JP7358909B2 - Stereoscopic display device and head-up display device - Google Patents

Stereoscopic display device and head-up display device Download PDF

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Description

本発明は、ユーザーの両眼に視差画像を投影することで立体視を提供する立体表示装置、及び車両のウインドシールドやコンバイナ等に虚像を表示するヘッドアップディスプレイ(Head-up Display:HUD)装置等に関する。 The present invention relates to a stereoscopic display device that provides stereoscopic vision by projecting parallax images to a user's eyes, and a head-up display (HUD) device that displays a virtual image on a vehicle windshield, combiner, etc. Regarding etc.

特許文献1には、画像のレンダリングを行い、3D表示と2D表示とを使い分けるHUD装置が記載されている。 Patent Document 1 describes a HUD device that performs image rendering and selectively uses 3D display and 2D display.

特許文献2には、表示部(液晶ディスプレイ等)と画像分離部(レンチキュラレンズ)とを有する立体表示装置を用いたHUD装置において、運転者の視点位置が動いても立体画像を正常に視認できるようにするために、レンチキュラレンズの奇数行と偶数行における左右の分離角を異ならせ、同じ画像に対して2つの立体視認領域を設けることが記載されている。特許文献2の図3A~図3Cに記載される例では、レンチキュラレンズにおける偶数行と奇数行は、横方向のピッチが同じでレンズの曲率半径が異なっている。 Patent Document 2 discloses that in a HUD device using a stereoscopic display device having a display section (liquid crystal display, etc.) and an image separation section (lenticular lens), a stereoscopic image can be normally viewed even if the driver's viewpoint position moves. In order to achieve this, it is described that the left and right separation angles of the odd-numbered rows and even-numbered rows of the lenticular lens are made different to provide two stereoscopic viewing areas for the same image. In the example described in FIGS. 3A to 3C of Patent Document 2, even-numbered rows and odd-numbered rows in the lenticular lens have the same pitch in the lateral direction but different radii of curvature of the lens.

特開2019-62532号公報JP2019-62532A 国際公開第2018/142610号International Publication No. 2018/142610

本発明者は、以下に記載する新たな課題を認識した。例えば、車両の前方1m~100mのかなり広い範囲で多様な表示を行う場合、例えば、車両の近くに表示される車速表示等と、道路の路面に沿って車両の進行方向に広い範囲にわたって延在するナビ用矢印の図形等と、が同じ鮮明度で表示されると、遠近感が不自然となり、ユーザーが違和感を覚えることがある。上記の例では、遠方のナビ用矢印に合わせた鮮明度(視差による自然なぼけを考慮してやや低い解像度となるのが普通である)とすると、手前に見える車速表示等については鮮明度が不足しがちとなる。従来の立体視が可能なHUD装置では、このような課題については対策されていない。 The inventors have recognized the new problem described below. For example, when displaying various displays over a fairly wide range from 1 m to 100 m in front of the vehicle, for example, a vehicle speed display displayed near the vehicle, and a display extending over a wide range in the direction of travel of the vehicle along the road surface. If navigation arrow figures, etc., are displayed with the same clarity, the sense of perspective may become unnatural and the user may feel uncomfortable. In the above example, if the clarity is set to match the navigation arrow in the distance (usually a slightly lower resolution considering the natural blur caused by parallax), the clarity of the vehicle speed display etc. that can be seen in the foreground is insufficient. I tend to do it. Conventional HUD devices capable of stereoscopic viewing do not address such issues.

特許文献1では、表示コンテンツの内容に応じて、3D表示と2D表示を切り替えて使用しているのであり、上記の本発明者によって検討された課題(例えば広範囲にわたる表示の際の不自然な遠近感の発生という課題)については何ら記載がなく、その対策についても記載がない。 In Patent Document 1, 3D display and 2D display are switched and used depending on the contents of the displayed content, and the above-mentioned problems considered by the inventor (for example, unnatural perspective when displaying over a wide area) are used. There is no mention of the issue of the occurrence of sensual sensations, nor is there any mention of countermeasures.

なお、3Dと2Dの各表示を使い分けする方式では、異なる方式の表示を行うための個別の画像レンダリングが必要となり、表示制御装置の負担が増大するのは否めない。 Note that in a method that uses 3D and 2D display separately, separate image rendering is required to display the different methods, which undeniably increases the burden on the display control device.

また、特許文献2では、運転者の視点ずれによって、立体像が見えなくなることを防止するために、レンチキュラレンズの奇数行と偶数行とで光線の分離角を異ならせ、2つの立体視認領域を重ねて設けることで、立体視認可能範囲を広げることが記載されているのみであり、上記の本発明者によって検討された課題(例えば広範囲にわたる表示の際の不自然な遠近感の発生という課題)については何ら記載がなく、その対策についても記載がない。 Furthermore, in Patent Document 2, in order to prevent stereoscopic images from becoming invisible due to a shift in the driver's viewpoint, the separation angle of light rays is made different between the odd-numbered rows and the even-numbered rows of the lenticular lens, and two stereoscopic viewing areas are created. There is only a description that the range of stereoscopic visibility can be expanded by providing them in an overlapping manner, and the problem considered by the above-mentioned inventors (for example, the problem of creating an unnatural sense of perspective when displaying a wide area) There is no mention of this, and no mention of countermeasures.

なお、特許文献2の実施例では、ピッチは同じで、奇数行と偶数行とで曲率半径が異なるレンチキュラレンズを使用するが、仮に、奇数行と偶数行とで横方向のピッチも異ならせたとすると、同じ画像について、横方向の分解能が異なる(鮮明度が異なる)立体像が混在して表示されることになり、この場合はクロストーク等による表示品質の低下が生じる場合があることは否めない。 In the example of Patent Document 2, lenticular lenses are used that have the same pitch and different curvature radii for odd and even rows. As a result, 3D images with different horizontal resolutions (different clarity) will be displayed together for the same image, and in this case, it is undeniable that the display quality may deteriorate due to crosstalk, etc. do not have.

本発明は、表示制御部の負担を増やさずに、遠近感等による違和感を低減した立体像の視認が可能な立体表示装置(3Dディスプレイ)等を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a three-dimensional display device (3D display) or the like that allows viewing of a three-dimensional image with reduced discomfort caused by perspective, etc., without increasing the burden on the display control unit.

本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。 Other objects of the invention will become apparent to those skilled in the art upon reference to the following illustrative aspects and best embodiment, and the accompanying drawings.

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。 Below, embodiments according to the present invention will be illustrated in order to easily understand the outline of the present invention.

第1の態様において、立体表示装置は、
ユーザーの両眼に視差画像を投影することで立体視を提供する立体表示装置であって、
前記視差画像を表示する表示面を備える表示部と、
前記表示部に接触して、又は近接して配置され、左眼用視差画像及び右眼用視差画像の各光線を分離する光線分離機能をもつ光学部材と、
前記表示部の画像表示を制御する表示制御部と、
を有し、
前記光学部材は、
光を屈折させる第1の光学要素が、横方向に沿って第1のピッチで配列されて、前記横方向における第1の解像度を有する第1の光線分離部と、
前記横方向に直交する方向を縦方向とするとき、前記第1の光線分離部とは異なる縦方向の位置に配置されると共に、光を屈折させる第2の光線分離部が、前記横方向に沿って、前記第1のピッチよりも大きい第2のピッチで配置されることで、前記横方向における解像度が、前記第1の解像度よりも低い第2の解像度である第2の光線分離部と、
を有し、
前記表示制御部は、
前記第1の光線分離部に対応する前記表示面の第1の領域に、第1の表示対象の左眼用視差画像及び右眼用視差画像を表示させ、
前記第2の光線分離部に対応する前記表示面の第2の領域に、前記立体視における鮮明度が、前記第1の表示対象よりも低くてもよい第2の表示対象の左眼用視差画像及び右眼用視差画像を表示させる。
In a first aspect, the stereoscopic display device includes:
A stereoscopic display device that provides stereoscopic vision by projecting parallax images onto both eyes of a user,
a display unit including a display surface that displays the parallax image;
an optical member that is disposed in contact with or in close proximity to the display section and has a light beam separation function that separates each light beam of a left-eye parallax image and a right-eye parallax image;
a display control unit that controls image display on the display unit;
has
The optical member is
a first light beam separation section in which first optical elements that refract light are arranged at a first pitch along the lateral direction and have a first resolution in the lateral direction;
When the direction perpendicular to the horizontal direction is defined as the vertical direction, a second beam separating section that is arranged at a different position in the vertical direction from the first beam separating section and that refracts light is arranged in the horizontal direction. a second light beam separating section, which is arranged at a second pitch that is larger than the first pitch, so that the resolution in the lateral direction is a second resolution that is lower than the first resolution; ,
has
The display control section includes:
displaying a left-eye parallax image and a right-eye parallax image of a first display target in a first region of the display surface corresponding to the first light beam separation section;
A left-eye parallax of a second display object, which may have lower clarity in stereoscopic vision than the first display object, is provided in a second region of the display surface corresponding to the second light beam separation section. Display the image and the right eye parallax image.

第1の態様では、立体表示装置(3Dディスプレイ)において、光学部材(3D光学部材:レンチキュラレンズやパララックスバリア(視差遮蔽物)等)を、少なくとも2つの光線分離部(第1、第2の光線分離部)により構成し、各部における横方向のピッチ(レンズや遮蔽物等である光学要素の横方向における配置間隔)を異ならせる。 In a first aspect, in a three-dimensional display device (3D display), an optical member (3D optical member: a lenticular lens, a parallax barrier (parallax shield), etc.) is connected to at least two light beam separation units (first, second The lateral pitch (the lateral arrangement interval of optical elements such as lenses and shields) in each part is made different.

また、表示制御部は、第1、第2の光線分離部に対応する表示部の各領域(第1、第2の領域)に、異なる表示対象についての、解像度が異なる画像(視差画像)を表示(配置)させる。 The display control unit also displays images of different resolutions (parallax images) for different display targets in each area (first and second areas) of the display unit corresponding to the first and second beam separation units. Display (arrange).

光学要素のピッチ(言い換えれば横方向に配置される光学要素の数)と、表示される3D映像の解像度とはトレードオフの関係にあり、ピッチが小さくなるほど(言い換えれば、横方向に配置される光学要素の数が多くなるほど)、横方向の解像度は高くなり、ピッチが大きくなるほど(言い換えれば、横方向に配置される光学要素の数が少なくなるほど)、横方向の解像度は低下する。なお、横方向の解像度は、画像処理の分野では、水平解像度と称されることがある。 There is a trade-off relationship between the pitch of optical elements (in other words, the number of optical elements arranged in the horizontal direction) and the resolution of the displayed 3D image, and the smaller the pitch (in other words, the number of optical elements arranged in the horizontal direction), the more the resolution of the displayed 3D image. The larger the number of optical elements), the higher the lateral resolution, and the larger the pitch (in other words, the fewer the number of optical elements arranged laterally), the lower the lateral resolution. Note that the resolution in the horizontal direction is sometimes referred to as horizontal resolution in the field of image processing.

例えば、表示面の第1の領域を、解像度を優先する領域とし、ここには、数字などの細かい文字等の視差画像を表示できるものとする。この場合は、第1の領域に対応する第1の光線分離部のピッチを小さく(狭く)設定して、鮮明な3D映像による、例えばユーザーへの正確な情報の提示を実現するのが好ましい。 For example, assume that the first area of the display surface is an area where priority is given to resolution, and parallax images such as small characters such as numbers can be displayed here. In this case, it is preferable to set the pitch of the first beam separation section corresponding to the first area to be small (narrow) to realize accurate presentation of information to the user using a clear 3D image, for example.

また、第2の領域に、車両からかなり遠い位置に表示する標識の画像(視差画像)を表示するような場合、あるいは、HUD装置等における車両の前方の、かなり広い範囲にわたって路面に沿って延在するナビ用矢印の図形等の画像(視差画像)を表示するような場合は、この第2の領域は、視覚的な遠近感、あるいは奥行き感の表現を優先する領域ということができる。この場合は、第2の領域に対応する第2の光線分離部のピッチを、第1の光線分離部よりも大きく(広く)設定して、上記の文字等からなる3D映像よりも解像度が低下させた、遠近感(あるいは奥行き感)重視の3D映像(例えば、自然なぼけ(ぼかし)を有する3D映像)とするのが好ましい。 In addition, when displaying an image of a sign (parallax image) that is displayed at a position quite far from the vehicle in the second area, or when displaying an image of a sign that is displayed at a position quite far from the vehicle, or when displaying a sign that extends along the road surface over a fairly wide range in front of the vehicle in a HUD device, etc. When displaying an image (parallax image) such as an existing navigation arrow figure, this second area can be said to be an area where priority is given to expressing visual perspective or depth. In this case, the pitch of the second beam separation section corresponding to the second area is set larger (wider) than the first beam separation section, so that the resolution is lower than that of the 3D image consisting of the above-mentioned characters, etc. It is preferable to create a 3D image with an emphasis on perspective (or depth) (for example, a 3D image with natural blur).

このようにして、高解像度の方が好ましい3D映像と、遠近感(奥行き感)等を重視してやや解像度を低下させてもよい(その方が好ましいといえる)3D映像と、を例えば同時に表示する場合であっても、ユーザーが各映像を対比して見たときに、各表示対象が適切な解像度で表示されて特に違和感が生じないようにすることができる。よって、例えば、ユーザーの眼に与える負担が軽減され、疲労感等を抑制することが可能となる。 In this way, for example, a 3D image for which high resolution is preferable and a 3D image for which the resolution may be slightly lowered (which may be said to be preferable) with emphasis on perspective (sense of depth) etc. are displayed at the same time. Even in such a case, when the user compares and views each video, each display target can be displayed at an appropriate resolution so that the user does not feel particularly uncomfortable. Therefore, for example, the burden on the user's eyes is reduced, making it possible to suppress fatigue and the like.

また、本態様では、光学部材の構造設計によって解像度を制御していることから、基本的には画像処理による解像度制御は不要である。したがって、表示制御部の負担を増やさずに、遠近感等による違和感を低減した立体像の視認が可能な立体表示装置を提供することができる。 Furthermore, in this aspect, since the resolution is controlled by the structural design of the optical member, resolution control by image processing is basically unnecessary. Therefore, it is possible to provide a stereoscopic display device that allows viewing of a stereoscopic image with reduced discomfort due to perspective, etc., without increasing the burden on the display control unit.

第1の態様に従属する第2の態様において、
前記光学部材は、レンチキュラレンズ、又はパララックスバリアであってもよい。
In a second aspect subordinate to the first aspect,
The optical member may be a lenticular lens or a parallax barrier.

第2の態様では、光学部材として、レンチキュラレンズ、又はパララックスバリア(視差バリア)を使用する。現在の3Dディスプレイの分野で主流技術といわれる光学部材を使用することで、表示される映像品質を安定に維持することができる。 In the second aspect, a lenticular lens or a parallax barrier is used as the optical member. By using optical members, which are said to be the mainstream technology in the current field of 3D displays, the quality of displayed images can be stably maintained.

ここで、レンチキュラレンズは、例えば、縦方向(垂直方向)に細長い円筒状レンズ(シリンドリカルレンズ)を光学要素とし、複数の光学要素を、横方向に所定ピッチで配置(配列)させた3D映像表示に使用可能な光学部材の一種である。 Here, the lenticular lens is, for example, a 3D image display in which a plurality of optical elements are arranged (arranged) at a predetermined pitch in the horizontal direction, and the optical element is a cylindrical lens that is elongated in the vertical direction (vertical direction). It is a type of optical member that can be used for.

また、パララックスバリア(視差バリア)は、例えば幅の細い短冊状(矩形形状)の遮蔽物を隙間(スリット)を設けつつ横方向に所定ピッチで配置したものであり、同じ画像であっても、遮蔽物によって、その画像の表示光の一部を遮蔽することで、左右の各眼用の、異なる映像の表示光(指向性のある表示光)を発生させる光学素子である。 In addition, a parallax barrier is a device in which, for example, narrow strip-shaped (rectangular) shielding objects are arranged horizontally at a predetermined pitch with gaps (slits) between them. , is an optical element that generates different image display light (directional display light) for each of the left and right eyes by blocking a portion of the image display light with a shielding object.

第3の態様において、ヘッドアップディスプレイ装置は、
車両に設けられた反射透光部材に表示光を投影し、前記反射透光部材に反射された光により虚像を生成して表示するヘッドアップディスプレイ(HUD)装置であって、
第1又は第2の態様の立体表示装置と、
少なくとも1つの光反射部材を有し、前記立体表示装置からの光を少なくとも1回反射して、前記反射透光部材に前記表示光として投影するHUD装置の光学系と、
を有し、
前記立体表示装置における前記第1の光線分離部を経て分離された光が、前記HUD装置の光学系、及び前記反射透光部材にて反射され、その結果として得られる前記第1の表示対象についての虚像を第1の虚像とし、
前記立体表示装置における前記第2の光線分離部を経て分離された光が、前記HUD装置の光学系、及び前記反射透光部材にて反射され、その結果として得られる前記第2の表示対象についての虚像を第2の虚像とするとき、
前記第1の虚像の前記車両に最も遠い端点における、前記ユーザーの左右の各眼を基準とした第1の輻輳角をθaとし、前記第2の虚像の前記車両に最も近い端点における、前記ユーザーの左右の各眼を基準とした第2の輻輳角をθbとするとき、θa>θbである。
In a third aspect, the head-up display device includes:
A head-up display (HUD) device that projects display light onto a reflective transparent member provided on a vehicle, and generates and displays a virtual image using the light reflected by the reflective transparent member,
A stereoscopic display device according to the first or second aspect,
an optical system of a HUD device having at least one light reflecting member and reflecting light from the stereoscopic display device at least once and projecting the reflected light onto the reflective transmissive member as the display light;
has
Regarding the first display object obtained as a result of the light separated through the first light beam separating section in the stereoscopic display device being reflected by the optical system of the HUD device and the reflective translucent member. Let the virtual image of be the first virtual image,
Regarding the second display object obtained as a result of the light separated through the second light beam separating section in the stereoscopic display device being reflected by the optical system of the HUD device and the reflective translucent member. When the virtual image of is the second virtual image,
A first convergence angle based on the left and right eyes of the user at the end point of the first virtual image farthest from the vehicle is θa, and the user at the end point of the second virtual image closest to the vehicle When θb is the second convergence angle with respect to each of the left and right eyes, θa>θb.

第3の態様では、立体表示装置から出射される光は、HUD装置の光学系において少なくとも1回反射され、表示光として車両の反射透光部材(ウインドシールド等)に投影(投射)され、この結果として、車両の前方(路面に沿って、車両から離れる方向)に結像する。 In the third aspect, the light emitted from the stereoscopic display device is reflected at least once in the optical system of the HUD device, and is projected (projected) onto a reflective transparent member (such as a windshield) of the vehicle as display light. As a result, an image is formed in front of the vehicle (in a direction along the road surface and away from the vehicle).

ここで、立体表示装置の第1の光線分離部から出射される光に基づいて、例えば車両の前方に第1の表示対象の虚像(第1の虚像、言い換えれば第1の立体虚像)が表示される。また、第2の光線分離部から出射される光に基づいて、第2の表示対象の虚像(第2の虚像、言い換えれば第2の立体虚像)が表示される。 Here, based on the light emitted from the first beam separation section of the stereoscopic display device, a virtual image (a first virtual image, in other words, a first stereoscopic virtual image) of a first display target is displayed, for example, in front of the vehicle. be done. Furthermore, a virtual image of a second display target (a second virtual image, in other words, a second three-dimensional virtual image) is displayed based on the light emitted from the second beam separation section.

第1の表示対象は、例えば、像の鮮明度が必要とされる文字等から構成される情報画像(具体的には例えば文字と数字で構成される車速表示)である。また、第2の表示対象は、例えば、車速表示よりも遠方において、道路の路面に重畳されて延在するナビゲーション用矢印の図形や、遠くに位置する道路標識や看板等であり、これらは、上述のとおり、遠近感あるいは奥行き感が重視される情報画像ということができる。 The first display target is, for example, an information image composed of characters and the like that requires high image clarity (specifically, for example, a vehicle speed display composed of letters and numbers). Further, the second display target is, for example, a navigation arrow figure that extends superimposed on the road surface, a road sign or a billboard located far away from the vehicle speed display, etc. As mentioned above, this can be said to be an information image in which perspective or depth is important.

輻輳角が大きいということは、ユーザーの近くに虚像が認識されるということであり、輻輳角が小さいということは、より遠くに虚像が認識されるということである。本態様では、第1の表示対象(車速表示等)についての虚像(第1の虚像)は、HUD装置のユーザーに近くに位置するように認識され、このとき鮮明な虚像による正確な情報提示がなされる。 A large convergence angle means that a virtual image is recognized closer to the user, and a small convergence angle means that a virtual image is recognized further away. In this aspect, the virtual image (first virtual image) regarding the first display target (vehicle speed display, etc.) is perceived as being located close to the user of the HUD device, and at this time, accurate information presentation using the clear virtual image is possible. It will be done.

また、第2の表示対象(ナビ用矢印等の遠方の標識あるいは看板等)についての虚像(第の2の虚像)は、より遠くに認識され、このとき、第2の虚像は、第1の虚像に比べて鮮明度が相対的に低下し、したがって、例えば遠くに位置することによる、あるいは、近方から遠方へと延在することによる自然なぼかし(ぼけ)が、第2の虚像に適切に生じることになる。よって、各虚像を同時に表示するような場合であっても、各虚像は、ユーザー(あるいは車両)からの距離の程度に応じた適切な鮮明度にて表示され、ユーザーには違和感が生じない。 Further, the virtual image (second virtual image) of the second display target (distant sign or signboard such as a navigation arrow) is recognized further away, and at this time, the second virtual image is more distant than the first virtual image. The sharpness is relatively reduced compared to the virtual image, and therefore a natural blur (blur) due to being far away or extending from near to far is appropriate for the second virtual image. will occur. Therefore, even in the case where virtual images are displayed simultaneously, each virtual image is displayed with appropriate clarity depending on the distance from the user (or vehicle), and the user does not feel any discomfort.

第3の態様に従属する第4の態様において、
前記第1の虚像についての輻輳角の取り得る最小値と最大値との差を第1の差分とし、前記第2の虚像についての輻輳角の取り得る最小値と最大値との差を第2の差分とするとき、前記第2の差分は、前記第1の差分よりも大きくてもよい。
In a fourth aspect subordinate to the third aspect,
The difference between the minimum and maximum possible convergence angles for the first virtual image is a first difference, and the second difference is the difference between the minimum and maximum possible convergence angles for the second virtual image. , the second difference may be larger than the first difference.

第4の態様では、表示される虚像についての、輻輳角の取り得る最小値と最大値の差が相対的に大きいものが第2の虚像(鮮明度がやや低下している虚像)であり、その差が相対的に小さいものが第1の虚像(より高い鮮明度をもつ虚像)である。 In the fourth aspect, the displayed virtual image has a relatively large difference between the possible minimum value and maximum value of the convergence angle as the second virtual image (virtual image whose sharpness is slightly reduced), The one for which the difference is relatively small is the first virtual image (virtual image with higher clarity).

例えば車両の前方において、広い範囲にわたって延在する長い奥行きをもつ虚像(路面に重畳されるもの等が含まれ、広義には路面に対して傾斜している視覚を与える「傾斜像」という概念に含まれる虚像とみることもできる)を第2の虚像とすることができる。路面に沿って延在するような虚像は、その虚像の車両に近い側の近方端と遠い側の遠方端との間の距離が大きく、遠近の差が大きいため、近方端の最大の輻輳角と遠方端の最小の輻輳角との差が大きくなる。 For example, in front of a vehicle, there is a virtual image that extends over a wide area and has a long depth (includes images that are superimposed on the road surface, etc., and in a broad sense, the concept of "tilted image" gives the impression that it is tilted with respect to the road surface). (which can also be regarded as a included virtual image) can be used as the second virtual image. A virtual image that extends along the road surface has a large distance between the near end on the side closer to the vehicle and the far end on the far side, and the difference in perspective is large. The difference between the convergence angle and the minimum convergence angle at the far end increases.

一方、第1の虚像は、例えば、奥行きが短い虚像(路面に直交するように、あるいは、直交する角度に近い角度で表示されてユーザーに正対する(向き合う)虚像を含み、広義には路面に対して立っている視覚を与える「立像」という概念に含まれる虚像とみることもできる)とすることができる。路面に対して立っている視覚を与えるような虚像は、近方端の最大の輻輳角と遠方端の最小の輻輳角との差が小さくなる。 On the other hand, the first virtual image includes, for example, a virtual image with a short depth (a virtual image that is displayed perpendicular to the road surface or at an angle close to orthogonal to the user and directly faces the user; in a broad sense, it is close to the road surface). It can also be seen as a virtual image included in the concept of ``standing image,'' which gives the illusion of standing in front of someone. A virtual image that gives the illusion of standing against the road surface has a small difference between the maximum convergence angle at the near end and the minimum convergence angle at the far end.

よって、輻輳角の取り得る最小値と最大値との差の大きな表示対象を第2の表示対象として、その虚像(第2の虚像)を、例えば、車両からより遠方に表示し、差がより小さい表示対象を第1の表示対象として、その虚像(第1の虚像)を車両のより近くに表示することで、自然な遠近感を生じさせる、あるいは、生じさせ易くするという効果を得ることができる。 Therefore, a display object with a large difference between the minimum and maximum possible convergence angles is set as the second display object, and the virtual image (second virtual image) is displayed at a farther distance from the vehicle, for example, so that the difference is smaller. By setting a small display object as the first display object and displaying the virtual image (first virtual image) closer to the vehicle, it is possible to obtain the effect of creating or easily creating a natural sense of perspective. can.

第3又は第4の態様に従属する第5の態様において、
前記第1の虚像は、前記ユーザーに対して正対するように表示するのが好ましい虚像であり、
前記第2の虚像は、前記ユーザーに対して、道路の路面に沿って延在するように表示するのが好ましい虚像、又は前記路面に重畳して表示するのが好ましい虚像である。
In a fifth aspect dependent on the third or fourth aspect,
The first virtual image is a virtual image that is preferably displayed directly facing the user,
The second virtual image is a virtual image that is preferably displayed to the user so as to extend along the road surface, or a virtual image that is preferably displayed so as to be superimposed on the road surface.

第5の態様では、第1の虚像は、ユーザーに正対する(向き合う)ような、立った視覚を与える立像とすることができ、第2の虚像は、路面に沿って(車両の進行方向に)延在する、あるいは路面に重畳されるような虚像とすることができる。本態様によれば、第1、第2の表示対象を、自然な遠近感で表示することができる。 In the fifth aspect, the first virtual image can be a standing image that gives the user a standing vision, facing the user, and the second virtual image can be arranged along the road surface (in the direction of travel of the vehicle). ) It can be a virtual image that extends or is superimposed on the road surface. According to this aspect, the first and second display targets can be displayed with natural perspective.

第3乃至第5の何れか1つの態様に従属する第6の態様において、
前記第1の虚像は、前記車両が進行する路面に対して第1の角度θ1をなして表示され、
前記第2の虚像は、前記車両が進行する路面に対して第2の角度θ2をなして表示され、
前記第1の角度θ1は、45°<θ1≦90°を満たし、
前記第2の角度θ2は、0≦θ2≦45°を満たしてもよい。
In a sixth aspect subordinate to any one of the third to fifth aspects,
The first virtual image is displayed at a first angle θ1 with respect to the road surface on which the vehicle is traveling,
the second virtual image is displayed at a second angle θ2 with respect to the road surface on which the vehicle is traveling;
The first angle θ1 satisfies 45°<θ1≦90°,
The second angle θ2 may satisfy 0≦θ2≦45°.

第6の態様では、立像、傾斜像について、路面に対する角度θ1、θ2の範囲の一例を示している。閾値となる角度として、直角(90°)の半分の45°を使用し、45°以下であるか、45°を超えるかによってθ1、θ2を分けている。また、θ1は路面となす角が90°(路面との直交)であってもよく、また、θ2は路面となす角度が0°(路面への重畳)であってもよい。広義の立像と、広義の傾斜像を使い分けすることによって、多様な表示を同時に、自然な遠近感をもって表示することができる。 In the sixth aspect, an example of the range of angles θ1 and θ2 with respect to the road surface is shown for the standing image and the inclined image. 45°, which is half of the right angle (90°), is used as the threshold angle, and θ1 and θ2 are divided depending on whether they are less than 45° or greater than 45°. Further, θ1 may have an angle of 90° with the road surface (perpendicular to the road surface), and θ2 may have an angle of 0° with the road surface (superimposed on the road surface). By properly using a standing image in a wide sense and a tilted image in a wide sense, various displays can be displayed simultaneously with a natural sense of perspective.

例えば、虚像を複数に分割し、各虚像に適切な横方向(水平方向)の解像度(分解能)を割当てることで,奥行きのある表示をすると同時に、より多くの文字情報を表示し、それらを違和感なく表示する、というようなことが可能となる。これにより、従来技術では困難であった、多様で高品質の立体虚像によるHUD表示が可能となり、HUD装置の高機能化が達成される。 For example, by dividing a virtual image into multiple parts and assigning an appropriate lateral (horizontal) resolution to each virtual image, you can create a display with depth, display more text information, and make them look unnatural. This makes it possible to display images without any need for information. This makes it possible to display a variety of high-quality three-dimensional virtual images on the HUD, which has been difficult with the prior art, and achieves higher functionality of the HUD device.

第3乃至第6の何れか1つの態様に従属する第7の態様において、
前記第1の表示対象は、文字、図形、記号の少なくとも1つを含む、前記車両の情報、前記車両の周囲の情報、ナビゲーション情報の少なくとも1つである情報画像であり、
前記第2の表示対象は、前記車両、又は他車両の進行に関する矢印の図形、又は矢印以外の図形を含む情報画像であってもよい。
In a seventh aspect subordinate to any one of the third to sixth aspects,
The first display target is an information image that is at least one of information about the vehicle, information about the surroundings of the vehicle, and navigation information, including at least one of characters, graphics, and symbols;
The second display target may be an information image including an arrow figure or a figure other than an arrow regarding the progress of the vehicle or another vehicle.

本態様では、情報伝達の正確性が重視される画像等を第1の表示対象(自車両の近方側に表示する虚像に対応する表示対象)とし、違和感のない視覚を与えること(違和感のない遠近感や奥行き感の視覚性)が重視される画像等を第2の表示対象(自車両の遠方側に表示する虚像に対応する表示対象)とする。 In this aspect, an image, etc. for which accuracy of information transmission is important is set as the first display target (display target corresponding to the virtual image displayed on the near side of the own vehicle), and a visual sensation that does not feel strange is provided (without feeling strange). An image, etc., in which emphasis is placed on the visibility of the sense of perspective and depth) is set as the second display target (the display target corresponding to the virtual image displayed on the far side of the host vehicle).

第1の表示対象としては、例えば、車両の情報、車両の周囲の情報、及びナビゲーション情報等を示す、文字やアイコン等をあげることができる。具体的には、車速表示、道路の制限速度情報、ターンバイターン情報(例えば、交差点名称情報、POI(地図上の特定地点)情報等)を例示することができる。 Examples of the first display target include characters, icons, etc. that indicate information about the vehicle, information about the surroundings of the vehicle, navigation information, and the like. Specifically, vehicle speed display, road speed limit information, turn-by-turn information (for example, intersection name information, POI (specific point on a map) information, etc.) can be exemplified.

これらは、表示の正確性、あるいは素早い認知性等が要求され、また、車速表示等は常時表示されることも多いことから、ユーザーの手前側に、焦点の合った虚像にて見易く表示するのが好ましいことから、第1の表示対象に含めるのが好ましい。 These require display accuracy or quick recognition, and since vehicle speed displays are often displayed all the time, it is important to display a focused virtual image in front of the user for easy viewing. Since this is preferable, it is preferable to include it in the first display target.

また、第2の表示対象としては、例えば、自車両、又は他車両の進行に関する矢印の図形、及び矢印以外の図形を含む情報等があげられる。これらは、図形を主体としており、直感的な把握性や、違和感なく距離情報を感得できること等が重要である。また、遠くに位置する標識等も、周囲の実景のぼかしの程度に整合する、ぼかし量で表示して、ユーザーに違和感を生じさせないのが好ましい。その他、ルートガイドとしての矢印情報、凍結している路面領域を示す着色された図形情報、あるいは、ユーザーである運転者のハンドルや機器の操作等を支援するADAS(先進運転支援システム)の情報も同様である。したがって、これらは第2の表示対象に含めて、虚像表示面(傾斜面)の奥側の領域を用いて、奥行き感があり、適度にピンぼけもしているような表示を行うのがよい。これにより、目の疲労のない、適正な視覚性のある表示を実現することができる。 Furthermore, examples of the second display target include information including arrow figures related to the progress of the own vehicle or other vehicles, figures other than arrows, and the like. These are mainly based on figures, and it is important that they can be grasped intuitively and that distance information can be sensed without any discomfort. Further, it is preferable that signs and the like located far away be displayed with an amount of blur that matches the degree of blur of the surrounding actual scene, so that the user does not feel uncomfortable. In addition, there is arrow information as a route guide, colored graphic information indicating frozen road surface areas, and ADAS (Advanced Driving Assistance System) information that supports the user, the driver, in operating the steering wheel and equipment. The same is true. Therefore, it is preferable to include these in the second display target and use the area on the back side of the virtual image display surface (slanted surface) to display a display that gives a sense of depth and is moderately out of focus. Thereby, it is possible to realize a display with proper visibility without eye fatigue.

第3乃至第7の何れか1つの態様に従属する第8の態様において、
前記表示制御部は、前記第2の虚像が、時間経過と共に前記車両に近づくように移動させる表示制御を実行してもよい。
In an eighth aspect subordinate to any one of the third to seventh aspects,
The display control unit may perform display control such that the second virtual image moves closer to the vehicle over time.

第8の態様では、虚像が、時間経過と共に、自車両に近づくように表示制御がなされる
具体例としては、車両の進行に合わせて、ナビゲーション用の各種表示を路面上で移動させる場合や、制限速度を示す標識等を、遠方から近方へと移動させる場合があげられる。
In the eighth aspect, specific examples of display control in which the virtual image approaches the own vehicle over time include a case where various displays for navigation are moved on the road surface in accordance with the progress of the vehicle; An example of this is when a sign indicating a speed limit is moved from a distant place to a nearby place.

例えば、移動中の表示が、車両の遠方および中間位置にあるときは、解像度がやや低く抑えられ、移動の結果としてその表示が近方にまで到達すると、解像度が上昇して鮮明な視覚を与えることで、ダイナミックかつ違和感のない虚像表示制御を実施することができる。 For example, when a moving display is located at a far or intermediate position of the vehicle, the resolution is kept slightly lower, and when the display reaches closer as a result of movement, the resolution increases to provide clearer vision. This makes it possible to perform dynamic and natural virtual image display control.

第3乃至第8の何れか1つの態様に従属する第9の態様において、
前記表示制御部は、前記第2の表示対象が、緊急度又は重要度が通常よりも高い情報を含むと判定されるときは、前記第2の表示対象の左眼用視差画像及び右眼用視差画像を前記表示面の前記第2の領域に表示するに際し、前記第2の表示対象の左眼用視差画像及び右眼用視差画像に、解像度の低下を抑制する画像処理を施してもよい。
In a ninth aspect subordinate to any one of the third to eighth aspects,
When it is determined that the second display target includes information with a higher degree of urgency or importance than usual, the display control unit displays a left-eye parallax image and a right-eye parallax image of the second display target. When displaying a parallax image in the second area of the display surface, the left-eye parallax image and the right-eye parallax image of the second display target may be subjected to image processing to suppress a decrease in resolution. .

本態様では、表示制御部が、表示部の表示面に視差画像の表示をなす際に、個別に画像処理を行って、例えば、ぼかしを抑制したり、陰影や外形を強調したりして鮮明度を増す補正を行うことができる。 In this aspect, when the display control unit displays the parallax images on the display surface of the display unit, the display control unit individually performs image processing, for example, suppresses blurring, emphasizes shadows and outlines, etc. Further corrections can be made.

上述のとおり、本発明では、立体表示に使用される光学部材(レンチキュラレンズやパララックスバリア等)において、解像度が異なる複数の部分を設けて、各部分により分離されて生じる左眼用光線/右眼用光線に基づいて形成される第1、第2の虚像は、個別に適切な解像度とされる。 As described above, in the present invention, optical members (lenticular lenses, parallax barriers, etc.) used for stereoscopic display are provided with a plurality of parts with different resolutions, and the left-eye light beam/right-eye light beam is separated by each part. The first and second virtual images formed based on the ophthalmic light beam are individually set to appropriate resolutions.

但し、解像度が相対的に低い方がよい表示対象の虚像であっても、場合によっては、その解像度の相対的な低下が不要であることもある。例えば、車両の前方で生じた交通事故を報知する注意喚起マークを遠方に表示する場合や割り込み車両が危険な位置にとどまっていることを報知する危険報知の場合のように重要な運転シーンにおける報知時の表示、または、高速道路の出口の報知のように、見逃しが許されない重要度の高い表示の場合等である。 However, even if the virtual image is to be displayed and is better to have a relatively low resolution, in some cases, a relatively low resolution may not be necessary. For example, notifications in important driving situations, such as when displaying a warning mark in the distance to notify of a traffic accident that has occurred in front of the vehicle, or in the case of a danger warning to notify that an intervening vehicle remains in a dangerous position. This is the case in the case of a highly important display that cannot be missed, such as a time display or an expressway exit notification.

このようなときは、表示制御部が、個別に画像処理を行って、個別に鮮明度を増す補正(強調処理等を含む)を行うことで、個別に救済することで、本実施形態の光学部材を使用した場合の悪影響が発生しないようにすることができる。この場合でも、個別の画像処理であることから、画像処理ソフトウエアやハードウエアの負担はそれほど増大しないので、問題は生じない。 In such a case, the display control unit performs individual image processing and individually performs corrections to increase sharpness (including emphasis processing, etc.) to provide individual relief, and the optical system of this embodiment It is possible to prevent adverse effects from occurring when the member is used. Even in this case, since the image processing is done individually, the load on the image processing software and hardware does not increase significantly, so no problem occurs.

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。 Those skilled in the art will readily understand that the embodiments according to the invention as illustrated may be further modified without departing from the spirit of the invention.

図1(A)は、ウインドシールドを介してユーザーが視認する虚像の一例を示す図、図1(B)は、立体視における輻輳角を示す図である。FIG. 1(A) is a diagram showing an example of a virtual image viewed by a user through a windshield, and FIG. 1(B) is a diagram showing a convergence angle in stereoscopic vision. 図2(A)は、立体表示装置を用いた本発明のHUD装置の構成の一例を示す図、図2(B)は、2つに分離された各虚像の、路面に対する角度(傾斜角)の一例を示す図、図2(C)は、比較例としての、スクリーンに画像を投影して表示光を生成する方式のHUD装置の構成例を示す図である。FIG. 2(A) is a diagram showing an example of the configuration of the HUD device of the present invention using a stereoscopic display device, and FIG. 2(B) is a diagram showing the angle (inclination angle) of each virtual image separated into two with respect to the road surface. FIG. 2C is a diagram showing an example of the configuration of a HUD device that projects an image onto a screen to generate display light, as a comparative example. 図3(A)は、立体表示装置の構成例を示す図、図3(B)は、立体表示装置を用いたHUD装置における虚像(立体虚像)の表示原理を示す図である。FIG. 3(A) is a diagram showing a configuration example of a stereoscopic display device, and FIG. 3(B) is a diagram showing the display principle of a virtual image (stereoscopic virtual image) in a HUD device using the stereoscopic display device. 図4(A)は、フラットパネルディスプレイ(表示部)及びレンチキュラレンズ(光学部材)を用いた立体表示装置における立体像の光線の再現について説明するための図、図4(B)は、横方向の解像度が異なる2つの光線分離部をもつ立体表示装置の構成例を示す図である。FIG. 4(A) is a diagram for explaining the reproduction of light rays of a three-dimensional image in a three-dimensional display device using a flat panel display (display part) and a lenticular lens (optical member), and FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a stereoscopic display device having two light beam separation sections with different resolutions. 立体表示装置における制御部(表示制御部を含む)の構成例、及び表示部(フラットパネルディスプレイ)における画素構成等を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a control unit (including a display control unit) in a stereoscopic display device, a pixel configuration, etc. in a display unit (flat panel display); 図6(A)、(B)は路面に張り付くように虚像を表示する場合の表示例を示す図、図6(C)~(E)は、ウインドシールドを介してユーザーが視認する虚像の他の例を示す図である。6(A) and 6(B) are diagrams showing display examples when a virtual image is displayed so as to stick to the road surface, and FIGS. 6(C) to 6(E) are diagrams showing display examples in which a virtual image is displayed so as to stick to the road surface. It is a figure showing an example. 図7(A)は、HUD装置のシステム構成の一例を示す図、図7(B)は、表示制御部の構成例を示す図である。FIG. 7(A) is a diagram showing an example of the system configuration of the HUD device, and FIG. 7(B) is a diagram showing an example of the configuration of the display control section. 図8は、HUD装置の全体の構成の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of the overall configuration of the HUD device. 図9は、表示制御部による表示処理の手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the procedure of display processing by the display control unit.

以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。 The best embodiment described below is used to facilitate understanding of the present invention. Therefore, those skilled in the art should note that the invention is not unduly limited by the embodiments described below.

図1を参照する。図1(A)は、ウインドシールドを介してユーザーが視認する虚像の一例を示す図、図1(B)は、立体視における輻輳角を示す図である。なお、図1(A)において、車両の幅方向(横方向、左右方向、あるいは水平方向)をx方向とし、車両の高さ方向(縦方向、上下方向あるいは路面40に直交する垂直方向)をy方向とし、車両の進行方向に沿う方向(前後方向)をz方向とする。なお、この点は、他の図面でも同じである。 Please refer to FIG. FIG. 1(A) is a diagram showing an example of a virtual image viewed by a user through a windshield, and FIG. 1(B) is a diagram showing a convergence angle in stereoscopic vision. In FIG. 1A, the width direction of the vehicle (lateral direction, left-right direction, or horizontal direction) is defined as the x direction, and the height direction of the vehicle (vertical direction, vertical direction, or vertical direction perpendicular to the road surface 40) is defined as the x direction. The y direction is defined as the y direction, and the direction along the traveling direction of the vehicle (front-back direction) is defined as the z direction. Note that this point also applies to other drawings.

車両1は、直線状の道路を進行している。なお、立体表示装置(3Dディスプレイ)を用いたHUD装置(立体視HUD装置)のユーザーは、ウインドシールド(フロントガラス)を介して、実景(背景)として、道路の側線51、53、センターライン55、及び信号機71を視認することができる。 Vehicle 1 is traveling on a straight road. Note that the user of a HUD device (stereoscopic HUD device) using a 3D display device (3D display) can see the side lines 51, 53 and center line 55 of the road as a real view (background) through the windshield (windshield). , and the traffic light 71 can be visually recognized.

図1(A)において、車両(自車両)1のウインドシールドが、被投影部材(光の反射性と透光性を備える部材)として機能する。被投影部材は、言い換えれば、反射透光部材2である。なお、被投影部材(反射透光部材2)であるウインドシールドは、コンバイナ等であってもよい。HUD装置は、車両1に設けられた反射透光部材2に表示光を投影し、反射透光部材2に反射された表示光により虚像を生成して表示する。 In FIG. 1(A), a windshield of a vehicle (self-vehicle) 1 functions as a projection target member (a member having light reflectivity and translucency). In other words, the projection target member is the reflective translucent member 2. Note that the windshield, which is the projection target member (reflective translucent member 2), may be a combiner or the like. The HUD device projects display light onto a reflective transparent member 2 provided on the vehicle 1, and generates and displays a virtual image using the display light reflected by the reflective transparent member 2.

図1(A)における虚像は、ユーザーの左右の各眼に左眼用/右眼用の異なる画像(視差画像)の表示光を入射させることで表示される立体的な虚像(立体虚像)である。例えば、左目用画像と右目用画像との差(視差)が小さければ、ユーザーは、その画像が近傍にあるように知覚し、一方、左目用画像と右目用画像との差(視差)が大きければ、ユーザーは、その画像が遠方にあるように知覚する。 The virtual image in Fig. 1 (A) is a three-dimensional virtual image (stereoscopic virtual image) that is displayed by entering display light of different images (parallax images) for the left eye and right eye into the left and right eyes of the user. be. For example, if the difference (disparity) between the left-eye image and the right-eye image is small, the user perceives the images as being nearby; on the other hand, if the difference (parallax) between the left-eye image and the right-eye image is large, For example, the user perceives the image to be far away.

HUD装置(図1では不図示。図2の符号101)は、例えば、ダッシュボード(図1では不図示。図8の符号41)の内部に配置されている。 A HUD device (not shown in FIG. 1; reference numeral 101 in FIG. 2) is arranged, for example, inside a dashboard (not shown in FIG. 1; reference numeral 41 in FIG. 8).

また、図1(A)の例では、ステアリングホイール(広義には、ステアリングハンドル)7の近傍に、HUD装置等のオン/オフの切り換えや、動作モード等を設定可能な操作部9が設けられている。また、フロントパネル11の中央には、表示装置(例えば、液晶表示装置)13が設けられている。表示装置13は、例えば、HUD装置による表示の補助用に用いることができる。なお、この表示装置13は、タッチパネル等を有する複合型のパネルであってもよい。 Further, in the example of FIG. 1A, an operation section 9 is provided near the steering wheel (steering handle in a broad sense) 7, which can turn on/off the HUD device, etc., and set the operation mode, etc. ing. Further, a display device (for example, a liquid crystal display device) 13 is provided at the center of the front panel 11. The display device 13 can be used, for example, to assist display by a HUD device. Note that this display device 13 may be a composite panel having a touch panel or the like.

虚像は、ウインドシールド(反射透光部材)2内の、虚像表示領域3に表示される。虚像表示領域3は、立体表示装置(3Dディスプレイ:詳細は後述)における縦方向の画角、及び横方向の画角に応じて定まる。 The virtual image is displayed in a virtual image display area 3 within a windshield (reflective translucent member) 2. The virtual image display area 3 is determined according to the vertical viewing angle and the horizontal viewing angle of a stereoscopic display device (3D display; details will be described later).

図1(A)の例では、鮮明な車速表示(「50km/h」という表示)の虚像SPが表示されている。この車速表示SPの虚像は、広義には、「車両の幅方向における解像度が高い、あるいは、ぼかしが少ない鮮明な第1の虚像V1」であり、言い換えれば、ユーザーへの正確な情報伝達が重視される画像(鮮明度が高い画像)の第1の虚像V1ということができる。 In the example of FIG. 1(A), a virtual image SP with a clear vehicle speed display (display of "50 km/h") is displayed. In a broad sense, this virtual image of the vehicle speed display SP is "a clear first virtual image V1 with high resolution in the width direction of the vehicle or with little blur."In other words, accurate information transmission to the user is important. This can be said to be the first virtual image V1 of the image (image with high clarity).

この「鮮明度が高い画像」の第1の虚像V1は、ユーザーから見て手前側に常時表示される非重畳コンテンツ(対象への重畳が意図されない、例えば車両1の状態や車両1の周囲の状況等を示すもの)の表示であってもよく、また、文字、図形、記号等の少なくとも1つからなるナビゲーション表示等であってもよい。 The first virtual image V1 of this "image with high clarity" is non-superimposed content (not intended to be superimposed on the target, such as the state of the vehicle 1 or the surroundings of the vehicle 1) that is always displayed on the near side when viewed from the user. It may be a display (indicating a situation, etc.), or it may be a navigation display consisting of at least one of characters, figures, symbols, etc.

一方、車速表示SPよりも遠方に、道路の路面40に沿って(例えば路面40に重畳されて)車両1の進行方向に延在するナビゲーション用矢印の図形の虚像69と、制限速度を示す標識(交通標識)の虚像65が表示されている。 On the other hand, a virtual image 69 in the shape of a navigation arrow extending in the traveling direction of the vehicle 1 along the road surface 40 (for example, superimposed on the road surface 40) further than the vehicle speed display SP and a sign indicating the speed limit A virtual image 65 of (traffic sign) is displayed.

これらの虚像69、65は、第1の虚像V1と比較して解像度がやや低く設定されている第2の虚像ということができる。言い換えれば、第2の虚像V2は適切にぼかされている(言い換えれば、ピンぼけされている)のであり、これによって、ユーザーに、違和感のない自然な視覚が与えられる。 These virtual images 69 and 65 can be said to be second virtual images whose resolution is set slightly lower than that of the first virtual image V1. In other words, the second virtual image V2 is appropriately blurred (in other words, out of focus), and this provides the user with a natural vision that does not feel strange.

図1(A)の例では、ぼかしの程度(ぼかし量)は、例えば、実景である信号機71と同程度である。これによって、虚像69の特に先端部の矢印の部分、あるいは、標識の虚像65が際立つことがなく、また、手前側に表示されている鮮明な車速表示の虚像SPと比較しても、自然な遠近感が表現されており、よって、ユーザーが違和感をもつことが抑制され、このため両眼の疲労も低減される。 In the example of FIG. 1A, the degree of blurring (blurring amount) is, for example, the same as that of the traffic light 71, which is a real scene. As a result, the part of the arrow at the tip of the virtual image 69 or the virtual image 65 of the traffic sign does not stand out, and is more natural compared to the virtual image SP with a clear vehicle speed display displayed on the front side. A sense of perspective is expressed, which prevents the user from feeling uncomfortable and reduces fatigue in both eyes.

第2の虚像V2は、広義には、「車両1の幅方向である横方向の解像度が、手前側(近方側)に表示される第1の虚像に比べて低下している虚像」であり、言い換えれば、ユーザーに違和感のない視覚を与えることが重視される画像(自然な遠近感(距離感)の視覚を与える画像)の虚像ということができる。 In a broad sense, the second virtual image V2 is "a virtual image whose resolution in the lateral direction, which is the width direction of the vehicle 1, is lower than that of the first virtual image displayed on the near side (near side)". In other words, it can be said to be a virtual image of an image where it is important to provide the user with a natural sense of vision (an image that provides a natural sense of perspective (distance)).

第2の虚像V2は、例えば、車両1、又は他車両の進行に関する矢印の図形、及び矢印以外の図形(例えば、進行方向を示す三角形の図形や、交通標識である円形の図形)を含む情報画像であってもよく、また、路面40に重畳されて、例えば車両1の進行方向に沿ってかなり長く延在する矢印等の図形(路面重畳図形)であってもよい。 The second virtual image V2 is information including, for example, an arrow figure related to the progress of the vehicle 1 or another vehicle, and a figure other than the arrow (for example, a triangular figure indicating the direction of travel or a circular figure that is a traffic sign) It may be an image, or it may be a figure (road surface superimposed figure) such as an arrow that is superimposed on the road surface 40 and extends for a considerable length along the traveling direction of the vehicle 1, for example.

ここで、図1(A)において、第1の虚像V1(車速表示SP)の、車両1に最も近い端点(近方端)をU0とし、車両1から最も遠い端点(遠方端)をU1とする。すなわち、この場合、第1の虚像V1の近傍端U0の左右画像の視差は、遠方端U1の左右画像の視差より大きく設定され得る。 Here, in FIG. 1(A), the end point (near end) closest to the vehicle 1 of the first virtual image V1 (vehicle speed display SP) is designated as U0, and the end point (far end) farthest from the vehicle 1 is designated as U1. do. That is, in this case, the parallax between the left and right images at the near end U0 of the first virtual image V1 may be set to be larger than the parallax between the left and right images at the far end U1.

また、第2の虚像V2の内の、矢印の虚像69における車両1に最も近い端点(言い換えれば最も下に見える端点)をU2とし、最も遠い端点(言い換えれば、最も上に見える端点)をU3とする。すなわち、この場合、第2の虚像V2の近傍端U2の左右画像の視差は、遠方端U3の左右画像の視差より大きく設定され得る。 In addition, among the second virtual images V2, the end point closest to the vehicle 1 in the virtual image 69 of the arrow (in other words, the end point that appears lowest) is U2, and the farthest end point (in other words, the end point that appears highest) is U3. shall be. That is, in this case, the parallax between the left and right images at the near end U2 of the second virtual image V2 may be set to be larger than the parallax between the left and right images at the far end U3.

図1(B)を参照する。第1の虚像V1としての車速表示の虚像SPの、車両1に最も遠い端点U1における、ユーザーの左右の各眼AL、ARを基準とした第1の輻輳角をθaとし、第2の虚像V2としての矢印の虚像69の、車両1に最も近い端点U2における、ユーザーの左右の各眼AL、ARを基準とした第2の輻輳角をθbとするとき、θa>θbである。これによって、ユーザー(人)は、車速表示の虚像SPを近方に認識(知覚、あるいは感得)し、一方、矢印の虚像69をより遠方に認識する。 Refer to FIG. 1(B). The first convergence angle based on the left and right eyes AL and AR of the user at the farthest end point U1 from the vehicle 1 of the virtual image SP displaying the vehicle speed as the first virtual image V1 is θa, and the second virtual image V2 When θb is the second convergence angle of the virtual image 69 of the arrow at the end point U2 closest to the vehicle 1, with reference to the left and right eyes AL and AR of the user, θa>θb. As a result, the user (person) perceives (perceives or senses) the virtual image SP representing the vehicle speed as being closer, while perceiving the virtual image 69 of the arrow as being further away.

ここで、図1(A)における端点U0~U3に着目する。第1の虚像V1についての輻輳角の取り得る最小値(端点U1における輻輳角)と最大値(端点U0における輻輳角)との差を第1の差分とし、第2の虚像V2についての輻輳角の取り得る最小値(端点U3における輻輳角)と最大値(端点U2における輻輳角)との差を第2の差分とするとき、第2の差分は、第1の差分よりも大きい。 Here, attention is paid to the end points U0 to U3 in FIG. 1(A). The difference between the minimum value (convergence angle at end point U1) and the maximum value (convergence angle at end point U0) of the convergence angle for the first virtual image V1 is defined as the first difference, and the convergence angle for the second virtual image V2 is set as the first difference. When the difference between the possible minimum value (convergence angle at end point U3) and maximum value (convergence angle at end point U2) is defined as a second difference, the second difference is larger than the first difference.

路面40に沿って延在する第2の虚像V2である矢印の図形の虚像69は、その虚像69の車両1に近い側の近方端U2と遠い側の遠方端U3との間の距離が大きく、遠近の差が大きいため、近傍端U2の左右画像の視差と遠方端U3の左右画像の視差との差が大きくなり、近方端U2の最大の輻輳角と遠方端U3の最小の輻輳角との差が大きくなる。 The virtual image 69 in the shape of an arrow, which is the second virtual image V2 extending along the road surface 40, has a distance between the near end U2 on the side closer to the vehicle 1 and the far end U3 on the far side of the virtual image 69. Since the distance difference is large, the difference between the left and right images of the near end U2 and the left and right images of the far end U3 becomes large, and the maximum convergence angle of the near end U2 and the minimum convergence of the far end U3 are large. The difference with the angle becomes larger.

一方、第1の虚像V1としての車速表示SPは、奥行きが短い虚像であり、具体的には、路面40に直交するように、あるいは、直交する角度に近い角度で表示されてユーザーに正対する(向き合う)のが好ましい「立像」という概念に含まれる虚像とみることもできる。路面40に対して立っている視覚を与えるような車速表示の虚像SPは、近方端U0の最大の輻輳角と遠方端U1の最小の輻輳角との差が小さくなる。 On the other hand, the vehicle speed display SP as the first virtual image V1 is a virtual image with a short depth, and specifically, it is displayed perpendicular to the road surface 40 or at an angle close to orthogonal to the road surface 40, and is displayed directly facing the user. It can also be seen as a virtual image included in the concept of ``standing statue,'' which is preferable to face. In the virtual image SP of the vehicle speed display that gives the impression that the vehicle is standing on the road surface 40, the difference between the maximum convergence angle at the near end U0 and the minimum convergence angle at the far end U1 becomes small.

よって、輻輳角の取り得る最小値と最大値との差の大きな表示対象(矢印の図形の画像等)を第2の表示対象(解像度(鮮明度)が相対的に低下した画像)として、その虚像(第2の虚像V2である矢印の図形の虚像69)を車両1からより遠方に表示し、差がより小さい表示対象(車速表示)を第1の表示対象(解像度(鮮明度)が相対的に高い画像)として、その虚像(第1の虚像V1である車速表示の虚像SP)を車両1のより近くに表示することで、自然な遠近感を生じさせる、あるいは、生じさせ易くするという効果を得ることができる。 Therefore, a display object (such as an image of an arrow shape) with a large difference between the minimum and maximum possible convergence angles is set as a second display object (an image whose resolution (sharpness) is relatively reduced). The virtual image (virtual image 69 in the shape of an arrow, which is the second virtual image V2) is displayed further away from the vehicle 1, and the display object (vehicle speed display) with a smaller difference is displayed as the first display object (the resolution (clarity) is relative). By displaying the virtual image (virtual image SP of the vehicle speed display, which is the first virtual image V1) closer to the vehicle 1, a natural sense of perspective is created or easily created. effect can be obtained.

次に、図2を参照する。図2(A)は、立体表示装置を用いた本発明のHUD装置の構成の一例を示す図、図2(B)は、2つに分離された各虚像の、路面に対する角度(傾斜角)の一例を示す図、図2(C)は、比較例としての、スクリーンに画像を投影して表示光を生成する方式のHUD装置の構成例を示す図である。 Next, refer to FIG. 2. FIG. 2(A) is a diagram showing an example of the configuration of the HUD device of the present invention using a stereoscopic display device, and FIG. 2(B) is a diagram showing the angle (inclination angle) of each virtual image separated into two with respect to the road surface. FIG. 2C is a diagram showing an example of the configuration of a HUD device that projects an image onto a screen to generate display light, as a comparative example.

まず、図2(C)の比較例(2Dディスプレイを用いたHUD装置)について説明する。但し、図2(C)は本発明者により考えられたものであり、公知例ではない。先に示した図1(A)の運転シーンでは、例えば、車両1の前方10m~100mというような、かなり広い範囲にわたる虚像の表示がなされている。このような広範囲にわたる虚像表示を、2Dディスプレイを用いたHUD装置にて行う場合の構成例が、図2(C)に比較例として示されている。 First, a comparative example (HUD device using a 2D display) shown in FIG. 2(C) will be described. However, FIG. 2(C) was conceived by the present inventor and is not a known example. In the driving scene shown in FIG. 1A described above, a virtual image is displayed over a fairly wide range, for example, 10 m to 100 m in front of the vehicle 1. A configuration example in which a HUD device using a 2D display displays such a wide-ranging virtual image is shown as a comparative example in FIG. 2(C).

図2(C)に示されるHUD装置100は、投光部(投射部、あるいはプロジェクター)151と、画像を表示する表示面164を有する表示部(画像表示部と言う場合もあり、具体的には例えばスクリーン)161と、反射鏡(折り返しミラー)174と、曲面ミラー(凹面鏡)171と、カバーガラス176と、外装(筐体)121とを有する。 The HUD device 100 shown in FIG. 2(C) includes a light projection unit (projection unit or projector) 151 and a display unit (sometimes referred to as an image display unit) having a display surface 164 that displays an image. includes a screen) 161, a reflecting mirror (folding mirror) 174, a curved mirror (concave mirror) 171, a cover glass 176, and an exterior (casing) 121.

広範囲にわたる虚像表示は、大きなスクリーン160を光軸に対して傾斜して設置し、車両1の前方に、傾斜したスクリーン160の表示面164に対応して定まる、路面40に対して傾斜する虚像表示面(結像面)PS1を設けて、その虚像表示面PS1上で虚像表示距離に応じた位置に虚像Z1を表示させることで実現される。 A virtual image display over a wide range is achieved by installing a large screen 160 inclined with respect to the optical axis, and displaying a virtual image in front of the vehicle 1 that is tilted with respect to the road surface 40 and determined corresponding to the display surface 164 of the inclined screen 160. This is realized by providing a surface (imaging surface) PS1 and displaying the virtual image Z1 at a position on the virtual image display surface PS1 according to the virtual image display distance.

但し、図2(C)の比較例では、2Dディスプレイ151(図中、破線で示される部分)は、上下方向の距離(高さ)H2がかなり長くなり、表示範囲をこれ以上広くとると、外装121の内部に収まらないという問題が生じ得る。この問題は、図2(A)の、本実施形態の3Dディスプレイを用いたHUD装置(立体視HUD装置)によって解消される。 However, in the comparative example of FIG. 2C, the vertical distance (height) H2 of the 2D display 151 (the part indicated by the broken line in the figure) is quite long, and if the display range is made wider than this, A problem may arise that it does not fit inside the exterior casing 121. This problem is solved by the HUD device (stereoscopic HUD device) using the 3D display of this embodiment shown in FIG. 2(A).

すなわち、図2(A)では、立体表示装置(3Dディスプレイ)が採用されており、この立体表示装置は高密度の表示が可能であると共に小型であり、薄型でもある。また、薄型であることから、図2(A)では、図2(C)に比べて、3Dディスプレイを時計回りに、より回転させ、より傾斜させて設置している。これらによって、3Dディスプレイの高さH1は、図2(C)のH2に比べて十分に縮小され、外装121に容易に収めることができる。よって、HUD装置の小型化が実現される。 That is, in FIG. 2A, a three-dimensional display device (3D display) is employed, and this three-dimensional display device is capable of high-density display, and is also small and thin. In addition, since the display is thin, the 3D display is rotated more clockwise and installed at a greater inclination in FIG. 2(A) than in FIG. 2(C). Due to these, the height H1 of the 3D display is sufficiently reduced compared to H2 in FIG. 2(C), and can be easily accommodated in the exterior 121. Therefore, the HUD device can be downsized.

以下、図2(A)の構成について、より詳細に説明する。なお、図2(A)では、図2(C)と共通する部分には同じ参照符号を付している。図2(A)のHUD装置にて採用される立体表示装置231は、ユーザーの両眼に視差画像を投影することで立体視を提供する立体表示装置であって、視差画像を表示する表示面を備える表示部(例えばフラットパネルディスプレイ)210と、表示部210に接触して、又は近接して配置され、左眼用視差画像及び右眼用視差画像の各光線を分離する光線分離機能をもつ光学部材としてのレンチキュラレンズ220と、表示部210における画像表示を制御する表示制御部300と、を有する。また、表示部210及び光学部材としてのレンチキャラレンズ220によって、立体表示部(3Dディスプレイ部)230が構成される。 The configuration of FIG. 2(A) will be described in more detail below. In addition, in FIG. 2(A), the same reference numerals are given to the parts common to FIG. 2(C). A stereoscopic display device 231 employed in the HUD device of FIG. 2A is a stereoscopic display device that provides stereoscopic vision by projecting parallax images onto the user's eyes, and is a display surface that displays the parallax images. a display unit (for example, a flat panel display) 210, which is disposed in contact with or in close proximity to the display unit 210, and has a light beam separation function that separates each light beam of the left-eye parallax image and the right-eye parallax image. It includes a lenticular lens 220 as an optical member, and a display control section 300 that controls image display on the display section 210. In addition, a stereoscopic display section (3D display section) 230 is configured by the display section 210 and the lenticular lens 220 as an optical member.

ここで、光学部材としてのレンチキュラレンズ220は、図2では不図示であるが図4(B)にて示すように、横方向の解像度(分解能)が異なる第1、第2の光線分離部220a、220bを有する。なお、これらの構造の詳細については後述する。 Here, the lenticular lens 220 as an optical member is not shown in FIG. 2, but as shown in FIG. , 220b. Note that details of these structures will be described later.

図2(A)では、立体表示装置(3Dディスプレイ)231から出射される光線として、e1、e2、e3の3本の光線が示されている。ここで、光線e1は、鮮明度(解像度)が相対的に高い画像に対応する光(画像を再現する光でもあるので、再現光(又は再生光)と称することもできる)であり、一方、光線e2、e3は、鮮明度(解像度)が相対的に低い画像に対応する光(再現光)である。以下、再現光という用語を使用して説明する。 In FIG. 2A, three light rays e1, e2, and e3 are shown as light rays emitted from the stereoscopic display device (3D display) 231. Here, the light ray e1 is light corresponding to an image with relatively high clarity (resolution) (as it is also the light that reproduces the image, it can also be referred to as reproduction light (or reproduction light)), and on the other hand, The light rays e2 and e3 are light (reproduction light) corresponding to an image with relatively low clarity (resolution). Hereinafter, explanation will be made using the term "reproduced light".

再現光e1~e3は、HUD装置101の光学系(反射部材としての折り返しミラー174及び曲面ミラー(凹面鏡、拡大鏡)171を備える)によって、少なくとも1回(図2(A)では合計で2回)の反射がなされて、これによって表示光E1~E3となり(言い換えれば、表示光E1~E3が生成され)、そして、ウインドシールド2に投射(投影)される。 The reproduced lights e1 to e3 are transmitted at least once (two times in total in FIG. 2A) by the optical system of the HUD device 101 (including a folding mirror 174 as a reflecting member and a curved mirror (concave mirror, magnifying mirror) 171). ) are reflected, thereby becoming display lights E1 to E3 (in other words, display lights E1 to E3 are generated), and are projected onto the windshield 2.

これによって、第1の虚像V1(解像度α)と、第2の虚像(解像度β:β<α)が表示される。虚像が2つに分離され、各々の虚像が適切な解像度にて表示されるため、ユーザーが違和感を覚えることが抑制され、両眼の疲れ等も軽減される。 As a result, the first virtual image V1 (resolution α) and the second virtual image (resolution β: β<α) are displayed. Since the virtual image is separated into two parts and each virtual image is displayed at an appropriate resolution, the user is prevented from feeling uncomfortable and the fatigue of both eyes is reduced.

なお、図2(A)において、反射鏡(折り返しミラー)174は、成形された樹脂、例えばポリカーボネートに、金属、例えばアルミを蒸着した、光を反射するミラーである。曲面ミラー(凹面鏡)171は、例えば凹面(自由曲面であってもよい)を有するように成形した樹脂、例えばポリカーボネートに、金属、例えばアルミを蒸着したミラーであり、一種の拡大鏡としての機能を有し、表示光E1~E3をウインドシールド2に向けて投射することで画像(映像)の投影を行う。カバーガラス176は、透明な樹脂、例えばポリカーボネート製のシートである。また、外装121は、HUD装置の構成要素を収容する筐体である。 Note that in FIG. 2A, a reflecting mirror (returning mirror) 174 is a mirror that reflects light and is made of molded resin, such as polycarbonate, and metal, such as aluminum, deposited thereon. The curved mirror (concave mirror) 171 is a mirror made of resin, such as polycarbonate, molded to have a concave surface (which may be a free-form surface), and metal, such as aluminum, deposited on it, and functions as a kind of magnifying glass. By projecting the display lights E1 to E3 toward the windshield 2, an image (video) is projected. The cover glass 176 is a sheet made of transparent resin, such as polycarbonate. Moreover, the exterior 121 is a housing that houses the components of the HUD device.

なお、図2(A)の構成では、回動部(アクチュエータ)175によって曲面ミラー171を回動させて、傾きを適宜、調整することができる。また、調整部(アクチュエータ)173によって、立体表示装置(3Dディスプレイ)230の傾斜等を調整することもできる。 Note that in the configuration of FIG. 2A, the curved mirror 171 can be rotated by the rotating part (actuator) 175 to adjust the inclination as appropriate. Further, the adjustment unit (actuator) 173 can also adjust the tilt, etc. of the stereoscopic display device (3D display) 230.

また、図2(A)の例では、第1の虚像V1(具体的には、図1(A)の車速表示の虚像SP)の車両1から遠い端点U1についての虚像表示距離(視点A、あるいは車両1上の基準点からの距離)はL1であり、第2の虚像V2(具体的には、図1(A)における矢印の図形の虚像69である)の車両1から近い端点U2についての虚像表示距離はL2であり、L2>L1である。 In the example of FIG. 2A, the virtual image display distance (view point A, Alternatively, the distance from the reference point on the vehicle 1) is L1, and regarding the end point U2 of the second virtual image V2 (specifically, the virtual image 69 in the shape of the arrow in FIG. 1(A)) near the vehicle 1. The virtual image display distance is L2, and L2>L1.

また、図2(A)において、第1の虚像V1に対応する仮想的な立体像(立体原画像)は、符号M(V1)にて示されている。また、第2の虚像V1に対応する仮想的な立体像(立体原画像)は、符号M(V2)にて示されている。 Further, in FIG. 2(A), a virtual stereoscopic image (original stereoscopic image) corresponding to the first virtual image V1 is indicated by the symbol M(V1). Further, a virtual stereoscopic image (original stereoscopic image) corresponding to the second virtual image V1 is indicated by the symbol M (V2).

仮想的な立体像M(V1)、M(V2)は、例えば折り返しミラー174の位置(レンチキュラレンズ等から出射された再現光が結像する位置とする)に、仮に人の左右の眼が位置するとしたとき、その人によって認識され得るものである。言い換えれば、光線再現方式の立体表示装置231によって光線が再現された結果として、結像点に両眼が位置する人に感得され得る、見かけ上の立体像である。 The virtual three-dimensional images M(V1) and M(V2) are created, for example, by assuming that the left and right eyes of a person are located at the position of the folding mirror 174 (the position where the reproduced light emitted from the lenticular lens etc. forms an image). If so, it can be recognized by that person. In other words, as a result of light rays being reproduced by the light ray reproduction type stereoscopic display device 231, it is an apparent 3D image that can be perceived by a person whose both eyes are located at the imaging point.

図2(B)を参照する。図2(B)において、第1の虚像V1と路面40とがなす角度をθ1とし、第2の虚像V2と路面40とがなす角度をθ2とする。θ2>θ1である。 Refer to FIG. 2(B). In FIG. 2(B), the angle between the first virtual image V1 and the road surface 40 is θ1, and the angle between the second virtual image V2 and the road surface 40 is θ2. θ2>θ1.

先に説明したように、第2の虚像V2(の内の矢印の図形の虚像69)は、ユーザーに対して、道路の路面40に沿って延在するように表示するのが好ましい虚像、又は路面40に重畳して表示するのが好ましい虚像である。言い換えれば、傾斜像として表示するのが好ましい虚像である。 As explained above, the second virtual image V2 (the virtual image 69 in the shape of an arrow) is a virtual image that is preferably displayed to the user so as to extend along the road surface 40, or The virtual image is preferably displayed superimposed on the road surface 40. In other words, it is a virtual image that is preferably displayed as a tilted image.

一方、第1の虚像(車速表示の虚像SP)は、ユーザーに正対する(向き合う)ような、立った視覚を与える立像とするのが好ましい。表示対象の視覚的性質に応じて、立像と傾斜像を使い分けすることで、第1、第2の表示対象を、自然な遠近感で表示することができる。 On the other hand, it is preferable that the first virtual image (vehicle speed display virtual image SP) be a standing image that gives the user a standing visual sensation, as if directly facing (facing) the user. By selectively using the upright image and the tilted image depending on the visual properties of the display object, the first and second display objects can be displayed with natural perspective.

また、「立体像」、「傾斜像」に関しては、特に定義があるわけではないが、客観的に表現するならば、図2(B)の例において、第1の虚像V1は、車両1が進行する路面40に対して第1の角度θ1をなして表示され、第2の虚像θ2は、車両1が進行する路面に対して第2の角度θ2をなして表示され、第1の角度θ1は、45°<θ1≦90°を満たし、第2の角度θ2は、0≦θ2≦45°を満たしてもよい、ということになる。 Furthermore, although there is no particular definition regarding "stereoscopic image" and "tilted image," if expressed objectively, in the example of FIG. 2(B), the first virtual image V1 is The second virtual image θ2 is displayed at a first angle θ1 with respect to the road surface 40 on which the vehicle 1 is traveling, and the second virtual image θ2 is displayed at a second angle θ2 with respect to the road surface on which the vehicle 1 is traveling. This means that the second angle θ2 may satisfy 45°<θ1≦90°, and the second angle θ2 may satisfy 0≦θ2≦45°.

この場合、立像、傾斜像を区別する閾値となる角度として、直角(90°)の半分の45°を使用し、45°以下であるか、45°を超えるかによってθ1、θ2を分けている。また、θ1は路面40となす角が90°(路面との直交)であってもよく、また、θ2は路面となす角度が0°(路面への重畳)であってもよい。立像と傾斜像を使い分けすることによって、多様な表示を同時に、自然な遠近感をもって表示することができる。 In this case, 45°, which is half of the right angle (90°), is used as the threshold angle for distinguishing between a standing image and a tilted image, and θ1 and θ2 are divided depending on whether they are less than 45° or greater than 45°. . Further, θ1 may have an angle of 90° with the road surface 40 (perpendicular to the road surface), and θ2 may have an angle of 0° with the road surface (superimposed on the road surface). By selectively using a standing image and a tilted image, a variety of displays can be displayed simultaneously with a natural sense of perspective.

例えば、虚像を複数に分割し、各虚像に適切な横方向(水平方向)の解像度(分解能)を割当てることで,奥行きのある表示をすると同時に、より多くの文字情報を表示し、それらを違和感なく表示する、というようなことが可能となる。これにより、従来技術では困難であった、多様で高品質の立体虚像によるHUD表示が可能となり、HUD装置の高機能化が達成される。また、例えば、立体表示装置の取り付け時に誤差が生じても、表示部(フラットパネルディスプレイ等)210における発光画素の位置を制御して、映像が生じる位置をずらす等の調整ができ、よって、取り付けの公差が緩和されると共に、製造コストを下げることもできる。 For example, by dividing a virtual image into multiple parts and assigning an appropriate lateral (horizontal) resolution to each virtual image, you can create a display with depth, display more text information, and make them look unnatural. This makes it possible to display images without any need for information. This makes it possible to display a variety of high-quality three-dimensional virtual images on the HUD, which has been difficult with the prior art, and achieves higher functionality of the HUD device. Furthermore, even if an error occurs when installing a stereoscopic display device, for example, it is possible to adjust the position of the light emitting pixels in the display unit (flat panel display, etc.) 210 by shifting the position where the image is generated. In addition to relaxing tolerances, manufacturing costs can also be reduced.

次に、図3を参照する。図3(A)は、立体表示装置の構成例を示す図、図3(B)は、立体表示装置を用いたHUD装置における虚像(立体虚像)の表示原理を示す図である。 Next, refer to FIG. FIG. 3(A) is a diagram showing a configuration example of a stereoscopic display device, and FIG. 3(B) is a diagram showing the display principle of a virtual image (stereoscopic virtual image) in a HUD device using the stereoscopic display device.

図3(A)において、フラットパネルディスプレイ(液晶表示装置等)210の表示面211に、右眼用の画像(視差画像)QR、左眼用の画像(視差画像)QLが表示される。なお、「視差画像」とは、左右の眼が異なる位置にあることによって生じる視差(各眼が知覚する画像の差)が再現されている画像である。 In FIG. 3A, an image for the right eye (parallax image) QR and an image for the left eye (parallax image) QL are displayed on a display surface 211 of a flat panel display (liquid crystal display device, etc.) 210. Note that the "parallax image" is an image that reproduces the parallax (difference between images perceived by each eye) caused by the left and right eyes being in different positions.

表示部210の光出射側を前方とするとき、表示部210の前方に光学部材(図3(A)の例では符号RSを付して示している)が配置される。光学部材RSは光線分離部材として機能し、左上側に示されるように、具体的にはレンチキュラレンズ220、あるいは、パララックスバリア(視差バリア)225により構成することができる。但し、これらは例示であり、これらに限定されるものではない。レンチキュラレンズについては後述する。 When the light emitting side of the display section 210 is the front side, an optical member (indicated by the symbol RS in the example of FIG. 3A) is arranged in front of the display section 210. The optical member RS functions as a light beam separating member, and can be specifically constituted by a lenticular lens 220 or a parallax barrier 225, as shown on the upper left side. However, these are examples and are not limited to these. The lenticular lens will be described later.

また、パララックスバリア(視差バリア)は、例えば幅の細い短冊状(矩形形状)の遮蔽物225a~225nを、隙間(スリット)SLを設けつつ横方向に所定ピッチで配置したものであり、同じ画像であっても、遮蔽物によって、その画像の表示光の一部を遮蔽することで、左右の各眼用の、異なる映像の表示光(指向性のある表示光)を発生させるものであり、光線を左右の各眼用に分離する点ではレンチキュラレンズと共通する。但し、光を遮断するため映像がやや暗くなることがあり、この点ではレンチキュラレンズの方が有利となる。 Further, a parallax barrier is one in which, for example, narrow strip-shaped (rectangular) shielding objects 225a to 225n are arranged at a predetermined pitch in the lateral direction while providing gaps (slits) SL. Even if it is an image, by blocking part of the image display light with a blocking object, different image display light (directional display light) is generated for each eye. It is similar to a lenticular lens in that it separates light rays for each eye. However, since the light is blocked, the image may become somewhat dark, so lenticular lenses are more advantageous in this respect.

光学部材として、現在の3Dディスプレイの分野で主流技術といわれるレンチキュラレンズ、又はパララックスバリア(視差バリア)を使用することで、表示される映像品質を安定に維持することができる。 By using a lenticular lens or a parallax barrier, which is said to be the mainstream technology in the current 3D display field, as an optical member, the quality of displayed images can be stably maintained.

光線分離機能を有する光学部材RSで分離された光(画像を再現する各眼用の再現光E(L1)、E(R1))が、光の結像点に位置する両眼AL、ARに入光したとすると、人には、輻輳(光の交差)が生じている箇所にて、見かけ上の立体像IM(具体的には、図2(A)で示したM(V1)、M(V2)等)が見える。言い換えれば、このことは、立体像IMが、3Dディスプレイによって生成された、とみることもできる。なお、図3(A)の例では、輻輳角はθcである。 The light separated by the optical member RS having a beam separation function (reproduction light E(L1), E(R1) for each eye that reproduces the image) is transmitted to the binoculars AL and AR located at the light imaging point. When light enters, a person sees an apparent three-dimensional image IM (specifically, M(V1), M shown in FIG. 2(A) (V2) etc.) are visible. In other words, this can also be seen as the stereoscopic image IM being generated by the 3D display. Note that in the example of FIG. 3(A), the convergence angle is θc.

図3(B)を参照する。図3(B)では、視認者(車両の運転者等)の前にアイボックスEBが設定されており、アイポイントEP(C)は、アイボックスEBの中央に位置する。ウインドシールド2の前方に、左右の各眼に対応する仮想的な結像面PS(L)、PS(R)を設定したとすると、その重なりの領域の中央に虚像V(C)が位置する。虚像V(C)の輻輳角はθdであり、虚像V(C)は、視認者(ユーザー)には立体的な像として認識されることになる。 Refer to FIG. 3(B). In FIG. 3(B), an eyebox EB is set in front of a viewer (such as a driver of a vehicle), and an eyepoint EP(C) is located at the center of the eyebox EB. Assuming that virtual imaging planes PS (L) and PS (R) corresponding to the left and right eyes are set in front of the windshield 2, the virtual image V (C) is located in the center of the overlapping area. . The convergence angle of the virtual image V(C) is θd, and the virtual image V(C) is recognized by the viewer (user) as a three-dimensional image.

この立体的な虚像V(C)は、以下のようにして表示(形成)される。すなわち、図3(A)に示した3Dディスプレイにより生成された仮想的な立体像IMの、左右の各眼用の再現光e(L1)、e(R1)を、HUD装置の光学系に含まれる曲面ミラー(凹面鏡等)171にて反射させ(反射の回数は少なくとも1回)、これによって、表示光E(L1)、E(R1)としてウインドシールド2に投射(投影)し、その反射光が視認者の両眼に至り、ウインドシールド2の前方に像を結ぶことによって、虚像V(C)が表示(形成)されることになる。 This three-dimensional virtual image V(C) is displayed (formed) as follows. That is, the optical system of the HUD device includes reproduction lights e(L1) and e(R1) for the left and right eyes of the virtual stereoscopic image IM generated by the 3D display shown in FIG. 3(A). The reflected light is reflected by a curved mirror (concave mirror, etc.) 171 (the number of reflections is at least once), and is thereby projected (projected) onto the windshield 2 as display light E (L1) and E (R1). reaches both eyes of the viewer and forms an image in front of the windshield 2, whereby a virtual image V(C) is displayed (formed).

次に、図4を参照する。図4(A)は、フラットパネルディスプレイ(表示部)及びレンチキュラレンズ(光学部材)を用いた立体表示装置における立体像の光線の再現について説明するための図、図4(B)は、横方向の解像度が異なる2つの光線分離部をもつ立体表示装置の構成例を示す図である。 Next, refer to FIG. 4. FIG. 4(A) is a diagram for explaining the reproduction of light rays of a three-dimensional image in a three-dimensional display device using a flat panel display (display part) and a lenticular lens (optical member), and FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a stereoscopic display device having two light beam separation sections with different resolutions.

図4(A)において、3Dディスプレイ部(立体表示部)230は、視差画像を表示する表示面215を備える表示部(フラットパネルディスプレイ等)210と、表示部210に接触して、又は近接して配置され、左眼用視差画像及び右眼用視差画像の各光線を分離する光線分離機能をもつ光学部材としてのレンチキュラレンズ220と、を有する。 In FIG. 4A, a 3D display unit (stereoscopic display unit) 230 is in contact with or in close proximity to a display unit (such as a flat panel display) 210 that includes a display surface 215 that displays a parallax image. A lenticular lens 220 is arranged as an optical member and has a light beam separation function of separating each light beam of the left-eye parallax image and the right-eye parallax image.

光学部材としてのレンチキュラレンズ220は、複数の、光学要素としての円筒レンズ(シリンドリカルレンズ)F1~Fnが、横方向(図4(B)の方向W)に沿って、所定ピッチで配置(配列)して、横方向に周期的なレンズアレイ構造を形成することで構成される。光学要素としての円筒レンズ(F1~Fn)は、表示部210側を後方側とし、その反対側を前方側とするとき、背面が光を通過させる平面で、前面が球面レンズ(但し、非球面であることを排除するものではない)である縦長の円筒レンズ(シリンドリカルレンズ)である。図4(A)の例では、レンズの球面の曲率は一律としている。 In the lenticular lens 220 as an optical member, a plurality of cylindrical lenses F1 to Fn as optical elements are arranged (arranged) at a predetermined pitch along the lateral direction (direction W in FIG. 4(B)). It is constructed by forming a horizontally periodic lens array structure. The cylindrical lens (F1 to Fn) as an optical element is a flat surface through which light passes, and a spherical lens (however, an aspherical lens) on the front surface, when the display unit 210 side is the rear side and the opposite side is the front side. It is a vertically elongated cylindrical lens (cylindrical lens). In the example of FIG. 4(A), the curvature of the spherical surface of the lens is uniform.

なお、上記の「横方向W(図4(B)参照)」は、立体表示装置における横方向であり、この「横方向W」は、HUD装置101の、車両1の幅方向(左右方向、x方向)に対応する方向である。また、「縦方向H(図4(B)参照)」は、横方向に直交する方向であって、HUD装置101の、車両1の高さ方向(y方向)に対応する方向である。 Note that the above-mentioned “lateral direction W (see FIG. 4(B))” is the horizontal direction in the stereoscopic display device, and this “lateral direction W” is the horizontal direction of the HUD device 101 in the width direction of the vehicle 1 (horizontal direction, x direction). Further, the "vertical direction H (see FIG. 4(B))" is a direction perpendicular to the lateral direction, and is a direction corresponding to the height direction (y direction) of the vehicle 1 of the HUD device 101.

表示部210は、表示面215において、左眼用の画像(視差画像)の画素L(L1~Ln)と、右眼用の画像(視差画像)の画素R(R1~Rn)とを、横方向に、交互に配置して画素行を形成し、画素行を縦方向にも配置することで、2次元の、複数の画素からなる画像面を形成した構成を有する(図5も参照)。 The display unit 210 displays pixels L (L1 to Ln) of the image for the left eye (parallax image) and pixels R (R1 to Rn) of the image for the right eye (parallax image) horizontally on the display surface 215. It has a configuration in which a two-dimensional image plane consisting of a plurality of pixels is formed by arranging the pixels alternately in the direction to form pixel rows and also arranging the pixel rows in the vertical direction (see also FIG. 5).

図4(A)では、左眼用画素(Lの画素)L1~Lnの各々は、光学要素としての円筒レンズF1~Fnの各々の左半分に対応する位置に配置(形成)される。右眼用画素(Rの画素)R1~Rnの各々は、光学要素としての円筒レンズF1~Fnの各々の右半分に対応する位置に配置(形成)される。なお、1画素は、さらに、R(赤)、G(緑)、B(青)の各サブピクセルからなるものとする。 In FIG. 4A, each of the left eye pixels (L pixels) L1 to Ln is arranged (formed) at a position corresponding to the left half of each of the cylindrical lenses F1 to Fn as optical elements. Each of the right-eye pixels (R pixels) R1 to Rn is arranged (formed) at a position corresponding to the right half of each of the cylindrical lenses F1 to Fn as optical elements. Note that one pixel further includes R (red), G (green), and B (blue) subpixels.

先に図3(A)で説明したように、3Dディスプレイ部230の前方の、光の結像点911、913において、人の両眼AL、ARが位置したとすると、光線の輻輳が生じる箇所において、立体像IMを視認することができる。図4(A)では、左眼用画素L4~L6の再現光として、E(L4)~E(L6)が示され、右眼用画素R4~R6の再現光として、E(R4)~E(R6)が示されている。 As previously explained with reference to FIG. 3(A), if the human eyes AL and AR are located at the light imaging points 911 and 913 in front of the 3D display unit 230, the location where the light rays converge is , the stereoscopic image IM can be visually recognized. In FIG. 4A, E(L4) to E(L6) are shown as the reproduced lights of the left eye pixels L4 to L6, and E(R4) to E(R4) are shown as the reproduced lights of the right eye pixels R4 to R6. (R6) is shown.

次に、図4(B)を参照する。図4(B)に示されるレンチキュラレンズ220は、光を屈折させる第1の光学要素(円筒レンズ)F1a~F8aが、横方向に沿って第1のピッチCW1で配列されて、横方向における第1の解像度を有する第1の光線分離部(言い換えれば、第1のレンチキュラレンズ部)220aを有する。 Next, refer to FIG. 4(B). In the lenticular lens 220 shown in FIG. 4(B), first optical elements (cylindrical lenses) F1a to F8a that refract light are arranged at a first pitch CW1 along the lateral direction. It has a first light beam separation section (in other words, a first lenticular lens section) 220a having a resolution of 1.

また、横方向に直交する方向を縦方向とするとき、第1の光線分離部220aとは異なる縦方向の位置(具体的には、第1の光線分離部220aの下側であって所定距離DHのをおいた位置)に配置されると共に、光を屈折させる第2の光学要素F1b~F4bが、横方向に沿って、第1のピッチCW1よりも大きい第2のピッチCW2(ここでは、CW2は、CW1の2倍とする)で配置されることで、横方向における解像度が、第1の解像度よりも低い第2の解像度である第2の光線分離部(言い換えれば、第2のレンチキュラレンズ部)220bを有する。図4(B)の例では、第1の光線分離部220aの解像度は、第2の光線分離部220bの解像度の2倍に設定される。 Further, when the direction perpendicular to the horizontal direction is defined as the vertical direction, the position in the vertical direction is different from the first beam separating section 220a (specifically, at a predetermined distance below the first beam separating section 220a). The second optical elements F1b to F4b, which refract light, are arranged at a second pitch CW2 (here, a position apart from the DH) and which is larger than the first pitch CW1 along the lateral direction. CW2 is twice as large as CW1), so that the resolution in the lateral direction is a second beam separation section (in other words, a second lenticular beam) having a second resolution lower than the first resolution. lens portion) 220b. In the example of FIG. 4B, the resolution of the first beam separation section 220a is set to twice the resolution of the second beam separation section 220b.

なお、上記の「ピッチ」は、例えば、1つの円筒レンズの中央の位置から、隣接する円筒レンズの中央の位置までの距離である。 Note that the above-mentioned "pitch" is, for example, the distance from the center position of one cylindrical lens to the center position of an adjacent cylindrical lens.

また、図4(B)において、符号210aは、第1の光線分離部(第1のレンチキュラレンズ部)220aに対応する第1の表示部である。また、符号210bは、第2の光線分離部(第2のレンチキュラレンズ部)220bに対応する第2の表示部である。 Further, in FIG. 4(B), reference numeral 210a indicates a first display section corresponding to the first light beam separation section (first lenticular lens section) 220a. Further, reference numeral 210b indicates a second display section corresponding to the second light beam separation section (second lenticular lens section) 220b.

また、図4(B)において、符号215aは、第1の表示部210aの表示面を示し、符号215bは、第2の表示部210bの表示面を示す。 Further, in FIG. 4(B), the reference numeral 215a indicates the display surface of the first display section 210a, and the reference numeral 215b indicates the display surface of the second display section 210b.

このようにして、第1、第2の光線分離部材(レンチキュラレンズ部)220a、220bの横方向における解像度を異ならせることで、鮮明度(解像度)が比較的高い虚像(図1(A)の第1の虚像V1)と、比較的低い虚像(図1(A)の第2の虚像V2)とを、同時に表示する場合等であっても、ユーザーには自然な遠近感が与えられ、眼の疲労も低減される。 In this way, by making the resolutions in the lateral direction of the first and second beam separation members (lenticular lens parts) 220a and 220b different, a virtual image with relatively high sharpness (resolution) (as shown in FIG. 1(A)) is created. Even when a first virtual image V1) and a relatively low virtual image (second virtual image V2 in FIG. 1A) are displayed simultaneously, the user is given a natural sense of perspective, and the eyes fatigue is also reduced.

次に、図5を参照する。図5は、立体表示装置における制御部(表示制御部を含む)の構成例、及び表示部(フラットパネルディスプレイ)における画素構成等を示す図である。 Next, refer to FIG. 5. FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a control unit (including a display control unit) in a stereoscopic display device, a pixel configuration, etc. in a display unit (flat panel display).

図5において、表示制御部300は、画像生成部(左眼用/右眼用視差画像生成部)310を有する。 In FIG. 5 , the display control unit 300 includes an image generation unit (left eye/right eye parallax image generation unit) 310 .

表示制御部300は、画像生成部310を制御して、第1の光線分離部(第1のレンチキュラレンズ部)220aに対応する第1の表示部210aの表示面215aに、第1の表示対象(例えば、図1(A)の車速表示の画像)の左眼用視差画像GLa及び右眼用視差画像GRaを表示させる。 The display control unit 300 controls the image generation unit 310 to display a first display target on the display surface 215a of the first display unit 210a corresponding to the first beam separation unit (first lenticular lens unit) 220a. The left eye parallax image GLa and the right eye parallax image GRa (for example, the image of the vehicle speed display in FIG. 1(A)) are displayed.

一方、第2の光線分離部220bに対応する第2の表示部210bの第2の表示面215bに、立体視における鮮明度が、第1の表示対象よりも低くてもよい第2の表示対象(例えば、図1(A)のナビ用矢印の画像や標識の画像)の左眼用視差画像GLb及び右眼用視差画像GRbを表示させる。 On the other hand, on the second display surface 215b of the second display section 210b corresponding to the second beam separation section 220b, a second display object whose clarity in stereoscopic viewing may be lower than that of the first display object is displayed. The left eye parallax image GLb and the right eye parallax image GRb (for example, the image of the navigation arrow or the image of the sign in FIG. 1(A)) are displayed.

ここで、上記の表現にて、「第1の表示部210aの表示面215aに、左眼用視差画像GLa及び右眼用視差画像GRaを表示させる」と記載しているが、これは、「表示部210の表示面215の第1の領域Z1(図5において、破線の楕円で示されている)に、左眼用視差画像GLa及び右眼用視差画像GRaを表示させる」と言い換えることができる。いずれも内容的には等価である。 Here, in the above expression, it is written that "the left-eye parallax image GLa and the right-eye parallax image GRa are displayed on the display surface 215a of the first display unit 210a", but this does not mean " In other words, the left-eye parallax image GLa and the right-eye parallax image GRa are displayed in the first region Z1 (indicated by a broken-line ellipse in FIG. 5) of the display surface 215 of the display unit 210. can. Both are equivalent in content.

同様に、「第2の表示部210bに対応する第2の表示面215bに」という箇所は、「表示部210の表示面215の第2の領域Z2(図5において、破線の楕円で示される)に」と言い換えることができる。いずれも内容的には等価である。 Similarly, the phrase "on the second display surface 215b corresponding to the second display section 210b" means "on the second area Z2 of the display surface 215 of the display section 210 (indicated by a dashed ellipse in FIG. 5)". ) can be rephrased as "to". Both are equivalent in content.

また、図5において、第1の表示部210aの表示面215aには、RGBのサブピクセルからなる画素PXaが行方向及び列方向に配列されており、これによって、2次元の画素面(画像表示面)が形成されている。また、第2の表示部210bの表示面215bには、RGBのサブピクセルからなる画素PXb(横方向の画素サイズが、PXaの2倍である)が行方向及び列方向に配列されており、これによって、2次元の画素面(画像表示面)が形成されている。 Further, in FIG. 5, on the display surface 215a of the first display section 210a, pixels PXa consisting of RGB sub-pixels are arranged in the row direction and the column direction, thereby creating a two-dimensional pixel surface (image display surface) is formed. Furthermore, on the display surface 215b of the second display section 210b, pixels PXb (the pixel size in the horizontal direction is twice that of PXa) consisting of RGB sub-pixels are arranged in the row and column directions. This forms a two-dimensional pixel surface (image display surface).

次に、図6を参照する。図6(A)、(B)は路面に張り付くように虚像を表示する場合の表示例を示す図、図6(C)~(E)は、ウインドシールドを介してユーザーが視認する虚像の他の例を示す図である。図6において、前掲の図面と共通する箇所には同じ符号を付している。図6では、路面HUD(路面重畳HUD)と呼ばれる、路面に虚像を重畳させて表示する技術に本発明を適用した例を示す。 Next, refer to FIG. 6(A) and 6(B) are diagrams showing display examples when a virtual image is displayed so as to stick to the road surface, and FIGS. 6(C) to 6(E) are diagrams showing display examples in which a virtual image is displayed so as to stick to the road surface. FIG. In FIG. 6, the same reference numerals are given to parts common to those in the above-mentioned drawings. FIG. 6 shows an example in which the present invention is applied to a technology called road surface HUD (road surface superimposed HUD) that displays a virtual image superimposed on a road surface.

図6(A)の例では、第2の虚像V2が、路面40上に水平に重なるようにして延在して表示されている。 In the example of FIG. 6(A), the second virtual image V2 is displayed extending horizontally overlapping the road surface 40.

また、図6(B)の例では、第2の虚像V2が、路面40の近くにおいて、やや傾斜して設定されている。 Further, in the example of FIG. 6(B), the second virtual image V2 is set near the road surface 40 with a slight inclination.

また、図6(C)の例では、ウインドシールド2の虚像表示領域3において、右側には第1の虚像V1としての車速表示SPが表示されており、その左側において、車両1の進行方向に沿って手前側から奥側へと延びる、左折を促すナビゲーション用矢印71が表示されている。 Further, in the example of FIG. 6(C), in the virtual image display area 3 of the windshield 2, a vehicle speed display SP as the first virtual image V1 is displayed on the right side, and a vehicle speed display SP as the first virtual image V1 is displayed on the left side in the traveling direction of the vehicle 1. A navigation arrow 71 that urges a left turn is displayed, extending from the front side to the back side along the screen.

車速表示SPは、第1の虚像V1として表示されるため鮮明度が高く、視認性に優れる。また、ナビゲーション用矢印71は、車両1に近い側に基端部71aが存在し、遠い側に先端部71bが存在する。基端部71aは第1の虚像V1として鮮明に表示され、先端部71bは第2の虚像V2として、やや鮮明度が低下してぼかされて表示される。よって、自然な遠近感のある表示が、かなりの広範囲にわたって実現されている。 Since the vehicle speed display SP is displayed as the first virtual image V1, it has high clarity and excellent visibility. Further, the navigation arrow 71 has a base end 71a on the side closer to the vehicle 1, and a tip end 71b on the far side. The proximal end portion 71a is clearly displayed as the first virtual image V1, and the distal end portion 71b is displayed as the second virtual image V2 in a blurred manner with slightly reduced clarity. Therefore, a display with a natural sense of perspective is achieved over a considerable wide range.

図6(D)の例では、車両誘導用の表示73が、路面40に重畳されて表示されている。車両誘導用の表示73は、基端部73aと先端部73bを有する。基端部73aは第1の虚像V1として鮮明に表示され、先端部73bは第2の虚像V2として、やや鮮明度が低下してぼかされて表示される。よって、自然な遠近感のある表示が、かなりの広範囲にわたって実現されている。 In the example of FIG. 6(D), a vehicle guidance display 73 is displayed superimposed on the road surface 40. The vehicle guidance display 73 has a base end 73a and a tip end 73b. The proximal end portion 73a is clearly displayed as a first virtual image V1, and the distal end portion 73b is displayed as a second virtual image V2 in a blurred manner with slightly reduced clarity. Therefore, a display with a natural sense of perspective is achieved over a considerable wide range.

図6(E)の例では、遠方の右上に標識75が表示され、その標識75より手前の左側に、高速道路の出口(降り口)77を示す円形のマーク78が表示されている。 In the example of FIG. 6E, a sign 75 is displayed in the far upper right corner, and a circular mark 78 indicating an expressway exit 77 is displayed on the left side in front of the sign 75.

また、ある時点では、出口(EXIT)を示す車両誘導用の標識79が路面40に重畳されて、第2の虚像V2として表示されている。時間の経過と共に(言い換えれば、車両1の進行に合わせて)、その標識79が、車両1に近づくように移動する。その移動に伴い、標識79は第1の虚像V2として表示されるようになって鮮明度が増すことから、ユーザーには自然で、かつ見易い視覚が与えられる。 Further, at a certain point in time, a vehicle guidance sign 79 indicating an exit (EXIT) is superimposed on the road surface 40 and displayed as a second virtual image V2. As time passes (in other words, as the vehicle 1 advances), the sign 79 moves closer to the vehicle 1. As the sign 79 moves, the sign 79 comes to be displayed as the first virtual image V2 and its clarity increases, giving the user a natural and easy-to-see vision.

一方、高速道路の出口(降り口)77を示す円形のマーク78であるが、仮に、出口77で進入できずに通り過ぎてしまうと、ユーザーは次の出口まで行って再び戻ってくるという大きな負担を負うことになり、この運転シーンは、重大性(あるいは緊急性)が高い運転シーンということになる。この円形のマークは、第2の虚像として表示されるものである。 On the other hand, there is a circular mark 78 indicating the exit (exit) 77 of the expressway, but if the user is unable to enter at exit 77 and passes by, the user will have to go to the next exit and come back again, which is a huge burden. Therefore, this driving scene is a driving scene with high severity (or urgency). This circular mark is displayed as a second virtual image.

ここで、円形のマーク78は、出口77が遠方にある場合であっても鮮明に表示した方がよいのであれば、表示制御部300は、円形のマーク78については、個別に画像処理を行い、ぼかしのない鮮明な虚像(例えば、第1の虚像V1と同等の解像度、あるいは、それ以上の解像度を有する虚像)とする画像処理、あるいは円形のマークを強調する画像処理(言い換えれば、ぼかしを抑制する表示制御)を実施してもよい。 Here, if it is better to display the circular mark 78 clearly even if the exit 77 is far away, the display control unit 300 performs image processing on the circular mark 78 individually. , image processing to create a clear virtual image without blurring (for example, a virtual image with a resolution equivalent to or higher than the first virtual image V1), or image processing to emphasize circular marks (in other words, to reduce blurring). display control) may also be implemented.

例えば、上記のような重要な運転シーンの場合、あるいは、遠方に障害物があることを報知するために注意喚起マークを表示するような場合(危険報知の場合)や、高速道路の出口の報知のように重要度の高い表示の場合等では、表示制御部300が、個別に画像処理を行って、鮮明度を増す個別の画像補正を行う場合が増えるものと考えられる。この場合でも、個別の画像処理であることから、画像処理ソフトウエアやハードウエアの負担はそれほど増大しないので、問題は生じない。 For example, in the case of important driving scenes such as those mentioned above, or when displaying a caution mark to notify of an obstacle in the distance (in the case of danger warning), or when notifying an exit of an expressway. In the case of a highly important display such as the above, it is thought that the display control unit 300 will increasingly perform individual image processing and perform individual image correction to increase clarity. Even in this case, since the image processing is done individually, the load on the image processing software and hardware does not increase significantly, so no problem occurs.

次に、図7を参照する。図7(A)は、HUD装置のシステム構成の一例を示す図、図7(B)は、表示制御部の構成例を示す図である。図7において、前掲の図と共通する光線分離部には、できるだけ同じ符号を付している。 Next, refer to FIG. FIG. 7(A) is a diagram showing an example of the system configuration of the HUD device, and FIG. 7(B) is a diagram showing an example of the configuration of the display control section. In FIG. 7, the same reference numerals as possible are attached to the light beam separation portions that are common to the previous figures.

図7(A)に示されるシステムは、制御部290に含まれる表示制御部(表示制御装置)300と、対象物検出部801と、車両情報検出部803と、先に図2や図3等に示した立体表示装置230(表示部(ディスプレイ)210を含む)と、第1アクチュエータ177と、第2アクチュエータ179と、を有する。 The system shown in FIG. 7A includes a display control unit (display control device) 300 included in the control unit 290, an object detection unit 801, a vehicle information detection unit 803, and the like shown in FIGS. The stereoscopic display device 230 (including the display section (display) 210) shown in FIG.

表示制御部(表示制御装置)300は、I/Oインターフェース741と、プロセッサ742と、メモリ743を有する。表示制御部(表示制御装置)300、対象物検出部801及び車両情報検出部803は、通信線(BUS等)に接続されている。 The display control unit (display control device) 300 includes an I/O interface 741, a processor 742, and a memory 743. The display control unit (display control device) 300, the object detection unit 801, and the vehicle information detection unit 803 are connected to a communication line (BUS, etc.).

また、第1アクチュエータ177、第2アクチュエータ179は、図2(A)に示した回転部(回動機構)175や調整部173として利用することができる。これらは、光学系あるいは表示部の調整系ということもできる。 Further, the first actuator 177 and the second actuator 179 can be used as the rotating section (rotating mechanism) 175 and the adjusting section 173 shown in FIG. 2(A). These can also be called an optical system or an adjustment system for the display section.

また、対象物検出部801は、例えば、車両1に設けられた車外センサ、車外カメラ等にて構成することができる。また、車両情報検出部803は、例えば、速度センサ、車両ECU、車外通信機器、目の位置を検出するセンサ、車両1のピッチ角(傾斜角)を検出するヨートレートセンサ等、あるいは、ハイトセンサにより構成することができる。表示制御部(表示制御装置)300は、対象物検出部801の検出情報や、車両情報検出部803からの情報に基づいて、例えば、表示対象について、個別にぼかしの程度を調整する画像処理を実施し、適切な遠近感の表示と、ユーザーへの情報の確実な報知とを両立させるのが好ましい。 Further, the object detection unit 801 can be configured with, for example, an external sensor, an external camera, etc. provided in the vehicle 1. The vehicle information detection unit 803 may include, for example, a speed sensor, a vehicle ECU, an external communication device, a sensor that detects the position of the eyes, a yaw rate sensor that detects the pitch angle (inclination angle) of the vehicle 1, or a height sensor. It can be configured by The display control unit (display control device) 300 performs, for example, image processing to individually adjust the degree of blurring of the display target based on the detection information of the target object detection unit 801 and the information from the vehicle information detection unit 803. It is preferable to implement this method to achieve both display of appropriate perspective and reliable notification of information to the user.

また、1つ又はそれ以上のプロセッサ742は、例えば、路面40の位置情報を取得し、取得した情報に基づいて、第1、第2のアクチュエータ177、179のうちの少なくとも一方を駆動し、虚像表示位置の調整等を実行することも可能である。 Further, one or more processors 742 may, for example, acquire positional information on the road surface 40, drive at least one of the first and second actuators 177 and 179 based on the acquired information, and drive the virtual image. It is also possible to adjust the display position, etc.

図7(B)を参照する。図7(B)に示されるように、表示制御部(表示制御装置)300は、画像生成部(左眼用/右眼用視差画像生成部)310と、画像蓄積部(画像データベース)312と、左眼用画像バッファ332と、右眼用画像バッファ334と、画像インターフェース(I/F)336と、を有している。画像蓄積部(画像データベース)302には、表示対象についての、虚像表示距離に応じた視差画像サンプル等が記憶されている。画像生成部310は、その視差画像サンプルを読み出し、適宜、微調整等して表示するべき視差画像を生成する。その視差画像は、左右の各眼用の画像バッファ332、334に一時的に蓄積された後、画像I/F336を介して、左眼用視差画像GL及び右眼用視差画像GRが表示部(ディスプレイ)210に供給される。 Refer to FIG. 7(B). As shown in FIG. 7B, the display control unit (display control device) 300 includes an image generation unit (left eye/right eye parallax image generation unit) 310 and an image storage unit (image database) 312. , a left eye image buffer 332, a right eye image buffer 334, and an image interface (I/F) 336. The image storage unit (image database) 302 stores parallax image samples and the like corresponding to the virtual image display distance for the display target. The image generation unit 310 reads out the parallax image sample, makes fine adjustments as appropriate, and generates a parallax image to be displayed. The parallax images are temporarily stored in the image buffers 332 and 334 for the left and right eyes, and then displayed on the display unit ( display) 210.

また、車両1には、ユーザーの眼を撮像する瞳検出カメラ900と、ユーザーの視点位置を検出する視線位置検出部902と、が備えられている(全体構成は図8参照)。視線位置検出部902によって検出された視点位置の情報は、適宜、画像生成部310に供給される。画像生成部310は、視点位置の情報に基づいて、左眼用/右眼用の各視差画像を微調整等することができる。 The vehicle 1 is also equipped with a pupil detection camera 900 that captures images of the user's eyes, and a line-of-sight position detection unit 902 that detects the user's viewpoint position (see FIG. 8 for the overall configuration). Information on the viewpoint position detected by the line-of-sight position detection unit 902 is supplied to the image generation unit 310 as appropriate. The image generation unit 310 can finely adjust each left-eye/right-eye parallax image based on the information on the viewpoint position.

次に、図8を参照する。図8は、HUD装置の全体の構成の一例を示す図である。前掲の図と同じ箇所には同じ符号を付している。また、図8では光学系52が設けられるが、この光学系52の構成として、先に図2(A)で示したものと同様の構成が採用され得る。また、光学系52の内部構成に関して、図2(A)に示される構成と同様の箇所には同じ参照符号を付している。 Next, refer to FIG. FIG. 8 is a diagram showing an example of the overall configuration of the HUD device. The same parts as in the previous figure are given the same symbols. Further, although an optical system 52 is provided in FIG. 8, a configuration similar to that shown previously in FIG. 2(A) may be adopted as the configuration of this optical system 52. Further, regarding the internal configuration of the optical system 52, the same reference numerals are given to the same parts as the configuration shown in FIG. 2(A).

図8の例では、光学系52と、前方撮像カメラ17による撮像画像に基づいて画像処理を行う画像処理部21を有する運転シーン判定部19と、ナビゲーション部(ナビゲーションECU)400と、が設けられる。 In the example of FIG. 8, an optical system 52, a driving scene determination unit 19 having an image processing unit 21 that performs image processing based on an image captured by the front imaging camera 17, and a navigation unit (navigation ECU) 400 are provided. .

光学系52は、画像が形成される表示面215を備える表示部(フラットパネルディスプレイ等)210、及び光学部材としてのレンチキュラレンズ(解像度が異なる少なくとも2つの光線分離部を備える)220で構成される立体表示装置230と、曲面ミラー(凹面鏡)171と、を有する。光学系52から表示光K(図2(A)における光線E1~E3に相当する)がウインドシールド(反射透光部材2)に向けて出射され、この結果、先に説明したとおり、解像度が異なる第1、第2の虚像V1、V2が表示される。 The optical system 52 includes a display unit (such as a flat panel display) 210 having a display surface 215 on which an image is formed, and a lenticular lens (comprising at least two light beam separation units with different resolutions) 220 as an optical member. It has a stereoscopic display device 230 and a curved mirror (concave mirror) 171. The display light K (corresponding to the light rays E1 to E3 in FIG. 2A) is emitted from the optical system 52 toward the windshield (reflective translucent member 2), and as a result, the resolution is different as described above. First and second virtual images V1 and V2 are displayed.

表示制御部300は、画像インターフェース(I/F)336と、駆動部33と、虚像表示位置制御部34と、画像生成部310と、表示対象の適切な解像度を判定して第1、第2の何れの虚像として表示するのが好ましいかを判定したり、あるいはその重要度、緊急度等を判定したりする、表示対象の属性判定部36と、各種情報取得部39(車両1のピッチ角を算出等により取得するピッチ角取得部38を含む)と、を有する。 The display control unit 300 operates with an image interface (I/F) 336, a drive unit 33, a virtual image display position control unit 34, and an image generation unit 310 to determine the appropriate resolution of the display target and to A display target attribute determination unit 36 determines which virtual image is preferable to display, or determines its importance, urgency, etc.; and a various information acquisition unit 39 (the pitch angle of the vehicle 1). (including a pitch angle acquisition unit 38 that acquires the pitch angle by calculation or the like).

また、瞳検出カメラ900は、ユーザー22の眼を撮像し、視点位置検出部902は、瞳の撮像情報に基づいてユーザー22の視点位置を検出する。検出された視点位置の情報は、適宜、画像生成部310に供給される。 Further, the pupil detection camera 900 images the eyes of the user 22, and the viewpoint position detection unit 902 detects the viewpoint position of the user 22 based on the pupil imaging information. Information on the detected viewpoint position is supplied to the image generation unit 310 as appropriate.

ナビゲーション部(ナビゲーションECU)400は、奥行きマッピング部402と、ナビ情報(道路案内情報、道路標識情報等)生成部404と、運転経路情報取得部406と、自車両位置情報取得部408と、地図情報取得部410と、記憶部(地図、道路案内情報、道路標識等のデータベースとして機能する)412と、を有する。ナビゲーション部(ナビゲーションECU)400には、車載ECU700が収集した車両情報等が、バス(BUS)を介して供給される。 The navigation unit (navigation ECU) 400 includes a depth mapping unit 402, a navigation information (road guide information, road sign information, etc.) generation unit 404, a driving route information acquisition unit 406, an own vehicle position information acquisition unit 408, and a map generation unit 404. It includes an information acquisition section 410 and a storage section 412 (functioning as a database of maps, road guide information, road signs, etc.). The navigation unit (navigation ECU) 400 is supplied with vehicle information and the like collected by the in-vehicle ECU 700 via a bus (BUS).

また、通信部500が、例えば、車両10の外部に設置されている運転支援システム(又は他車に搭載されているADASシステム等)600との無線通信によって取得した各種の情報を、適宜、ナビゲーション部400の自車両位置情報取得部408及び地図情報取得部410に供給するようにしてもよい。また、GPS受信部502がGPS衛星から受信した位置情報等を、適宜、ナビゲーション部400の自車両位置情報取得部408及び地図情報取得部410に供給するようにしてもよい。 Further, the communication unit 500 may transmit various information acquired through wireless communication with a driving support system 600 installed outside the vehicle 10 (or an ADAS system installed in another vehicle, etc.) as appropriate to the navigation system. The information may be supplied to the own vehicle position information acquisition section 408 and the map information acquisition section 410 of the section 400. Further, the position information etc. received by the GPS reception unit 502 from the GPS satellites may be supplied to the host vehicle position information acquisition unit 408 and the map information acquisition unit 410 of the navigation unit 400 as appropriate.

また、車両1には、各種センサ(ピッチ角検出用のヨートレートセンサ等を含めることができる)505が設けられている。また、車載ECU700により収集される各種の情報は、BUSを介してナビゲーション部400に供給され、また、各種情報の一部(符号J0で示している)は、ピッチ角取得部38及び各種情報取得部39にも供給される。情報J0には、現在の運転シーンにおける前方や後方、車両の周囲等における危険情報や、ユーザーに報知すべき情報の重要度判定の結果も含ませることができる。 The vehicle 1 is also provided with various sensors 505 (including a yaw rate sensor for pitch angle detection, etc.). Further, various types of information collected by the in-vehicle ECU 700 are supplied to the navigation section 400 via the BUS, and some of the various information (indicated by reference numeral J0) is transmitted to the pitch angle acquisition section 38 and various information acquisition section 38. It is also supplied to section 39. The information J0 can also include danger information in front, behind, around the vehicle, etc. in the current driving scene, and the results of determining the importance of information to be notified to the user.

表示制御部300は、この危険の程度や重要性の程度の情報を参照して、危険度や重要度の高い事象に関する表示については、表示の遠近に関係なく、解像度(鮮明度)を上昇させたり、特別の強調処理を実行させたりするなどして、ユーザーへの的確で迅速な情報の提供を実現してもよい。また、悪天候などで、ユーザーの視認性が通常時に比べて低下していると判断されるときは、虚像表示の鮮明度を高める等の画像処理を、適宜、行うこともできる。 The display control unit 300 refers to the information on the degree of danger and the degree of importance, and increases the resolution (clarity) of a display regarding an event with a high degree of danger or importance, regardless of the distance of the display. It is also possible to provide accurate and quick information to the user by performing special emphasis processing. Further, when it is determined that the user's visibility is lower than usual due to bad weather, etc., image processing such as increasing the sharpness of the virtual image display can be performed as appropriate.

表示制御部300において、各種情報取得部39に含まれるピッチ角取得部38は、画像処理部21から供給される画像情報、及び車載ECU700から供給される各種センサの情報等に基づいて、車両1の現在のピッチ角(言い換えれば車両1の傾斜)を算出する。 In the display control unit 300, the pitch angle acquisition unit 38 included in the various information acquisition unit 39 determines the pitch angle of the vehicle 1 based on the image information supplied from the image processing unit 21, the information of various sensors supplied from the in-vehicle ECU 700, etc. The current pitch angle (in other words, the inclination of the vehicle 1) of the vehicle 1 is calculated.

また、虚像表示位置制御部34は、例えば、運転シーン判定部19から提供される情報によって、車両1が例えば登り坂(あるいは下り坂)にさしかかっていると判定されるときは、ピッチ角等を考慮して、虚像の表示位置(路面に対する相対位置)を調整(補正)する。また、ナビゲーション部(ナビゲーションECU)400から供給される、表示対象である情報画像(ナビ情報等)の奥行き情報等に基づいて、虚像の表示位置を適宜、調整する。 Further, when it is determined that the vehicle 1 is approaching an uphill slope (or a downhill slope), for example, based on information provided from the driving scene determination unit 19, the virtual image display position control unit 34 adjusts the pitch angle, etc. Taking this into consideration, the display position of the virtual image (relative position to the road surface) is adjusted (corrected). Furthermore, the display position of the virtual image is adjusted as appropriate based on the depth information of the information image (navigation information, etc.) to be displayed, which is supplied from the navigation unit (navigation ECU) 400.

画像生成部35は、入力される各種情報に基づいて、表示面165に表示する視差画像(視差原画像)を生成する。生成された視差画像(視差原画像)は画像I/F336に供給される。画像I/F336は、視差画像(視差原画像)のデータcvを、光学系52の表示部210に供給する。また、駆動部33は、例えば、曲面ミラー(凹面鏡)170を回動させるための制御信号等rvsを、アクチュエータ(図7(A)の符号177及び179の少なくとも1つ)に供給する。 The image generation unit 35 generates a parallax image (original parallax image) to be displayed on the display surface 165 based on various input information. The generated parallax image (original parallax image) is supplied to the image I/F 336. The image I/F 336 supplies data cv of the parallax image (original parallax image) to the display unit 210 of the optical system 52. Further, the drive unit 33 supplies, for example, a control signal rvs for rotating the curved mirror (concave mirror) 170 to an actuator (at least one of the symbols 177 and 179 in FIG. 7(A)).

次に、図9を参照する。図9は、表示制御部による表示処理の手順の一例を示すフローチャートである。 Next, refer to FIG. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the procedure of display processing by the display control unit.

まず、車両のピッチ角を取得する(ステップS1)。次に、車両のピッチ角(傾き角)等を考慮して、虚像の表示位置の調整(補正)を行う(ステップS2)。 First, the pitch angle of the vehicle is acquired (step S1). Next, the display position of the virtual image is adjusted (corrected) in consideration of the pitch angle (tilt angle) of the vehicle, etc. (step S2).

続いて、ステップS3の処理を実行する。ステップS3では、第1の光線分離部220aに対応する表示面215a(第1の領域Z1)に高解像度(かつ立像)である方が好ましい第1の虚像V1を表示させる。また、第2の光線分離部220bに対応する表示面215b(第2の領域Z2)に相対的に低解像度(かつ傾斜像)である方が好ましい第2の虚像V2を表示させる(図5参照)。また、第2の虚像V2であっても、重要度や緊急度等からみて鮮明に表示すべきものは、画像処理(解像度上昇処理、強調処理等)にて個別に解像度(鮮明度)を向上させる。 Subsequently, the process of step S3 is executed. In step S3, the first virtual image V1, which is preferably of high resolution (and is a standing image), is displayed on the display surface 215a (first region Z1) corresponding to the first beam separation section 220a. Further, a second virtual image V2, which is preferably a relatively low resolution (and tilted image), is displayed on the display surface 215b (second region Z2) corresponding to the second beam separation section 220b (see FIG. 5). ). In addition, even for the second virtual image V2, if it should be displayed clearly in terms of importance and urgency, the resolution (clarity) is individually improved through image processing (resolution increase processing, emphasis processing, etc.) .

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、例えば、自車両からの距離が近い表示と遠い表示とが同時に表示されてユーザーがそれらを対比して見ることができるような場合においても、表示の鮮明度が一律ではなく、距離に応じた自然なぼかしの表示を視認でき、違和感が生じず、目の疲れを軽減することも可能である。 As explained above, according to the embodiments of the present invention, for example, even when a display that is close to the own vehicle and a display that is far away are displayed at the same time, the user can compare and view them. The clarity of the display is not uniform, but the display is naturally blurred depending on the distance, which does not cause discomfort and can reduce eye fatigue.

また、1つの表示が、時間の経過と共に自車両に近づいてくるような表示(表示の移動制御)を行う場合においても、ユーザーが過去の表示と現時点の表示とを対比できることから、上記の場合と同じ問題が生じ得るが、本実施形態によれば、自然な遠近感が得られ、上記の場合と同様の効果が得られ、特に問題は生じない。 In addition, even when one display approaches the own vehicle over time (display movement control), the user can compare the past display with the current display, so in the above case However, according to this embodiment, a natural sense of perspective can be obtained, and the same effect as in the above case can be obtained, and no particular problem occurs.

また、本発明の実施形態によれば、鮮明度の高い表示と自然なぼかしの表示とを併用することで、多様な表示が可能となり、HUD装置の表現力(あるいは演出力)を向上させることも可能である。 Furthermore, according to the embodiments of the present invention, by using both a high-definition display and a naturally blurred display, a variety of displays are possible, and the expressive power (or production power) of the HUD device is improved. is also possible.

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、表示制御部の負担を増やさずに、遠近感等による違和感を低減した立体像の視認が可能な立体表示装置(3Dディスプレイ)、及びこれを用いたHUD装置を提供することができる。 As described above, according to the embodiments of the present invention, there is provided a three-dimensional display device (3D display) capable of viewing a three-dimensional image with reduced discomfort caused by perspective, etc., without increasing the burden on the display control unit, and the same. It is possible to provide a HUD device using

本明細書において、車両という用語は、広義に、乗り物としても解釈し得るものである。また、ナビゲーションに関する用語(例えば標識等)についても、例えば、車両の運行に役立つ広義のナビゲーション情報という観点等も考慮し、広義に解釈するものとする。また、HUD装置には、シミュレータ(例えば、航空機のシミュレータ)として使用されるものも含まれるものとする。また、表示部や光学部材の種類は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々のものを採用することができる。 In this specification, the term vehicle can also be broadly interpreted as a vehicle. In addition, terms related to navigation (for example, signs, etc.) shall be interpreted in a broad sense, taking into account, for example, the perspective of navigation information in a broad sense that is useful for vehicle operation. Further, HUD devices include those used as simulators (for example, aircraft simulators). Further, the types of the display section and optical members are not limited to those in the above embodiments, and various types can be adopted.

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。 The invention is not limited to the exemplary embodiments described above, and those skilled in the art will be able to easily modify the exemplary embodiments described above to the extent that they fall within the scope of the claims. .

1・・・車両(自車両)、2・・・反射透光部材(ウインドシールド等)、3・・・虚像表示領域、7・・・ステアリングホイール、9・・・操作部、11・・・フロントパネル、13・・・表示器(表示パネル等)、17・・・前方撮像カメラ、19・・・運転シーン判定部、21・・・画像処理部、22・・・ユーザー、336・・画像I/F、33・・・駆動部、34・・・虚像表示位置制御部、310・・画像生成部、36・・・表示対象の属性判定部、38・・・ピッチ角取得部、39・・・各種情報取得部、40・・・道路の路面、52・・・光学系、101・・・HUD装置(立体視HUD装置)、210・・・表示部(フラットパネルディスプレイ等)、210a・・・第1の表示部、210b・・・第2の表示部、215・・・表示面、215a・・・第1の表示面、215b・・・第2の表示面、220・・・光学部材としてのレンチキュラレンズ、220a・・・第1の光線分離部(レンチキュラレンズ部)、220b・・・第2の光線分離部(レンチキュラレンズ部)、230・・・立体表示部(3Dディスプレイ部)、231・・・立体表示装置(3Dディスプレイ)、171・・・曲面ミラー(凹面鏡等)、290・・・制御部、300・・・表示制御部(表示制御装置)、400・・・ナビゲーション部(ナビゲーションECU)、500・・・通信部、502・・・GPS受信部、505・・・各種センサ、600・・・運転支援システム、700・・・車載ECU、Z1・・・表示面の第1の領域、Z2・・・表示面の第2の領域、RS・・・光学部材(立体光学部材)、V1・・・第1の虚像、V2・・・第2の虚像、GL・・・左眼用視差画像、GR・・・右眼用視差画像 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Vehicle (own vehicle), 2... Reflective transparent member (windshield etc.), 3... Virtual image display area, 7... Steering wheel, 9... Operating unit, 11... Front panel, 13...Display device (display panel, etc.), 17...Front imaging camera, 19...Driving scene determination unit, 21...Image processing unit, 22...User, 336...Image I/F, 33...Drive unit, 34...Virtual image display position control unit, 310...Image generation unit, 36...Display target attribute determination unit, 38...Pitch angle acquisition unit, 39. ...Various information acquisition unit, 40... Road surface, 52... Optical system, 101... HUD device (stereoscopic HUD device), 210... Display unit (flat panel display, etc.), 210a. ...first display section, 210b...second display section, 215...display surface, 215a...first display surface, 215b...second display surface, 220...optics Lenticular lenses as members, 220a...first light beam separation section (lenticular lens section), 220b...second light beam separation section (lenticular lens section), 230...stereoscopic display section (3D display section) , 231... Stereoscopic display device (3D display), 171... Curved mirror (concave mirror, etc.), 290... Control section, 300... Display control section (display control device), 400... Navigation section (Navigation ECU), 500...Communication unit, 502...GPS reception unit, 505...Various sensors, 600...Driving support system, 700...In-vehicle ECU, Z1...No. 1 area, Z2... second area of the display surface, RS... optical member (stereoscopic optical member), V1... first virtual image, V2... second virtual image, GL... Parallax image for left eye, GR... parallax image for right eye

Claims (7)

車両に設けられた反射透光部材に表示光を投影し、前記反射透光部材に反射された光により虚像を生成して表示するヘッドアップディスプレイ(HUD)装置であって、
ユーザーの両眼に視差画像を投影することで立体視を提供するものであって、
前記視差画像を表示する表示面を備える表示部と、
前記表示部に接触して、又は近接して配置され、左眼用視差画像及び右眼用視差画像の各光線を分離する光線分離機能をもち、
光を屈折させる第1の光学要素が、横方向に第1のピッチで配列されて、前記横方向における第1の解像度を有する第1の光線分離部と、
前記横方向に直交する方向を縦方向とするとき、前記第1の光線分離部とは異なる縦方向の位置に配置されると共に、光を屈折させる光線分離部が、前記横方向に沿って、前記第1のピッチよりも大きい第2のピッチで配置されることで、前記横方向における解像度が、前記第1の解像度よりも低い第2の解像度である第2の光線分離部と、を含む光学部材と、
前記表示部の画像表示を制御し、
前記第1の光線分離部に対応する前記表示面の第1の領域に、第1の表示対象の左眼用視差画像及び右眼用視差画像を表示させ、
前記第2の光線分離部に対応する前記表示面の第2の領域に、前記立体視における鮮明度が、前記第1の表示対象よりも低くてもよい第2の表示対象の左眼用視差画像及び右眼用視差画像を表示させる表示制御部と、から構成される立体表示装置と、
少なくとも1つの光反射部材を有し、前記立体表示装置からの光を少なくとも1回反射して、前記反射透光部材に前記表示光として投影するHUD装置の光学系と、
を有し、
前記立体表示装置における前記第1の光線分離部を経て分離された光が、前記HUD装置の光学系、及び前記反射透光部材にて反射され、その結果として得られる前記第1の表示対象についての虚像を第1の虚像とし、
前記立体表示装置における前記第2の光線分離部を経て分離された光が、前記HUD装置の光学系、及び前記反射透光部材にて反射され、その結果として得られる前記第2の表示対象についての虚像を第2の虚像とするとき、
前記第1の虚像の前記車両に最も遠い端点における、前記ユーザーの左右の各眼を基準とした第1の輻輳角をθaとし、前記第2の虚像の前記車両に最も近い端点における、前記ユーザーの左右の各眼を基準とした第2の輻輳角をθbとするとき、θa>θbである、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
A head-up display (HUD) device that projects display light onto a reflective transparent member provided on a vehicle, and generates and displays a virtual image using the light reflected by the reflective transparent member,
Provides stereoscopic vision by projecting parallax images onto the user's eyes,
a display unit including a display surface that displays the parallax image;
disposed in contact with or in close proximity to the display unit, and has a light beam separation function that separates each light beam of a left-eye parallax image and a right-eye parallax image;
a first beam separation section in which first optical elements that refract light are arranged at a first pitch in the lateral direction and have a first resolution in the lateral direction;
When the direction orthogonal to the horizontal direction is defined as the vertical direction, a light beam separating section that is arranged at a different vertical position from the first beam separating section and that refracts the light, along the horizontal direction, a second light beam separating section arranged at a second pitch larger than the first pitch, so that the resolution in the lateral direction is a second resolution lower than the first resolution; an optical member;
controlling image display on the display unit;
displaying a left-eye parallax image and a right-eye parallax image of a first display target in a first region of the display surface corresponding to the first light beam separation section;
A left-eye parallax of a second display object, which may have lower clarity in stereoscopic vision than the first display object, is provided in a second region of the display surface corresponding to the second light beam separation section. a display control unit that displays an image and a right-eye parallax image, a stereoscopic display device comprising:
an optical system of a HUD device having at least one light reflecting member and reflecting light from the stereoscopic display device at least once and projecting the reflected light onto the reflective transmissive member as the display light;
has
Regarding the first display object obtained as a result of the light separated through the first light beam separating section in the stereoscopic display device being reflected by the optical system of the HUD device and the reflective translucent member. Let the virtual image of be the first virtual image,
Regarding the second display object obtained as a result of the light separated through the second light beam separating section in the stereoscopic display device being reflected by the optical system of the HUD device and the reflective translucent member. When the virtual image of is the second virtual image,
A first convergence angle based on the left and right eyes of the user at the end point of the first virtual image farthest from the vehicle is θa, and the user at the end point of the second virtual image closest to the vehicle A head-up display device characterized in that θa>θb, where θb is a second convergence angle with respect to each of the left and right eyes.
前記第1の虚像についての輻輳角の取り得る最小値と最大値との差を第1の差分とし、前記第2の虚像についての輻輳角の取り得る最小値と最大値との差を第2の差分とするとき、前記第2の差分は、前記第1の差分よりも大きい、ことを特徴とする請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The difference between the minimum and maximum possible convergence angles for the first virtual image is a first difference, and the second difference is the difference between the minimum and maximum possible convergence angles for the second virtual image. The head-up display device according to claim 1 , wherein the second difference is larger than the first difference. 前記第1の虚像は、前記ユーザーに対して正対するように表示するのが好ましい虚像であり、
前記第2の虚像は、前記ユーザーに対して、道路の路面に沿って延在するように表示するのが好ましい虚像、又は前記路面に重畳して表示するのが好ましい虚像である、ことを特徴とする請求項又はに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The first virtual image is a virtual image that is preferably displayed directly facing the user,
The second virtual image is preferably a virtual image that is preferably displayed to the user so as to extend along the road surface, or a virtual image that is preferably displayed so as to be superimposed on the road surface. The head-up display device according to claim 1 or 2 .
前記第1の虚像は、前記車両が進行する路面に対して第1の角度θ1をなして表示され、
前記第2の虚像は、前記車両が進行する路面に対して第2の角度θ2をなして表示され、
前記第1の角度θ1は、45°<θ1≦90°を満たし、
前記第2の角度θ2は、0≦θ2≦45°を満たす、ことを特徴とする請求項乃至の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The first virtual image is displayed at a first angle θ1 with respect to the road surface on which the vehicle is traveling,
the second virtual image is displayed at a second angle θ2 with respect to the road surface on which the vehicle is traveling;
The first angle θ1 satisfies 45°<θ1≦90°,
The head-up display device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the second angle θ2 satisfies 0≦θ2≦45°.
前記第1の表示対象は、文字、図形、記号の少なくとも1つを含む、前記車両の情報、前記車両の周囲の情報、ナビゲーション情報の少なくとも1つである情報画像であり、
前記第2の表示対象は、前記車両、又は他車両の進行に関する矢印の図形、又は矢印以外の図形を含む情報画像である、ことを特徴とする請求項乃至の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The first display target is an information image that is at least one of information about the vehicle, information about the surroundings of the vehicle, and navigation information, including at least one of characters, graphics, and symbols;
5. The second display target is an information image including an arrow figure or a figure other than an arrow regarding the progress of the vehicle or another vehicle . head-up display device.
前記表示制御部は、前記第2の虚像が、時間経過と共に前記車両に近づくように移動させる表示制御を実行することを特徴とする、請求項乃至の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The head-up device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the display control unit executes display control to move the second virtual image closer to the vehicle over time. display device. 前記表示制御部は、前記第2の表示対象が、緊急度又は重要度が通常よりも高い情報を含むと判定されるときは、前記第2の表示対象の左眼用視差画像及び右眼用視差画像を前記表示面の前記第2の領域に表示するに際し、前記第2の表示対象の左眼用視差画像及び右眼用視差画像に、解像度の低下を抑制する画像処理を施すことを特徴とする請求項乃至の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 When it is determined that the second display target includes information with a higher degree of urgency or importance than usual, the display control unit displays a left-eye parallax image and a right-eye parallax image of the second display target. When displaying a parallax image in the second area of the display surface, the left-eye parallax image and the right-eye parallax image of the second display target are subjected to image processing to suppress a decrease in resolution. A head-up display device according to any one of claims 1 to 6 .
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