JP2023121458A - Display controller, headup display device, and method for controlling display - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、車両で使用され、車両の前景に画像を重畳して視認させる表示制御装置、ヘッドアップディスプレイ装置、及び表示制御方法に関する。 The present disclosure relates to a display control device, a head-up display device, and a display control method that are used in a vehicle and superimpose an image on the foreground of the vehicle for visual recognition.
特許文献1には、画像(虚像)が表示される虚像表示領域の上端を下端より観察者から離れた位置に配置したヘッドアップディスプレイ装置(HUD装置)が開示されている。このようなHUD装置は、虚像表示領域内で画像(虚像)の表示位置を変えることで、観察者から画像(虚像)までの距離(表示距離)を変えることができる。すなわち、画像(虚像)に奥行き表現を付加することができる。
遠視位置にある視対象の網膜像の知覚(及び/又はヒトの脳での判断)は、近視位置にある視対象の網膜像の知覚よりも大きく見える錯視(Corridor Illusionとも呼ばれることがある)が知られている。 The perception (and/or judgment in the human brain) of a retinal image of a visual object in a far-sighted position appears larger than the perception of a retinal image of a visual object in a myopic position (sometimes called Corridor Illusion). Are known.
虚像表示領域が路面に垂直な方向から傾いたHUD装置においても、上記錯視の影響により、観察者から遠い遠視位置に見える虚像は、近視位置に見える虚像より大きく感じてしまう傾向がある。 Even in a HUD device in which the virtual image display area is tilted from the direction perpendicular to the road surface, due to the effects of the illusion described above, the virtual image seen at the far-sighted position far from the observer tends to be felt larger than the virtual image seen at the near-sighted position.
本明細書に開示される特定の実施形態の要約を以下に示す。これらの態様が、これらの特定の実施形態の概要を読者に提供するためだけに提示され、この開示の範囲を限定するものではないことを理解されたい。実際に、本開示は、以下に記載されない種々の態様を包含し得る。 A summary of certain embodiments disclosed herein follows. It should be understood that these aspects are presented only to provide the reader with an overview of these particular embodiments and are not intended to limit the scope of this disclosure. Indeed, the present disclosure may encompass various aspects not described below.
本開示の概要は、観察者から遠い遠視位置に見える虚像が、近視位置に見える虚像より大きく感じてしまうことを抑制することに関する。また、本開示の概要は、表示距離が変わることによる虚像の知覚サイズの変化に気づきにくくさせることにも関する。 An overview of the present disclosure relates to suppressing a virtual image seen at a far-sighted position far from an observer from feeling larger than a virtual image seen at a near-sighted position. The summary of the present disclosure also relates to making changes in the perceived size of the virtual image less noticeable as the viewing distance changes.
したがって、本明細書に記載される第1実施形態における表示制御装置は、観察者に近い近視位置と、観察者から遠い遠視位置とを有するように路面に対して傾いた表示領域に静的コンテンツの虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置を制御する表示制御装置であって、静的コンテンツの位置を調整する画像位置調整部と、近視位置に表示される際の静的コンテンツのサイズを第1のサイズとするとき、静的コンテンツを遠視位置に配置する場合、第1のサイズより小さい第2のサイズで観察者に視認されるように静的コンテンツのサイズを調整する第1のサイズ調整処理を実行する画像サイズ調整部と、を備える。 Therefore, the display control device according to the first embodiment described in this specification displays static content in a display area tilted with respect to the road surface so as to have a near-sighted position close to the viewer and a far-sighted position far from the viewer. A display control device for controlling a head-up display device that displays a virtual image of a virtual image, comprising: an image position adjustment unit that adjusts the position of static content; When arranging the static content at a far-sighted position, a first size adjustment process is performed to adjust the size of the static content so that the viewer can see the size of the static content at a second size that is smaller than the first size. and an image size adjustment unit that performs the above.
第1実施態様は、大きく知覚されてしまう傾向がある遠視位置に表示する静的コンテンツのサイズを、近視位置に表示する場合よりも小さくする。すなわち、表示距離が長くなることで大きく知覚されてしまう傾向を、サイズを縮小することで抑制(又は相殺又は逆転)することができる、という利点を有する。静的コンテンツのサイズは、目に投影される視対象がなす角度(視角)で表すことができる。但し、観察者の目の位置は一定ではないことから、ここでは、静的コンテンツのサイズは、車両内の所定の一点を頂点とした視対象がなす角度(視角)とする。第1のサイズとは、所定の一点を頂点とした近視位置に表示される際の静的コンテンツがなす角度(視角)ということができ、第2のサイズとは、当該所定の一点を頂点とした遠視位置に表示される際の静的コンテンツがなす角度(視角)ということができる。 A first embodiment makes the size of static content displayed at a far-sighted position, which tends to be perceived as large, smaller than when displayed at a near-sighted position. In other words, there is an advantage that the tendency of being perceived large as the display distance increases can be suppressed (or offset or reversed) by reducing the size. The size of static content can be represented by the angle (visual angle) formed by the visual object projected onto the eye. However, since the position of the observer's eyes is not constant, the size of the static content is assumed here to be the angle (visual angle) formed by the visual object with a predetermined point in the vehicle as the vertex. The first size can be defined as the angle (visual angle) formed by the static content when displayed at a myopic position with a predetermined point as the vertex. It can be said that the angle (visual angle) formed by the static content when it is displayed at the hyperopia position.
また、第1の実施形態に従属し得る第2実施形態における表示制御装置において、画像サイズ調整部は、第1のサイズ調整処理において、以下の式を満たすように第1のサイズ及び第2のサイズを調整する。Ms<AS21/AS11<1。但し、Msは、自然界における、所定の位置から見た、近視位置にある物体のサイズに対する遠視位置にある物体のサイズの比率であり、AS11は、第1のサイズであり、AS21は、第2のサイズである。 Further, in the display control device according to the second embodiment that can be subordinate to the first embodiment, in the first size adjustment processing, the image size adjustment unit adjusts the first size and the second size so as to satisfy the following equation. Adjust size. Ms<AS21/AS11<1. where Ms is the ratio of the size of the object at the far-sighted position to the size of the object at the near-sighted position viewed from a given position in nature, AS11 is the first size, and AS21 is the second size. is the size of
第2の実施形態では、近視位置での第1のサイズに対する遠視位置での第2のサイズの倍率(縮小率)AS21/AS11は、近視位置にある物体を所定の位置から見たサイズに対する遠視位置にある物体を所定の位置から見たサイズの比率より大きく設定される。すなわち、第2の実施形態におえる第1のサイズ調整処理は、遠近法による距離に対するサイズの変化表現よりも緩やかとなり、虚像のサイズの変化量を抑えつつ、表示距離が長くなることで大きく知覚されてしまう傾向を抑制(又は相殺又は逆転)することができる、という利点も想定される。 In the second embodiment, the magnification (reduction ratio) AS21/AS11 of the second size at the far-sighted position with respect to the first size at the near-sighted position is the far-sighted size for the size of the object at the near-sighted position viewed from a predetermined position. It is set larger than the ratio of the size of the object at the position as seen from the given position. That is, the first size adjustment process in the second embodiment is more gradual than representation of size change with respect to distance by perspective, and while suppressing the amount of change in the size of the virtual image, the display distance becomes longer and the perceived size increases. An advantage is also envisioned that the tendency to be deceived can be suppressed (or offset or reversed).
また、第1又は第2の実施形態に従属し得る第3実施形態における表示制御装置において、静的コンテンツは、表示領域よりも路面に対して起き上がっているように表現される。第3の実施形態では、特に表示領域よりも路面に対して起き上がって表現されるコンテンツに、第1のサイズ調整処理が実行される。 Also, in the display control device according to the third embodiment, which can be subordinate to the first or second embodiment, the static content is expressed as if it were raised above the road surface rather than the display area. In the third embodiment, the first size adjustment process is performed particularly on the content that is raised above the road surface relative to the display area.
また、第1乃至第3の実施形態の1つ又は複数に従属し得る第4実施形態における表示制御装置において、画像位置調整部は、静的コンテンツを、観察者による操作に基づき、近視位置又は遠視位置の一方から他方へ移動させる第1の画像移動処理をさらに実行し、第1の画像移動処理は、静的コンテンツの視認性を低下させる、又は非表示とし、かつ静的コンテンツを囲む1つ又は複数の枠画像を表示する視認性低下処理と、観察者による操作に基づき、1つ又は複数の枠画像を近視位置又は遠視位置の一方から他方へ移動させる手動による画像移動処理と、枠画像の視認性を低下させる、又は非表示とし、1つ又は複数の枠画像の配置された位置に静的コンテンツの視認性を上昇させる、又は再表示する視認性上昇処理と、を含む。 Further, in the display control device according to the fourth embodiment, which can be subordinate to one or more of the first to third embodiments, the image position adjustment unit adjusts the static content to the myopia position or the further performing a first image movement process to move the far vision position from one to the other, the first image movement process reducing visibility or hiding the static content and surrounding the static content; visibility reduction processing for displaying one or more frame images; manual image movement processing for moving one or more frame images from one of the near-sighted position and the far-sighted position to the other based on an operation by the observer; a visibility increasing process of reducing or hiding the visibility of the image and increasing or redisplaying the visibility of the static content at the position where the one or more frame images are arranged.
第4の実施形態では、観察者が操作により静的コンテンツを移動させる際、静的コンテンツを非表示にして、静的コンテンツを囲む1つ又は複数の枠画像を表示する。観察者は枠画像を見ながら操作により静的コンテンツ(枠画像)の位置を調整することができる。静的コンテンツ(枠画像)の位置が定まると、枠画像を非表示にし、静的コンテンツを再表示する。このように、静的コンテンツが近視位置と遠視位置との間で移動する(換言すると、静的コンテンツの表示距離が変わる)際に、表示される(又は視認性が高い)画像が、静的コンテンツから枠画像に切り替わるため、表示距離が変わることによる知覚サイズの変化に気づきにくくさせることができる、という利点も想定される。 In the fourth embodiment, when the static content is moved by the viewer's operation, the static content is hidden and one or more frame images surrounding the static content are displayed. The observer can adjust the position of the static content (frame image) by operating while viewing the frame image. When the position of the static content (frame image) is determined, the frame image is hidden and the static content is displayed again. In this way, when the static content moves between the near-sighted position and the far-sighted position (in other words, the display distance of the static content changes), the displayed (or highly visible) image changes from the static Since the content is switched to the frame image, an advantage is also assumed in that it is possible to make it difficult to notice a change in perceived size due to a change in the display distance.
また、第4の実施形態に従属し得る第5実施形態における表示制御装置において、画像位置調整部は、手動による画像移動処理において、1)1つ又は複数の枠画像を近視位置から遠視位置へ移動させる場合、1つ又は複数の枠画像の位置に応じて、1つの枠画像を小さくする、又は複数の枠画像の間隔を狭め、2)1つ又は複数の枠画像を遠視位置から近視位置へ移動させる場合、1つ又は複数の枠画像の位置に応じて、1つの枠画像を大きくする、又は複数の枠画像の間隔を拡げる。 Further, in the display control device according to the fifth embodiment, which can be subordinate to the fourth embodiment, the image position adjustment unit performs the following steps in manual image movement processing: 1) moving one or more frame images from the near-sighted position to the far-sighted position; When moving, one frame image is made smaller or the space between the plurality of frame images is narrowed according to the position of the one or more frame images, and 2) the one or more frame images are moved from the far-sighted position to the near-sighted position. When moving to , one frame image is made larger or the interval between a plurality of frame images is increased according to the position of one or more frame images.
第5の実施形態では、枠画像が移動する際、表示距離の変化による枠画像の知覚サイズの変化を抑制(又は相殺又は逆転)することができる。1つ又は複数の枠画像の表示距離が長くなるにつれて、枠画像を小さくする(複数の枠画像の間隔を狭める)ことで、枠画像の知覚サイズの変化(大きく知覚される傾向がある)を抑制又は相殺又は逆転する(逆に小さく知覚させる)ことができる。一方、1つ又は複数の枠画像の表示距離が短くなるにつれて、枠画像を大きくする(複数の枠画像の間隔を拡げる)ことで、枠画像の知覚サイズの変化(小さく知覚される傾向がある)を抑制又は相殺又は逆転する(逆に大きく知覚させる)ことができる。 In the fifth embodiment, when the frame image moves, it is possible to suppress (or offset or reverse) the change in the perceived size of the frame image due to the change in the display distance. As the display distance of one or more frame images increases, the change in perceived size of the frame images (which tends to be perceived as large) is reduced by making the frame images smaller (narrowing the space between the plurality of frame images). It can be suppressed or canceled or reversed (reversely perceived as small). On the other hand, as the display distance of one or more frame images becomes shorter, the size of the frame images is increased (the interval between the frame images is increased), thereby changing the perceived size of the frame images (they tend to be perceived smaller). ) can be suppressed, offset, or reversed (conversely, perceived to be large).
また、第4の実施形態に従属し得る第6実施形態における表示制御装置において、画像位置調整部は、視認性低下処理において、静的コンテンツを非表示とし、手動による画像移動処理において、1つ又は複数の枠画像を近視位置又は遠視位置の一方から他方へ移動させる場合、1つ又は複数の枠画像の大きさを維持する、又は複数の枠画像の間隔を維持し、視認性上昇処理により静的コンテンツを再表示する際、静的コンテンツが表示される位置に応じて、静的コンテンツのサイズを調整する。 Further, in the display control device according to the sixth embodiment, which can be subordinate to the fourth embodiment, the image position adjustment unit hides the static content in the visibility lowering process, Alternatively, when moving a plurality of frame images from one of the nearsighted position and the farsighted position to the other, the size of one or more frame images is maintained, or the interval between the plurality of frame images is maintained, and visibility is increased. When redisplaying static content, adjust the size of the static content according to the position where the static content is displayed.
第6の実施形態では、枠画像を移動させる際、枠画像は位置によらずサイズを変化させないため、移動に伴うサイズの変化に対する違和感を軽減することができる、という利点も想定される。また、移動に伴うサイズ変更の処理負荷を軽減することができる、という利点も想定される。 In the sixth embodiment, since the size of the frame image does not change regardless of the position when the frame image is moved, it is possible to reduce the sense of incongruity caused by the change in size due to the movement. In addition, an advantage is assumed in that the processing load for resizing associated with movement can be reduced.
また、第4乃至第6の実施形態の1つ又は複数に従属し得る第7実施形態における表示制御装置は、画像位置調整部は、ヘッドアップディスプレイが搭載される車両に関する車両情報、車両が走行する環境に関する環境情報、及び観察者に関するユーザ情報の少なくとも1つに基づき、静的コンテンツを、近視位置又は遠視位置の一方から他方へ移動させる第2の画像移動処理をさらに実行し、第2の画像移動処理では、第1のサイズ調整処理と異なる第2のサイズ調整処理を実行する。 Further, the display control device according to the seventh embodiment, which can be subordinate to one or more of the fourth to sixth embodiments, is such that the image position adjustment unit includes vehicle information about a vehicle in which the head-up display is mounted, further executing a second image moving process for moving the static content from one of the near-sighted position and the far-sighted position to the other based on at least one of the environment information about the environment to be viewed and the user information about the observer; In the image moving process, a second size adjustment process different from the first size adjustment process is executed.
また、第7の実施形態に従属し得る第8実施形態における表示制御装置は、第2のサイズ調整処理は、近視位置に表示される際の静的コンテンツのサイズを第3のサイズとするとき、静的コンテンツを遠視位置に配置する場合、第3のサイズより小さい第4のサイズで観察者に視認されるように静的コンテンツのサイズを調整し、画像サイズ調整部は、第2のサイズ調整処理において、以下の式を満たすように第3のサイズ及び第4のサイズを調整する。AS22/AS12<AS21/AS11<1。但し、AS11は、第1のサイズであり、AS21は、第2のサイズであり、AS12は、第3のサイズであり、AS22は、第4のサイズである。 Further, in the display control apparatus according to the eighth embodiment, which can be subordinate to the seventh embodiment, the second size adjustment processing is performed when the size of the static content displayed at the myopic position is set to the third size. , when arranging the static content at the far-sighted position, the size of the static content is adjusted so that the viewer can see the static content at a fourth size smaller than the third size, and the image size adjustment unit adjusts the size of the static content to the second size In the adjustment process, the third size and the fourth size are adjusted so as to satisfy the following formula. AS22/AS12<AS21/AS11<1. However, AS11 is the first size, AS21 is the second size, AS12 is the third size, and AS22 is the fourth size.
また、第9実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置は、第1ないし第8実施形態のいずれか1つに記載の表示制御装置と、表示面に画像を表示する表示器と、表示器が表示する画像の表示光を、外部の被投影部に投影することで、アイボックスから見て前景に重なる表示領域内に、画像の虚像を表示する1つ又は複数のリレー光学系と、を備え、表示面の共役となる表示領域が路面に対して傾斜している。 A head-up display device according to the ninth embodiment includes the display control device according to any one of the first to eighth embodiments, a display for displaying an image on a display surface, and an image displayed by the display. and one or more relay optical systems for displaying a virtual image of an image in a display area that overlaps the foreground when viewed from the eyebox by projecting the display light onto an external projection target, the display surface The display area conjugated to is inclined with respect to the road surface.
また、第10実施形態における表示制御方法は、観察者に近い近視位置と、観察者から遠い遠視位置とを有するように路面に対して傾いた表示領域に静的コンテンツの虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置を制御する表示制御方法であって、静的コンテンツの位置を調整することと、近視位置に表示される際の静的コンテンツのサイズを第1のサイズとするとき、静的コンテンツを遠視位置に配置する場合、第1のサイズより小さい第2のサイズで観察者に視認されるように静的コンテンツのサイズを調整する第1のサイズ調整処理を実行することと、を含む。 Further, the display control method according to the tenth embodiment is a head-up display that displays a virtual image of static content in a display area tilted with respect to the road surface so as to have a near-sighted position close to the observer and a far-sighted position far from the observer. A display control method for controlling a display device, comprising: adjusting the position of static content; and performing a first resizing operation that resizes the static content such that it is viewed by a viewer at a second size that is smaller than the first size when placed in position.
以下、図1乃至図8では、本実施形態の説明を提供する。なお、本発明は以下の実施形態(図面の内容も含む)によって限定されるものではない。下記の実施形態に変更(構成要素の削除も含む)を加えることができるのはもちろんである。また、以下の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略する。 1-8, below, provide a description of this embodiment. In addition, the present invention is not limited by the following embodiments (including the contents of the drawings). Of course, modifications (including deletion of constituent elements) can be added to the following embodiments. In addition, in the following description, descriptions of known technical matters are omitted as appropriate in order to facilitate understanding of the present invention.
図1を参照する。本実施形態の車両用表示システム10は、画像表示部20と、画像表示部20を制御する表示制御装置30と、表示制御装置30に接続される後述の電子機器と、で構成される。
Please refer to FIG. The
車両用表示システム10における画像表示部20は、車両1のダッシュボード5内に設けられたヘッドアップディスプレイ(HUD:Head-Up Display)装置である。画像表示部20は、表示光40をフロントウインドシールド2(被投影部の一例である)に向けて出射し、フロントウインドシールド2は、画像表示部20が表示する画像Mの表示光40をアイボックス200へ反射する。観察者は、アイボックス200内に目4を配置することで、フロントウインドシールド2を介して視認される現実空間である前景に重なる位置に、画像表示部20が表示する画像Mの虚像Vを視認することができる。なお、本実施形態に用いる図面において、車両1の左右方向をX軸方向(車両1の前方を向いた際の左側がX軸正方向)とし、上下方向をY軸方向(路面を走行する車両1の上側がY軸正方向)とし、車両1の前後方向をZ軸方向(車両1の前方がZ軸正方向)とする。
The
本実施形態の説明で用いる「アイボックス」とは、(1)領域内では画像Mの虚像Vの少なくとも一部が視認でき、領域外では画像Mの虚像Vの一部分も視認されない領域、(2)領域内では画像Mの虚像Vの少なくとも一部が所定の輝度以上で視認でき、領域外では画像Mの虚像Vの全体が前記所定の輝度未満である領域、又は(3)画像表示部20が立体視可能な虚像Vを表示可能である場合、虚像Vの少なくとも一部が立体視でき、領域外では虚像Vの一部分も立体視されない領域である。すなわち、観察者が目(両目)4をアイボックス200外に配置すると、観察者は、画像Mの虚像Vの全体が視認できない、画像Mの虚像Vの全体の視認性が非常に低く知覚しづらい、又は画像Mの虚像Vが立体視できない。前記所定の輝度とは、例えば、アイボックスの中心で視認される画像Mの虚像の輝度に対して1/50程度である。
The “eyebox” used in the description of the present embodiment means (1) an area in which at least a portion of the virtual image V of the image M is visible, and a portion of the virtual image V of the image M is not visible outside the area; ) a region where at least part of the virtual image V of the image M can be visually recognized with a predetermined luminance or more within the region, and the entire virtual image V of the image M is less than the predetermined luminance outside the region, or (3) the
虚像表示領域100は、画像表示部20の内部で生成された画像Mが、虚像Vとして結像する平面、曲面、又は一部曲面の領域であり、結像面とも呼ばれる。虚像表示領域100は、画像表示部20の後述する表示器21の表示面(例えば、液晶ディスプレイパネルの出射面)21aが虚像として結像される位置であり、すなわち、虚像表示領域100は、画像表示部20の後述する表示面21aに対応し(言い換えると、虚像表示領域100は、後述する表示器21の表示面21aと、共役関係となる。)、そして、虚像表示領域100で視認される虚像は、画像表示部20の後述する表示面21aに表示される画像に対応している、と言える。虚像表示領域100自体は、実際に観察者の目4に視認されない、又は視認されにくい程度に視認性が低いことが好ましい。
The virtual
自車両1の前後左右方向(XZ平面)を基準とした下方向の角度を俯角θvとする。俯角θvが小さい位置ほど、観察者から見て上側(Y軸正方向)に視認され、俯角θvが大きい位置ほど、観察者から見て下側(Y軸負方向)に視認される。本実施形態の虚像表示領域100では、観察者4に近い近視位置101の俯角θvが、観察者4から遠い遠視位置102の俯角θvより大きい。すなわち、虚像表示領域100は、観察者から見て上側の領域が下側の領域より遠方になるように配置される。
A downward angle with respect to the longitudinal and lateral directions (XZ plane) of the
なお、本実施形態の説明では、虚像表示領域100は、アイボックス200から見て(さらに具体的に例えば、アイボックス200の中心205から見て)、全体が下側に配置される(上端が見下ろす位置に配置される)が、アイボックス200から見て(さらに具体的に例えば、アイボックス200の中心205から見て)、一部が上側に配置され(上端が見上げる位置に配置され)てもよい。
In the description of the present embodiment, the virtual
虚像表示領域100には、車両1の左右方向(X軸方向)を軸とした水平方向(XZ平面)とのなす角度(図1のチルト角θt)が設定される。図1の虚像表示領域110は、自車両1の左右(X軸方向)を軸として、路面310から傾いて配置され、例えば30[degree]のチルト角θtを有する。但し、チルト角θtは、これに限定されるものではなく、0≦θt<45[degree]の範囲で変更し得る。
In the virtual
虚像表示領域120(100)は、路面310と概ね平行に設けられても良い。また、虚像表示領域120(100)は、観察者側が凹状に湾曲してもよい。また、虚像表示領域130(100)は、観察者側が凸状に湾曲してもよい。
The virtual image display area 120 (100) may be provided substantially parallel to the
図2は、本実施形態のHUD装置20の構成を示す図である。HUD装置20は、画像Mを表示する表示面21aを有する表示器21と、リレー光学系25と、を含む。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
図2の表示器21は、液晶ディスプレイパネル22と、光源ユニット24と、から構成される。表示面21aは、液晶ディスプレイパネル22の視認側の表面であり、画像Mの表示光40を出射する。表示面21aの中心からリレー光学系25及び前記被投影部を介してアイボックス200(アイボックス200の中央)へ向かう表示光40の光軸40pに対する、表示面21aの角度の設定により、虚像表示領域100の角度(チルト角θtを含む。)が設定され得る。
The
リレー光学系25は、表示器21から出射された表示光40(表示器21からアイボックス200へ向かう光。)の光路上に配置され、表示器21からの表示光40をHUD装置20の外側のフロントウインドシールド2に投影する1つ又はそれ以上の光学部材で構成される。図2のリレー光学系25は、1つの凹状の第1ミラー26と、1つの平面の第2ミラー27と、を含む。
The relay
第1ミラー26は、例えば、正の光学的パワーを有する自由曲面形状である。換言すると、第1ミラー26は、領域毎に光学的パワーが異なる曲面形状であってもよく、すなわち、表示光40が通る領域(光路)に応じて表示光40に付加される光学的パワーが異なってもよい。具体的には、表示面21aの各領域からアイボックス200へ向かう第1画像光41、第2画像光42、第3画像光43(図2参照)とで、リレー光学系25によって付加される光学的パワーが異なってもよい。
The
なお、第2ミラー27は、例えば、平面ミラーであるが、これに限定されるものではなく、光学的パワーを有する曲面であってもよい。すなわち、リレー光学系25は、複数のミラー(例えば、本実施形態の第1ミラー26、第2ミラー27。)を合成することで、表示光40が通る領域(光路)に応じて付加される光学的パワーを異ならせてもよい。なお、第2ミラー27は、省略されてもよい。すなわち、表示器21から出射される表示光40は、第1ミラー26により被投影部(フロントウインドシールド)2に反射されてもよい。
The
また、本実施形態では、リレー光学系25は、2つのミラーを含んでいたが、これに限定されるものではなく、これらに追加又は代替で、1つ又はそれ以上の、レンズなどの屈折光学部材、ホログラムなどの回折光学部材、反射光学部材、又はこれらの組み合わせを含んでいてもよい。
Also, in this embodiment, the
また、本実施形態のリレー光学系25は、この曲面形状(光学的パワーの一例。)により、虚像表示領域100までの距離を設定する機能、及び表示面21aに表示された画像を拡大した虚像を生成する機能、を有するが、これに加えて、フロントウインドシールド2の湾曲形状により生じ得る虚像の歪みを抑制する(補正する)機能、を有していてもよい。
In addition, the relay
また、リレー光学系25は、表示制御装置30により制御されるアクチュエータ28、29が取り付けられ、回転可能であってもよい。
Also, the relay
液晶ディスプレイパネル22は、光源ユニット24から光を入射し、空間光変調した表示光40をリレー光学系25(第2ミラー27)へ向けて出射する。液晶ディスプレイパネル22は、例えば、観察者から見た虚像Vの上下方向(Y軸方向)に対応する画素が配列される方向が短辺である矩形状である。観察者は、液晶ディスプレイパネル22の透過光を、虚像光学系90を介して視認する。虚像光学系90は、図2で示すリレー光学系25とフロントウインドシールド2とを合わせたものである。
The liquid
光源ユニット24は、光源(不図示)と、照明光学系(不図示)と、によって構成される。
The
光源(不図示)は、例えば、複数のチップ型のLEDであり、液晶ディスプレイパネル(空間光変調素子の一例)22へ照明光を出射する。光源ユニット24は、例えば、4つの光源で構成されており、液晶ディスプレイパネル22の長辺に沿って一列に配置される。光源ユニット24は、表示制御装置30からの制御のもと、照明光を液晶ディスプレイパネル22に向けて出射する。光源ユニット24の構成や光源の配置などはこれに限定されない。
A light source (not shown) is, for example, a plurality of chip-type LEDs, and emits illumination light to a liquid crystal display panel (an example of a spatial light modulation element) 22 . The
照明光学系(不図示)は、例えば、光源ユニット24の照明光の出射方向に配置された1つ又は複数のレンズ(不図示)と、1つ又は複数のレンズの出射方向に配置された拡散板(不図示)と、によって構成される。
The illumination optical system (not shown) includes, for example, one or more lenses (not shown) arranged in the emission direction of the illumination light from the
なお、表示器21は、自発光型ディスプレイであってもよく、又は、スクリーンに画像を投影するプロジェクション型ディスプレイであってもよい。この場合、表示面21aは、プロジェクション型ディスプレイのスクリーンである。
The
また、表示器21は、表示制御装置30により制御されるモータなどを含む不図示のアクチュエータが取り付けられ、表示面21aを移動、及び/又は回転可能であってもよい。
Further, the
リレー光学系25は、アイボックス200を上下方向(Y軸方向)に移動させる2つの回転軸(第1の回転軸AX1、第2の回転軸AX2)を有する。第1の回転軸AX1、第2の回転軸AX2それぞれは、HUD装置20が車両1に取り付けられた状態で、車両1の左右方向(X軸方向)と垂直とならない(換言すると、YZ平面と平行にならない)ように設定される。具体的には、第1の回転軸AX1、第2の回転軸AX2は、車両1の左右方向(X軸方向)との間の角度が、45[degree]未満に設定され、さらに好ましくは、20[degree]未満に設定される。
The relay
HUD装置20は、第1の回転軸AX1で第1ミラー26を回転させる第1アクチュエータ28と、第2の回転軸AX2で第1ミラー26を回転させる第2アクチュエータ29と、を含む。言い換えると、HUD装置20は、1つのリレー光学系25を2つの軸(第1の回転軸AX1、第2の回転軸AX2)で回転させる。なお、第1アクチュエータ28と第2アクチュエータ29は、統合された1つの2軸アクチュエータで構成されてもよい。
The
また、他の実施形態におけるHUD装置20は、2つのリレー光学系25を2つの軸(第1の回転軸AX1、第2の回転軸AX2)で回転させる。例えば、HUD装置20は、第1の回転軸AX1で第1ミラー26を回転させる第1アクチュエータ28と、第2の回転軸AX2で第2ミラー27を回転させる第2アクチュエータ29と、を含んでいてもよい。
Also, the
なお、第1の回転軸AX1の回転により、アイボックス200の上下方向の移動量が比較的大きくなり、第2の回転軸AX2の回転により、虚像表示領域100の上下方向の移動量が比較的大きくなるのであれば、第1の回転軸AX1と第2の回転軸AX2との配置は、これらに限定されない。また、アクチュエータによる駆動は、回転に加えて又は代えて、移動を含んでいてもよい。
The amount of vertical movement of the
また、他の実施形態におけるHUD装置20は、リレー光学系25を駆動しなくてもよい。換言すると、HUD装置20は、リレー光学系25を回転、及び/又は回転させるアクチュエータを有していなくてもよい。この実施形態のHUD装置20は、車両1の使用が想定される運転者の目高さのレンジをカバーする広いアイボックス200を備え得る。
Also, the
画像表示部20は、後述する表示制御装置30の制御に基づいて、車両1のフロントウインドシールド2を介して視認される現実空間(実景)である前景に存在する、走行レーンの路面310、分岐路、道路標識、障害物(歩行者、自転車、自動二輪車、他車両など)、及び地物(建物、橋など)などの実オブジェクト300の近傍、実オブジェクト300に重なる位置、又は実オブジェクト300を基準に設定された位置に画像を表示することで、視覚的な拡張現実(AR:Augmented Reality)を観察者(典型的には、車両1の運転席に着座する観察者)に知覚させることもできる。本実施形態の説明では、実景に存在する実オブジェクト300の位置に応じて、表示される位置を変化させ得る画像をAR画像(動的コンテンツ)と定義し、実オブジェクト300の位置によらず、表示される位置が設定される画像を非AR画像(静的コンテンツ)と定義することとする。
Under the control of the
図3は、車両1の運転席から観察者が前方を向いた際に視認する、前景に存在する実オブジェクト300と、本実施形態のHUD装置20が表示する虚像Vと、を示す図である。図3に示す虚像Vは、実オブジェクト300の位置、方向、形状に応じて、表示される位置、方向、形状を変化させ得るAR(Augmented Reality)虚像V10と、実オブジェクト300の位置、方向、形状によらず、表示される位置、方向、形状が設定される虚像を非AR虚像V20と、を含む。AR虚像V10は、実景に存在する実オブジェクト300の位置に対応する位置(ターゲット位置PT)に表示される。AR虚像V10は、例えば、実オブジェクト300に重畳する位置、又は実オブジェクト300の近傍に表示され、当該実オブジェクト300の存在を強調して報知する。つまり、「実オブジェクト300の位置に対応する位置(ターゲット位置PT)」とは、観察者から見て、実オブジェクト300に重畳して視認される位置に限られず、実オブジェクト300の近傍の位置であってもよい。なお、AR虚像V10は、実オブジェクト300の視認を妨げないことが好ましいが、態様は任意である。
FIG. 3 is a diagram showing a
図3に示すAR虚像V10は、案内経路を示すナビ虚像V11、V12、注意対象を強調して報知する強調虚像V14、V15、及び目標物や所定の建物などを指示するPOI虚像V15などである。実オブジェクト300の位置に対応する位置(ターゲット位置PT)は、ナビ虚像V11、V12ではこれらが重畳される路面311(実オブジェクト300の一例。)の位置であり、強調虚像V13では人物313(実オブジェクト300の一例。)の周囲の位置であり、強調虚像V14では他車両314(実オブジェクト300の一例。)の近傍側の位置であり、そして、POI虚像V15では建物315(実オブジェクト300の一例。)の周囲の位置である。
The AR virtual image V10 shown in FIG. 3 includes navigation virtual images V11 and V12 that indicate guidance routes, enhanced virtual images V14 and V15 that emphasize and notify attention targets, and POI virtual images V15 that indicate targets, predetermined buildings, and the like. . The position (target position PT) corresponding to the position of the
非AR虚像(静的コンテンツ)V20は、虚像表示領域100の下方に配置され、これらと重なる実オブジェクト300である路面311の領域は、図3のナビ虚像V11(V11,V12)が重なる路面311の領域よりも車両1に近い。図3に示す非AR虚像(静的コンテンツ)V20は、車両1の速度を示す速度虚像V21、制限速度(道路標識)を示す標識虚像V22などであり、実オブジェクト300の位置によらず、表示される位置が設定される画像である。図3の虚像表示領域110の上端100uは、下端100bよりも観察者を基準に遠方に配置される。すなわち、虚像Vは、表示位置が上側(Y軸正方向)に行くほど、結像距離(表示距離)が長く、遠方に知覚される。静的コンテンツV20は、虚像表示領域100よりも路面310に対して起き上がっているように表現される。例えば、静的コンテンツV20が表示される虚像表示領域100と路面310となす角が20[degree]であっても、錯視により知覚される静的コンテンツV20と路面310とのなす角が90[degree]であるように、静的コンテンツV20が表現される。
The non-AR virtual image (static content) V20 is placed below the virtual
図4の表示制御装置30は、1つ又は複数のI/Oインタフェース31、1つ又は複数の記憶部33、及び1つ又は複数の処理回路35を備え、表示制御部500の機能を含む。図4は、1つの実施形態に過ぎず、図示された構成要素は、より数の少ない構成要素に組み合わされてもよく、又は追加の構成要素があってもよい。例えば、表示制御部500の機能の一部、又は全部は、表示制御部500とは別に設けられていてもよい。
The
図示するように、処理回路35は、I/Oインタフェース31と動作可能に連結されている。I/Oインタフェース31は、多数の電子制御ユニット(車両ECU421)及び多数の車載センサ(姿勢センサ410、車速センサ422、操作部430、目位置検出部440)と、CAN(Controller Area Network)の規格に応じて通信(CAN通信とも称する)を行う。なお、I/Oインタフェース31が採用する通信規格は、CANに限定されず、例えば、CANFD(CAN with Flexible Data Rate)、LIN(Local Interconnect Network)、Ethernet(登録商標)、MOST(Media Oriented Systems Transport:MOSTは登録商標)、UART、もしくはUSBなどの有線通信インタフェース、又は、例えば、Bluetooth(登録商標)ネットワークなどのパーソナルエリアネットワーク(PAN)、802.11x Wi-Fi(登録商標)ネットワークなどのローカルエリアネットワーク(LAN)等の数十メートル内の近距離無線通信インタフェースである車内通信(内部通信)インタフェースを含む。また、I/Oインタフェース31は、無線ワイドエリアネットワーク(WWAN0、IEEE802.16-2004(WiMAX:Worldwide Interoperability for Microwave Access))、IEEE802.16eベース(Mobile WiMAX)、4G、4G-LTE、LTE Advanced、5Gなどのセルラー通信規格により広域通信網(例えば、インターネット通信網)などの車外通信(外部通信)インタフェースを含んでいてもよい。なお、I/Oインタフェース31は、接続される他の電子機器等から受信する情報を加工(変換、演算、解析)する機能を含んでいてもよい。
As shown, processing
図示するように、処理回路35は、記憶部33と動作可能に連結される。より具体的には、処理回路35は、記憶部33に記憶されているプログラムを実行することで、例えば画像データを生成、及び/又は送信するなど、表示システム10(HUD装置20)の制御を行うことができる。処理回路35は、少なくとも1つの汎用マイクロプロセッサ(例えば、中央処理装置(CPU))、少なくとも1つの特定用途向け集積回路(ASIC)、少なくとも1つのフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。記憶部33は、ハードディスクのような任意のタイプの磁気媒体、CD及びDVDのような任意のタイプの光学媒体、揮発性メモリのような任意のタイプの半導体メモリ、及び不揮発性メモリを含む。揮発性メモリは、DRAM及びSRAMを含み、不揮発性メモリは、ROM及びNVRAMを含んでもよい。
As shown, processing
HUD装置20は、処理回路35に動作可能に連結される。したがって、光変調素子51によって表示される画像は、処理回路35から受信された画像データに基づいてもよい。処理回路35は、I/Oインタフェース31から取得される情報に基づき、光変調素子51が表示する画像を制御する。
処理回路35は、記憶部33に記憶された種々のプログラムを実行することにより、複数の機能ブロックを構築する。具体的に、処理回路35は、表示制御部500の機能ブロックとして、画像位置調整部510、画像サイズ調整部520、及び判定部530を有する。
The
画像位置調整部510は、I/Oインタフェース31から取得される情報に基づき、静的コンテンツV20を、(1)Y軸正方向である上側へ移動させる(近視位置101から遠視位置102へ移動させる)、又は(2)Y軸負方向である下側へ移動させる(遠視位置102から近視位置101へ移動させる)。
Based on information acquired from the I/
画像位置調整部510は、(1)表示器21に表示させる画像データを変更すること、(2)表示器21の表示面21aにおける画像を表示する位置をオフセットすること、(3)アクチュエータ23を駆動することで被投影部2に投影される位置をオフセットすること、又はこれらの組み合わせにより、虚像Vの位置を変更する。
The image position adjustment unit 510 (1) changes the image data to be displayed on the
画像位置調整部510は、I/Oインタフェース31を介して操作部430から取得される操作情報に基づき、静的コンテンツV20を、(1)Y軸正方向である上側へ移動させる(近視位置101から遠視位置102へ移動させる)、又は(2)Y軸負方向である下側へ移動させる(遠視位置102から近視位置101へ移動させる)第1の画像移動処理を実行する。
The image position adjustment unit 510 (1) moves the static content V20 upward in the positive Y-axis direction (myopia position 101) based on operation information acquired from the
また、画像位置調整部510は、I/Oインタフェース31から取得される、自車両1に関する車両情報、自車両1が走行する環境に関する環境情報、及び観察者に関するユーザ情報の少なくとも1つに基づき、静的コンテンツV20を、(1)Y軸正方向である上側へ移動させる(近視位置101から遠視位置102へ移動させる)、又は(2)Y軸負方向である下側へ移動させる(遠視位置102から近視位置101へ移動させる)第2の画像移動処理を実行してもよい。
Further, the image
前記車両情報は、車速センサ422から取得される速度を示す。画像位置調整部510は、(1)速度が所定の速度閾値より速い場合、Y軸正方向である上側へ移動させ(近視位置101から遠視位置102へ移動させ)、(2)速度が所定の速度閾値より遅い場合、Y軸負方向である下側へ移動させる(遠視位置102から近視位置101へ移動させる)第2の画像移動処理を実行してもよい。なお、画像位置調整部510は、速度に応じて段階的/又は連続的に画像の位置を変更してもよい。
The vehicle information indicates the speed acquired from the
また、前記車両情報は、姿勢センサ410から取得される自車両1の姿勢を示す姿勢情報であってもよい。画像位置調整部510は、(1)自車両1のピッチ角(姿勢情報の一例)が所定の姿勢閾値より前傾方向に傾いていることを示す場合、Y軸正方向である上側へ移動させ(近視位置101から遠視位置102へ移動させ)、(2))自車両1のピッチ角(姿勢情報の一例)が所定の姿勢閾値より後傾方向に傾いていることを示す場合、Y軸負方向である下側へ移動させる(遠視位置102から近視位置101へ移動させる)第2の画像移動処理を実行してもよい。なお、画像位置調整部510は、姿勢情報(車両情報の一例)に応じて段階的/又は連続的に画像の位置を変更してもよい。なお、車両情報は、自車両1に関する情報であり、上述の速度情報、又は姿勢情報に限定されない。また、前記車両情報は、自車両1の走行モードを示す情報であってもよい。
Also, the vehicle information may be attitude information indicating the attitude of the
前記環境情報は、図示しないナビゲーション装置から取得される自車両1が走行する道路の種類を示す道路情報であってもよい。画像位置調整部510は、(1)自車両1が高速で走行し得る道路を(例えば、高速道路)を走行していると推定される場合、Y軸正方向である上側へ移動させ(近視位置101から遠視位置102へ移動させ)、(2)自車両1が低速で走行し得る道路(例えば、一般道路や市街地)を走行していると推定される場合、Y軸負方向である下側へ移動させる(遠視位置102から近視位置101へ移動させる)第2の画像移動処理を実行してもよい。
The environment information may be road information indicating the type of road on which the
また、前記環境情報は、図示しない照度センサから取得される自車両1の周辺の照度を示す照度情報であってもよい。画像位置調整部510は、(1)自車両1の周囲の照度が所定の照度閾値より高いことを示す場合、Y軸正方向である上側へ移動させ(近視位置101から遠視位置102へ移動させ)、(2)自車両1の周囲の照度が所定の照度閾値より低いことを示す場合、Y軸負方向である下側へ移動させる(遠視位置102から近視位置101へ移動させる)第2の画像移動処理を実行してもよい。なお、画像位置調整部510は、照度情報(環境情報の一例)に応じて段階的/又は連続的に画像の位置を変更してもよい。なお、環境情報は、自車両1の周囲の環境に関する情報であり、上述の道路情報、又は照度情報に限定されない。
Further, the environment information may be illuminance information indicating the illuminance around the
前記ユーザ情報は、目位置検出部440から取得される観察者の目の高さを示す目高さ情報であってもよい。画像位置調整部510は、(1)観察者の目高さが所定の高さ閾値より高い場合、Y軸正方向である上側へ移動させ(近視位置101から遠視位置102へ移動させ)、(2)観察者の目高さが所定の高さ閾値より低い場合、Y軸負方向である下側へ移動させる(遠視位置102から近視位置101へ移動させる)第2の画像移動処理を実行してもよい。なお、画像位置調整部510は、目高さ情報(ユーザ情報の一例)に応じて段階的/又は連続的に画像の位置を変更してもよい。
The user information may be eye height information indicating the eye height of the observer acquired from the eye
また、前記ユーザ情報は、図示しない生体センサから取得される観察者の心拍などを含む生体情報であってもよい。画像位置調整部510は、(1)前記生体情報から観察者が軽度の緊張状態であると推定される場合、Y軸正方向である上側へ移動させ(近視位置101から遠視位置102へ移動させ)、(2)前記生体情報から観察者が重度の緊張状態であると推定される場合、Y軸負方向である下側へ移動させる(遠視位置102から近視位置101へ移動させる)第2の画像移動処理を実行してもよい。なお、画像位置調整部510は、生体情報(ユーザ情報の一例)に応じて段階的/又は連続的に画像の位置を変更してもよい。なお、ユーザ情報は、観察者に関する情報であり、上述の目高さ情報、又は生体情報に限定されない。
Further, the user information may be biometric information including the heartbeat of the observer acquired from a biosensor (not shown). (1) When the observer is estimated to be in a slightly tense state from the biometric information, the image
画像サイズ調整部520は、(1)画像位置調整部510が、静的コンテンツV20をY軸正方向である上側へ移動させる(近視位置101から遠視位置102へ移動させる)場合、サイズを小さくし、(2)画像位置調整部510が、静的コンテンツV20をY軸負方向である下側へ移動させる(遠視位置102から近視位置101へ移動させる)場合、サイズを大きくするサイズ調整処理を実行する。ここで、静的コンテンツV20のサイズは、視点から見た視対象(静的コンテンツV20)がなす角度であり、Visual angularやAngular sizeとも呼ばれる。すなわち、画像サイズ調整部520は、図5に示すように、虚像表示領域100の近視位置101に表示される静的コンテンツV20の視角AS1を、遠視位置102に表示される静的コンテンツV20の視角AS2より大きくする。画像サイズ調整部520は、静的コンテンツV20の表示距離(又は静的コンテンツV20が表示される上下方向の位置(表示高さ)又はこれら表示距離や表示高さを設定する元となる操作情報、車両情報、環境情報、ユーザ情報)から、静的コンテンツV20の視角ASを設定するためのテーブルデータ、演算式、などを含み得る。
The image size adjustment unit 520 (1) reduces the size when the image
図6A乃至図6Dは、視認される距離に伴う静的コンテンツV20のサイズを示すいくつかの実施形態における変化特性Q及び、視認される距離に伴う自然界における物体のサイズの変化特性Pを示すグラフであり、横軸が距離VDであり、縦軸が距離VDだけ離れた位置から視認される静的コンテンツV20又は自然界における物体の視角である。仮に自然界における物体の実サイズをBS、距離VDだけ離れた位置から視認される物体の視角の変化特性Pは、P=2・arctan(BS/VD)の関係式で表される。すなわち、距離VDが深い位置では、距離VDの変化に対する視角の変化率は小さく、距離VDが浅い位置では、距離VDの変化に対する視角の変化率は大きくなる。画像サイズ調整部520は、静的コンテンツV20の視認される距離に伴う視角の変化特性Qを、自然界における物体の視認される距離に伴う視角の変化特性Pよりも距離VDに対する変化が緩やかになるように、静的コンテンツV20の視角ASを調整する。
6A-6D are graphs showing variation characteristics Q in some embodiments showing the size of static content V20 with viewing distance and variation characteristics P of the size of objects in nature with viewing distance in some embodiments. where the horizontal axis is the distance VD, and the vertical axis is the visual angle of the static content V20 or an object in the natural world viewed from a position separated by the distance VD. Assuming that the actual size of an object in the natural world is BS, and the visual angle change characteristic P of an object viewed from a position separated by a distance VD is expressed by the relational expression P=2·arctan(BS/VD). That is, at a position where the distance VD is deep, the rate of change in visual angle is small with respect to the change in the distance VD, and at a position where the distance VD is shallow, the rate of change in the visual angle is large with respect to the change in the distance VD. The image
いくつかの実施形態における変化特性Q1では、図6Aに示すように、距離VDが深い位置における距離VDの変化に対する視角ASの変化率が小さく、距離VDが浅い位置における距離VDの変化に対する視角ASの変化率が大きい。近視位置101における所定の距離VD1での自然界における物体の視角をM1、静的コンテンツV20の視角をAS1とし、遠視位置102における所定の距離VD2での自然界における物体の視角をM2、静的コンテンツV20の視角をAS2とすると、近視位置101における視角に対する遠視位置102における視角の比率は、M2/M1<AS2/AS1<1の関係式で表される(特許請求の範囲では、M2/M1をMsと記載してある)。例えば、自然界における物体の距離VDが4[meter](近視位置101とする。)に存在する時のサイズM1に対する、10[meter](遠視位置102とする。)に存在する時のサイズM2の比率Msは、約40%となる。これに対し、画像サイズ調整部520は、例えば、静的コンテンツV20を距離VDが4[meter](近視位置101とする。)に表示する時の視角AS1に対する10[meter](遠視位置102とする。)に表示する時の視角AS2の比率AS2/AS1を、約90%とする。
In the change characteristic Q1 in some embodiments, as shown in FIG. 6A, the rate of change in the visual angle AS with respect to the change in the distance VD at the position where the distance VD is long is small, and the visual angle AS with respect to the change in the distance VD at the position where the distance VD is shallow. rate of change is large. Let M1 be the visual angle of an object in the natural world at a predetermined distance VD1 at the near-sighted
いくつかの実施形態における変化特性Q2では、図6Bに示すように、視角ASが、距離VDが長くなるにつれて、一次関数的に漸減してもよい。 In the variation characteristic Q2 in some embodiments, the viewing angle AS may decrease linearly as the distance VD increases, as shown in FIG. 6B.
また、いくつかの実施形態における変化特性Q3では、図6Cに示すように、距離VDが深い位置における距離VDの変化に対する視角ASの変化率が大きく、距離VDが浅い位置における距離VDの変化に対する視角ASの変化率が小さい。特に、図6Cに示す変化特性Q3では、距離VDが浅い位置における距離VDの変化に対する視角ASの変化率はゼロである。 Further, in the change characteristic Q3 in some embodiments, as shown in FIG. 6C, the change rate of the viewing angle AS with respect to the change in the distance VD at the position where the distance VD is long is large, and the change in the distance VD at the position where the distance VD is shallow is The change rate of the viewing angle AS is small. In particular, in the change characteristic Q3 shown in FIG. 6C, the change rate of the viewing angle AS with respect to the change in the distance VD at the position where the distance VD is shallow is zero.
また、いくつかの実施形態における変化特性Q4では、図6Dに示すように、視角ASが、距離VDの変化に対して段階的に変化してもよい。具体的には、図6Dの変化特性Q4は、距離VDが深い位置では、距離VDによらず視角AS2で一定であり、距離VDが浅い位置では、距離VDによらず視角AS1で一定である。 Also, in the change characteristic Q4 in some embodiments, the viewing angle AS may change stepwise with respect to the change in the distance VD, as shown in FIG. 6D. Specifically, the change characteristic Q4 in FIG. 6D is constant at the visual angle AS2 regardless of the distance VD at the position where the distance VD is long, and is constant at the visual angle AS1 regardless of the distance VD at the position where the distance VD is shallow. .
画像位置調整部510は、静的コンテンツV20を、観察者による操作部430の操作に基づき、近視位置101又は遠視位置102の一方から他方へ移動させる第1の画像移動処理を実行する。第1の画像移動処理は、静的コンテンツV20の視認性を低下させる、又は非表示とし、かつ静的コンテンツV20を囲む1つ又は複数の枠画像V30を表示する視認性低下処理と、観察者による操作に基づき、1つ又は複数の枠画像を近視位置101又は遠視位置102の一方から他方へ移動させる手動による第1の画像移動処理と、枠画像V30の視認性を低下させる、又は非表示とし、1つ又は複数の枠画像V30の配置された位置に静的コンテンツV20の視認性を上昇させる、又は再表示する視認性上昇処理と、を含む。
The image
画像位置調整部510は、手動による第1の画像移動処理において、1)1つ又は複数の枠画像を近視位置101から遠視位置102へ移動させる場合、1つ又は複数の枠画像V30の位置に応じて、1つの枠画像を小さくする、又は複数の枠画像の間隔を狭め、2)1つ又は複数の枠画像を遠視位置102から近視位置101へ移動させる場合、1つ又は複数の枠画像の位置に応じて、1つの枠画像を大きくする、又は複数の枠画像の間隔を拡げる。
In the manual first image movement process, the image
図7は、いくつかの実施形態におけるサイズ調整処理を説明する図であり、(a)~(d)の順に変化する。画像位置調整部510は、静的コンテンツV20を移動させる操作が検出された場合、図7(a)の視認性が比較的高い状態から図7(b)に示すように、静的コンテンツV20の視認性を低下させ(非表示させてもよい)、かつ静的コンテンツV20を囲む複数(例えば、4つ)の枠画像V30を表示する視認性低下処理を実行する。画像位置調整部510は、観察者による操作に基づいて移動する静的コンテンツV20の位置に応じて、図7(c)に示すように、複数の枠画像V30の間隔を狭める。操作による移動が完了すると、画像位置調整部510は、図7(d)に示すように、枠画像V30を非表示とし(視認性を低下させてもよい)、複数の枠画像V30の配置された位置に静的コンテンツV20の視認性(輝度)を上昇させる視認性上昇処理を実行する。観察者が操作により静的コンテンツを移動させる際、静的コンテンツを非表示にして、静的コンテンツを囲む1つ又は複数の枠画像を表示する。観察者は枠画像を見ながら操作により静的コンテンツ(枠画像)の位置を調整することができる。静的コンテンツ(枠画像)の位置が定まると、枠画像を非表示にし、静的コンテンツを再表示する。このように、静的コンテンツが近視位置と遠視位置との間で移動する(換言すると、静的コンテンツの表示距離が変わる)際に、表示される(又は視認性が高い)画像が、静的コンテンツから枠画像に切り替わるため、表示距離が変わることによる知覚サイズの変化に気づきにくくさせることができる、という利点も想定される。
FIG. 7 is a diagram illustrating size adjustment processing in some embodiments, and changes in order from (a) to (d). When an operation to move the static content V20 is detected, the image
また、いくつかの実施形態における画像位置調整部510は、視認性低下処理において、図8(b)に示すように、静的コンテンツV20を非表示とし、手動による第1の画像移動処理において、1つ又は複数の枠画像を近視位置101又は遠視位置102の一方から他方へ移動させる場合、図8(c)に示すように、1つ又は複数の枠画像の大きさを維持する、又は複数の枠画像の間隔を維持し、視認性上昇処理により静的コンテンツV20を再表示する際、図8(d)に示すように、静的コンテンツV20が表示される位置に応じて、静的コンテンツV20のサイズを調整する。この実施形態では、枠画像が移動する際、表示距離の変化による枠画像の知覚サイズの変化を抑制(又は相殺又は逆転)することができる。1つ又は複数の枠画像の表示距離が長くなるにつれて、枠画像を小さくする(複数の枠画像の間隔を狭める)ことで、枠画像の知覚サイズの変化(大きく知覚される傾向がある)を抑制又は相殺又は逆転する(逆に小さく知覚させる)ことができる。一方、1つ又は複数の枠画像の表示距離が短くなるにつれて、枠画像を大きくする(複数の枠画像の間隔を拡げる)ことで、枠画像の知覚サイズの変化(小さく知覚される傾向がある)を抑制又は相殺又は逆転する(逆に大きく知覚させる)ことができる。
In addition, the image
また、いくつかの実施形態における画像位置調整部510は、HUD装置20が搭載される車両に関する車両情報、車両が走行する環境に関する環境情報、及び観察者に関するユーザ情報の少なくとも1つに基づき、静的コンテンツV20を、近視位置101又は遠視位置102の一方から他方へ移動させる第2の画像移動処理をさらに実行する。判定部530は、操作情報に基づく手動の第1の画像移動処理であるのか、車両情報、環境情報、ユーザ情報に基づく自動の第2の画像移動処理であるのか、を判定する。第2の画像移動処理では、画像サイズ調整部520は、第1のサイズ調整処理と異なる第2のサイズ調整処理を実行する。
In addition, the image
第2のサイズ調整処理は、近視位置101に表示される際の静的コンテンツV20のサイズを第3のサイズとするとき、静的コンテンツV20を遠視位置102に配置する場合、第3のサイズより小さい第4のサイズで観察者に視認されるように静的コンテンツV20のサイズを調整し、画像サイズ調整部520は、第2のサイズ調整処理において、以下の式を満たすように第3のサイズ及び第4のサイズを調整する。AS22/AS12<AS21/AS11<1。但し、AS11は、第1のサイズであり、AS21は、第2のサイズであり、AS12は、第3のサイズであり、AS22は、第4のサイズである。
In the second size adjustment process, when the size of the static content V20 displayed at the
1 :自車両
2 :フロントウインドシールド(被投影部)
4 :観察者(目)
5 :ダッシュボード
10 :表示システム
20 :画像表示部(HUD装置)
21 :表示器
21a :表示面
22 :液晶ディスプレイパネル
23 :アクチュエータ
24 :光源ユニット
25 :リレー光学系
26 :第1ミラー
27 :第2ミラー
28 :第1アクチュエータ
29 :第2アクチュエータ
30 :表示制御装置
31 :I/Oインタフェース
33 :記憶部
35 :処理回路
40 :表示光
40p :光軸
41 :第1画像光
42 :第2画像光
43 :第3画像光
51 :光変調素子
90 :虚像光学系
100 :虚像表示領域
100b :下端
100u :上端
101 :近視位置
102 :遠視位置
110 :虚像表示領域
120 :虚像表示領域
130 :虚像表示領域
200 :アイボックス
205 :中心
300 :実オブジェクト
410 :姿勢センサ
421 :車両ECU
422 :車速センサ
430 :操作部
440 :目位置検出部
500 :表示制御部
510 :画像位置調整部
520 :画像サイズ調整部
530 :判定部
AS :視角
AS1 :視角
AS2 :視角
M :画像
M1 :サイズ
M2 :サイズ
Ms :比率
P :変化特性
Q :変化特性
Q1 :変化特性
Q2 :変化特性
Q3 :変化特性
Q4 :変化特性
V :虚像
V10 :AR虚像
V20 :非AR虚像(静的コンテンツ)
V30 :枠画像
VD :距離
1: Own vehicle 2: Front windshield (projected part)
4: Observer (eyes)
5: Dashboard 10: Display system 20: Image display unit (HUD device)
21:
422: Vehicle speed sensor 430: Operation unit 440: Eye position detection unit 500: Display control unit 510: Image position adjustment unit 520: Image size adjustment unit 530: Judgment unit AS: Visual angle AS1: Visual angle AS2: Visual angle M: Image M1: Size M2: size Ms: ratio P: change characteristic Q: change characteristic Q1: change characteristic Q2: change characteristic Q3: change characteristic Q4: change characteristic V: virtual image V10: AR virtual image V20: non-AR virtual image (static content)
V30: Frame image VD: Distance
Claims (10)
前記静的コンテンツ(V20)の位置を調整する画像位置調整部(510)と、
前記近視位置(101)に表示される際の前記静的コンテンツ(V20)のサイズを第1のサイズとするとき、前記静的コンテンツ(V20)を前記遠視位置(102)に配置する場合、前記第1のサイズより小さい第2のサイズで観察者に視認されるように前記静的コンテンツ(V20)のサイズを調整する第1のサイズ調整処理を実行する画像サイズ調整部(520)と、を備える、
ことを特徴とする表示制御装置(30)。 A head that displays a virtual image of static content (V20) in a display area (100) inclined with respect to a road surface so as to have a near-sighted position (101) close to an observer and a far-sighted position (102) far from said observer. A display control device (30) for controlling an up-display device (20),
an image position adjustment unit (510) that adjusts the position of the static content (V20);
When the size of the static content (V20) displayed at the near-sighted position (101) is set as a first size, when the static content (V20) is arranged at the far-sighted position (102), the an image size adjustment unit (520) that performs a first size adjustment process for adjusting the size of the static content (V20) so that it can be visually recognized by an observer in a second size smaller than the first size; prepare
A display control device (30) characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の表示制御装置(30)。
Ms<AS21/AS11<1
但し、Msは、自然界における、所定の位置から見た、前記近視位置(101)にある物体のサイズに対する前記遠視位置(102)にある前記物体のサイズの比率であり、AS11は、前記第1のサイズであり、AS21は、前記第2のサイズである。 The image size adjustment unit (520) adjusts the first size and the second size so as to satisfy the following formula in the first size adjustment process.
A display control device (30) according to claim 1, characterized in that:
Ms<AS21/AS11<1
where Ms is the ratio of the size of the object at the far-sighted position (102) to the size of the object at the near-sighted position (101) viewed from a given position in nature, and AS11 is the first and AS21 is the second size.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の表示制御装置(30)。 The static content (V20) is expressed as if it is raised against the road surface rather than the display area.
A display control device (30) according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記静的コンテンツ(V20)を、前記観察者による操作に基づき、前記近視位置(101)又は前記遠視位置(102)の一方から他方へ移動させる第1の画像移動処理をさらに実行し、
前記第1の画像移動処理は、
前記静的コンテンツ(V20)の視認性を低下させる、又は非表示とし、かつ前記静的コンテンツ(V20)を囲む1つ又は複数の枠画像を表示する視認性低下処理と、
前記観察者による操作に基づき、前記1つ又は複数の枠画像を前記近視位置(101)又は前記遠視位置(102)の一方から他方へ移動させる手動による画像移動処理と、
前記枠画像の視認性を低下させる、又は非表示とし、前記1つ又は複数の枠画像の配置された位置に前記静的コンテンツ(V20)の視認性を上昇させる、又は再表示する視認性上昇処理と、を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の表示制御装置(30)。 The image position adjustment unit (510)
further executing a first image moving process for moving the static content (V20) from one of the near-sighted position (101) and the far-sighted position (102) to the other based on an operation by the observer;
The first image movement processing includes:
Visibility reduction processing for reducing the visibility of the static content (V20) or hiding the static content (V20) and displaying one or more frame images surrounding the static content (V20);
Manual image movement processing for moving the one or more frame images from one of the near-sighted position (101) and the far-sighted position (102) to the other based on the operation by the observer;
Visibility enhancement by decreasing or hiding the visibility of the frame image and increasing or redisplaying the visibility of the static content (V20) at the position where the one or more frame images are arranged processing, including
A display control device (30) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
1)前記1つ又は複数の枠画像を前記近視位置(101)から前記遠視位置(102)へ移動させる場合、前記1つ又は複数の枠画像の位置に応じて、前記1つの枠画像を小さくする、又は前記複数の枠画像の間隔を狭め、
2)前記1つ又は複数の枠画像を前記遠視位置(102)から前記近視位置(101)へ移動させる場合、前記1つ又は複数の枠画像の位置に応じて、前記1つの枠画像を大きくする、又は前記複数の枠画像の間隔を拡げる、
ことを特徴とする請求項4に記載の表示制御装置(30)。 The image position adjustment unit (510), in the manual image movement process,
1) When moving the one or more frame images from the nearsighted position (101) to the farsighted position (102), the one frame image is made smaller according to the positions of the one or more frame images. or narrowing the interval between the plurality of frame images,
2) When moving the one or more frame images from the far-sighted position (102) to the near-sighted position (101), the one or more frame images are enlarged according to the positions of the one or more frame images. or widening the interval between the plurality of frame images,
A display control device (30) according to claim 4, characterized in that:
前記視認性低下処理において、前記静的コンテンツ(V20)を非表示とし、
前記手動による画像移動処理において、前記1つ又は複数の枠画像を前記近視位置(101)又は前記遠視位置(102)の一方から他方へ移動させる場合、前記1つ又は複数の枠画像の大きさを維持する、又は前記複数の枠画像の間隔を維持し、
前記視認性上昇処理により前記静的コンテンツ(V20)を再表示する際、前記静的コンテンツ(V20)が表示される位置に応じて、前記静的コンテンツ(V20)のサイズを調整する、
ことを特徴とする請求項4に記載の表示制御装置(30)。 The image position adjustment unit (510)
In the visibility reduction process, the static content (V20) is hidden,
In the manual image movement processing, when moving the one or more frame images from one of the near vision position (101) and the far vision position (102) to the other, the size of the one or more frame images or maintaining the interval between the plurality of frame images,
adjusting the size of the static content (V20) according to the position where the static content (V20) is displayed when the static content (V20) is redisplayed by the visibility increasing process;
A display control device (30) according to claim 4, characterized in that:
前記ヘッドアップディスプレイが搭載される車両に関する車両情報、前記車両が走行する環境に関する環境情報、及び前記観察者に関するユーザ情報の少なくとも1つに基づき、前記静的コンテンツ(V20)を、前記近視位置(101)又は前記遠視位置(102)の一方から他方へ移動させる第2の画像移動処理をさらに実行し、
前記第2の画像移動処理では、前記第1のサイズ調整処理と異なる第2のサイズ調整処理を実行する、
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の表示制御装置(30)。 The image position adjustment unit (510)
Based on at least one of vehicle information about the vehicle in which the head-up display is mounted, environment information about the environment in which the vehicle runs, and user information about the observer, the static content (V20) is set to the myopia position ( 101) or further executing a second image movement process for moving from one of the hyperopia positions (102) to the other;
In the second image movement process, a second size adjustment process different from the first size adjustment process is executed.
7. A display control device (30) according to any one of the preceding claims.
前記画像サイズ調整部(520)は、前記第2のサイズ調整処理において、以下の式を満たすように前記第3のサイズ及び前記第4のサイズを調整する、
ことを特徴とする請求項7に記載の表示制御装置(30)。
AS22/AS12<AS21/AS11<1
但し、AS11は、前記第1のサイズであり、AS21は、前記第2のサイズであり、AS12は、前記第3のサイズであり、AS22は、前記第4のサイズである。 In the second size adjustment processing, when the size of the static content (V20) displayed at the nearsighted position (101) is set to a third size, the static content (V20) is displayed at the farsighted position. (102), adjust the size of the static content (V20) so that it is visually recognized by the observer in a fourth size smaller than the third size;
The image size adjustment unit (520) adjusts the third size and the fourth size so as to satisfy the following formula in the second size adjustment process.
A display control device (30) according to claim 7, characterized in that:
AS22/AS12<AS21/AS11<1
However, AS11 is the first size, AS21 is the second size, AS12 is the third size, and AS22 is the fourth size.
表示面に画像を表示する表示器(21)と、
前記表示器(21)が表示する前記画像の表示光を、外部の被投影部に投影することで、アイボックス(200)から見て前景に重なる表示領域(100)内に、画像の虚像(V)を表示する1つ又は複数のリレー光学系(25)と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置(20)。 A display control device (30) according to any one of claims 1 to 8;
a display (21) for displaying an image on the display surface;
By projecting the display light of the image displayed by the display device (21) onto an external projection target part, a virtual image of the image ( and one or more relay optics (25) for displaying V).
仮想オブジェクト(VO)を移動させつつ、前記仮想オブジェクト(VO)の移動に伴い所定の変化率でサイズ(As)を徐々に変化させることと、
前記表示領域(100)の高さ方向の位置、前記アイボックス(200)内の観察者の高さ方向の目位置、前記車両のピッチング姿勢、及びこれらを推定可能な情報の少なくとも1つに基づいて、前記変化率を変更することと、を含む、
ことを特徴とする表示制御方法。
In a display control method for controlling an image display unit (20) that displays a virtual image (V) of an image in a display area (100) that overlaps the foreground when viewed from an eye box (200) in a vehicle,
While moving the virtual object (VO), gradually changing the size (As) at a predetermined rate of change as the virtual object (VO) moves;
Based on at least one of the height direction position of the display area (100), the height direction eye position of the observer in the eye box (200), the pitching posture of the vehicle, and information capable of estimating these changing the rate of change by
A display control method characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022024817A JP2023121458A (en) | 2022-02-21 | 2022-02-21 | Display controller, headup display device, and method for controlling display |
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Publications (1)
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