively. The image projected on the first screen 20 and the second screen 21 is reflected on the front window 6 of the vehicle 2 via the mirror 11 and made visible to the vehicle occupant 7 so that the vehicle occupant 7 can visually recognize the image. Generate a virtual image of The second screen 21 is movable along the optical path, and the distance from the mirror 11 to the second screen 21 along the optical path of the light source is the position where the distance from the vehicle occupant 7 to the second virtual image 8B is the shortest. Therefore, the distance from the vehicle occupant 7 to the second virtual image 8B can be adjusted by moving the second screen 21, while the second screen 21 By designing the position of the concave mirror in consideration of movement, it is possible to make the virtual image visible without making the vehicle occupant feel uncomfortable. Specifically, the change in the distance from the occupant 7 to the virtual image can correspond to the sharpness of the virtual image visually recognized by the occupant 7.

尚、本発明は前記実施形態に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で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態ではHUD1によって車両2のフロントウィンドウ6の前方に虚像を生成する構成としているが、フロントウィンドウ6以外のウィンドウの前方に虚像を生成する構成としても良い。また、HUD1により映像を反射させる対象はフロントウィンドウ6自身ではなくフロントウィンドウ6の周辺に設置されたバイザー(コンバイナー)であっても良い。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in the present embodiment, the virtual image is generated in front of the front window 6 of the vehicle 2 by the HUD 1, but the virtual image may be generated in front of a window other than the front window 6. In addition, the object to be reflected by the HUD 1 may be a visor (combiner) installed around the front window 6 instead of the front window 6 itself.

また、本実施形態では車両2に対してHUD1を設置する構成としているが、車両2以外の移動体に設置する構成としても良い。例えば、船舶や航空機等に対して設置することも可能である。また、アミューズメント施設に設置されるライド型アトラクションに設置しても良い。その場合には、ライドの周囲に虚像を生成し、ライドの乗員に対して虚像を視認させることが可能となる。   In the present embodiment, the HUD 1 is installed on the vehicle 2. However, the HUD 1 may be installed on a moving body other than the vehicle 2. For example, it can be installed on a ship or an aircraft. Moreover, you may install in the ride type attraction installed in an amusement facility. In that case, a virtual image can be generated around the ride so that the rider can visually recognize the virtual image.

また、本実施形態では第2スクリーンの可動範囲を、生成距離L2が2.5m〜20mの間で変位するように設定しているが、生成距離L2の下限や上限は適宜変更することが可能である。   In this embodiment, the movable range of the second screen is set so that the generation distance L2 is displaced between 2.5 m and 20 m, but the lower limit and the upper limit of the generation distance L2 can be changed as appropriate. It is.

また、本実施形態ではスクリーンの中心から所定距離以内の範囲(例えば、上下左右を全画面に対して夫々2/3又は1/2に縮小した範囲)を評価エリアに設定し、評価エリア内のスポットダイアグラムのスポット径の平均値が最も小さくなるように凹面鏡設定距離を設定することとしているが、評価エリアはスクリーンの中心から所定距離以内の範囲以外としても良い。例えば、スクリーンの左下付近に対して映像を頻繁に投射する場合には、スクリーンを4分割した左下部分を評価エリアとしても良い。また、スクリーンの全エリアを評価エリアとしても良い。   In this embodiment, a range within a predetermined distance from the center of the screen (for example, a range in which the top, bottom, left, and right are reduced to 2/3 or 1/2 of the entire screen, respectively) is set as the evaluation area. Although the concave mirror setting distance is set so that the average value of the spot diameters of the spot diagram is minimized, the evaluation area may be other than a range within a predetermined distance from the center of the screen. For example, when images are frequently projected near the lower left of the screen, the lower left part obtained by dividing the screen into four may be used as the evaluation area. Further, the entire area of the screen may be set as the evaluation area.

また、本実施形態では、第2スクリーン21のみを光路に沿って前後方向に移動可能に構成しているが、第1スクリーン20についても移動可能に構成しても良い。同様に、第1投射レンズ16についても移動可能に構成しても良い。その場合には、第1虚像8Aの生成距離L1について変更可能となる。そして、第1スクリーン20を移動可能に構成した場合には、第1スクリーン20を基準にしてミラー11の位置を設計しても良い。即ち、車両の乗員から第1虚像8Aまでの生成距離L1が最も短くなる位置に第1スクリーン20がある場合に、生成される第1虚像8Aが最も鮮明となるように凹面鏡設定距離を設計しても良い。   In the present embodiment, only the second screen 21 is configured to be movable in the front-rear direction along the optical path. However, the first screen 20 may be configured to be movable. Similarly, the first projection lens 16 may be configured to be movable. In that case, the generation distance L1 of the first virtual image 8A can be changed. When the first screen 20 is configured to be movable, the position of the mirror 11 may be designed based on the first screen 20. That is, when the first screen 20 is at a position where the generation distance L1 from the vehicle occupant to the first virtual image 8A is the shortest, the concave mirror setting distance is designed so that the generated first virtual image 8A is the clearest. May be.

また、本実施形態では、スクリーンを第1スクリーン20と第2スクリーン21の2枚のスクリーンから構成し、プロジェクタ4のレンズを第1投射レンズ16と第2投射レンズ17の2つのレンズから構成しているが、スクリーンとレンズの数は一対のみ又は3対以上としても良い。また、プロジェクタ4の光源としてはLED以外に、ランプやレーザを用いても良い。また、第2スクリーン21のみを光路に沿って前後方向に移動可能に構成し、第2投射レンズ17については位置を固定する構成としても良い。   In this embodiment, the screen is composed of two screens, a first screen 20 and a second screen 21, and the lens of the projector 4 is composed of two lenses, a first projection lens 16 and a second projection lens 17. However, the number of screens and lenses may be only one pair or three or more pairs. Further, as the light source of the projector 4, a lamp or a laser may be used in addition to the LED. Further, only the second screen 21 may be configured to be movable in the front-rear direction along the optical path, and the position of the second projection lens 17 may be fixed.

また、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置を具体化した実施例について上記に説明したが、ヘッドアップディスプレイ装置は以下の構成を有することも可能であり、その場合には以下の効果を奏する。   Moreover, although the embodiment which actualized the head-up display device according to the present invention has been described above, the head-up display device can also have the following configuration, and in that case, the following effects can be obtained.

例えば、第1の構成は以下のとおりである。
可動範囲の内、基準位置にスクリーンがある場合に虚像生成手段により生成される虚像が最も鮮明となるように凹面鏡設定距離を設定することを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、ユーザから近くに生成される虚像は、遠くに生成される虚像よりもユーザから鮮明に見えることとなる。また、遠くに生成される虚像程、ユーザからは不明確に見えることとなる。従って、実際の物の見え方と類似することとなり、ユーザに違和感を感じさせることが無い。
For example, the first configuration is as follows.
The concave mirror setting distance is set so that the virtual image generated by the virtual image generating means becomes clearest when the screen is at the reference position within the movable range.
According to the head-up display device having the above-described configuration, a virtual image generated near the user appears more clearly to the user than a virtual image generated far away. In addition, the virtual image generated far away will appear unclear to the user. Therefore, it is similar to the actual appearance of the object, and the user does not feel uncomfortable.

また、第2の構成は以下のとおりである。
可動範囲の内、基準位置にスクリーンがある場合にスクリーンにおいて映像が投射される面を評価面としたスポットダイアグラムのスポット径が最も小さくなるように凹面鏡設定距離を設定することを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、スポットダイアグラムを用いることによって、基準位置にスクリーンがある場合に生成される虚像が最も鮮明となるように適切に凹面鏡設定距離を設定することが可能となる。
The second configuration is as follows.
The concave mirror setting distance is set so that the spot diameter of the spot diagram having the screen on which the image is projected as the evaluation surface is the smallest when the screen is at the reference position within the movable range.
According to the head-up display device having the above configuration, it is possible to appropriately set the concave mirror setting distance so that the virtual image generated when the screen is at the reference position is the clearest by using the spot diagram. Become.

また、第3の構成は以下のとおりである。
スクリーンにおいて映像が投射される面であって、スクリーンの中心から所定距離以内の範囲を評価エリアに設定し、可動範囲の内、基準位置にスクリーンがある場合に評価エリア内のスポットダイアグラムのスポット径の平均値が最も小さくなるように凹面鏡設定距離を設定することを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、スクリーン内でスポット径のバラつきがある場合であっても、特に映像を投射する頻度の高いスクリーンの中心付近のスポット径の平均を用いることによって、基準位置にスクリーンがある場合に生成される虚像が最も鮮明となるように適切に凹面鏡設定距離を設定することが可能となる。
The third configuration is as follows.
When the image is projected on the screen and the range within the specified distance from the center of the screen is set as the evaluation area, and the screen is at the reference position within the movable range, the spot diameter of the spot diagram in the evaluation area The concave mirror setting distance is set so that the average value of the minimum is the smallest.
According to the head-up display device having the above configuration, even when there is a variation in spot diameter in the screen, the average of the spot diameter in the vicinity of the center of the screen where the frequency of projecting the image is particularly high is used. It is possible to appropriately set the concave mirror setting distance so that the virtual image generated when the screen is at the position is the clearest.

1 ヘッドアップディスプレイ装置
2 車両
3 ダッシュボード
4 プロジェクタ
5 スクリーン
6 フロントウィンドウ
7 乗員
8 虚像
16 第1投射レンズ
17 第2投射レンズ
18 レンズ駆動モータ
20 第1スクリーン
21 第2スクリーン
24 スクリーン前後駆動モータ
25 スクリーン上下駆動モータ
31 CPU
32 RAM
33 ROM
34 フラッシュメモリ
51 光源
52 光路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Head up display apparatus 2 Vehicle 3 Dashboard 4 Projector 5 Screen 6 Front window 7 Crew 8 Virtual image 16 1st projection lens 17 2nd projection lens 18 Lens drive motor 20 1st screen 21 2nd screen 24 Screen front and rear drive motor 25 screen Vertical drive motor 31 CPU
32 RAM
33 ROM
34 Flash memory 51 Light source 52 Optical path

Claims (4)

スクリーンと、
光源から出力される光に基づいて生成される映像を前記スクリーンに投射するプロジェクタと、
前記スクリーンに投射された前記映像を凹面鏡に反射させてユーザに視認させることによって前記映像の虚像を生成する虚像生成手段と、
前記スクリーンを前記光源の光路に沿って所定の可動範囲内で移動させる移動手段と、
前記移動手段によって前記スクリーンを前記光源の光路に沿って移動させることにより、前記ユーザから前記虚像生成手段により生成される前記虚像までの距離を変更する虚像位置変更手段と、を有し、
前記光源の光路に沿った前記凹面鏡から前記スクリーンまでの距離である凹面鏡設定距離を、前記可動範囲内で前記ユーザから前記虚像までの距離が最も短くなる位置である基準位置に前記スクリーンがある状態を基準として設定することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
Screen,
A projector that projects an image generated based on light output from a light source onto the screen;
Virtual image generating means for generating a virtual image of the video by reflecting the video projected on the screen to a concave mirror and allowing the user to visually recognize the video,
Moving means for moving the screen within a predetermined movable range along the optical path of the light source;
Virtual image position changing means for changing the distance from the user to the virtual image generated by the virtual image generating means by moving the screen along the optical path of the light source by the moving means,
A state in which the screen is located at a reference position where the distance from the concave mirror to the screen along the optical path of the light source is the shortest distance from the user to the virtual image within the movable range. The head-up display device is characterized in that it is set with reference to the above.
前記可動範囲の内、前記基準位置に前記スクリーンがある場合に前記虚像生成手段により生成される前記虚像が最も鮮明となるように前記凹面鏡設定距離を設定することを特徴とする請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。   2. The concave mirror setting distance is set so that the virtual image generated by the virtual image generating means becomes clearest when the screen is at the reference position in the movable range. Head up display device. 前記可動範囲の内、前記基準位置に前記スクリーンがある場合に前記スクリーンにおいて前記映像が投射される面を評価面としたスポットダイアグラムのスポット径が最も小さくなるように前記凹面鏡設定距離を設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。   Setting the concave mirror setting distance so that the spot diameter of the spot diagram with the screen as the evaluation surface is the smallest when the screen is at the reference position within the movable range. The head-up display device according to claim 1, wherein: 前記スクリーンにおいて前記映像が投射される面であって、前記スクリーンの中心から所定距離以内の範囲を評価エリアに設定し、
前記可動範囲の内、前記基準位置に前記スクリーンがある場合に前記評価エリア内のスポットダイアグラムのスポット径の平均値が最も小さくなるように前記凹面鏡設定距離を設定することを特徴とする請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The surface on which the image is projected on the screen, and a range within a predetermined distance from the center of the screen is set as an evaluation area,
4. The concave mirror setting distance is set so that an average value of spot diameters of spot diagrams in the evaluation area is minimized when the screen is at the reference position in the movable range. The head-up display device described in 1.
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