JP2018120141A

JP2018120141A - Head-up display

Info

Publication number: JP2018120141A
Application number: JP2017012507A
Authority: JP
Inventors: 俊輔佐治; Shunsuke Saji; 健川合; Takeshi Kawai
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2037-01-26
Also published as: JP6845988B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce discomfort caused to a viewer in moving a display position of a virtual image.SOLUTION: An actuator control part 53 controls a first actuator 30 that rotates a display surface 11 on which an image is displayed to execute angle adjustment processing S3 of adjusting an angle of an image formation surface 200 to be parallel to target arrangement 200r, and subsequently controls the first actuator 30 together with a second actuator 40 that rotates a projection part 20 that projects an image on a projection target member to execute position adjustment processing S4 of moving the image formation surface 200 to be flush with the target arrangement 200r while maintaining the angle of the image formation surface 200.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、車両に搭載され、車両前方の実景に虚像を重畳して表示するヘッドアップディスプレイに関する。 The present invention relates to a head-up display that is mounted on a vehicle and displays a virtual image superimposed on a real scene in front of the vehicle.

従来、車両に搭載され、画像を表示する表示部と、表示部が表示した画像を被投影部材に投影することで所望の位置に虚像を結像させる投影部と、を備えるヘッドアップディスプレイが知られている。 Conventionally, a head-up display equipped with a display unit that is mounted on a vehicle and displays an image, and a projection unit that forms a virtual image at a desired position by projecting the image displayed on the display unit onto a projection target member is known. It has been.

しかしながら、車両に搭載する積荷の重さによっては、車両前方が鉛直方向上側に上がってしまい、ヘッドアップディスプレイが虚像を表示する位置が、通常の表示位置からずれてしまうことが考えられる。 However, depending on the weight of the load mounted on the vehicle, the front of the vehicle may rise upward in the vertical direction, and the position at which the head-up display displays the virtual image may deviate from the normal display position.

特許文献１に開示されているヘッドアップディスプレイは、車両の姿勢情報を取得する車両姿勢情報取得手段を備え、投影部を回転させることで、車両の姿勢によって変化してしまった虚像の表示位置を、通常の表示位置（目標の配置）に移動させるものである。 The head-up display disclosed in Patent Document 1 includes vehicle posture information acquisition means for acquiring vehicle posture information, and rotates the projection unit to display the display position of the virtual image that has changed according to the vehicle posture. , It is moved to the normal display position (target arrangement).

特開２０１６−１７５６１８号公報JP-A-2006-175618

しかしながら、虚像の表示位置を移動させるため投影部を回転させると、虚像の像面（結像面）の角度が変化してしまい、視認者が違和感を覚えるおそれがあった。 However, if the projection unit is rotated to move the display position of the virtual image, the angle of the image plane (imaging plane) of the virtual image changes, and the viewer may feel uncomfortable.

本発明は、虚像の表示位置を移動させる際に視認者に違和感を与えにくいヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the head-up display which does not give a viewer discomfort when moving the display position of a virtual image.

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点におけるヘッドアップディスプレイは、
車両１に搭載され、被投影部材２に画像を投影することで、前記画像に基づく虚像２００Ｖを前記車両１の前方に位置する所定の結像面２００に結像するヘッドアップディスプレイ１００であって、
前記画像を表示する表示面１１を有する画像表示部１０と、
前記画像を前記被投影部材２に向けて投影する投影部２０と、
前記表示面を回転させる第１のアクチュエータ３０と、
前記投影部を回転させる第２のアクチュエータ４０と、
前記第１のアクチュエータ３０と前記第２のアクチュエータ４０とを制御するアクチュエータ制御部５３と、を備え、
前記アクチュエータ制御部５３は、前記第１のアクチュエータ３０を制御して、目標の配置２００ｒと平行になるように前記結像面２００の角度２１０を調整する角度調整処理Ｓ３を実行した後、
前記第１のアクチュエータ３０と前記第２のアクチュエータ４０とを同時に制御して、前記結像面２００の前記角度２１０を維持させたまま、前記目標の配置２００ｒと同一面となるように前記結像面２００を移動させる位置調整処理Ｓ４を実行する。斯かる構成によって、結像面２００上に表示される虚像２００Ｖは、移動している最中も、示す向きが一定になるため、運転者に違和感を与えることなく、虚像２００Ｖを移動させることができる。 In order to achieve the above object, the head-up display according to the first aspect of the present invention provides:
A head-up display 100 that is mounted on a vehicle 1 and projects a virtual image 200V based on the image onto a predetermined imaging plane 200 positioned in front of the vehicle 1 by projecting an image onto a projection target member 2. ,
An image display unit 10 having a display surface 11 for displaying the image;
A projection unit 20 that projects the image onto the projection target member 2;
A first actuator 30 for rotating the display surface;
A second actuator 40 for rotating the projection unit;
An actuator controller 53 for controlling the first actuator 30 and the second actuator 40;
The actuator control unit 53 controls the first actuator 30 to execute an angle adjustment process S3 for adjusting the angle 210 of the imaging plane 200 so as to be parallel to the target arrangement 200r.
The first actuator 30 and the second actuator 40 are simultaneously controlled to maintain the angle 210 of the image formation surface 200 and maintain the image formation so as to be flush with the target arrangement 200r. A position adjustment process S4 for moving the surface 200 is executed. With such a configuration, the virtual image 200V displayed on the imaging surface 200 has a constant orientation even while it is moving, so that the virtual image 200V can be moved without causing the driver to feel uncomfortable. it can.

また、本発明の第２の観点におけるヘッドアップディスプレイにおいて、前記画像表示部１０は、前記角度調整処理Ｓ３を実行する際の前記虚像２００Ｖの視認性を、前記位置調整処理Ｓ４を実行する際の前記虚像２００Ｖの視認性より低くしてもよい。斯かる構成によって、角度２１０が変化している最中の示す向きが徐々に変化してしまい視認者に違和感を与えるおそれのある虚像を、視認者に認識されにくくすることができる。 Further, in the head-up display according to the second aspect of the present invention, the image display unit 10 determines the visibility of the virtual image 200V when the angle adjustment process S3 is executed, when the position adjustment process S4 is executed. It may be lower than the visibility of the virtual image 200V. With such a configuration, it is possible to make it difficult for the viewer to recognize a virtual image that may cause the viewer to feel uncomfortable because the direction indicated while the angle 210 is changing gradually changes.

また、本発明の第３の観点におけるヘッドアップディスプレイにおいて、前記アクチュエータ制御部５３は、前記位置調整処理Ｓ４において、視認者に視認される前記結像面２００の移動速度が一定となるように、前記第２のアクチュエータ４０を制御してもよい。斯かる構成によって、視認者にとって違和感のないスムーズな結像面２００の平行移動を視認させることができる。 Further, in the head-up display according to the third aspect of the present invention, the actuator control unit 53 is configured so that the moving speed of the imaging surface 200 viewed by a viewer is constant in the position adjustment process S4. The second actuator 40 may be controlled. With such a configuration, it is possible to visually recognize the smooth translation of the imaging surface 200 that does not give the viewer a sense of incongruity.

また、本発明の第４の観点におけるヘッドアップディスプレイにおいて、前記アクチュエータ制御部５３は、前記位置調整処理Ｓ４の第１のタイミングｔ１２〜ｔ１３で視認者に視認される前記結像面の移動速度を、前記位置調整処理の前記第１のタイミングより遅い第２のタイミングｔ１３〜ｔ１４で視認者に視認される前記結像面２００の移動速度より速くするように、前記第２のアクチュエータ４０を制御してもよい。斯かる構成により、虚像２００Ｖの移動速度が変化する（遅くなる）ことをもって、虚像２００Ｖが表示される結像面２００の位置調整の完了が近いことを視認者に認識させることができる。 Further, in the head-up display according to the fourth aspect of the present invention, the actuator control unit 53 determines the moving speed of the imaging surface visually recognized by the viewer at the first timing t12 to t13 of the position adjustment process S4. The second actuator 40 is controlled so as to be faster than the moving speed of the imaging plane 200 viewed by the viewer at a second timing t13 to t14 that is later than the first timing of the position adjustment processing. May be. With such a configuration, when the moving speed of the virtual image 200V changes (becomes slow), the viewer can recognize that the position adjustment of the imaging surface 200 on which the virtual image 200V is displayed is almost complete.

また、本発明の第５の観点におけるヘッドアップディスプレイにおいて、前記車両１の姿勢に関する車両姿勢情報５Ｇを取得する姿勢情報取得手段５１をさらに備え、
前記アクチュエータ制御部５３は、前記姿勢情報取得手段５１が取得した前記車両姿勢情報５Ｇに基づき、前記車両１の姿勢が変化する前の前記結像面２００の配置２００ｒを前記目標の配置に設定してもよい。斯かる構成により、車両１の姿勢が変化した場合であっても、車両１の姿勢が変化する前の基準となる配置２００ｒに結像面２００の配置を調整することができる。 The head-up display according to the fifth aspect of the present invention further includes posture information acquisition means 51 for acquiring vehicle posture information 5G related to the posture of the vehicle 1,
Based on the vehicle attitude information 5G acquired by the attitude information acquisition unit 51, the actuator control unit 53 sets the arrangement 200r of the imaging plane 200 before the attitude of the vehicle 1 is changed to the target arrangement. May be. With such a configuration, even when the attitude of the vehicle 1 changes, the arrangement of the imaging plane 200 can be adjusted to the reference arrangement 200r before the attitude of the vehicle 1 changes.

以下に説明する実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられ、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 embodiments described below are used to easily understand the present invention, and those skilled in the art should note that the present invention is not unduly limited by the embodiments described below.

図１は、本発明のヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと記載）の実施形態の構成を示す図である。
本実施形態のＨＵＤ１００は、車両１のフロントウインドシールド（非被投影部材の一例）２に画像光Ｋを投影することで、視認者から見てフロントウインドシールド２を介した位置に仮想的に生成される結像面２００上に、虚像２００Ｖを結像する。視認者は、運転席の所定の範囲であるアイボックス３内に視点をおくことで虚像２００Ｖを視認することができる。ＨＵＤ１００が生成する結像面２００は、例えば、一端が遠方側で他端が近傍側になるように、所定の角度２１０ｒだけ路面４に対して傾いている。この角度２１０ｒは、例えば、＋２０度（図１のＣＷ方向）〜−２０度（図１のＣＣＷ方向）であり、結像面２００は、アイボックス３から前方方向（車両１の進行方向）に１０[ｍ]離れた位置から１００[ｍ]離れた位置に亘って生成される。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a head-up display (hereinafter referred to as HUD) of the present invention.
The HUD 100 of this embodiment is virtually generated at a position through the front windshield 2 as viewed from the viewer by projecting the image light K onto the front windshield (an example of a non-projection member) 2 of the vehicle 1. A virtual image 200V is formed on the imaging surface 200 to be formed. The viewer can visually recognize the virtual image 200V by placing the viewpoint in the eye box 3 that is a predetermined range of the driver's seat. The imaging plane 200 generated by the HUD 100 is inclined with respect to the road surface 4 by a predetermined angle 210r so that one end is on the far side and the other end is on the near side, for example. The angle 210r is, for example, +20 degrees (CW direction in FIG. 1) to −20 degrees (CCW direction in FIG. 1), and the imaging plane 200 is forward from the eyebox 3 (the traveling direction of the vehicle 1). It is generated from a position 10 [m] away from a position 100 [m] away.

ＨＵＤ１００は、例えば、虚像２００Ｖの元となる図示しない画像を表示面１１上に表示する画像表示部１０と、画像表示部１０が表示する画像を、フロントウインドシールド２に向けて投影する投影部２０と、画像表示部１０の表示面１１を回動させる第１のアクチュエータ３０と、投影部２０を回動させる第２のアクチュエータ４０と、制御部５０と、から構成される。ＨＵＤ１００（制御部５０）は、車両１に搭載される車載ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）などからなるバス５に接続され、このバス５から後述する車両１の車両姿勢情報５Ｇなどを取得することができる。 The HUD 100 includes, for example, an image display unit 10 that displays an image (not shown) that is a source of the virtual image 200V on the display surface 11, and a projection unit 20 that projects an image displayed by the image display unit 10 toward the front windshield 2. A first actuator 30 that rotates the display surface 11 of the image display unit 10, a second actuator 40 that rotates the projection unit 20, and a control unit 50. The HUD 100 (control unit 50) is connected to a bus 5 including an in-vehicle LAN (Local Area Network) mounted on the vehicle 1 and can acquire vehicle attitude information 5G of the vehicle 1 to be described later from the bus 5. .

画像表示部１０は、画像を表示面１１に表示するものであり、例えば、液晶表示素子などの透過型表示パネルや、有機ＥＬ素子などの自発光表示パネルや、ＤＭＤやＬＣｏＳ（登録商標）などの反射型表示パネルや、レーザー光を走査する走査型表示装置などを適用することができる。なお、第１のアクチュエータ３０が回動させる画像表示部１０の表示面１１は、画像表示部１０が透過型表示パネルまたは自発光表示パネルであれば、液晶表示素子や有機ＥＬ素子が表示面１１に該当し、画像表示部１０が反射型表示パネルや走査型表示装置であれば、画像が表示されるスクリーンが表示面１１に該当する。また、投影部２０には、平面鏡、曲面鏡、自由曲面鏡などの反射光学系や、曲面レンズ、自由曲面レンズなどの透過型，屈折型の光学系や、ハーフミラーなどの半透過型光学系などを適用可能である。投影部２０は、典型的には、画像表示部１０が表示する画像を拡大した虚像２００Ｖにする拡大機能、フロントウインドシールド２の歪みを補正し、歪みのない虚像２００Ｖを視認させる歪み補正機能、虚像２００Ｖを視認者から所定の距離だけ離れた位置で結像させる機能を有する。 The image display unit 10 displays an image on the display surface 11. For example, a transmissive display panel such as a liquid crystal display element, a self-luminous display panel such as an organic EL element, DMD, LCoS (registered trademark), or the like. A reflective display panel, a scanning display device that scans with laser light, or the like can be applied. The display surface 11 of the image display unit 10 rotated by the first actuator 30 is a liquid crystal display element or an organic EL element if the image display unit 10 is a transmissive display panel or a self-luminous display panel. If the image display unit 10 is a reflective display panel or a scanning display device, the screen on which the image is displayed corresponds to the display surface 11. The projection unit 20 includes a reflective optical system such as a plane mirror, a curved mirror, and a free-form surface mirror, a transmissive and refractive optical system such as a curved lens and a free-form surface lens, and a semi-transmissive optical system such as a half mirror. Etc. are applicable. The projection unit 20 typically has an enlargement function that makes the image displayed by the image display unit 10 an enlarged virtual image 200V, a distortion correction function that corrects distortion of the front windshield 2 and visually recognizes an undistorted virtual image 200V, It has a function of forming the virtual image 200V at a position away from the viewer by a predetermined distance.

図２は、図１のＨＵＤ１００のシステム構成を示す。制御部５０は、プログラムにより作動する単数または複数のマイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどで構成れている。制御部５０は、バス５に接続され、後述する車両情報５Ｆや車両姿勢情報５Ｇなどを取得する入力部５１と、入力部５１から入力した情報に基づき画像データを生成して画像表示部１０を制御する表示制御部５２と、結像面２００を回転および移動させる第１のアクチュエータ３０および第２のアクチュエータ４０を制御するアクチュエータ制御部５３と、から構成される。制御部５０は、第２のアクチュエータ４０を制御して投影部２０を回動させつつ、第１のアクチュエータ３０を制御して画像表示部１０を回動させることで、虚像２００Ｖが結像される結像面２００を、路面（実景）４に対する角度を一定に保ちつつ移動させることができる。この動作を実行するための結像面補正処理については、後述する。なお、入力部５１は、バス５を介して車両姿勢検出部６から車両１のピッチング角を含む車両姿勢情報５Ｇを取得することができ、本発明の請求項に記載の車両姿勢情報取得手段としての機能も有する。また、制御部５０の一部または全部の機能は、ＨＵＤ１００の外側の車両１側に設けられてもよい。以上が、本実施形態のＨＵＤ１００の構成である。 FIG. 2 shows a system configuration of the HUD 100 of FIG. The control unit 50 is composed of one or a plurality of microcomputers, FPGAs, ASICs and the like that are operated by a program. The control unit 50 is connected to the bus 5 and generates an image data based on an input unit 51 that acquires vehicle information 5F and vehicle attitude information 5G, which will be described later, and information input from the input unit 51. The display control unit 52 controls the first actuator 30 that rotates and moves the imaging surface 200 and the actuator control unit 53 controls the second actuator 40. The control unit 50 controls the second actuator 40 to rotate the projection unit 20 and controls the first actuator 30 to rotate the image display unit 10, thereby forming a virtual image 200V. The imaging plane 200 can be moved while keeping the angle with respect to the road surface (actual scene) 4 constant. The imaging plane correction process for executing this operation will be described later. The input unit 51 can acquire the vehicle posture information 5G including the pitching angle of the vehicle 1 from the vehicle posture detection unit 6 via the bus 5 as vehicle posture information acquisition means according to the claims of the present invention. It also has the function. Further, some or all of the functions of the control unit 50 may be provided on the vehicle 1 side outside the HUD 100. The above is the configuration of the HUD 100 of the present embodiment.

車両姿勢検出部６は、車両１に搭載され、車両１の姿勢を検出するものであり、例えば、三軸加速度センサ（図示しない）と、前記三軸加速度センサが検出した三軸加速度を解析することで、水平面を基準とした車両１のピッチング角（車両姿勢）を推定し、車両１のピッチング角に関する情報を含む車両姿勢情報５ＧをＨＵＤ１００（制御部５０）に出力する。なお、車両姿勢検出部６は、前述した三軸加速度センサ以外に、車両１のサスペンション近傍に配置されるハイトセンサ（図示しない）で構成されてもよい。このとき、車両姿勢検出部６は、前記ハイトセンサが検出する車両１の地面からの高さを解析することで、前述したように車両１のピッチング角を推定し、車両１のピッチング角に関する情報を含む車両姿勢情報５ＧをＨＵＤ１００（制御部５０）に出力する。なお、車両姿勢検出部６が、車両１のピッチング角を求める方法は、前述した方法に限定されず、公知のセンサや解析方法を用いて車両１のピッチング角を求めてもよい。さらに、車両姿勢検出部６は、車両１のピッチング角以外に、車両１の地面からの高さに関する情報を含む車両姿勢情報５ＧをＨＵＤ１００に出力してもよい。また、車両姿勢検出部６は、ＨＵＤ１００に設けられてもよい。 The vehicle attitude detection unit 6 is mounted on the vehicle 1 and detects the attitude of the vehicle 1. For example, the vehicle attitude detection unit 6 analyzes a triaxial acceleration sensor (not shown) and the triaxial acceleration detected by the triaxial acceleration sensor. Thus, the pitching angle (vehicle attitude) of the vehicle 1 with respect to the horizontal plane is estimated, and the vehicle attitude information 5G including information related to the pitching angle of the vehicle 1 is output to the HUD 100 (control unit 50). The vehicle posture detection unit 6 may be configured by a height sensor (not shown) disposed in the vicinity of the suspension of the vehicle 1 in addition to the above-described triaxial acceleration sensor. At this time, the vehicle posture detection unit 6 estimates the pitching angle of the vehicle 1 as described above by analyzing the height of the vehicle 1 from the ground detected by the height sensor, and information on the pitching angle of the vehicle 1. Is output to the HUD 100 (control unit 50). Note that the method by which the vehicle attitude detection unit 6 determines the pitching angle of the vehicle 1 is not limited to the method described above, and the pitching angle of the vehicle 1 may be determined using a known sensor or analysis method. Further, the vehicle posture detection unit 6 may output vehicle posture information 5G including information on the height of the vehicle 1 from the ground in addition to the pitching angle of the vehicle 1 to the HUD 100. Further, the vehicle posture detection unit 6 may be provided in the HUD 100.

図３は、本実施形態のＨＵＤ１００が結像面補正処理を実行する際の結像面２００の配置の時間推移を示したものであり、車両１の先端が上側に向くピッチアップの状態になった場合の結像面２００の配置（後述する第１の配置２０１）を、車両１のピッチング角が通常状態（車両１の先端が水平を向く状態）である場合の結像面２００の配置２００ｒに、移動させる様子を示している。以下では、車両１のピッチング角が通常状態である場合の結像面２００の配置２００ｒを、基準配置および目標の配置とも呼ぶ。 FIG. 3 shows the time transition of the arrangement of the imaging plane 200 when the HUD 100 of this embodiment executes the imaging plane correction process, and the vehicle 1 is in a pitch-up state in which the front end faces upward. The arrangement 200r of the imaging plane 200 when the pitching angle of the vehicle 1 is in a normal state (a state where the tip of the vehicle 1 is directed horizontally) is the arrangement of the imaging plane 200 (first arrangement 201 described later). Fig. 6 shows the state of movement. Hereinafter, the arrangement 200r of the image plane 200 when the pitching angle of the vehicle 1 is in the normal state is also referred to as a reference arrangement and a target arrangement.

図３において、結像面２００の基準配置２００ｒは、水平面に対して２１０ｒ傾いている。車両１が、ピッチング角Ｐｕだけピッチアップした場合、結像面２００も、車両１のピッチングの回転中心を軸にして角度Ｐｕだけ回転した第１の配置２０１に移動する。すなわち、第１の配置２０１の結像面２００は、基準配置２００ｒの結像面２００と非平行になり、基準配置２００ｒを基準とした相対角度Ｃが車両１のピッチング角と同じ大きさの角度Ｃｕ（Ｃｕ＝Ｐｕ）となり、基準配置２００ｒを基準とした相対距離Ｄが距離Ｄｕとなる。後述する結像面補正処理では、アクチュエータ制御部５３は、結像面２００を、まず、相対角度Ｃｕを有する第１の配置２０１から相対角度をゼロにした第２の配置２０２とした後、相対距離Ｄｕがゼロとなるように第２の配置２０２から基準配置２００ｒまで平行移動させる。なお、結像面２００の配置は、必ずしも基準配置２００ｒに一致させる必要はなく、同一面上に移動させてもよい。 In FIG. 3, the reference arrangement 200r of the image plane 200 is inclined by 210r with respect to the horizontal plane. When the vehicle 1 is pitched up by the pitching angle Pu, the imaging plane 200 also moves to the first arrangement 201 rotated by the angle Pu around the pitching rotation center of the vehicle 1. That is, the imaging plane 200 of the first arrangement 201 is not parallel to the imaging plane 200 of the reference arrangement 200r, and the relative angle C with respect to the reference arrangement 200r is an angle that is the same as the pitching angle of the vehicle 1 Cu (Cu = Pu), and the relative distance D based on the reference arrangement 200r is the distance Du. In the imaging plane correction process described later, the actuator controller 53 first changes the imaging plane 200 from the first arrangement 201 having the relative angle Cu to the second arrangement 202 with the relative angle being zero, The second arrangement 202 is translated to the reference arrangement 200r so that the distance Du becomes zero. Note that the arrangement of the imaging plane 200 is not necessarily matched with the reference arrangement 200r, and may be moved on the same plane.

図４は、本実施形態のＨＵＤ１００が実行する結像面補正処理を示すフローチャートである。また、図５は、第１のアクチュエータ３０が回動させる表示面１１の角度（図５（ａ））、第２のアクチュエータ４０が回動させる投影部２０の角度（図５（ｂ））、結像面２００の基準配置２００ｒを基準とした結像面２００の相対角度Ｃ（図５（ｃ））、および結像面２００の基準配置２００ｒを基準とした結像面２００の相対距離Ｄ（図５（ｄ））のタイミングチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing an image plane correction process executed by the HUD 100 of this embodiment. 5 shows the angle of the display surface 11 that the first actuator 30 rotates (FIG. 5A), the angle of the projection unit 20 that the second actuator 40 rotates (FIG. 5B), The relative angle C (FIG. 5C) of the imaging plane 200 with reference to the reference arrangement 200r of the imaging plane 200, and the relative distance D (of the imaging plane 200 with reference to the reference arrangement 200r of the imaging plane 200). 6 is a timing chart of FIG.

図４に示す結像面補正処理は、例えば、車両１が起動されたとき、又は、車両１の電子機器に電力が供給されたとき、又は、車両１の起動または車両１の電子機器の電力供給から所定時間経過したときに開始される。 The imaging plane correction process shown in FIG. 4 is performed, for example, when the vehicle 1 is activated, when power is supplied to the electronic device of the vehicle 1, or when the vehicle 1 is activated or the electronic device of the vehicle 1 is powered. It is started when a predetermined time has elapsed from the supply.

まず、ステップＳ１では、入力部５１は、車両１のピッチング角を示す車両姿勢情報５Ｇを車両姿勢検出部６から取得する。 First, in step S <b> 1, the input unit 51 acquires vehicle posture information 5 </ b> G indicating the pitching angle of the vehicle 1 from the vehicle posture detection unit 6.

ステップＳ２では、アクチュエータ制御部５３は、ステップＳ１で取得した車両姿勢情報５Ｇに基づき、第１のアクチュエータ３０により表示面１１を回動させる第１の駆動データＡ１と、第２のアクチュエータ４０により投影部２０を回動させる第２の駆動データＡ２を決定する。 In step S2, the actuator controller 53 projects the first drive data A1 for rotating the display surface 11 by the first actuator 30 and the second actuator 40 based on the vehicle attitude information 5G acquired in step S1. Second drive data A2 for rotating the unit 20 is determined.

ステップＳ３では、アクチュエータ制御部５３は、ステップＳ２で決定した第１の駆動データＡ１に基づき第１のアクチュエータ３０を駆動することで、表示面１１を回動させ、結像面２００を、相対角度Ｃｕを有する第１の配置２０１から相対角度がゼロである第２の配置２０２にする（図５（ａ），図５（ｃ）の時間ｔ１〜ｔ２参照）。すなわち、アクチュエータ制御部５３は、表示面１１を回動させることで、結像面２００を基準配置２００ｒに平行にする。 In step S3, the actuator control unit 53 drives the first actuator 30 based on the first drive data A1 determined in step S2, thereby rotating the display surface 11 and moving the imaging surface 200 to the relative angle. The first arrangement 201 having Cu is changed to the second arrangement 202 having a relative angle of zero (see times t1 to t2 in FIGS. 5A and 5C). In other words, the actuator control unit 53 rotates the display surface 11 to make the imaging surface 200 parallel to the reference arrangement 200r.

ステップＳ４では、アクチュエータ制御部５３は、ステップＳ２で決定した第２の駆動データＡ２に基づき第２のアクチュエータ４０を駆動することで、投影部２０を回動させ、結像面２００を、相対距離Ｄｕを有する第２の配置２０２から基準配置２００ｒに移動させる（図５（ｂ），図５（ｄ）の時間ｔ２〜ｔ３参照）。これと同時に、アクチュエータ制御部５３は、第１の駆動データＡ１に基づき第１のアクチュエータ３０を駆動して、表示面１１を回動させることで、結像面２００の角度を、ステップＳ３で調整した角度（基準配置２００ｒと平行となる角度）に維持したまま（図５（ａ），図５（ｃ）の時間ｔ２〜ｔ３参照）、第２の配置２０２から基準配置２００ｒに移動させることができる。すなわち、アクチュエータ制御部５３は、表示面１１と投影部２０とを同時に回動させることで、結像面２００を基準配置２００ｒまで平行移動させる。なお、アクチュエータ制御部５３は、投影部２０の角度を概ね時間に対して線形的に変化させる（表示面１１の角度を時間に対して非線形的に変形させる）ことで、視認者に視認される結像面２００の移動速度は、図５（ｄ）の時間ｔ２〜ｔ３のように一定とすることができ、視認者にとって違和感のないスムーズな結像面２００の平行移動を視認させることができる。なお、このステップＳ４で、結像面２００は、移動する際、厳密に角度を保持する必要はなく、±３［ｄｅｇｒｅｅ］程度変化してもよい。 In step S4, the actuator control unit 53 drives the second actuator 40 based on the second drive data A2 determined in step S2, thereby rotating the projection unit 20 and moving the imaging surface 200 to the relative distance. The second arrangement 202 having Du is moved to the reference arrangement 200r (see times t2 to t3 in FIGS. 5B and 5D). At the same time, the actuator control unit 53 drives the first actuator 30 based on the first drive data A1 to rotate the display surface 11, thereby adjusting the angle of the image plane 200 in step S3. It is possible to move the second arrangement 202 to the reference arrangement 200r while maintaining the angle (an angle parallel to the reference arrangement 200r) (see times t2 to t3 in FIGS. 5A and 5C). it can. That is, the actuator control unit 53 rotates the display surface 11 and the projection unit 20 at the same time, thereby translating the imaging surface 200 to the reference arrangement 200r. The actuator controller 53 is visually recognized by the viewer by changing the angle of the projection unit 20 approximately linearly with respect to time (non-linearly deforming the angle of the display surface 11 with respect to time). The moving speed of the imaging plane 200 can be constant as shown in the time t2 to t3 in FIG. 5D, and the smooth parallel movement of the imaging plane 200 can be made visible to the viewer. . In this step S4, the image plane 200 does not need to hold an angle strictly when moving, and may change by about ± 3 [degree].

以上に説明したように、第１の実施形態の制御部５０（アクチュエータ制御部５３）は、まず、結像面２００を、車両１のピッチング角が通常状態（車両１の先端が水平を向く状態）である場合の結像面２００の配置である基準配置２００ｒと平行となるように角度調整した後、この角度を維持しながら基準配置２００ｒまで平行移動させる。これにより、結像面２００上に表示される虚像２００Ｖは、移動している最中も、示す向きが一定になるため、運転者に違和感を与えることなく、虚像２００Ｖを移動させることができる。 As described above, the control unit 50 (actuator control unit 53) of the first embodiment first displays the imaging surface 200 with the pitching angle of the vehicle 1 in the normal state (the state where the tip of the vehicle 1 faces horizontal). ), The angle is adjusted so as to be parallel to the reference arrangement 200r, which is the arrangement of the imaging plane 200, and the parallel movement is made to the reference arrangement 200r while maintaining this angle. As a result, the virtual image 200V displayed on the imaging plane 200 has a constant orientation even while it is moving, so that the virtual image 200V can be moved without causing the driver to feel uncomfortable.

（第２の実施形態）
図６は、第１のアクチュエータ３０が回動させる表示面１１の角度（図６（ａ））、第２のアクチュエータ４０が回動させる投影部２０の角度（図６（ｂ））、結像面２００の基準配置２００ｒを基準とした結像面２００の相対角度（図６（ｃ））、および結像面２００の基準配置２００ｒを基準とした結像面２００の相対距離（図６（ｄ））のタイミングチャートである。図６に示すように、アクチュエータ制御部５３は、結像面２００を平行移動させている際（時間ｔ１２〜ｔ１４）、途中の時間ｔ１３から、投影部２０の角度を変化させる速度を遅くすることで、結像面２００の移動速度を遅くすることができる。ヘッドアップディスプレイ１００は、典型的には、第１の実施形態または第２の実施形態を実行することができるが、条件に応じて、第１の実施形態および第２の実施形態を切り替えて実行してもよい。 (Second Embodiment)
6 shows the angle of the display surface 11 rotated by the first actuator 30 (FIG. 6A), the angle of the projection unit 20 rotated by the second actuator 40 (FIG. 6B), and image formation. The relative angle of the imaging plane 200 with respect to the reference arrangement 200r of the plane 200 (FIG. 6C) and the relative distance of the imaging plane 200 with reference to the reference arrangement 200r of the imaging plane 200 (FIG. )). As shown in FIG. 6, when the image forming plane 200 is translated (time t12 to t14), the actuator control unit 53 decreases the speed at which the angle of the projection unit 20 is changed from the time t13. Thus, the moving speed of the image plane 200 can be slowed down. The head-up display 100 can typically execute the first embodiment or the second embodiment, but switches between the first embodiment and the second embodiment depending on conditions. May be.

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第三の実施形態に係るＨＵＤ１００のシステムの構成を示す図である。図７に示すように、アクチュエータ制御部５３は、車両ＥＣＵ７から、結像面２００の目標の配置２００ｒまたは目標の配置２００ｒを基準とした現在の結像面２００の相対角度Ｃおよび相対距離Ｄを含む目標配置情報５Ｅを、入力部（目標配置情報取得手段）５１から取得し、これに基づき、前記結像面補正処理を実行してもよい。また、アクチュエータ制御部５３は、車両ＥＣＵ７から、前記結像面補正処理を実行する契機となる車両情報５Ｆを、入力部（車両情報取得手段）５１から取得し、制御部５０内の図示しない記憶部に予め記憶された結像面２００の複数の目標の配置２００ｒの中から、入力した車両情報５Ｆに応じた目標の配置２００ｒを読み出し、前記結像面補正処理を実行してもよい。 (Third embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a system configuration of the HUD 100 according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the actuator control unit 53 determines the current relative angle C and relative distance D of the imaging plane 200 with reference to the target arrangement 200r or the target arrangement 200r of the imaging plane 200 from the vehicle ECU 7. The included target arrangement information 5E may be acquired from the input unit (target arrangement information acquisition means) 51, and the image plane correction process may be executed based on the target arrangement information 5E. Further, the actuator control unit 53 acquires vehicle information 5F that triggers the execution of the imaging plane correction process from the vehicle ECU 7 from the input unit (vehicle information acquisition unit) 51, and stores in the control unit 50, not shown. The target plane 200r corresponding to the input vehicle information 5F may be read out from a plurality of target planes 200r stored in advance in the imaging plane 200, and the imaging plane correction process may be executed.

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。 The present invention is not limited to the above-described exemplary embodiments, and those skilled in the art can easily change the above-described exemplary embodiments to the scope of the claims.

本発明の第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the head-up display which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 上記実施形態に係るヘッドアップディスプレイのシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the system of the head-up display which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係るヘッドアップディスプレイが結像面補正処理を実行した際の結像面の配置の推移を示した図であり、車両がピッチアップの状態になった場合の結像面の配置を、車両のピッチング角が通常状態である場合の結像面の配置に移動させる様子を示している。It is the figure which showed the transition of the arrangement of the image plane when the head-up display according to the embodiment executes the image plane correction process, and shows the arrangement of the image plane when the vehicle is in a pitch-up state. FIG. 5 shows a state where the vehicle is moved to the arrangement of the imaging plane when the pitching angle of the vehicle is in a normal state. 上記実施形態のヘッドアップディスプレイが実行する結像面補正処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the image surface correction process which the head up display of the said embodiment performs. 上記実施形態のヘッドアップディスプレイにおける、第１のアクチュエータが回動させる表示面の角度（図５（ａ））、第２のアクチュエータが回動させる投影部の角度（図５（ｂ））、基準配置を基準とした結像面の相対角度（図５（ｃ））、および基準配置を基準とした結像面の相対距離（図５（ｄ））のタイミングチャートである。In the head-up display of the above embodiment, the angle of the display surface rotated by the first actuator (FIG. 5A), the angle of the projection unit rotated by the second actuator (FIG. 5B), and the reference FIG. 6 is a timing chart of a relative angle (FIG. 5C) of the imaging plane with reference to the arrangement and a relative distance (FIG. 5D) of the imaging plane with reference to the reference arrangement. 本発明の第２の実施形態に係るヘッドアップディスプレイにおける、第１のアクチュエータが回動させる表示面の角度（図５（ａ））、第２のアクチュエータが回動させる投影部の角度（図５（ｂ））、基準配置を基準とした結像面の相対角度（図５（ｃ））、および基準配置を基準とした結像面の相対距離（図５（ｄ））のタイミングチャートである。In the head-up display according to the second embodiment of the present invention, the angle of the display surface rotated by the first actuator (FIG. 5A) and the angle of the projection unit rotated by the second actuator (FIG. 5). FIG. 5B is a timing chart of the relative angle (FIG. 5C) of the imaging plane with reference to the reference arrangement, and the relative distance of the imaging plane with reference to the reference arrangement (FIG. 5D). . 本発明の第三の実施形態に係るヘッドアップディスプレイのシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the system of the head-up display which concerns on 3rd embodiment of this invention.

１…車両、２…フロントウインドシールド（被投影部材）、３…アイボックス、４…路面（実景）、５…バス、６…車両姿勢検出部、７…車両ＥＣＵ、１０…画像表示部、１１…表示面、２０…投影部、３０…第１のアクチュエータ、４０…第２のアクチュエータ、５０…制御部、５１…入力部（姿勢情報取得手段）、５２…表示制御部、５３…アクチュエータ制御部、１００…ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、２００…結像面、２００Ｖ…虚像、２００ｒ…基準配置（目標の配置）、２１０…角度、Ａ１…第１の駆動データ、Ａ２…第２の駆動データ、Ｃ…相対角度、Ｄ…相対距離、Ｋ…画像光、Ｐ…ピッチング角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle, 2 ... Front windshield (projection member), 3 ... Eye box, 4 ... Road surface (real scene), 5 ... Bus, 6 ... Vehicle attitude | position detection part, 7 ... Vehicle ECU, 10 ... Image display part, 11 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Display surface, 20 ... Projection part, 30 ... 1st actuator, 40 ... 2nd actuator, 50 ... Control part, 51 ... Input part (attitude information acquisition means), 52 ... Display control part, 53 ... Actuator control part 100 ... Head-up display (HUD), 200 ... imaging plane, 200V ... virtual image, 200r ... reference arrangement (target arrangement), 210 ... angle, A1 ... first drive data, A2 ... second drive data, C: relative angle, D: relative distance, K: image light, P: pitching angle

Claims

A head-up display that is mounted on a vehicle and projects a virtual image (200V) based on the image onto a predetermined imaging plane (200) located in front of the vehicle by projecting an image onto a projection target member. ,
An image display unit (10) having a display surface (11) for displaying the image;
A projection unit (20) for projecting the image toward the projection member;
A first actuator (30) for rotating the display surface;
A second actuator (40) for rotating the projection unit;
An actuator control section (53) for controlling the first actuator and the second actuator,
The actuator control unit performs the angle adjustment process (S3) for controlling the first actuator to adjust the angle of the imaging plane so as to be parallel to the target arrangement (200r),
A position for moving the imaging plane so that the first actuator and the second actuator are simultaneously controlled so that the angle of the imaging plane is maintained and the same plane as the target arrangement is maintained. Execute the adjustment process (S4);
Head-up display.

The image display unit makes the visibility of the virtual image when executing the angle adjustment process lower than the visibility of the virtual image when executing the position adjustment process,
The head-up display according to claim 1.

The actuator control unit controls the second actuator so that a moving speed of the imaging plane visually recognized by a viewer is constant in the position adjustment process.
The head-up display according to claim 1 or 2.

The actuator control unit is configured such that the moving speed of the imaging plane visually recognized by the viewer at the first timing of the position adjustment process is a viewer at a second timing that is slower than the first timing of the position adjustment process. The second actuator is controlled so as to be faster than the moving speed of the imaging plane visually recognized by
The head-up display according to claim 1 or 2.

Further comprising attitude information acquisition means (51) for acquiring vehicle attitude information (G) related to the attitude of the vehicle;
The control unit sets the arrangement of the imaging plane before the change of the attitude of the vehicle based on the vehicle attitude information acquired by the attitude information acquisition unit;
The head-up display according to any one of claims 1 to 4.