Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7579504B2 - Display control device, head-up display device, and display control method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7579504B2 - Display control device, head-up display device, and display control method - Google Patents

Display control device, head-up display device, and display control method Download PDF

Info

Publication number
JP7579504B2
JP7579504B2 JP2020197060A JP2020197060A JP7579504B2 JP 7579504 B2 JP7579504 B2 JP 7579504B2 JP 2020197060 A JP2020197060 A JP 2020197060A JP 2020197060 A JP2020197060 A JP 2020197060A JP 7579504 B2 JP7579504 B2 JP 7579504B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
display
eye
partial
eye position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020197060A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022085399A (en
Inventor
毅 笠原
惇平 板垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Seiki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Seiki Co Ltd filed Critical Nippon Seiki Co Ltd
Priority to JP2020197060A priority Critical patent/JP7579504B2/en
Publication of JP2022085399A publication Critical patent/JP2022085399A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7579504B2 publication Critical patent/JP7579504B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)

Description

本開示は、車両で使用され、車両の前景に画像を重畳して視認させるヘッドアップディスプレイ装置の表示制御装置、及びヘッドアップディスプレイ装置及び、表示制御方法等に関する。 The present disclosure relates to a display control device for a head-up display device that is used in a vehicle and that superimposes an image on the vehicle's foreground for viewing, as well as a head-up display device and a display control method.

特許文献1には、車両の運転席に着座する様々な体格の乗員(観察者)の目位置が存在すると想定されるアイリプスの大部分又は全部を含むアイボックスと呼ばれる領域全体に向けて、表示光を配光するように光学設計するヘッドアップディスプレイ装置が記載されている。これによれば、乗員(観察者)は、目位置がアイボックス内にあれば、ヘッドアップディスプレイ装置が表示する画像(虚像)を所望の表示態様(例えば、所望の輝度範囲内)で視認することができる。 Patent Document 1 describes a head-up display device that is optically designed to distribute display light toward the entire area called the eyebox, which includes most or all of the iris where the eyes of occupants (observers) of various builds seated in the driver's seat of a vehicle are expected to be located. According to this, if the occupant (observer) has their eyes positioned within the eyebox, they can view the image (virtual image) displayed by the head-up display device in the desired display mode (for example, within a desired brightness range).

特開2012-203176号公報JP 2012-203176 A

特許文献1のヘッドアップディスプレイ装置は、アイボックス全体に表示光を向けているため、観察者の目が存在していないアイボックスの他の領域に向けた表示光は、無駄になってしまう。言い換えると、ヘッドアップディスプレイ装置が出射する表示光の利用効率(ここで、利用効率は、出射される表示光に対する観察者に視認される表示光の割合である。)が低くなってしまうという問題があった。また、別の観点では、消費電力が高いという問題もあった。 The head-up display device of Patent Document 1 directs display light toward the entire eyebox, so the display light directed toward other areas of the eyebox where the observer's eyes are not present is wasted. In other words, there is a problem in that the utilization efficiency of the display light emitted by the head-up display device (here, utilization efficiency is the ratio of the display light visible to the observer to the emitted display light) is low. From another perspective, there is also a problem in that power consumption is high.

本明細書に開示される特定の実施形態の要約を以下に示す。これらの態様が、これらの特定の実施形態の概要を読者に提供するためだけに提示され、この開示の範囲を限定するものではないことを理解されたい。実際に、本開示は、以下に記載されない種々の態様を包含し得る。 A summary of certain embodiments disclosed herein is provided below. It should be understood that these aspects are presented merely to provide the reader with an overview of these certain embodiments, and are not intended to limit the scope of the disclosure. Indeed, the disclosure may encompass a variety of aspects that are not set forth below.

本開示の概要は、光利用効率を向上させることに関する。また、本開示の概要は、光利用効率を向上させつつ、観察者に表示品位の低い画像を視認させにくくすることにも関する。 The present disclosure relates to improving light utilization efficiency. The present disclosure also relates to making it difficult for a viewer to view a low-quality image while improving light utilization efficiency.

したがって、本明細書に記載される表示制御装置、ヘッドアップディスプレイ装置及び、表示制御方法は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。本実施形態では、光変調素子を照明する面状照明部において、所定の光強度以上の照明光を出射する領域の広さを、観察者の目位置に応じて変える、ことをその要旨とする。 Therefore, the display control device, head-up display device, and display control method described in this specification adopt the following means to solve the above problems. In this embodiment, the gist is that the area of the planar illumination unit that illuminates the light modulation element, from which illumination light of a predetermined light intensity or more is emitted, is changed according to the viewer's eye position.

本明細書に記載される第1の態様における表示制御装置では、複数の部分領域を有し、部分領域毎に選択的に照明光を出射可能な光源素子と、光源素子から入射した照明光を変調して表示光として出射する光変調素子と、異なる部分領域から出射された照明光が光変調素子により変調された表示光毎に、アイボックス内の異なる領域に向けて集光させる集光光学系と、被投影部に表示光を投影することで、アイボックスの範囲内から観察者が虚像を視認するヘッドアップディスプレイ装置を制御する表示制御装置において、光源素子を制御するプロセッサ、を備え、プロセッサは、アイボックスから被投影部に向く観察者の前後方向の目位置に関する情報、又は観察者の前後方向の目位置を推定可能な情報を取得し、観察者の前後方向の目位置が第1の位置にある場合、所定の光強度以上の照明光を出射する部分領域(以下、発光領域とも呼ぶ。)を、第1の発光領域に設定することと、目位置が第1の位置よりも被投影部に近い第2の位置にある場合、発光領域を、第1の発光領域より広い第2の発光領域に設定することと、を含む、発光面積変更処理、を実行する。 In the display control device in the first aspect described in this specification, a light source element having a plurality of partial regions and capable of selectively emitting illumination light for each partial region, a light modulation element that modulates the illumination light incident from the light source element and emits it as display light, a focusing optical system that focuses the illumination light emitted from different partial regions, modulated by the light modulation element, toward different regions in an eye box for each display light, and a display control device that controls a head-up display device in which an observer views a virtual image from within the eye box by projecting the display light onto a projection portion, the light source element is controlled. The processor acquires information on the forward/backward eye position of the observer facing the projection target from the eye box, or information that allows the observer's forward/backward eye position to be estimated, and executes a light-emitting area change process that includes setting a partial area (hereinafter also referred to as a light-emitting area) that emits illumination light of a predetermined light intensity or more to a first light-emitting area when the observer's forward/backward eye position is at a first position, and setting the light-emitting area to a second light-emitting area that is larger than the first light-emitting area when the eye position is at a second position that is closer to the projection target than the first position.

第1の態様における表示制御装置によれば、目位置が被投影部に近い場合、光源素子における発光領域を広くする。換言すると、第1の態様における表示制御装置は、ヘッドアップディスプレイ装置が搭載される自車両の前後方向における目位置が比較的前方に配置される場合、後方に配置される場合と比較し、光源素子における発光領域を広くする。これによれば、目位置が被投影部に近い場合、光源素子における発光領域を広くすることで、虚像表示領域の外縁付近に視認される虚像の輝度の低下を抑制し、視認しやすい虚像を表示することができる。また、目位置が被投影部から遠い場合、光源素子における発光領域を狭くすることで、目位置以外に向かう表示光を低減することができる(光利用効率を向上させることができる)。 According to the display control device in the first aspect, when the eye position is close to the projection target, the light-emitting area of the light source element is widened. In other words, the display control device in the first aspect widens the light-emitting area of the light source element when the eye position in the longitudinal direction of the vehicle on which the head-up display device is mounted is located relatively forward, compared to when the eye position is located rearward. According to this, when the eye position is close to the projection target, by widening the light-emitting area of the light source element, it is possible to suppress a decrease in the brightness of the virtual image viewed near the outer edge of the virtual image display area, and to display a virtual image that is easy to view. In addition, when the eye position is far from the projection target, by narrowing the light-emitting area of the light source element, it is possible to reduce the display light directed to areas other than the eye position (improving light utilization efficiency).

図1は、いくつかの実施形態に係る、車両用表示システムの車両への適用例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a vehicle application of a vehicular display system according to some embodiments. 図2は、いくつかの実施形態に係る、ヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す図であるFIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a head-up display device according to some embodiments. 図3は、いくつかの実施形態に係る、ヘッドアップディスプレイ装置における光路を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating light paths in a head-up display device, according to some embodiments. 図4Aは、いくつかの実施形態に係る、アイボックス内を仮想的に区切った部分視域の態様と、観察者の目位置に対応して複数の部分視域に表示光が向けられる態様を説明する図である。FIG. 4A is a diagram illustrating an aspect of partial viewing zones that are virtually divided within an eyebox, and an aspect in which display light is directed to a plurality of partial viewing zones in accordance with the eye position of a viewer, according to some embodiments. 図4Bは、いくつかの実施形態に係る、アイボックスの部分視域と、指向性光源ユニットの各部分領域から出射された照明光に基づく表示光が集光される位置と、の関係を概略的に示す図である。FIG. 4B is a diagram illustrating a relationship between partial viewing areas of the eyebox and positions at which display light based on illumination light emitted from each partial region of the directional light source unit is concentrated in some embodiments. 図4Cは、図4Aのスポットライティングパターンに表示光を向けるために、光拡散光学系の発光領域に照明用レーザービームが照射される様子を示す図である。FIG. 4C is a diagram showing how an illumination laser beam is irradiated onto a light-emitting area of a light-diffusing optical system to direct the display light into the spot lighting pattern of FIG. 4A. 図5Aは、いくつかの実施形態に係る、スポットライティングパターンに表示光が配光された際の光量(輝度)の分布の例を示す図である。FIG. 5A is a diagram illustrating an example of a distribution of light amount (luminance) when display light is distributed in a spot lighting pattern according to some embodiments. 図5Bは、図5Aの状態の後、目位置が移動した様子を示す図である。FIG. 5B is a diagram showing a state in which the eye position has moved after the state of FIG. 5A. 図5Cは、図5Bの状態の後、スポットライティングパターンが、以前の部分視域に対応するものから新しい部分視域Eに対応するものに切り替わった様子を示す図である。FIG. 5C shows how, after the state of FIG. 5B, the spot lighting pattern has switched from one corresponding to the previous partial viewing zone to one corresponding to the new partial viewing zone E. 図6は、いくつかの実施形態に係る、車両用表示システムのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a vehicle display system according to some embodiments. 図7Aは、いくつかの実施形態に従って、観察者の目位置に基づき、スポットライティングパターン(表示光が配光される位置)を設定する動作を実行する方法を示すフロー図である。FIG. 7A is a flow diagram illustrating a method for performing operations to set a spot lighting pattern (the location where display light is distributed) based on an observer's eye position, according to some embodiments. 図7Bは、図7Aにつづく方法を示すフロー図である。FIG. 7B is a flow diagram illustrating the method that continues from FIG. 7A. 図7Cは、図7Bにつづく方法を示すフロー図である。FIG. 7C is a flow diagram illustrating the method that continues from FIG. 7B. 図8Aは、いくつかの実施形態に係る、アイボックス内を仮想的に区切った部分視域の態様と、観察者の目位置に対応して複数の部分視域に表示光が向けられる態様を説明する図である。FIG. 8A is a diagram illustrating an aspect of partial viewing zones that are virtually divided within an eyebox, and an aspect in which display light is directed to a plurality of partial viewing zones in accordance with the eye position of a viewer, according to some embodiments. 図8Bは、いくつかの実施形態に係る、アイボックスの部分視域と、指向性光源ユニットの各部分領域から出射された照明光に基づく表示光が集光される位置と、の関係を概略的に示す図である。FIG. 8B is a diagram illustrating a relationship between partial viewing areas of the eyebox and positions at which display light based on illumination light emitted from each partial region of the directional light source unit is concentrated in some embodiments. 図9は、いくつかの実施形態に係る、ヘッドアップディスプレイ装置における光路を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating light paths in a head-up display device, according to some embodiments. 図10は、面状照明部における、第1の発光領域及び、第2の発光領域DM2、の一態様を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an embodiment of the first light-emitting region and the second light-emitting region DM2 in the planar illumination unit. 図11は、いくつかの実施形態に係る、ヘッドアップディスプレイ装置における光路を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating light paths in a head-up display device, according to some embodiments. 図12は、図11に示す光源アレイの一態様を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of the light source array shown in FIG. 図13Aは、光源アレイの発光パターンの一態様を示す図である。FIG. 13A is a diagram showing one embodiment of a light emission pattern of a light source array. 図13Bは、光源アレイの発光パターンの一態様を示す図である。FIG. 13B is a diagram showing one embodiment of a light emission pattern of the light source array. 図14Aは、いくつかの実施形態に係る、アイボックスの部分視域と、指向性光源ユニットの各部分領域から出射された照明光に基づく表示光が集光される位置と、の関係の変形例示す図である。FIG. 14A is a diagram showing a modified example of the relationship between the partial viewing area of the eyebox and the position where the display light based on the illumination light emitted from each partial area of the directional light source unit is concentrated in some embodiments. 図14Bは、いくつかの実施形態に係る、アイボックスの部分視域と、指向性光源ユニットの各部分領域から出射された照明光に基づく表示光が集光される位置と、の関係の変形例示す図である。FIG. 14B is a diagram showing a modified example of the relationship between the partial viewing area of the eyebox and the position where the display light based on the illumination light emitted from each partial area of the directional light source unit is concentrated in some embodiments. 図14Cは、いくつかの実施形態に係る、アイボックスの部分視域と、指向性光源ユニットの各部分領域から出射された照明光に基づく表示光が集光される位置と、の関係の変形例示す図である。FIG. 14C is a diagram showing a modified example of the relationship between the partial viewing area of the eyebox and the position where the display light based on the illumination light emitted from each partial area of the directional light source unit is concentrated in some embodiments. 図14Dは、いくつかの実施形態に係る、アイボックスの部分視域と、指向性光源ユニットの各部分領域から出射された照明光に基づく表示光が集光される位置と、の関係の変形例示す図である。FIG. 14D is a diagram showing a modified example of the relationship between the partial viewing area of the eyebox and the position where the display light based on the illumination light emitted from each partial area of the directional light source unit is concentrated in some embodiments.

以下、図1ないし図14Dでは、例示的な車両用表示システム、ヘッドアップディスプレイ装置、表示制御装置の構成、及び動作の説明を提供する。なお、本発明は以下の実施形態(図面の内容も含む)によって限定されるものではない。下記の実施形態に変更(構成要素の削除も含む)を加えることができるのはもちろんである。また、以下の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略する。 Below, in Figs. 1 to 14D, an explanation is provided of the configuration and operation of an exemplary vehicle display system, a head-up display device, and a display control device. Note that the present invention is not limited to the following embodiments (including the contents of the drawings). Of course, modifications (including the deletion of components) can be made to the following embodiments. In addition, in the following explanation, explanations of well-known technical matters will be omitted as appropriate in order to facilitate understanding of the present invention.

図1の車両用表示システム10は、車両1に搭載され、ヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置とも記載する。)20と、HUD装置20を制御する表示制御装置30と、後述する非正反射素子3(省略可能。)を含み、HUD装置20からの表示光Kを受ける被投影部2と、から構成される。HUD装置20は、観察者(典型的には、車両の運転席に着座する運転者)の正面(前記正面は、前方、車両の進行方向とも換言できる。)に配置される車両のフロントウインドシールド(被投影部2の一例。)に向けて表示光Kを投影する。 The vehicular display system 10 in FIG. 1 is mounted on a vehicle 1 and is composed of a head-up display device (hereinafter also referred to as HUD device) 20, a display control device 30 that controls the HUD device 20, and a projection unit 2 that includes a non-specular reflection element 3 (optional) described below and receives display light K from the HUD device 20. The HUD device 20 projects display light K toward the vehicle's front windshield (an example of the projection unit 2) that is located in front of an observer (typically a driver seated in the driver's seat of the vehicle) (the front can also be rephrased as the forward direction or the traveling direction of the vehicle).

非正反射素子3は、例えばホログラフィック素子、回折光学素子(DOE)で構成することができる。ホログラフィック素子は、例えば,フォトポリマーや重クロム酸ゼラチンなどのホログラム材料などからなり、入射した光を所望の方向へ向けて回折する光学部材であり、物体光と参照光の干渉パターンを記録することで作成される。非正反射素子3は、例えば、シート状であり、被投影部2に内包され、HUD装置20が投影する表示光Kを車両1の内側の所定の領域であるアイボックス200へ回折する。例えば、後述する非正反射素子3は、HUD装置20から受けた表示光Kを回折することで、観察者に視認される画像(虚像)のサイズを大きくすることができる。観察者は、アイボックス200内に目700を配置することで、被投影部2より遠方側に、HUD装置20が表示する表示画像(不図示)の虚像Vを視認することができる。なお、上述したように、非正反射素子3は、省略されても良い。すなわち、車両用表示システム10は、被投影部2(非正反射素子3)での非正反射光を視認させるものではなく、被投影部2(非正反射素子3を含まない)での正反射光を視認させるものであってもよい。 The non-specular reflection element 3 can be composed of, for example, a holographic element or a diffractive optical element (DOE). The holographic element is an optical element made of, for example, a hologram material such as a photopolymer or dichromated gelatin, which diffracts incident light in a desired direction, and is created by recording an interference pattern between an object light and a reference light. The non-specular reflection element 3 is, for example, sheet-shaped and is contained in the projection target portion 2, and diffracts the display light K projected by the HUD device 20 to the eye box 200, which is a predetermined area inside the vehicle 1. For example, the non-specular reflection element 3 described later can diffract the display light K received from the HUD device 20 to increase the size of the image (virtual image) viewed by the observer. By placing the eye 700 in the eye box 200, the observer can view the virtual image V of the display image (not shown) displayed by the HUD device 20 on the far side of the projection target portion 2. As described above, the non-specular reflection element 3 may be omitted. In other words, the vehicle display system 10 does not allow the viewer to see non-specularly reflected light from the projected portion 2 (non-specular reflection element 3), but may allow the viewer to see specularly reflected light from the projected portion 2 (not including the non-specular reflection element 3).

本実施形態の説明で用いる「アイボックス」とは、(1)領域内では画像の虚像Vの全部が視認でき、領域外では画像の虚像Vの少なくとも一部分が視認されない領域、(2)領域内では画像の虚像Vの少なくとも一部が視認でき、領域外では画像の虚像Vの一部分も視認されない領域、(3)領域内では画像の虚像Vの少なくとも一部が所定の輝度以上で視認でき、領域外では画像の虚像Vの全体が前記所定の輝度未満である領域、又は(4)HUD装置20が立体視可能な虚像Vを表示可能である場合、虚像Vの少なくとも一部が立体視でき、領域外では虚像Vの一部分も立体視されない領域である。すなわち、観察者が目(両目)をアイボックス200外に配置すると、観察者は、画像の虚像Vの全体が視認できない、画像の虚像Vの全体の視認性が非常に低く知覚しづらい、又は画像の虚像Vが立体視できない。前記所定の輝度とは、例えば、アイボックスの中心で視認される画像の虚像の輝度に対して1/50程度である。「アイボックス」は、HUD装置20が搭載される車両で観察者の視点位置の配置が想定されるエリア(アイリプスとも呼ぶ。)と同じ、又は前記アイリプスの大部分(例えば、80%以上。)を含むように設定される。 The "eye box" used in the description of this embodiment is: (1) a region in which the entire virtual image V of the image is visible, and at least a part of the virtual image V of the image is not visible outside the region; (2) a region in which at least a part of the virtual image V of the image is visible, and at least a part of the virtual image V of the image is not visible outside the region; (3) a region in which at least a part of the virtual image V of the image is visible with a predetermined luminance or more, and at least a part of the virtual image V of the image is less than the predetermined luminance outside the region; or (4) a region in which at least a part of the virtual image V can be viewed stereoscopically, and at least a part of the virtual image V cannot be viewed stereoscopically outside the region, when the HUD device 20 is capable of displaying a virtual image V that can be viewed stereoscopically. In other words, when the observer places his/her eyes (both eyes) outside the eye box 200, the observer cannot view the entire virtual image V of the image, the visibility of the entire virtual image V of the image is very low and difficult to perceive, or the virtual image V of the image cannot be viewed stereoscopically. The predetermined brightness is, for example, about 1/50 of the brightness of the virtual image of the image viewed at the center of the eyebox. The "eyebox" is set to be the same as the area (also called the iris) where the observer's viewpoint is expected to be located in the vehicle in which the HUD device 20 is installed, or to include most of the iris (for example, 80% or more).

虚像表示領域VSは、HUD装置20の内部で生成された画像が、虚像Vとして結像する平面、曲面、又は一部曲面の領域であり、結像面とも呼ばれる。虚像表示領域VSは、HUD装置20の後述する表示器50の表示面(例えば、液晶光変調素子の出射面)52が虚像として結像される位置であり、すなわち、虚像表示領域VSは、HUD装置20の後述する表示面52に対応し(言い換えると、虚像表示領域VSは、後述する表示器50の表示面52と、共役関係となる。)、そして、虚像表示領域VSで視認される虚像は、HUD装置20の後述する表示面52に表示される画像に対応している、と言える。虚像表示領域VS自体は、実際に観察者の目に視認されない、又は視認されにくい程度に視認性が低いことが好ましい。 The virtual image display area VS is a flat, curved, or partially curved area where an image generated inside the HUD device 20 is formed as a virtual image V, and is also called an imaging surface. The virtual image display area VS is a position where a display surface (e.g., an exit surface of a liquid crystal light modulation element) 52 of a display 50 of the HUD device 20 described later is formed as a virtual image, that is, the virtual image display area VS corresponds to a display surface 52 of the HUD device 20 described later (in other words, the virtual image display area VS is in a conjugate relationship with the display surface 52 of the display 50 described later), and the virtual image viewed in the virtual image display area VS corresponds to an image displayed on the display surface 52 of the HUD device 20 described later. It is preferable that the virtual image display area VS itself has low visibility to the extent that it is not actually visible to the observer's eyes or is difficult to see.

虚像表示領域VSには、車両1の左右方向(X軸方向)を軸とした水平方向(XZ平面)とのなす角度(図1のチルト角θt)と、アイボックス200の中心205と虚像表示領域VSの上端VS1とを結ぶ線分と、アイボックス中心と虚像表示領域VSの下端VS2とを結ぶ線分とのなす角度を虚像表示領域VSの縦画角として、この縦画角の二等分線と水平方向(XZ平面)とのなす角度(図1の縦配置角θv)と、が設定される。縦配置角θvは、典型的には、水平方向(XZ平面)より下向きに設定され、例えば、+2[degree]である(ここでは、縦配置角θvの正方向は、前記縦画角の二等分線が、アイボックス200の中心205から下向きとなる俯角であり、縦配置角θvの負方向は、前記縦画角の二等分線が、アイボックス200の中心205から上向きとなる仰角であるとも言える。)。 The virtual image display area VS is set so that the angle (tilt angle θt in Figure 1) between the horizontal direction (XZ plane) and the axis extending along the left-right direction (X-axis direction) of the vehicle 1, the angle between the line segment connecting the center 205 of the eye box 200 and the upper end VS1 of the virtual image display area VS, and the angle between the line segment connecting the center of the eye box and the lower end VS2 of the virtual image display area VS are set as the vertical angle of view of the virtual image display area VS, and the angle (vertical arrangement angle θv in Figure 1) between the bisector of this vertical angle of view and the horizontal direction (XZ plane). The vertical arrangement angle θv is typically set downward from the horizontal direction (XZ plane), for example, +2 degrees (here, the positive direction of the vertical arrangement angle θv can be said to be a depression angle where the bisector of the vertical angle of view is oriented downward from the center 205 of the eye box 200, and the negative direction of the vertical arrangement angle θv can be said to be an elevation angle where the bisector of the vertical angle of view is oriented upward from the center 205 of the eye box 200).

また、本実施形態の虚像表示領域VSは、前方(Z軸正方向)を向いた際に概ね正対するように、概ね90[degree]のチルト角θtを有する。但し、チルト角θtは、これに限定されるものではなく、40≦θt<90[degree]の範囲で変更し得る。この場合、例えば、チルト角θtは、60[degree]に設定され、虚像表示領域VSは、観察者から見て上側の領域が下側の領域より遠方になるように配置されてもよい。 In addition, the virtual image display region VS of this embodiment has a tilt angle θt of approximately 90 degrees so that it faces approximately directly when facing forward (positive direction of the Z axis). However, the tilt angle θt is not limited to this and can be changed within the range of 40≦θt<90 degrees. In this case, for example, the tilt angle θt may be set to 60 degrees, and the virtual image display region VS may be positioned so that the upper region is farther away than the lower region when viewed from the viewer.

図2は、本実施形態のHUD装置20の構成を示す図である。HUD装置20は、画像を表示する表示面52を有する表示器50と、リレー光学系(集光光学系)40及び、これら表示器50とリレー光学系40を収納し、表示器50からの表示光Kを内部から外部に向けて出射可能な光出射窓21を有する筐体22、を有する。なお、後述する本実施形態の表示器50は、2D表示器であるが、3D表示器であってもよい。すなわち、HUD装置20は、アイボックス200に配置された前記アイポイント(左右の目)に対応した視差画像を表示することで、虚像表示領域VSを基準に立体画像の虚像を観察者に知覚させてもよい(なお、3D表示器は、両眼視差方式の3D表示器でなくてもよい。)。また、リレー光学系40の一部は、省略され得る。 2 is a diagram showing the configuration of the HUD device 20 of this embodiment. The HUD device 20 has a display 50 having a display surface 52 for displaying an image, a relay optical system (light-collecting optical system) 40, and a housing 22 that houses the display 50 and the relay optical system 40 and has a light exit window 21 that can emit display light K from the display 50 from the inside to the outside. The display 50 of this embodiment, which will be described later, is a 2D display, but may be a 3D display. That is, the HUD device 20 may display a parallax image corresponding to the eye points (left and right eyes) arranged in the eye box 200, allowing the observer to perceive a virtual image of a stereoscopic image based on the virtual image display area VS (the 3D display does not have to be a binocular parallax type 3D display). Also, a part of the relay optical system 40 may be omitted.

図2の表示器50は、光変調素子51と、指向性光源ユニット60と、から構成される。表示面52は、光変調素子51の観察者側の表面であり、画像の表示光Kを出射する。表示面52の中心からリレー光学系40及び被投影部2を介してアイボックス200(アイボックス200の中心205)へ向かう表示光Kの光軸Kpに対する、表示面52の角度の設定により、虚像表示領域VSの角度(チルト角θtを含む。)が設定され得る。また、後述する指向性光源ユニット60が、照明光の向きを変えることにより、アイボックス200内で虚像Vを視認できる(視認しやすい)位置を変化させることができる。 The display 50 in FIG. 2 is composed of a light modulation element 51 and a directional light source unit 60. The display surface 52 is the surface of the light modulation element 51 facing the observer, and emits display light K of an image. The angle of the virtual image display area VS (including the tilt angle θt) can be set by setting the angle of the display surface 52 with respect to the optical axis Kp of the display light K that travels from the center of the display surface 52 through the relay optical system 40 and the projection target 2 toward the eye box 200 (center 205 of the eye box 200). In addition, the directional light source unit 60, which will be described later, can change the position at which the virtual image V can be viewed (easily viewed) within the eye box 200 by changing the direction of the illumination light.

リレー光学系40は、表示器50から出射された表示光K(表示器50からアイボックス200へ向かう光。)の光路上に配置され、表示器50からの表示光KをHUD装置20の外側のフロントウインドシールド2に投影する1つ又はそれ以上の光学部材で構成される。図2のリレー光学系40は、1つの凹状の第1ミラー41と、1つの平面の第2ミラー42と、を含む。 The relay optical system 40 is arranged on the optical path of the display light K (light traveling from the display 50 toward the eye box 200) emitted from the display 50, and is composed of one or more optical components that project the display light K from the display 50 onto the front windshield 2 outside the HUD device 20. The relay optical system 40 in FIG. 2 includes one concave first mirror 41 and one flat second mirror 42.

第1ミラー41は、例えば、正の光学的パワーを有する自由曲面形状である。換言すると、第1ミラー41は、領域毎に光学的パワーが異なる曲面形状であってもよく、すなわち、表示光Kが通る領域(光路)に応じて表示光Kに付加される光学的パワーが異なってもよい。具体的には、表示面52の各領域からアイボックス200へ向かう第1表示光K1、第2表示光K2、第3表示光K3(図2参照)とで、リレー光学系40によって付加される光学的パワーが異なってもよい。 The first mirror 41 is, for example, a free-form surface shape having positive optical power. In other words, the first mirror 41 may be a curved surface shape with different optical powers for each region, that is, the optical power added to the display light K may differ depending on the region (optical path) through which the display light K passes. Specifically, the optical power added by the relay optical system 40 may differ between the first display light K1, the second display light K2, and the third display light K3 (see FIG. 2) traveling from each region of the display surface 52 toward the eye box 200.

なお、第2ミラー42は、例えば、平面ミラーであるが、これに限定されるものではなく、光学的パワーを有する曲面であってもよい。すなわち、リレー光学系40は、複数のミラー(例えば、本実施形態の第1ミラー41、第2ミラー42。)を合成することで、表示光Kが通る領域(光路)に応じて付加される光学的パワーを異ならせてもよい。なお、第2ミラー42は、省略されてもよい。すなわち、表示器50から出射される表示光Kは、第1ミラー41により被投影部(フロントウインドシールド)2に反射されてもよい。 The second mirror 42 is, for example, a flat mirror, but is not limited thereto, and may be a curved surface having optical power. That is, the relay optical system 40 may combine multiple mirrors (for example, the first mirror 41 and the second mirror 42 in this embodiment) to add different optical power depending on the area (optical path) through which the display light K passes. The second mirror 42 may be omitted. That is, the display light K emitted from the display 50 may be reflected by the first mirror 41 to the projection target portion (front windshield) 2.

また、本実施形態では、リレー光学系40は、2つのミラーを含んでいたが、これに限定されるものではなく、これらに追加又は代替で、1つ又はそれ以上の、レンズなどの屈折光学部材、ホログラムなどの回折光学部材、反射光学部材、又はこれらの組み合わせを含んでいてもよい。 In addition, in this embodiment, the relay optical system 40 includes two mirrors, but is not limited to this, and may include, in addition to or instead of these, one or more refractive optical elements such as lenses, diffractive optical elements such as holograms, reflective optical elements, or combinations of these.

また、本実施形態のリレー光学系40は、この曲面形状(光学的パワーの一例。)により、虚像表示領域VSまでの距離を設定する機能、及び表示面52に表示された画像を拡大した虚像を生成する機能、を有するが、これに加えて、フロントウインドシールド2の湾曲形状により生じ得る虚像の歪みを抑制する(補正する)機能、を有していてもよい。 The relay optical system 40 of this embodiment has the function of setting the distance to the virtual image display area VS and the function of generating a virtual image that is an enlarged image of the image displayed on the display surface 52 by using this curved surface shape (an example of optical power), but in addition to this, it may also have the function of suppressing (correcting) distortion of the virtual image that may occur due to the curved shape of the front windshield 2.

また、リレー光学系40は、表示制御装置30により制御される図示しない単数又は複数のアクチュエータが取り付けられ、回転(及び/又は移動)可能であってもよい。 The relay optical system 40 may also be fitted with one or more actuators (not shown) that are controlled by the display control device 30, allowing it to rotate (and/or move).

光変調素子51は、例えば、透過性表示パネルであるLCDであり、指向性光源ユニット60から照明光を入射し、空間光変調した表示光Kをリレー光学系40(第2ミラー42)へ向けて出射する。光変調素子51は、例えば、観察者から見た虚像Vの上下方向(Y軸方向)に対応する画素が配列される方向が短辺であり、これと直交する観察者から見た虚像Vの左右方向(X軸方向)に対応する画素が配列される方向が長辺である矩形状である(典型的には)。観察者は、光変調素子51の透過光(光変調素子51の種類によっては反射光、回折光なども考えられる。)を、虚像光学系90を介して視認する。虚像光学系90は、図2で示すリレー光学系40とフロントウインドシールド2(これに含まれる非正反射素子3)とを合わせたものである。なお、光変調素子51(表示器50)は、LCoSやDMDを用いた反射型表示パネルであってもよい。 The light modulation element 51 is, for example, an LCD, which is a transmissive display panel, and receives illumination light from the directional light source unit 60 and emits spatially light-modulated display light K toward the relay optical system 40 (second mirror 42). The light modulation element 51 is, for example, rectangular in shape, with the short side being the direction in which pixels corresponding to the vertical direction (Y-axis direction) of the virtual image V seen by the observer are arranged, and the long side being the direction in which pixels corresponding to the horizontal direction (X-axis direction) of the virtual image V seen by the observer that is perpendicular to the short side are arranged. The observer visually recognizes the transmitted light of the light modulation element 51 (reflected light, diffracted light, etc. may be considered depending on the type of the light modulation element 51) through the virtual image optical system 90. The virtual image optical system 90 is a combination of the relay optical system 40 shown in FIG. 2 and the front windshield 2 (non-regular reflection element 3 included therein). The light modulation element 51 (display 50) may be a reflective display panel using LCoS or DMD.

(第1の実施形態)
図3を参照する。図3は、視点追従スポットライティング制御を実施する機能を備えたHUD装置20(第1の実施形態の指向性光源ユニット60)の主要な構成の一例を示す図である。図3に示されるHUD装置20(指向性光源ユニット60)では、アイボックス200は、観察者(車両の運転者)が車両の前方を向いた場合の左右方向(X軸方向)に5個に分割され、上下方向(Y軸方向)に5個に分割されたn個(本実施例では、25個。)の部分視域E(図4AにおけるE(1,1)~E(5,5))に分割されている。HUD装置20(指向性光源ユニット60)は、運転者(ユーザー)の目位置が検出された部分視域E毎に、発光パターンを異ならせて、運転者(ユーザー)の目位置が検出された部分視域Eに向けて表示光Kを局所的に向ける視点追従スポットライティング制御が実施される。
(First embodiment)
Please refer to FIG. 3. FIG. 3 is a diagram showing an example of a main configuration of the HUD device 20 (the directional light source unit 60 of the first embodiment) having a function of performing the viewpoint tracking spotlighting control. In the HUD device 20 (the directional light source unit 60) shown in FIG. 3, the eye box 200 is divided into n (25 in this embodiment) partial viewing zones E (E(1,1) to E(5,5) in FIG. 4A) which are divided into five in the left-right direction (X-axis direction) when the observer (driver of the vehicle) faces the front of the vehicle and five in the up-down direction (Y-axis direction). The HUD device 20 (the directional light source unit 60) performs viewpoint tracking spotlighting control in which the light emission pattern is changed for each partial viewing zone E where the eye position of the driver (user) is detected, and the display light K is locally directed toward the partial viewing zone E where the eye position of the driver (user) is detected.

後述する表示制御装置30は、後述する目位置検出部411から観察者の目位置を検出し、その観察者の目位置、及びその周辺でのみ明るい画像(虚像V)が視認されるように指向性光源ユニット60を制御する。これらについては、後で詳述する。 The display control device 30, which will be described later, detects the eye position of the observer using the eye position detection unit 411, which will be described later, and controls the directional light source unit 60 so that a bright image (virtual image V) is visible only at the observer's eye position and its surroundings. These will be described in detail later.

第1の実施形態の指向性光源ユニット(光源素子)60は、光源70、走査デバイス(スキャナ)75、第1のフィールドレンズ(照明光学系)76、第2のフィールドレンズ(照明光学系)77、及び光拡散光学系80から構成される。走査デバイス75は、光源70から出射されるレーザー光を、光拡散光学系80のm個(m>n)の部分領域D(本実施形態の部分領域Dは、D(1,11)~D(11,11)までの121個。)上を走査可能であり、表示制御装置30が、目位置検出部411で検出した目位置が存在する部分視域Eに対応する部分領域D(発光領域DM)に強いレーザー光を照射するように、光源70を制御することで、観察者に画像(虚像V)を視認させる。発光領域DMは、部分領域Dのうち、所定の光強度の照明光を光変調素子51に向けて出射する部分領域Dである。 The directional light source unit (light source element) 60 of the first embodiment is composed of a light source 70, a scanning device (scanner) 75, a first field lens (illumination optical system) 76, a second field lens (illumination optical system) 77, and a light diffusion optical system 80. The scanning device 75 can scan the laser light emitted from the light source 70 over m (m>n) partial areas D (121 partial areas D in this embodiment from D(1,11) to D(11,11)) of the light diffusion optical system 80, and the display control device 30 controls the light source 70 to irradiate strong laser light onto the partial area D (light-emitting area DM) corresponding to the partial viewing area E where the eye position detected by the eye position detection unit 411 exists, thereby allowing the observer to view an image (virtual image V). The light-emitting area DM is a partial area D that emits illumination light of a predetermined light intensity toward the light modulation element 51.

光源70は、例えば、異なる3色(例えばR,G,B)をそれぞれ出射可能な複数のレーザーダイオードなどであり、複数のレーザービームをダイクロイックミラーなどで混色(例えば、白色)し、1つの照明用レーザービーム74として走査デバイス75に向ける。光源70は、後述する表示制御装置30からの制御のもと、照明用レーザービーム74の強度を調整可能である(消灯も含む)。 The light source 70 is, for example, a plurality of laser diodes each capable of emitting three different colors (e.g., R, G, B), and the plurality of laser beams are mixed (e.g., white) using a dichroic mirror or the like, and directed to the scanning device 75 as a single illumination laser beam 74. The light source 70 is capable of adjusting the intensity of the illumination laser beam 74 (including turning it off) under the control of the display control device 30 described below.

走査デバイス(スキャナ)75は、光源70から出射された照明用レーザービーム74を2次元的に偏向する素子であり、例えば、ポリゴンビラー、ガルバノミラー、MEMS(Micro Electro Mechanical System)、技術を用いたMEMSミラー装置)などの光走査装置である。走査デバイス75は、互いに直交する2軸を用いて揺動しうるように構成された微小なミラーである。走査デバイス75は、例えば、主走査方向で高速で走査し、かつ主走査方向と直交する副走査方向で低速で走査する。 The scanning device (scanner) 75 is an element that two-dimensionally deflects the illumination laser beam 74 emitted from the light source 70, and is an optical scanning device such as a polygon mirror, a galvanometer mirror, or a MEMS mirror device using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology. The scanning device 75 is a tiny mirror that is configured to be able to oscillate using two axes that are perpendicular to each other. The scanning device 75, for example, scans at high speed in the main scanning direction and at low speed in the sub-scanning direction that is perpendicular to the main scanning direction.

第1のフィールドレンズ76は、走査デバイス75と光拡散光学系80との間の走査デバイス75が走査する照明用レーザービーム74の光路上に配置されている。第1のフィールドレンズ76は、受光した照明用レーザービーム74を、第1のフィールドレンズ76の光軸に平行な方向に平行化させる機能を持つ。なお、第1のフィールドレンズ76は、必須の構成部品ではないため、省略しても良い。ただし、第1のフィールドレンズ76を設けることにより、光拡散光学系80の各発光領域DMから出射された照明用レーザービーム74が変調された表示光Kを、アイボックス200の各部分視域Eに精度よく向かわせることができる。なお、第1のフィールドレンズ76は、屈折光学系であるが、走査デバイス75と光拡散光学系80との間の照明用レーザービーム74の光路上には、これに代えて、1つ又は複数の他の屈折光学系、反射光学系、回折光学系を設けても良い。 The first field lens 76 is disposed on the optical path of the illumination laser beam 74 scanned by the scanning device 75 between the scanning device 75 and the optical diffusion optical system 80. The first field lens 76 has the function of collimating the received illumination laser beam 74 in a direction parallel to the optical axis of the first field lens 76. The first field lens 76 is not an essential component and may be omitted. However, by providing the first field lens 76, the display light K obtained by modulating the illumination laser beam 74 emitted from each light-emitting region DM of the optical diffusion optical system 80 can be directed accurately to each partial viewing area E of the eye box 200. The first field lens 76 is a refractive optical system, but instead of this, one or more other refractive optical systems, reflective optical systems, or diffractive optical systems may be provided on the optical path of the illumination laser beam 74 between the scanning device 75 and the optical diffusion optical system 80.

第2のフィールドレンズ(集光光学系)77は、光拡散光学系80と光変調素子51との間の各部分領域D(発光領域DM)により拡散された照明用レーザービーム74の光路上に配置されており、異なる(発光領域DM)から出射された照明光が光変調素子51により変調された表示光K毎に、アイボックス200内の異なる領域に向けて集光させる集光光学系として機能する。本実施形態の第2のフィールドレンズ77は、1つ又は複数のフィールドレンズから構成され、光拡散光学系80の各部分領域D(発光領域DM)により拡散された照明用レーザービーム74が光変調素子51の全面を透過照明するように設計された前段光学部材(バックライト光学部材)である。また、第2のフィールドレンズ77は、光変調素子51から出射される表示光Kが虚像光学系90(リレー光学系40及びフロントウインドシールド2から構成されるHUD光学部材)を経てアイボックス200内の任意の位置にある部分視域Eに届くように設計されている。異なる部分領域D(発光領域DM)から出射されたが光変調素子51により変調された表示光K毎に、アイボックス200内の異なる部分視域Eに向けて集光させる集光光学系は、フィールドレンズに代えて(又は加えて)、この他の1つ又は複数の屈折光学系、反射光学系、回折光学系、など様々な光学系を含んでいても良い。なお、表示光Kは、光変調素子51からアイボックス200に到達するまでに、リレー光学系40や被投影部2を通過する。この際、表示光Kは、リレー光学系40や被投影部2により少なからず偏向されてからアイボックス200内の異なる領域に向けて集光する。したがって、集光光学系は、第2のフィールドレンズ(集光光学系)77に加えて、リレー光学系40や被投影部2を含むとも言える。また、集光光学系は、第2のフィールドレンズ(集光光学系)77が省略され、リレー光学系40や被投影部2で構成され得る。 The second field lens (light-collecting optical system) 77 is disposed on the optical path of the illumination laser beam 74 diffused by each partial region D (light-emitting region DM) between the light diffusion optical system 80 and the light modulation element 51, and functions as a light-collecting optical system that collects the illumination light emitted from the different (light-emitting region DM) toward different regions in the eye box 200 for each display light K modulated by the light modulation element 51. The second field lens 77 of this embodiment is a front-stage optical member (backlight optical member) composed of one or more field lenses, and is designed so that the illumination laser beam 74 diffused by each partial region D (light-emitting region DM) of the light diffusion optical system 80 transmits and illuminates the entire surface of the light modulation element 51. The second field lens 77 is also designed so that the display light K emitted from the light modulation element 51 reaches a partial viewing area E at any position in the eye box 200 via the virtual image optical system 90 (HUD optical member composed of the relay optical system 40 and the front windshield 2). The focusing optical system that focuses the display light K emitted from the different partial regions D (light-emitting regions DM) and modulated by the light modulation element 51 toward different partial viewing zones E in the eye box 200 may include various optical systems such as one or more refractive optical systems, reflective optical systems, and diffractive optical systems instead of (or in addition to) the field lens. Note that the display light K passes through the relay optical system 40 and the projection target 2 before reaching the eye box 200 from the light modulation element 51. At this time, the display light K is deflected to a certain extent by the relay optical system 40 and the projection target 2 before being focused toward different regions in the eye box 200. Therefore, it can be said that the focusing optical system includes the relay optical system 40 and the projection target 2 in addition to the second field lens (focusing optical system) 77. Also, the focusing optical system may be configured with the relay optical system 40 and the projection target 2 without the second field lens (focusing optical system) 77.

拡散板78は、光変調素子51と第2のフィールドレンズ77との間の照明用レーザービーム74の光路上に配置されている。拡散板78は、受光した照明用レーザービーム74光を拡散させて光変調素子51に出射する。これにより、アイボックス200の各部分視域Eで視認される発光領域DMから出射された照明用レーザービーム74により生成される表示光Kにおける輝度ムラを低減できる。拡散板78は、光を拡散させる機能がある光学部材であれば良く、例えばその表面がビーズ部材や微細な凹凸構造、粗面で構成される。また、ドットシートや透過性の乳白色のシートでも良い。 The diffuser plate 78 is disposed on the optical path of the illumination laser beam 74 between the light modulation element 51 and the second field lens 77. The diffuser plate 78 diffuses the received illumination laser beam 74 and emits it to the light modulation element 51. This reduces uneven brightness in the display light K generated by the illumination laser beam 74 emitted from the light-emitting region DM that is viewed in each partial viewing zone E of the eye box 200. The diffuser plate 78 may be any optical member that has the function of diffusing light, and may have a surface that is made of a bead member, a fine uneven structure, or a rough surface, for example. It may also be a dot sheet or a transparent milky white sheet.

まず、光拡散光学系80として、レンズアレイ81を用いる例を説明する。本実施形態のレンズアレイ81は、m個の部分領域Dに分かれており、各部分領域Dには、曲率を有する微小なレンズが形成される。各部分領域Dに照明用レーザービーム74が入射されると、微小レンズによって屈折された照明用レーザービーム74が拡散光となって放射される。より詳細には、光源70からレンズアレイ81(光拡散光学系80)のm個のいずれかの部分領域Dに入射された照明用レーザービーム74は、微小レンズで屈折されて、第2のフィールドレンズ77、拡散板78、を透過した後に、光変調素子51の全面に照射され、光変調された表示光Kが虚像光学系90を通過した後に、目位置700が存在する部分領域Dを少なくとも含むアイボックス200の所定の領域に照射される。 First, an example in which a lens array 81 is used as the light diffusion optical system 80 will be described. The lens array 81 of this embodiment is divided into m partial regions D, and a micro lens having a curvature is formed in each partial region D. When an illumination laser beam 74 is incident on each partial region D, the illumination laser beam 74 refracted by the micro lens is emitted as diffused light. More specifically, the illumination laser beam 74 incident on any of the m partial regions D of the lens array 81 (light diffusion optical system 80) from the light source 70 is refracted by the micro lens, and after passing through the second field lens 77 and the diffusion plate 78, is irradiated on the entire surface of the light modulation element 51, and the optically modulated display light K passes through the virtual image optical system 90 and is irradiated on a predetermined region of the eye box 200 including at least the partial region D where the eye position 700 is present.

次に、光拡散光学系80として、ホログラム記録媒体82を用いる例を説明する。本実施形態のホログラム記録媒体82は、m個の部分領域Dに分かれており、各部分領域Dには、干渉縞が形成される。各部分領域Dに照明用レーザービーム74が入射されると、干渉縞によって回折された照明用レーザービーム74が拡散光となって放射される。より詳細には、光源70からホログラム記録媒体82(光拡散光学系80)のm個のいずれかの部分領域Dに入射された照明用レーザービーム74は、干渉縞で回折されて、第2のフィールドレンズ77、拡散板78、を透過した後に、光変調素子51の全面に照射され、光変調された表示光Kが虚像光学系90を通過した後に、所定の部分領域Dに対応するアイボックス200の所定の領域に照射される。なお、光拡散光学系80は、フレネルレンズであってもよい。 Next, an example in which a hologram recording medium 82 is used as the light diffusion optical system 80 will be described. The hologram recording medium 82 of this embodiment is divided into m partial regions D, and interference fringes are formed in each partial region D. When an illumination laser beam 74 is incident on each partial region D, the illumination laser beam 74 diffracted by the interference fringes is emitted as diffused light. More specifically, the illumination laser beam 74 incident on any of the m partial regions D of the hologram recording medium 82 (light diffusion optical system 80) from the light source 70 is diffracted by the interference fringes, and after passing through the second field lens 77 and the diffusion plate 78, is irradiated onto the entire surface of the light modulation element 51, and the optically modulated display light K passes through the virtual image optical system 90 and is irradiated onto a predetermined region of the eye box 200 corresponding to the predetermined partial region D. The light diffusion optical system 80 may be a Fresnel lens.

図4Cは、走査デバイス(スキャナ)75が、光拡散光学系80を走査する様子を示す図である。この図4Cでは、第1のフィールドレンズ76は省略してある。光拡散光学系80は、アイボックス200の部分視域Eが水平方向に並ぶ第1の方向(X軸)に対応する第3の方向(α軸)と、部分視域Eが鉛直方向に並ぶ第2の方向(Y軸)に対応する第4の方向(β軸)と、を有する。走査デバイス75は、第3の方向(α軸)に沿って主走査を行いながら、第4の方向(β軸)に沿って副走査を行う。図4Cの例では、走査デバイス75は、主走査の往路と復路とで、異なる部分領域Dを通り、表示制御装置30の制御により所定の部分領域Dに照明用レーザービーム74を照射するようになっている。具体的には、走査デバイス75は、往路として、部分領域D(11,1)からD(1,1)まで高速で走査しながら表示制御装置30が選択する所定の部分領域D(発光領域DM)に照明用レーザービーム74を照射し、表示制御装置30が選択しない部分領域Dには照明用レーザービーム74を照射せず、その後、復路として、部分領域D(1,2)からD(11,2)まで走査しながら表示制御装置30が選択する所定の部分領域D(発光領域DM)に照明用レーザービーム74を照射する。しかし、走査デバイス(スキャナ)75が光拡散光学系80上を走査する態様は、これに限定されない。 Figure 4C is a diagram showing how the scanning device (scanner) 75 scans the light diffusion optical system 80. In this Figure 4C, the first field lens 76 is omitted. The light diffusion optical system 80 has a third direction (α axis) corresponding to the first direction (X axis) in which the partial viewing areas E of the eye box 200 are arranged horizontally, and a fourth direction (β axis) corresponding to the second direction (Y axis) in which the partial viewing areas E are arranged vertically. The scanning device 75 performs main scanning along the third direction (α axis) and sub-scanning along the fourth direction (β axis). In the example of Figure 4C, the scanning device 75 passes through different partial areas D on the outward and return paths of the main scanning, and irradiates a predetermined partial area D with the illumination laser beam 74 under the control of the display control device 30. Specifically, the scanning device 75 irradiates the illumination laser beam 74 on a predetermined partial area D (light-emitting area DM) selected by the display control device 30 while scanning at high speed from partial area D (11,1) to D (1,1) on the forward path, and does not irradiate the illumination laser beam 74 on a partial area D not selected by the display control device 30, and then, on the return path, irradiates the illumination laser beam 74 on the predetermined partial area D (light-emitting area DM) selected by the display control device 30 while scanning from partial area D (1,2) to D (11,2). However, the manner in which the scanning device (scanner) 75 scans the light diffusion optical system 80 is not limited to this.

他の例の走査デバイス75は、往路のみ(代替えとして、復路のみ)で照明用レーザービーム74が照射されてもよい。具体的には、走査デバイス75は、往路として、部分領域D(11,1)からD(1,1)まで走査しながら表示制御装置30が選択する所定の部分領域D(発光領域DM)に照明用レーザービーム74を照射した後、照明用レーザービーム74を照射することなく、部分領域D(11,2)まで走査し、再び往路として、部分領域D(11,2)からD(2,2)まで走査しながら表示制御装置30が選択する所定の部分領域D(発光領域DM)に照明用レーザービーム74を照射してもよい。 In another example, the scanning device 75 may irradiate the illumination laser beam 74 only on the forward path (or, alternatively, only on the return path). Specifically, the scanning device 75 may irradiate the illumination laser beam 74 on a predetermined partial area D (light-emitting area DM) selected by the display control device 30 while scanning from partial area D (11,1) to D (1,1) on the forward path, and then scan to partial area D (11,2) without irradiating the illumination laser beam 74, and then irradiate the illumination laser beam 74 on the predetermined partial area D (light-emitting area DM) selected by the display control device 30 while scanning from partial area D (11,2) to D (2,2) on the forward path again.

他の例の走査デバイス75は、往路と復路で同じ部分領域Dに照明用レーザービーム74を照射してもよい具体的には、走査デバイス75は、往路として、部分領域D(11,1)からD(1,1)まで走査しながら表示制御装置30が選択する所定の部分領域D(発光領域DM)に照明用レーザービーム74を照射した後、復路として、再び部分領域D(1,1)からD(11,1)まで走査しながら表示制御装置30が選択する所定の部分領域D(発光領域DM)に照明用レーザービーム74を照射する。なお、往路と復路とで照明用レーザービーム74が照射される部分領域D内での位置は異なる。すなわち、照明用レーザービーム74は、往路では、所定の部分領域Dのうち上側(βの負方向)の位置に照射され、復路では、所定の部分領域Dのうち下側(βの正方向)の位置に照射されるようにしてもよい。 In another example, the scanning device 75 may irradiate the illumination laser beam 74 to the same partial area D on the forward and return paths. Specifically, the scanning device 75 irradiates the illumination laser beam 74 to a predetermined partial area D (light-emitting area DM) selected by the display control device 30 while scanning from partial area D (11,1) to D (1,1) on the forward path, and then irradiates the illumination laser beam 74 to the predetermined partial area D (light-emitting area DM) selected by the display control device 30 while scanning again from partial area D (1,1) to D (11,1) on the return path. Note that the position in the partial area D to which the illumination laser beam 74 is irradiated differs between the forward and return paths. In other words, the illumination laser beam 74 may be irradiated to an upper position (negative direction of β) of the predetermined partial area D on the forward path, and irradiated to a lower position (positive direction of β) of the predetermined partial area D on the return path.

図4Aは、アイボックス内を仮想的に区切った部分視域の態様と、観察者の目位置に対応して複数の部分視域に表示光が向けられる態様を説明する図である。ここで、観察者の右目700Rは、部分視域E(2,3)で検出され、左目700Lは、部分視域E(4,3)で検出されたとする。右目用表示光Kが向けられる部分視域E(以下では、右目用スポットライティングパターンSPRとも呼ぶ。)は、部分視域E(2,3)を中心として、上側の部分視域E(2,2)の上部、下側の部分視域E(2,4)の下部、右側の部分視域E(1,3)の右部、左側の部分視域E(3,3)の左部、左上の部分視域E(3,2)の左上部、左下の部分視域E(3,4)の左下部、右下の部分視域E(1,4)の右下部、及び右上の部分視域E(1,2)の右上部の9つの部分視域Eに跨る横長の楕円状の領域である。また、同様に、 左目用表示光Kが向けられる部分視域E(以下では、左目用スポットライティングパターンSPLとも呼ぶ。)は、部分視域E(4,3)を中心として、上側の部分視域E(4,2)の上部、下側の部分視域E(4,4)の下部、右側の部分視域E(3,3)の右部、左側の部分視域E(5,3)の左部、左上の部分視域E(5,2)の左上部、左下の部分視域E(5,4)の左下部、右下の部分視域E(3,4)の右下部、及び右上の部分視域E44(3,2)の右上部の9つの部分視域Eに跨る横長の楕円状の領域である。 4A is a diagram illustrating partial viewing zones that are virtually divided within the eye box, and a state in which display light is directed to a plurality of partial viewing zones corresponding to the eye positions of the observer. Here, it is assumed that the observer's right eye 700R is detected in partial viewing zone E(2,3), and the observer's left eye 700L is detected in partial viewing zone E(4,3). The partial viewing area E (hereinafter also referred to as the right-eye spotlighting pattern SPR) to which the right-eye display light K is directed is a horizontally elongated elliptical area centered on the partial viewing area E(2,3) and spanning nine partial viewing areas E: the upper part of the upper partial viewing area E(2,2), the lower part of the lower partial viewing area E(2,4), the right part of the right partial viewing area E(1,3), the left part of the left partial viewing area E(3,3), the upper left part of the upper left partial viewing area E(3,2), the lower left part of the lower left partial viewing area E(3,4), the lower right part of the lower right partial viewing area E(1,4), and the upper right part of the upper right partial viewing area E(1,2). Similarly, the partial viewing area E to which the left-eye display light K is directed (hereinafter also referred to as the left-eye spotlighting pattern SPL) is a horizontally elongated elliptical area that is centered on the partial viewing area E(4,3) and spans nine partial viewing areas E, including the upper part of the upper partial viewing area E(4,2), the lower part of the lower partial viewing area E(4,4), the right part of the right partial viewing area E(3,3), the left part of the left partial viewing area E(5,3), the upper left part of the upper left partial viewing area E(5,2), the lower left part of the lower left partial viewing area E(5,4), the lower right part of the lower right partial viewing area E(3,4), and the upper right part of the upper right partial viewing area E44(3,2).

図4Bは、アイボックス200の部分視域Eの態様と、指向性光源ユニット60の各部分領域Dから出射された照明光に基づく表示光Kが集光される位置との関係を概略的に示す図である。なお、図4Bでは、各部分領域Dから出射された照明光に基づく表示光Kが集光される位置を、点(黒塗りの丸)で描いているが、表示光Kの主光線が向かう位置を示したものであり、点(黒塗りの丸)を中心にした周囲にも表示光Kは照射される。図4Bの例では、指向性光源ユニット60は、1つの部分視域E内に異なる9箇所に照射され得るように部分領域Dを配置する。具体的には、部分視域Eの中心に1箇所、部分視域Eの4隅に4箇所、部分視域Eの4隅それぞれの中点に4箇所の合計9箇所である。図4Bに示す一態様において、表示制御装置30は、目位置700が存在する部分視域E内の異なる9箇所全てに表示光Kが照射されるように指向性光源ユニット60を制御する。発光領域DMは、目位置700が存在する部分視域Eの中心に集光する表示光Kの元となる照明光を出射する主部分領域DAと、主部分領域DAよりも目位置700が存在する部分視域Eの中心から離れた位置に集光する表示光Kの元となる照明光を出射する副部分領域DBと、を含む。すなわち、左目位置700Lが部分視域E(4,3)に存在する場合、主部分領域DAは、部分領域D(8,6)であり、副部分領域DBは、部分領域D(7,5),D(8,5),D(9,5),D(7,6),D(9,6),D(7,7),D(8,7),及びD(9,7)である。一方、右目位置700Rが部分視域E(2,3)に存在する場合、主部分領域DAは、部分領域D(4,6)であり、副部分領域DBは、部分領域D(3,5),D(4,5),D(5,5),D(3,6),D(5,6),D(3,7),D(4,7),及びD(5,7)である。 Figure 4B is a diagram that shows the relationship between the state of the partial viewing zone E of the eye box 200 and the position where the display light K based on the illumination light emitted from each partial region D of the directional light source unit 60 is condensed. In FIG. 4B, the position where the display light K based on the illumination light emitted from each partial region D is condensed is drawn with a dot (black circle), but it shows the position where the main ray of the display light K is directed, and the display light K is also irradiated around the dot (black circle). In the example of FIG. 4B, the directional light source unit 60 arranges the partial regions D so that the display light K can be irradiated at nine different points in one partial viewing zone E. Specifically, there is one point in the center of the partial viewing zone E, four points at the four corners of the partial viewing zone E, and four points at the midpoints of each of the four corners of the partial viewing zone E, for a total of nine points. In one aspect shown in FIG. 4B, the display control device 30 controls the directional light source unit 60 so that the display light K is irradiated at all nine different points in the partial viewing zone E where the eye position 700 exists. The light-emitting region DM includes a main partial region DA that emits illumination light that is the source of display light K that is condensed at the center of the partial viewing region E where the eye position 700 is located, and a sub-partial region DB that emits illumination light that is the source of display light K that is condensed at a position farther from the center of the partial viewing region E where the eye position 700 is located than the main partial region DA. That is, when the left eye position 700L is located in the partial viewing region E(4,3), the main partial region DA is the partial region D(8,6), and the sub-partial regions DB are the partial regions D(7,5), D(8,5), D(9,5), D(7,6), D(9,6), D(7,7), D(8,7), and D(9,7). On the other hand, when the right eye position 700R is in the partial viewing zone E(2,3), the main partial area DA is the partial area D(4,6), and the sub partial areas DB are the partial areas D(3,5), D(4,5), D(5,5), D(3,6), D(5,6), D(3,7), D(4,7), and D(5,7).

図4Cは、図4AのスポットライティングパターンSPに表示光Kを向けるために、光拡散光学系80の発光領域DMに照明用レーザービーム74が照射される様子を示す図である。表示制御装置30は、走査デバイス75がm個の部分領域Dのうち所定の光強度の照明光を出射させる発光領域DMを走査するタイミングに合わせて光源70を駆動する。これにより、図4Aに示すように、光拡散光学系80の発光領域DMに対応する上述のアイボックス200のスポットライティングパターンSP(右目用スポットライティングパターンSPR、左目用スポットライティングパターンSPL)に光変調素子51の表示光Kが向けられる。なお、上述の右目用スポットライティングパターンSPRと対応する発光領域DMを右目用発光領域DMR、上述の左目用スポットライティングパターンSPLと対応する発光領域DMを左目用発光領域DML、とする。したがって、右目用発光領域DMRから出射された照明光が光変調素子51で変調された表示光Kは、右目用スポットライティングパターンSPRに照射され、かつ左目用発光領域DMLから出射された照明光が光変調素子51で変調された表示光Kは、左目用スポットライティングパターンSPLに照射される。また、表示制御装置30は、右目用発光領域DMRや左目用発光領域DML以外の部分領域Dには、照明用レーザービーム74を照射しない、又は非常に低い光強度の照明用レーザービーム74を照射する。これにより、観察者の目位置が存在する視域Eに効率よく表示光Kを照射し、消費電力を低く抑えることができる。 Figure 4C is a diagram showing how the illumination laser beam 74 is irradiated onto the light-emitting region DM of the light diffusion optical system 80 in order to direct the display light K to the spot lighting pattern SP of Figure 4A. The display control device 30 drives the light source 70 in accordance with the timing at which the scanning device 75 scans the light-emitting region DM that emits illumination light of a predetermined light intensity among the m partial regions D. As a result, as shown in Figure 4A, the display light K of the light modulation element 51 is directed to the spot lighting pattern SP (spot lighting pattern SPR for the right eye, spot lighting pattern SPL for the left eye) of the above-mentioned eye box 200 corresponding to the light-emitting region DM of the light diffusion optical system 80. Note that the light-emitting region DM corresponding to the above-mentioned right-eye spot lighting pattern SPR is referred to as the right-eye light-emitting region DMR, and the light-emitting region DM corresponding to the above-mentioned left-eye spot lighting pattern SPL is referred to as the left-eye light-emitting region DML. Therefore, the display light K obtained by modulating the illumination light emitted from the right-eye light-emitting region DMR by the light modulation element 51 is irradiated onto the right-eye spotlighting pattern SPR, and the display light K obtained by modulating the illumination light emitted from the left-eye light-emitting region DML by the light modulation element 51 is irradiated onto the left-eye spotlighting pattern SPL. In addition, the display control device 30 does not irradiate the illumination laser beam 74, or irradiates an illumination laser beam 74 with a very low light intensity, onto partial regions D other than the right-eye light-emitting region DMR and the left-eye light-emitting region DML. This allows the display light K to be efficiently irradiated onto the viewing zone E where the observer's eyes are located, and power consumption to be kept low.

図5Aは、スポットライティングパターンSPに表示光Kが配光された際の光量(輝度)の分布の例を示す図である。表示制御装置30は、目位置700が部分視域E(2,3)にあると推定される場合、部分視域E(2,3)に対応付けられた所定のスポットライティングパターンSPになるように、光拡散光学系80の発光領域DM(部分領域D(3,5)、D(4,5)、D(5,5)、D(3,6)、D(4,6)、D(5,6)、D(3,7)、D(4,7)、D(5,7))に照明用レーザービーム74が照射されるように、走査デバイス75が発光領域DMを走査するタイミングに合わせて光源70を駆動する。これにより、図4Aに示すように、光拡散光学系80の発光領域DMに対応するアイボックス200の所定のスポットライティングパターンSPに光変調素子51の表示光Kが向けられる。図5Aにおける符号DB1(DB)は、アイボックス200の左右方向(X軸方向)の光量分布を示す(後述する図5B、図5Cも同様)。光量分布Ld1は、発光領域DM(部分領域D(3,5)、D(4,5)、D(5,5)、D(3,6)、D(4,6)、D(5,6)、D(3,7)、D(4,7)、D(5,7)から出射される照明光に基づく表示光の光が合波されたものであり、スポットライティングパターンSPの境界内において、所定閾値Lth(例えば、スポットライティングパターンSPでの最大の光量(輝度)に対して50%)以上の光量が確保されている。また、光量分布Ldは、部分視域EのスポットライティングパターンSPの境界の外側にも光量がはみ出して広がり、光の強度は、急峻に低下せず、徐々に(勾配をもって)低下する。よって、視点が、境界の外側に移動したときでも、表示(虚像)が薄くなって消えることになり、唐突に消えることがない。これによって違和感、不安感が抑制(低減)される。 FIG. 5A is a diagram showing an example of the distribution of light quantity (luminance) when display light K is distributed in the spot lighting pattern SP. When the eye position 700 is estimated to be in the partial viewing zone E (2, 3), the display control device 30 drives the light source 70 in accordance with the timing at which the scanning device 75 scans the light emitting region DM so that the illumination laser beam 74 is irradiated onto the light emitting region DM (partial regions D (3, 5), D (4, 5), D (5, 5), D (3, 6), D (4, 6), D (5, 6), D (3, 7), D (4, 7), D (5, 7)) of the light diffusion optical system 80 to form a predetermined spot lighting pattern SP associated with the partial viewing zone E (2, 3). As a result, as shown in FIG. 4A, the display light K of the light modulation element 51 is directed to the predetermined spot lighting pattern SP of the eye box 200 corresponding to the light emitting region DM of the light diffusion optical system 80. The symbol DB1 (DB) in FIG. 5A indicates the light amount distribution in the left-right direction (X-axis direction) of the eye box 200 (the same applies to FIGS. 5B and 5C described later). The light quantity distribution Ld1 is a combination of the display light based on the illumination light emitted from the light emitting region DM (partial regions D(3,5), D(4,5), D(5,5), D(3,6), D(4,6), D(5,6), D(3,7), D(4,7), D(5,7), and a light quantity of a predetermined threshold Lth (for example, 50% of the maximum light quantity (brightness) in the spot lighting pattern SP) or more is ensured within the boundary of the spot lighting pattern SP. In addition, the light quantity distribution Ld extends beyond the boundary of the spot lighting pattern SP of the partial viewing area E and spreads, and the light intensity does not decrease sharply but gradually (with a gradient). Therefore, even when the viewpoint moves outside the boundary, the display (virtual image) becomes faint and disappears, and does not disappear suddenly. This suppresses (reduces) discomfort and anxiety.

本実施形態では、部分視域E(2,3)の中心から離れた位置に集光する表示光Kの元となる照明光を出射する副部分領域DBを有する。特に、図5A、図5B、及び図5Cに示す態様では、副部分領域DBは、表示光Kが、全て部分視域E(2,3)の境界に集光されるように、配置されているため、部分視域Eの近傍(又は外側に)に目が移動した場合でも、副部分領域DBによる比較的輝度の高い画像(虚像V)を視認させることができる。図5Bは、図5Aの状態の後、目位置700が部分視域E(2,3)からE(3,3)に移動した場合を示す。システムレイテンシーが生じて、部分視域E(2,3)からE(3,3)に移動した瞬間にスポットライティングパターンSPが切り替わらないまま(部分視域E(2,3)に対応したスポットライティングパターンSPのまま)であっても、部分視域E(2,3)の中心から離れた位置に集光する表示光Kの元となる照明光を出射する副部分領域DBからの光によって、比較的輝度の高い表示光Kを視認させることができる。図5Cは、図5Bの状態の後、スポットライティングパターンSPが、以前の部分視域E(2,3)に対応するものから新しい部分視域E(3,3)に対応するものに切り替わった様子を示す図である。 In this embodiment, the sub-partial region DB emits illumination light that is the source of the display light K that is condensed at a position away from the center of the partial viewing zone E (2, 3). In particular, in the aspects shown in Figures 5A, 5B, and 5C, the sub-partial region DB is arranged so that all of the display light K is condensed at the boundary of the partial viewing zone E (2, 3), so that even if the eyes move near (or outside) the partial viewing zone E, the image (virtual image V) with relatively high brightness due to the sub-partial region DB can be viewed. Figure 5B shows the case where the eye position 700 moves from the partial viewing zone E (2, 3) to E (3, 3) after the state of Figure 5A. Even if system latency occurs and the spot lighting pattern SP does not switch (remains as the spot lighting pattern SP corresponding to the partial viewing area E(2,3)) at the moment of moving from the partial viewing area E(2,3) to E(3,3), the display light K with a relatively high brightness can be viewed by the light from the sub-partial area DB that emits the illumination light that is the source of the display light K that is condensed at a position away from the center of the partial viewing area E(2,3). FIG. 5C is a diagram showing the state in which the spot lighting pattern SP has switched from the one corresponding to the previous partial viewing area E(2,3) to the one corresponding to the new partial viewing area E(3,3) after the state of FIG. 5B.

また、他の好ましい例では、スポットライティングパターンSP内においては、所定の輝度レベルとなるように均一(略均一を含む)な光の照射がなされるようにする。具体的には、光量分布Ldがトップハット形状となるように、発光領域DMの配置、出射する光強度の調整、及び/又は集光光学系の全体又は部分的な光学的な調整が行われる。これにより、照明される部分視域E内では、目位置が移動しても画像(虚像V)の輝度を略均一に視認させることができる。但し、本実施形態において、光量分布Ldは、ガウシアン分布であってもよい。 In another preferred example, uniform (including substantially uniform) light is irradiated within the spot lighting pattern SP to achieve a predetermined brightness level. Specifically, the light emitting regions DM are arranged, the emitted light intensity is adjusted, and/or the entire or partial optical adjustment of the focusing optical system is performed so that the light quantity distribution Ld has a top hat shape. This allows the image (virtual image V) to be viewed with a substantially uniform brightness within the illuminated partial viewing zone E, even if the eye position moves. However, in this embodiment, the light quantity distribution Ld may be a Gaussian distribution.

いくつかの実施形態では、表示制御装置30(プロセッサ33)は、副部分領域DBの発光強度を、主部分領域DAの発光強度の0.7倍より高くしてもよい。これによれば、副部分領域DBの発光強度が比較的強いため、目位置700が部分視域Eの境界付近になった場合でも、副部分領域DBからの光によって、比較的輝度の高い表示光Kを視認させることができる。 In some embodiments, the display control device 30 (processor 33) may set the emission intensity of the sub-partial region DB to be greater than 0.7 times the emission intensity of the main partial region DA. In this way, since the emission intensity of the sub-partial region DB is relatively strong, even when the eye position 700 is near the boundary of the partial viewing zone E, the light from the sub-partial region DB can cause the relatively bright display light K to be visible.

また、いくつかの実施形態では、表示制御装置30(プロセッサ33は、前記副部分領域(DB)の発光強度を、前記主部分領域(DA)の発光強度より高くしてもよい。これによれば、副部分領域DBの発光強度が比較的強いため、目位置700が部分視域Eの境界付近になった場合でも、副部分領域DBからの光によって、比較的輝度の高い表示光Kを視認させることができる。 In addition, in some embodiments, the display control device 30 (processor 33) may set the emission intensity of the sub-partial region (DB) to be higher than the emission intensity of the main partial region (DA). In this way, since the emission intensity of the sub-partial region DB is relatively strong, even when the eye position 700 is near the boundary of the partial viewing zone E, the light from the sub-partial region DB can cause the relatively bright display light K to be visible.

図6は、いくつかの実施形態に係る、車両用表示システム10のブロック図である。表示制御装置30は、1つ又は複数のI/Oインタフェース31、1つ又は複数のプロセッサ33、1つ又は複数の画像処理回路35、及び1つ又は複数のメモリ37を備える。図6に記載される様々な機能ブロックは、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれら両方の組み合わせで構成されてもよい。図6は、1つの実施形態に過ぎず、図示された構成要素は、より数の少ない構成要素に組み合わされてもよく、又は追加の構成要素があってもよい。例えば、画像処理回路35(例えば、グラフィック処理ユニット)が、1つ又は複数のプロセッサ33に含まれてもよい。 Figure 6 is a block diagram of a vehicle display system 10 according to some embodiments. The display controller 30 includes one or more I/O interfaces 31, one or more processors 33, one or more image processing circuits 35, and one or more memories 37. The various functional blocks described in Figure 6 may be configured in hardware, software, or a combination of both. Figure 6 is only one embodiment, and the components shown may be combined into fewer components or there may be additional components. For example, the image processing circuitry 35 (e.g., a graphics processing unit) may be included in one or more processors 33.

図示するように、プロセッサ33及び画像処理回路35は、メモリ37と動作可能に連結される。より具体的には、プロセッサ33及び画像処理回路35は、メモリ37に記憶されているプログラムを実行することで、例えば、指向性光源ユニット60の制御(指向性光源ユニット60の前記制御は、例えば、光源70が出射する照明用レーザービーム74(照明光)の制御、又は後述する光源アレイ80Aの制御などを含む。)、画像データの生成及び/又は送信するなど、車両用表示システム10(HUD装置20、指向性光源ユニット60)の操作を行うことができる。プロセッサ33及び/又は画像処理回路35は、少なくとも1つの汎用マイクロプロセッサ(例えば、中央処理装置(CPU))、少なくとも1つの特定用途向け集積回路(ASIC)、少なくとも1つのフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。メモリ37は、ハードディスクのような任意のタイプの磁気媒体、CD及びDVDのような任意のタイプの光学媒体、揮発性メモリのような任意のタイプの半導体メモリ、及び不揮発性メモリを含む。揮発性メモリは、DRAM及びSRAMを含み、不揮発性メモリは、ROM及びNVRAMを含んでもよい。 As shown, the processor 33 and the image processing circuit 35 are operably coupled to the memory 37. More specifically, the processor 33 and the image processing circuit 35 execute the programs stored in the memory 37 to operate the vehicle display system 10 (HUD device 20, directional light source unit 60), for example, by controlling the directional light source unit 60 (the control of the directional light source unit 60 includes, for example, control of the illumination laser beam 74 (illumination light) emitted by the light source 70, or control of the light source array 80A described later), generating and/or transmitting image data, etc. The processor 33 and/or the image processing circuit 35 may include at least one general-purpose microprocessor (e.g., a central processing unit (CPU)), at least one application specific integrated circuit (ASIC), at least one field programmable gate array (FPGA), or any combination thereof. The memory 37 may include any type of magnetic medium such as a hard disk, any type of optical medium such as a CD and a DVD, any type of semiconductor memory such as a volatile memory, and a non-volatile memory. Volatile memory may include DRAM and SRAM, and non-volatile memory may include ROM and NVRAM.

図示するように、プロセッサ33は、I/Oインタフェース31と動作可能に連結されている。I/Oインタフェース31は、例えば、車両に設けられた後述の車両ECU401、又は他の電子機器(後述する符号403~419)と、CAN(Controller Area Network)の規格に応じて通信(CAN通信とも称する)を行う。なお、I/Oインタフェース31が採用する通信規格は、CANに限定されず、例えば、CANFD(CAN with Flexible Data Rate)、LIN(Local Interconnect Network)、Ethernet(登録商標)、MOST(Media Oriented Systems Transport:MOSTは登録商標)、UART、もしくはUSBなどの有線通信インタフェース、又は、例えば、Bluetooth(登録商標)ネットワークなどのパーソナルエリアネットワーク(PAN)、802.11x Wi-Fi(登録商標)ネットワークなどのローカルエリアネットワーク(LAN)等の数十メートル内の近距離無線通信インタフェースである車内通信(内部通信)インタフェースを含む。また、I/Oインタフェース31は、無線ワイドエリアネットワーク(WWAN0、IEEE802.16-2004(WiMAX:Worldwide Interoperability for Microwave Access))、IEEE802.16eベース(Mobile WiMAX)、4G、4G-LTE、LTE Advanced、5Gなどのセルラー通信規格により広域通信網(例えば、インターネット通信網)などの車外通信(外部通信)インタフェースを含んでいてもよい。 As shown in the figure, the processor 33 is operably connected to the I/O interface 31. The I/O interface 31 communicates (also referred to as CAN communication) with, for example, a vehicle ECU 401 (described later) or other electronic devices (reference numerals 403 to 419 described later) provided in the vehicle according to the CAN (Controller Area Network) standard. Note that the communication standard adopted by the I/O interface 31 is not limited to CAN, and includes, for example, wired communication interfaces such as CANFD (CAN with Flexible Data Rate), LIN (Local Interconnect Network), Ethernet (registered trademark), MOST (Media Oriented Systems Transport: MOST is a registered trademark), UART, or USB, or in-vehicle communication (internal communication) interfaces that are short-range wireless communication interfaces within several tens of meters, such as personal area networks (PANs) such as Bluetooth (registered trademark) networks and local area networks (LANs) such as 802.11x Wi-Fi (registered trademark) networks. The I/O interface 31 may also include an external communication (external communication) interface such as a wide area communication network (e.g., an Internet communication network) based on a wireless wide area network (WWAN0, IEEE 802.16-2004 (WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access)), IEEE 802.16e-based (Mobile WiMAX), 4G, 4G-LTE, LTE Advanced, 5G, or other cellular communication standards.

図示するように、プロセッサ33は、I/Oインタフェース31と相互動作可能に連結されることで、車両用表示システム10(I/Oインタフェース31)に接続される種々の他の電子機器等と情報を授受可能となる。I/Oインタフェース31には、例えば、車両ECU401、道路情報データベース403、自車位置検出部405、車外センサ407、操作検出部409、目位置検出部(視線方向検出部)411、IMU413、明るさセンサ415、携帯情報端末417、及び外部通信機器419などが動作可能に連結される。なお、I/Oインタフェース31は、車両用表示システム10に接続される他の電子機器等から受信する情報を加工(変換、演算、解析)する機能を含んでいてもよい。 As shown in the figure, the processor 33 is interoperably connected to the I/O interface 31, thereby enabling information to be exchanged with various other electronic devices connected to the vehicle display system 10 (I/O interface 31). The I/O interface 31 is operably connected to, for example, a vehicle ECU 401, a road information database 403, a vehicle position detection unit 405, an external sensor 407, an operation detection unit 409, an eye position detection unit (gaze direction detection unit) 411, an IMU 413, a brightness sensor 415, a mobile information terminal 417, and an external communication device 419. The I/O interface 31 may include a function for processing (converting, calculating, analyzing) information received from other electronic devices connected to the vehicle display system 10.

光変調素子51は、例えば、液晶光変調素子であり、プロセッサ33及び画像処理回路35に動作可能に連結される。したがって、光変調素子51によって表示される画像は、プロセッサ33及び/又は画像処理回路35から受信された画像データに基づいてもよい。プロセッサ33及び画像処理回路35は、I/Oインタフェース31から取得される情報に基づき、光変調素子51が表示する画像を制御する。 The light modulation element 51 is, for example, a liquid crystal light modulation element, and is operably coupled to the processor 33 and the image processing circuitry 35. Thus, the image displayed by the light modulation element 51 may be based on image data received from the processor 33 and/or the image processing circuitry 35. The processor 33 and the image processing circuitry 35 control the image displayed by the light modulation element 51 based on information obtained from the I/O interface 31.

車両ECU401は、車両1に設けられたセンサやスイッチから、車両1の状態(例えば、走行距離、車速、アクセルペダル開度、ブレーキペダル開度、エンジンスロットル開度、インジェクター燃料噴射量、エンジン回転数、モータ回転数、ステアリング操舵角、シフトポジション、ドライブモード、各種警告状態、姿勢(ロール角、及び/又はピッチング角を含む)、車両の振動(振動の大きさ、頻度、及び/又は周波数を含む))などを取得し、車両1の前記状態を収集、及び管理(制御も含んでもよい。)するものであり、機能の一部として、車両1の前記状態の数値(例えば、車両1の車速。)を示す信号を、表示制御装置30のプロセッサ33へ出力することができる。なお、車両ECU401は、単にセンサ等で検出した数値(例えば、ピッチング角が前傾方向に3[degree]。)をプロセッサ33へ送信することに加え、又はこれに代わり、センサで検出した数値を含む車両1の1つ又は複数の状態に基づく判定結果(例えば、車両1が予め定められた前傾状態の条件を満たしていること。)、若しくは/及び解析結果(例えば、ブレーキペダル開度の情報と組み合わせされて、ブレーキにより車両が前傾状態になったこと。)を、プロセッサ33へ送信してもよい。例えば、車両ECU401は、車両1が車両ECU401のメモリ(不図示)に予め記憶された所定の条件を満たすような判定結果を示す信号を表示制御装置30へ出力してもよい。なお、I/Oインタフェース31は、車両ECU401を介さずに、車両1に設けられた車両1に設けられたセンサやスイッチから、上述したような情報を取得してもよい。 The vehicle ECU 401 obtains the state of the vehicle 1 (e.g., mileage, vehicle speed, accelerator pedal opening, brake pedal opening, engine throttle opening, injector fuel injection amount, engine RPM, motor RPM, steering angle, shift position, drive mode, various warning states, posture (including roll angle and/or pitch angle), vehicle vibration (including vibration magnitude, frequency, and/or frequency)) from sensors and switches provided on the vehicle 1, and collects and manages (which may also include control) said state of the vehicle 1, and as part of its function, can output a signal indicating a numerical value of said state of the vehicle 1 (e.g., the vehicle speed of the vehicle 1) to the processor 33 of the display control device 30. In addition to or instead of simply transmitting a value detected by a sensor or the like (e.g., the pitching angle is 3 degrees in the forward tilt direction) to the processor 33, the vehicle ECU 401 may transmit to the processor 33 a determination result based on one or more states of the vehicle 1 including the value detected by the sensor (e.g., that the vehicle 1 satisfies a predetermined condition for a forward tilt state) and/or an analysis result (e.g., that the vehicle has been tilted forward by braking in combination with information on the brake pedal opening degree). For example, the vehicle ECU 401 may output to the display control device 30 a signal indicating a determination result that the vehicle 1 satisfies a predetermined condition previously stored in a memory (not shown) of the vehicle ECU 401. The I/O interface 31 may acquire the above-mentioned information from a sensor or switch provided in the vehicle 1 without going through the vehicle ECU 401.

また、車両ECU401は、車両用表示システム10が表示する画像を指示する指示信号を表示制御装置30へ出力してもよく、この際、画像の座標、サイズ、種類、表示態様、画像の報知必要度、及び/又は報知必要度を判定する元となる必要度関連情報を、前記指示信号に付加して送信してもよい。 In addition, the vehicle ECU 401 may output an instruction signal to the display control device 30 to indicate the image to be displayed by the vehicle display system 10, and in this case, the coordinates, size, type, display mode, notification necessity of the image, and/or necessity-related information that is the basis for determining the notification necessity of the image may be added to the instruction signal and transmitted.

道路情報データベース403は、車両1に設けられた図示しないナビゲーション装置、又は車両1と車外通信インタフェース(I/Oインタフェース31)を介して接続される外部サーバー、に含まれ、後述する自車位置検出部405から取得される車両1の位置に基づき、車両1の周辺の情報(車両1の周辺の実オブジェクト関連情報)である車両1が走行する道路情報(車線,白線,停止線,横断歩道,道路の幅員,車線数,交差点,カーブ,分岐路,交通規制など)、地物情報(建物、橋、河川など)の、有無、位置(車両1までの距離を含む)、方向、形状、種類、詳細情報などを読み出し、プロセッサ33に送信してもよい。また、道路情報データベース403は、出発地から目的地までの適切な経路(ナビゲーション情報)を算出し、当該ナビゲーション情報を示す信号、又は経路を示す画像データをプロセッサ33へ出力してもよい。 The road information database 403 is included in a navigation device (not shown) provided in the vehicle 1, or an external server connected to the vehicle 1 via an external communication interface (I/O interface 31), and may read out information about the surroundings of the vehicle 1 (information related to real objects around the vehicle 1), such as road information (lanes, white lines, stop lines, crosswalks, road widths, number of lanes, intersections, curves, forks, traffic regulations, etc.) on which the vehicle 1 is traveling, and information about features (buildings, bridges, rivers, etc.), including their presence or absence, position (including distance to the vehicle 1), direction, shape, type, detailed information, etc., based on the position of the vehicle 1 acquired from the vehicle position detection unit 405 described later, and transmit this information to the processor 33. The road information database 403 may also calculate an appropriate route (navigation information) from the departure point to the destination, and output a signal indicating the navigation information or image data indicating the route to the processor 33.

自車位置検出部405は、車両1に設けられたGNSS(全地球航法衛星システム)等であり、現在の車両1の位置、方位を検出し、検出結果を示す信号を、プロセッサ33を介して、又は直接、道路情報データベース403、後述する携帯情報端末417、及び/もしくは外部通信機器419へ出力する。道路情報データベース403、後述する携帯情報端末417、及び/又は外部通信機器419は、自車位置検出部405から車両1の位置情報を連続的、断続的、又は所定のイベント毎に取得することで、車両1の周辺の情報を選択・生成して、プロセッサ33へ出力してもよい。 The vehicle position detection unit 405 is a GNSS (Global Navigation Satellite System) or the like provided in the vehicle 1, which detects the current position and orientation of the vehicle 1 and outputs a signal indicating the detection result to the road information database 403, the mobile information terminal 417 described later, and/or the external communication device 419 via the processor 33 or directly. The road information database 403, the mobile information terminal 417 described later, and/or the external communication device 419 may select/generate information about the surroundings of the vehicle 1 by acquiring the position information of the vehicle 1 from the vehicle position detection unit 405 continuously, intermittently, or for each predetermined event, and output the information to the processor 33.

車外センサ407は、車両1の周辺(前方、側方、及び後方)に存在する実オブジェクトを検出する。車外センサ407が検知する実オブジェクトは、例えば、障害物(歩行者、自転車、自動二輪車、他車両など)、後述する走行レーンの路面、区画線、路側物、及び/又は地物(建物など)などを含んでいてもよい。車外センサとしては、例えば、ミリ波レーダ、超音波レーダ、レーザレーダ等のレーダセンサ、カメラ、又はこれらの組み合わせからなる検出ユニットと、当該1つ又は複数の検出ユニットからの検出データを処理する(データフュージョンする)処理装置と、から構成される。これらレーダセンサやカメラセンサによる物体検知については従来の周知の手法を適用する。これらのセンサによる物体検知によって、三次元空間内での実オブジェクトの有無、実オブジェクトが存在する場合には、その実オブジェクトの位置(車両1からの相対的な距離、車両1の進行方向を前後方向とした場合の左右方向の位置、上下方向の位置等)、大きさ(横方向(左右方向)、高さ方向(上下方向)等の大きさ)、移動方向(横方向(左右方向)、奥行き方向(前後方向))、移動速度(横方向(左右方向)、奥行き方向(前後方向))、及び/又は種類等を検出してもよい。1つ又は複数の車外センサ407は、各センサの検知周期毎に、車両1の前方の実オブジェクトを検知して、実オブジェクト情報の一例である実オブジェクト情報(実オブジェクトの有無、実オブジェクトが存在する場合には実オブジェクト毎の位置、大きさ、及び/又は種類等の情報)をプロセッサ33に出力することができる。なお、これら実オブジェクト情報は、他の機器(例えば、車両ECU401)を経由してプロセッサ33に送信されてもよい。また、夜間等の周辺が暗いときでも実オブジェクトが検知できるように、センサとしてカメラを利用する場合には赤外線カメラや近赤外線カメラが望ましい。また、センサとしてカメラを利用する場合、視差で距離等も取得できるステレオカメラが望ましい。 The external sensor 407 detects real objects present around the vehicle 1 (in front, to the sides, and behind). The real objects detected by the external sensor 407 may include, for example, obstacles (pedestrians, bicycles, motorcycles, other vehicles, etc.), the road surface of the driving lane described below, dividing lines, roadside objects, and/or features (buildings, etc.). The external sensor is composed of, for example, a detection unit consisting of a radar sensor such as a millimeter wave radar, ultrasonic radar, or laser radar, a camera, or a combination of these, and a processing device that processes (data fuses) the detection data from the one or more detection units. Conventional well-known methods are applied to object detection by these radar sensors and camera sensors. By object detection by these sensors, the presence or absence of a real object in a three-dimensional space, and if a real object exists, the position of the real object (relative distance from the vehicle 1, position in the left-right direction when the traveling direction of the vehicle 1 is the forward-rear direction, position in the up-down direction, etc.), size (size in the lateral direction (left-right direction), height direction (up-down direction), etc.), movement direction (lateral direction (left-right direction), depth direction (front-rear direction)), movement speed (lateral direction (left-right direction), depth direction (front-rear direction)), and/or type, etc. may be detected. One or more external sensors 407 can detect real objects in front of the vehicle 1 at each detection period of each sensor, and output real object information (presence or absence of a real object, and if a real object exists, information on the position, size, and/or type of each real object, etc.) which is an example of real object information, to the processor 33. Note that the real object information may be transmitted to the processor 33 via another device (for example, the vehicle ECU 401). In addition, when a camera is used as a sensor, an infrared camera or a near-infrared camera is preferable so that a real object can be detected even when the surroundings are dark, such as at night. Also, if a camera is used as a sensor, a stereo camera that can obtain distance and other information using parallax is desirable.

操作検出部409は、例えば、車両1のCID(Center Information Display)、インストルメントパネルなどに設けられたハードウェアスイッチ、又は画像とタッチセンサなどとを兼ね合わされたソフトウェアスイッチなどであり、車両1の乗員(運転席の着座するユーザ、及び/又は助手席に着座するユーザ)による操作に基づく操作情報を、プロセッサ33へ出力する。例えば、操作検出部409は、ユーザの操作により、虚像表示領域VSを移動させる操作に基づく表示領域設定情報、アイボックス200を移動させる操作に基づくアイボックス設定情報、虚像の明るさを変更する操作に基づく画像明るさ設定情報、観察者の目位置700を設定する操作に基づく情報などを、プロセッサ33へ出力する。 The operation detection unit 409 is, for example, a hardware switch provided on the CID (Center Information Display) or instrument panel of the vehicle 1, or a software switch that combines an image and a touch sensor, and outputs operation information based on an operation by an occupant of the vehicle 1 (a user sitting in the driver's seat and/or a user sitting in the passenger seat) to the processor 33. For example, the operation detection unit 409 outputs to the processor 33 display area setting information based on an operation to move the virtual image display area VS, eye box setting information based on an operation to move the eye box 200, image brightness setting information based on an operation to change the brightness of the virtual image, information based on an operation to set the observer's eye position 700, and the like, by the user's operation.

目位置検出部411は、車両1の運転席に着座する観察者の目位置700を検出する赤外線カメラなどのカメラを含み、撮像した画像を、プロセッサ33に出力してもよい。プロセッサ33は、目位置検出部411から撮像画像(目位置700を推定可能な情報の一例。)を取得し、この撮像画像を、パターンマッチングなどの手法で解析することで、観察者の目位置700の座標を検出し、検出した目位置700の座標を示す信号を、プロセッサ33へ出力してもよい。 The eye position detection unit 411 may include a camera such as an infrared camera that detects the eye position 700 of an observer seated in the driver's seat of the vehicle 1, and may output the captured image to the processor 33. The processor 33 may obtain the captured image (an example of information that can estimate the eye position 700) from the eye position detection unit 411, and may analyze the captured image using a method such as pattern matching to detect the coordinates of the observer's eye position 700, and may output a signal indicating the coordinates of the detected eye position 700 to the processor 33.

また、目位置検出部411は、カメラの撮像画像を解析した解析結果(例えば、観察者の目位置700が、予め設定された複数の表示パラメータ600(後述する。)が対応する空間的な領域のどこに属しているかを示す信号。)を、プロセッサ33に出力してもよい。なお、車両1の観察者の目位置700、又は観察者の目位置700を推定可能な情報を取得する方法は、これらに限定されるものではなく、既知の目位置検出(推定)技術を用いて取得されてもよい。 The eye position detection unit 411 may also output the analysis results of the image captured by the camera (e.g., a signal indicating to which spatial region the observer's eye position 700 belongs to in relation to a plurality of pre-set display parameters 600 (described later)). Note that the method of acquiring the observer's eye position 700 in the vehicle 1 or information that can estimate the observer's eye position 700 is not limited to these, and may be acquired using known eye position detection (estimation) techniques.

また、目位置検出部411は、観察者の目位置700の移動速度、及び/又は移動方向を検出し、観察者の目位置700の移動速度、及び/又は移動方向を示す信号を、プロセッサ33に出力してもよい。 The eye position detection unit 411 may also detect the speed and/or direction of movement of the observer's eye position 700 and output a signal indicating the speed and/or direction of movement of the observer's eye position 700 to the processor 33.

また、目位置検出部411は、(10)観察者の目位置700がアイボックス200外にあることを示す信号、(20)観察者の目位置700がアイボックス200外にあると推定される信号、又は(30)観察者の目位置700がアイボックス200外になると予測される信号、を検出した場合、所定の条件を満たしたと判定し、当該状態を示す信号を、プロセッサ33に出力してもよい。 In addition, when the eye position detection unit 411 detects (10) a signal indicating that the observer's eye position 700 is outside the eye box 200, (20) a signal that estimates that the observer's eye position 700 is outside the eye box 200, or (30) a signal that predicts that the observer's eye position 700 will be outside the eye box 200, it may determine that a predetermined condition is met and output a signal indicating that state to the processor 33.

(20)観察者の目位置700がアイボックス200外にあると推定される信号は、(21)観察者の目位置700が検出できないことを示す信号、(22)観察者の目位置700の移動が検出された後、観察者の目位置700が検出できないことを示す信号、及び/又は(23)観察者の目位置700R、700Lのいずれかがアイボックス200の境界200Aの近傍(前記近傍は、例えば、境界200Aから所定の座標以内であることを含む。)にあることを示す信号、などを含む。 (20) Signals indicating that the observer's eye position 700 is estimated to be outside the eye box 200 include (21) a signal indicating that the observer's eye position 700 cannot be detected, (22) a signal indicating that the observer's eye position 700 cannot be detected after movement of the observer's eye position 700 has been detected, and/or (23) a signal indicating that either the observer's eye position 700R, 700L is in the vicinity of the boundary 200A of the eye box 200 (the vicinity includes, for example, within a predetermined coordinate range from the boundary 200A).

(30)観察者の目位置700がアイボックス200外になると予測される信号は、(31)新たに検出した目位置700が、過去に検出した目位置700に対して、メモリ37に予め記憶された目位置移動距離閾値以上であること(所定の単位時間内における目位置の移動が規定範囲より大きいこと。)を示す信号、(32)目位置の移動速度が、メモリ37に予め記憶された目位置移動速度閾値以上であることを示す信号、などを含む。 (30) Signals predicting that the observer's eye position 700 will be outside the eye box 200 include (31) a signal indicating that the newly detected eye position 700 is equal to or greater than the eye position movement distance threshold pre-stored in memory 37 relative to the previously detected eye position 700 (the movement of the eye position within a specified unit time is greater than a specified range), and (32) a signal indicating that the movement speed of the eye position is equal to or greater than the eye position movement speed threshold pre-stored in memory 37.

また、目位置検出部411は、視線方向検出部411としての機能を有していても良い。視線方向検出部411は、車両1の運転席に着座する観察者の顔を撮像する赤外線カメラ、又は可視光カメラを含み、撮像した画像を、プロセッサ33に出力してもよい。プロセッサ33は、視線方向検出部411から撮像画像(視線方向を推定可能な情報の一例。)を取得し、この撮像画像を解析することで観察者の視線方向(及び/又は前記注視位置)を特定することができる。なお、視線方向検出部411は、カメラからの撮像画像を解析し、解析結果である観察者の視線方向(及び/又は前記注視位置)を示す信号をプロセッサ33に出力してもよい。なお、車両1の観察者の視線方向を推定可能な情報を取得する方法は、これらに限定されるものではなく、EOG(Electro-oculogram)法、角膜反射法、強膜反射法、プルキンエ像検出法、サーチコイル法、赤外線眼底カメラ法などの他の既知の視線方向検出(推定)技術を用いて取得されてもよい。 The eye position detection unit 411 may also have a function as a gaze direction detection unit 411. The gaze direction detection unit 411 may include an infrared camera or a visible light camera that captures an image of the face of an observer sitting in the driver's seat of the vehicle 1, and output the captured image to the processor 33. The processor 33 can obtain an image (an example of information that can estimate the gaze direction) from the gaze direction detection unit 411 and identify the observer's gaze direction (and/or the gaze position) by analyzing the captured image. The gaze direction detection unit 411 may analyze the captured image from the camera and output a signal indicating the observer's gaze direction (and/or the gaze position) as the analysis result to the processor 33. Note that the method of acquiring information that can estimate the gaze direction of an observer of vehicle 1 is not limited to these, and may be acquired using other known gaze direction detection (estimation) techniques, such as the EOG (Electro-oculogram) method, the corneal reflex method, the scleral reflex method, the Purkinje image detection method, the search coil method, and the infrared fundus camera method.

IMU413は、慣性加速に基づいて、車両1の位置、向き、及びこれらの変化(変化速度、変化加速度)を検知するように構成された1つ又は複数のセンサ(例えば、加速度計及びジャイロスコープ)の組み合わせを含むことができる。IMU413は、検出した値(前記検出した値は、車両1の位置、向き、及びこれらの変化(変化速度、変化加速度)を示す信号などを含む。)、検出した値を解析した結果を、プロセッサ33に出力してもよい。前記解析した結果は、前記検出した値が、所定の条件を満たしたか否かの判定結果を示す信号などであり、例えば、車両1の位置又は向きの変化(変化速度、変化加速度)に関する値から、車両1の挙動(振動)が少ないことを示す信号であってもよい。 The IMU 413 may include a combination of one or more sensors (e.g., an accelerometer and a gyroscope) configured to detect the position, orientation, and changes therein (speed of change, acceleration of change) of the vehicle 1 based on inertial acceleration. The IMU 413 may output the detected values (the detected values include signals indicating the position, orientation, and changes therein (speed of change, acceleration of change) of the vehicle 1) and the results of analyzing the detected values to the processor 33. The results of the analysis may be a signal indicating a determination result as to whether or not the detected values satisfy a predetermined condition, and may be, for example, a signal indicating that the behavior (vibration) of the vehicle 1 is small, based on a value regarding the change (speed of change, acceleration of change) of the position or orientation of the vehicle 1.

明るさセンサ415は、車両1の車室の前方に存在する前景の所定範囲の照度又は輝度を外界明るさ(明るさ情報の一例)、又は車室内の照度又は輝度を車内明るさ(明るさ情報の一例)として検知する。明るさセンサ415は、例えばフォトトランジスタ若しくはフォトダイオード等であり、図1に示す車両1のインストルメントパネル、ルームミラー又はHUD装置20等に搭載される。 The brightness sensor 415 detects the illuminance or brightness of a predetermined range of the foreground in front of the cabin of the vehicle 1 as the external brightness (an example of brightness information), or the illuminance or brightness inside the cabin as the interior brightness (an example of brightness information). The brightness sensor 415 is, for example, a phototransistor or a photodiode, and is mounted on the instrument panel, rearview mirror, or HUD device 20 of the vehicle 1 shown in FIG. 1.

携帯情報端末417は、スマートフォン、ノートパソコン、スマートウォッチ、又は観察者(又は車両1の他の乗員)が携帯可能なその他の情報機器である。I/Oインタフェース31は、携帯情報端末417とペアリングすることで、携帯情報端末417と通信を行うことが可能であり、携帯情報端末417(又は携帯情報端末を通じたサーバ)に記録されたデータを取得する。携帯情報端末417は、例えば、上述の道路情報データベース403及び自車位置検出部405と同様の機能を有し、前記道路情報(実オブジェクト関連情報の一例。)を取得し、プロセッサ33に送信してもよい。また、携帯情報端末417は、車両1の近傍の商業施設に関連するコマーシャル情報(実オブジェクト関連情報の一例。)を取得し、プロセッサ33に送信してもよい。なお、携帯情報端末417は、携帯情報端末417の所持者(例えば、観察者)のスケジュール情報、携帯情報端末417での着信情報、メールの受信情報などをプロセッサ33に送信し、プロセッサ33及び画像処理回路35は、これらに関する画像データを生成及び/又は送信してもよい。 The mobile information terminal 417 is a smartphone, a laptop computer, a smartwatch, or other information device that can be carried by the observer (or other occupants of the vehicle 1). The I/O interface 31 can communicate with the mobile information terminal 417 by pairing with the mobile information terminal 417, and acquires data recorded in the mobile information terminal 417 (or a server via the mobile information terminal). The mobile information terminal 417 has, for example, the same functions as the above-mentioned road information database 403 and vehicle position detection unit 405, and may acquire the road information (an example of real object related information) and transmit it to the processor 33. The mobile information terminal 417 may also acquire commercial information (an example of real object related information) related to commercial facilities in the vicinity of the vehicle 1 and transmit it to the processor 33. The mobile information terminal 417 may transmit schedule information of the user of the mobile information terminal 417 (e.g., the observer), information on incoming calls to the mobile information terminal 417, information on received e-mails, etc. to the processor 33, and the processor 33 and the image processing circuit 35 may generate and/or transmit image data relating to these.

外部通信機器419は、車両1と情報のやりとりをする通信機器であり、例えば、車両1と車車間通信(V2V:Vehicle To Vehicle)により接続される他車両、歩車間通信(V2P:Vehicle To Pedestrian)により接続される歩行者(歩行者が携帯する携帯情報端末)、路車間通信(V2I:Vehicle To roadside Infrastructure)により接続されるネットワーク通信機器であり、広義には、車両1との通信(V2X:Vehicle To Everything)により接続される全てのものを含む。外部通信機器419は、例えば、歩行者、自転車、自動二輪車、他車両(先行車等)、路面、区画線、路側物、及び/又は地物(建物など)の位置を取得し、プロセッサ33へ出力してもよい。また、外部通信機器419は、上述の自車位置検出部405と同様の機能を有し、車両1の位置情報を取得し、プロセッサ33に送信してもよく、さらに上述の道路情報データベース403の機能も有し、前記道路情報(実オブジェクト関連情報の一例。)を取得し、プロセッサ33に送信してもよい。なお、外部通信機器419から取得される情報は、上述のものに限定されない。 The external communication device 419 is a communication device that exchanges information with the vehicle 1, and is, for example, another vehicle connected to the vehicle 1 by vehicle-to-vehicle communication (V2V: Vehicle To Vehicle), a pedestrian (a mobile information terminal carried by a pedestrian) connected to the vehicle 1 by pedestrian-to-pedestrian communication (V2P: Vehicle To Pedestrian), and a network communication device connected by road-to-vehicle communication (V2I: Vehicle To Roadside Infrastructure), and in a broad sense, includes everything connected to the vehicle 1 by communication (V2X: Vehicle To Everything). The external communication device 419 may acquire the positions of, for example, pedestrians, bicycles, motorcycles, other vehicles (such as a preceding vehicle), road surfaces, dividing lines, roadside objects, and/or features (such as buildings) and output them to the processor 33. In addition, the external communication device 419 may have the same function as the vehicle position detection unit 405 described above, and may acquire position information of the vehicle 1 and transmit it to the processor 33, and may also have the function of the road information database 403 described above, and may acquire the road information (an example of real object related information) and transmit it to the processor 33. Note that the information acquired from the external communication device 419 is not limited to the above.

メモリ37に記憶されたソフトウェア構成要素は、目位置検出モジュール502、目位置推定モジュール504、目位置予測モジュール506、目位置状態判定モジュール508、スポット照明パターン設定モジュール510、表示パラメータ設定モジュール512、グラフィックモジュール514、光源駆動モジュール516、アクチュエータ駆動モジュール518、及び明るさ検出モジュール520、を含む。 The software components stored in memory 37 include an eye position detection module 502, an eye position estimation module 504, an eye position prediction module 506, an eye position state determination module 508, a spot lighting pattern setting module 510, a display parameter setting module 512, a graphics module 514, a light source driving module 516, an actuator driving module 518, and a brightness detection module 520.

図7A、図7B、及び図7Cは、いくつかの実施形態に従って、観察者の目位置に基づき、スポット照明パターンを設定する動作を実行する方法S100を示すフロー図である。方法S100は、ディスプレイを含むHUD装置20と、このHUD装置20を制御する表示制御装置30と、において実行される。以下に示す方法S100のいくつかの動作は任意選択的に組み合わされ、いくつかの動作の手順は任意選択的に変更され、いくつかの動作は任意選択的に省略される。 7A, 7B, and 7C are flow diagrams illustrating a method S100 for performing operations to set a spot illumination pattern based on an observer's eye position, according to some embodiments. The method S100 is performed in a HUD device 20 including a display, and a display control device 30 that controls the HUD device 20. Some operations of the method S100 described below are optionally combined, the sequence of some operations is optionally changed, and some operations are optionally omitted.

図6の目位置検出モジュール502は、観察者の目位置700を検出する(S110)。目位置検出モジュール502は、観察者の目位置700を示す座標(X,Y軸方向の位置であり、目位置700を示す信号の一例である。)を検出すること、観察者の目の高さを示す座標(Y軸方向の位置であり、目位置700を示す信号の一例である。)を検出すること、観察者の目の高さ及び奥行方向の位置を示す座標(Y及びZ軸方向の位置であり、目位置700を示す信号の一例である。)を検出すること、及び/又は観察者の目位置700を示す座標(X,Y,Z軸方向の位置であり、目位置700を示す信号の一例である。)を検出すること、に関係する様々な動作を実行するための様々なソフトウェア構成要素を含む。 The eye position detection module 502 in FIG. 6 detects the observer's eye position 700 (S110). The eye position detection module 502 includes various software components for performing various operations related to detecting coordinates indicating the observer's eye position 700 (positions in the X and Y axes, which are an example of a signal indicating the eye position 700), detecting coordinates indicating the observer's eye height (positions in the Y axis, which are an example of a signal indicating the eye position 700), detecting coordinates indicating the observer's eye height and depth position (positions in the Y and Z axes, which are an example of a signal indicating the eye position 700), and/or detecting coordinates indicating the observer's eye position 700 (positions in the X, Y, and Z axes, which are an example of a signal indicating the eye position 700).

なお、目位置検出モジュール502が検出する目位置700は、右目と左目のそれぞれの位置700R,700L、右目位置700R及び左目位置700Lのうち予め定められた一方の位置、右目位置700R及び左目位置700Lのうち検出可能な(検出しやすい)いずれか一方の位置、又は右目位置700Rと左目位置700Lとから算出される位置(例えば、右目位置と左目位置との中点)、などを含む。例えば、目位置検出モジュール502は、目位置700を、表示設定を更新するタイミングの直前に目位置検出部411から取得した観測位置に基づき決定する。 The eye position 700 detected by the eye position detection module 502 includes the right eye and left eye positions 700R, 700L, a predetermined one of the right eye position 700R and the left eye position 700L, one of the right eye position 700R and the left eye position 700L that is detectable (easy to detect), or a position calculated from the right eye position 700R and the left eye position 700L (for example, the midpoint between the right eye position and the left eye position). For example, the eye position detection module 502 determines the eye position 700 based on the observed position acquired from the eye position detection unit 411 immediately before the timing of updating the display settings.

また、目位置検出部411は、目位置検出部411から取得する観察者の目の検出タイミングの異なる複数の観測位置に基づき、観察者の目位置700の移動方向、及び/又は移動速度を検出し、観察者の目位置700の移動方向、及び/又は移動速度を示す信号を、プロセッサ33に出力してもよい。 The eye position detection unit 411 may also detect the movement direction and/or movement speed of the observer's eye position 700 based on multiple observation positions with different detection timings of the observer's eyes acquired from the eye position detection unit 411, and output a signal indicating the movement direction and/or movement speed of the observer's eye position 700 to the processor 33.

目位置推定モジュール504は、目位置を推定可能な情報を取得する(S114)。目位置を推定可能な情報は、例えば、目位置検出部411から取得した撮像画像、車両1の運転席の位置、観察者の顔の位置、座高の高さ、又は複数の観察者の目の観測位置などである。目位置推定モジュール504は、目位置を推定可能な情報から、車両1の観察者の目位置700を推定する。目位置推定モジュール504は、目位置検出部411から取得した撮像画像、車両1の運転席の位置、観察者の顔の位置、座高の高さ、又は複数の観察者の目の観測位置などから、観察者の目位置700を推定すること、など観察者の目位置700を推定することに関係する様々な動作を実行するための様々なソフトウェア構成要素を含む。すなわち、目位置推定モジュール504は、目の位置を推定可能な情報から観察者の目位置700を推定するためのテーブルデータ、演算式、などを含み得る。 The eye position estimation module 504 acquires information that allows the eye position to be estimated (S114). The information that allows the eye position to be estimated is, for example, the captured image acquired from the eye position detection unit 411, the position of the driver's seat of the vehicle 1, the position of the observer's face, the height of the seat, or the observed positions of the eyes of multiple observers. The eye position estimation module 504 estimates the eye position 700 of the observer of the vehicle 1 from the information that allows the eye position to be estimated. The eye position estimation module 504 includes various software components for executing various operations related to estimating the observer's eye position 700, such as estimating the observer's eye position 700 from the captured image acquired from the eye position detection unit 411, the position of the driver's seat of the vehicle 1, the position of the observer's face, the height of the seat, or the observed positions of the eyes of multiple observers. That is, the eye position estimation module 504 may include table data, arithmetic expressions, and the like for estimating the observer's eye position 700 from the information that allows the eye position to be estimated.

目位置推定モジュール504は、目位置700を、スポット照明パターンを更新するタイミングの直前に目位置検出部411から取得した目の観測位置と、1つ又は複数の過去に取得した目の観測位置とに基づき、例えば、加重平均などの手法により、算出してもよい。 The eye position estimation module 504 may calculate the eye position 700 based on the eye observation position acquired from the eye position detection unit 411 immediately before the timing for updating the spot illumination pattern and one or more previously acquired eye observation positions, for example, using a method such as a weighted average.

目位置予測モジュール506は、観察者の目位置700を予測可能な情報を取得する(S116)。観察者の目位置700を予測可能な情報は、例えば、目位置検出部411から取得した最新の観測位置、又は1つ又はそれ以上の過去に取得した観測位置などである。目位置予測モジュール506は、観察者の目位置700を予測可能な情報に基づいて、目位置700を予測することに関係する様々な動作を実行するための様々なソフトウェア構成要素を含む。具体的に、例えば、目位置予測モジュール506は、新たな表示設定が適用された画像が観察者に視認されるタイミングの、観察者の目位置700を予測する。目位置予測モジュール506は、例えば、最小二乗法や、カルマンフィルタ、α-βフィルタ、又はパーティクルフィルタなどの予測アルゴリズムを用いて、過去の1つ又はそれ以上の観測位置を用いて、次回の値を予測するようにしてもよい。 The eye position prediction module 506 acquires information that can predict the observer's eye position 700 (S116). The information that can predict the observer's eye position 700 is, for example, the latest observation position acquired from the eye position detection unit 411, or one or more observation positions acquired in the past. The eye position prediction module 506 includes various software components for performing various operations related to predicting the eye position 700 based on the information that can predict the observer's eye position 700. Specifically, for example, the eye position prediction module 506 predicts the observer's eye position 700 at the time when the image to which the new display settings are applied is viewed by the observer. The eye position prediction module 506 may predict the next value using one or more past observation positions using a prediction algorithm such as the least squares method, a Kalman filter, an α-β filter, or a particle filter.

スポット照明パターン設定モジュール510は、S110で取得した目位置に基づいて、表示光Kを向ける領域を設定する(S130)。スポット照明パターン設定モジュール510は、観察者の左目位置700Lが存在する部分視域Eとその周辺の部分視域Eの一部又は全部とを含む領域を左目用スポットライティングパターンSPLに設定し、観察者の右目位置700Rが存在する部分視域Eとそれと隣接する部分視域Eの一部又は全部とを含む領域を右目用スポットライティングパターンSPRに設定する(S132)。具体的には、スポット照明パターン設定モジュール510は、図4Bに示すように、観察者の右目700Lが存在する部分視域E(2,3)と周辺の部分視域E(1,2)、E(2,2)、E(2,3)、E1,3)、E(3,3)、E(1,4)、E(2,4)、及びE(2,5)の一部を含む右目用スポットライティングパターンSPRと、観察者の左目700Lが存在する部分視域E(4,3)と周辺の部分視域E(3,2)、E(4,2)、E(5,2)、E3,3)、E(5,3)、E(3,4)、E(4,4)、及びE(5,4)の一部を含む右目用スポットライティングパターンSPRと、に表示光Kを向ける。この場合、スポット照明パターン設定モジュール510は、観察者の右目700Rが存在する部分視域E(2,3)の中心に表示光Kを向ける主部分領域DA(D(4,6))と、右目700Rが存在する部分視域E(2,3)内の中心ではない領域に表示光Kを向ける副部分領域DB(D(3,5),D(4,5),D(5,5),D(3,6),D(5,6),D(3,7),D(4,7),及びD(5,7))と、を所定の光強度以上で発光させ、観察者の左目700Lが存在する部分視域E(4,3)の中心に表示光Kを向ける主部分領域DA(D(8,6))と、左目700Lが存在する部分視域E(2,3)内の中心ではない領域に表示光Kを向ける副部分領域DB(D(7,5),D(8,5),D(9,5),D(7,6),D(9,6),D(7,7),D(8,7),及びD(9,7))と、を所定の光強度以上で発光させる。そして、スポット照明パターン設定モジュール510は、これら右目用発光領域DMR(右目用の主部分領域DA+副部分領域DB)、左目用発光領域DML(左目用の主部分領域DA+副部分領域DB)以外の部分領域Dには、照明用レーザービーム74を照射しない(又は光強度が非常に低い照明用レーザービーム74を照射する)。 The spot lighting pattern setting module 510 sets an area to which the display light K is directed based on the eye position acquired in S110 (S130). The spot lighting pattern setting module 510 sets an area including the partial viewing zone E where the observer's left eye position 700L is located and some or all of the surrounding partial viewing zones E as a left eye spot lighting pattern SPL, and sets an area including the partial viewing zone E where the observer's right eye position 700R is located and some or all of the adjacent partial viewing zones E as a right eye spot lighting pattern SPR (S132). Specifically, as shown in FIG. 4B , the spot lighting pattern setting module 510 directs the display light K to a right-eye spot lighting pattern SPR including a partial viewing area E(2,3) in which the observer's right eye 700L is present and parts of the surrounding partial viewing areas E(1,2), E(2,2), E(2,3), E1,3), E(3,3), E(1,4), E(2,4), and E(2,5), and to a right-eye spot lighting pattern SPR including a partial viewing area E(4,3) in which the observer's left eye 700L is present and parts of the surrounding partial viewing areas E(3,2), E(4,2), E(5,2), E3,3), E(5,3), E(3,4), E(4,4), and E(5,4). In this case, the spot illumination pattern setting module 510 has a main partial area DA (D(4,6)) that directs the display light K to the center of the partial viewing area E(2,3) where the right eye 700R of the observer is located, and sub partial areas DB (D(3,5), D(4,5), D(5,5), D(3,6), D(5,6), D(3,7), D(4,7), and D(5,7)) that direct the display light K to a non-center area in the partial viewing area E(2,3) where the right eye 700R is located. The light source 510 emits light at a predetermined light intensity or more in the main partial area DA (D(8,6)) which directs the display light K to the center of the partial viewing area E(4,3) where the viewer's left eye 700L is located, and the sub partial areas DB (D(7,5), D(8,5), D(9,5), D(7,6), D(9,6), D(7,7), D(8,7), and D(9,7)) which direct the display light K to an area that is not the center of the partial viewing area E(2,3) where the left eye 700L is located. The spot illumination pattern setting module 510 does not irradiate the illumination laser beam 74 (or irradiates the illumination laser beam 74 with a very low light intensity) to the partial areas D other than the right eye light emitting area DMR (the main partial area DA + the sub partial area DB for the right eye) and the left eye light emitting area DML (the main partial area DA + the sub partial area DB for the left eye).

また、スポット照明パターン設定モジュール510は、観察者の左目位置700Lが存在する部分視域Eと観察者の右目位置700Rが存在する部分視域Eとを含む連なった1つの両眼向けスポットライティングパターンSPCに設定する(S134)。具体的には、スポット照明パターン設定モジュール510は、図8Aに示すように、観察者の右目700Lが存在する部分視域E(2,3)、左目700Lが存在する部分視域E(4,3)、及びこれらの周辺の部分視域E(1,2)、E(2,2)、E(3,2)、E(4,2)、E(5,2)、E(1,3)、E(3,3)、E(3,5)、E(1,4)、E(2,4)、E(3,4)、E(4,4)、及びE(5,4)の一部を含む両眼向けスポットライティングパターンSPC、に表示光Kを向ける。この場合、スポット照明パターン設定モジュール510は、観察者の右目700Rが存在する部分視域E(2,3)の中心に表示光Kを向ける主部分領域DA(D(4,6))、左目700Lが存在する部分視域E(4,3)の中心に表示光Kを向ける主部分領域DA(D(8,6))、主部分領域DA(D(4,6))と主部分領域DA(D(8,6))の周辺の副部分領域DB(D(5,4)~D(7,4)、D(2,5)~、D(9,5)、D(2,6)、D(3,6)、D(5,6)~D(7,6)、D(9,6)、D(2,7)~D(9,7)及び、D(5,8)~D(7,8))と、を所定の光強度以上で発光させる。そして、スポット照明パターン設定モジュール510は、これら両眼向け発光領域DMC(右目用の主部分領域DA+右目用の主部分領域DA+副部分領域DB)以外の部分領域Dには、照明用レーザービーム74を照射しない(又は光強度が非常に低い照明用レーザービーム74を照射する)。 The spot lighting pattern setting module 510 also sets a single binocular spot lighting pattern SPC including the partial viewing area E where the observer's left eye position 700L is located and the partial viewing area E where the observer's right eye position 700R is located (S134). Specifically, as shown in FIG. 8A, the spot lighting pattern setting module 510 directs the display light K to the binocular spot lighting pattern SPC including the partial viewing area E (2,3) where the observer's right eye 700L is located, the partial viewing area E (4,3) where the left eye 700L is located, and the partial viewing areas E (1,2), E (2,2), E (3,2), E (4,2), E (5,2), E (1,3), E (3,3), E (3,5), E (1,4), E (2,4), E (3,4), E (4,4), and a part of E (5,4). In this case, the spot illumination pattern setting module 510 causes a main partial area DA (D(4,6)) that directs the display light K to the center of the partial viewing area E(2,3) where the observer's right eye 700R is located, a main partial area DA (D(8,6)) that directs the display light K to the center of the partial viewing area E(4,3) where the left eye 700L is located, and sub-partial areas DB (D(5,4) to D(7,4), D(2,5) to, D(9,5), D(2,6), D(3,6), D(5,6) to D(7,6), D(9,6), D(2,7) to D(9,7), and D(5,8) to D(7,8)) surrounding the main partial area DA (D(4,6)) and the main partial area DA (D(8,6)) to emit light at a predetermined light intensity or more. The spot illumination pattern setting module 510 does not irradiate the illumination laser beam 74 (or irradiates the illumination laser beam 74 with a very low light intensity) to the partial areas D other than these light-emitting areas DMC for both eyes (main partial area DA for the right eye + main partial area DA for the right eye + sub partial area DB).

また、スポット照明パターン設定モジュール510は、S110で取得した自車両1における前後方向の目位置(Z軸座標)に基づいて、面状照明部SEにおける発光領域DMの広さを設定する(発光面積変更処理S136を実行する。)。図13は、自車両1における前後方向の目位置の違いによる、ヘッドアップディスプレイ装置20における光路の違いを説明する図である。なお、この図では、上記の照明光学系などを省略している。面状照明部SEの特定の発光領域DMから出射された照明光は、光変調素子51に画像を示す表示光Kに変調され、この表示光Kが集光光学系により前記発光領域DMに対応するスポットパターンSPに集光される。スポット照明パターン設定モジュール510は、被投影部2から第1の距離D1だけ離れた第1の位置701にある目に対し、第1の発光領域DM1を設定し、第1の距離D1よりも被投影部2に近い位置(換言すると、第1の距離D1より前方の位置)である第2の位置702にある目に対し、第1の発光領域DM1よりも広い第2の発光領域DM2を設定する。 In addition, the spot lighting pattern setting module 510 sets the width of the light emitting area DM in the planar lighting unit SE based on the longitudinal eye position (Z-axis coordinate) in the vehicle 1 acquired in S110 (executes the light emitting area change process S136). Figure 13 is a diagram explaining the difference in the light path in the head-up display device 20 due to the difference in the longitudinal eye position in the vehicle 1. Note that the above-mentioned lighting optical system is omitted in this diagram. The lighting light emitted from a specific light emitting area DM of the planar lighting unit SE is modulated into display light K that shows an image on the light modulation element 51, and this display light K is focused by the focusing optical system into a spot pattern SP corresponding to the light emitting area DM. The spot illumination pattern setting module 510 sets a first light-emitting region DM1 for the eye at a first position 701 that is a first distance D1 away from the projection target 2, and sets a second light-emitting region DM2 that is wider than the first light-emitting region DM1 for the eye at a second position 702 that is closer to the projection target 2 than the first distance D1 (in other words, a position forward of the first distance D1).

図10は、面状照明部SEにおける、第1の発光領域DM1(第1の左目用発光領域DML1、第1の右目用発光領域DMR1)及び、第2の発光領域DM2(第2の左目用発光領域DML2、第2の右目用発光領域DMR2)、の一態様を示す図である。発光領域DMの縦方向の長さを符号PV、横方向の長さを符号PHとすると、第1の発光領域DM1は、第2の発光領域DM2よりも縦方向の長さPVも横方向の長さPHも短くなる。また、第2の発光領域DM2は、第1の発光領域DM1とその周辺の発光領域DMを含む。このように、目位置700が前方(第1の位置701を基準とした第2の位置702)に配置される場合、光源素子60(後述する光源素子60A)の発光領域DMを広くすることで、光変調素子51の表示面52の全体(ここでの『全体』は、光変変調素子51の表示可能領域の全域100%及び、表示可能領域において予め設定された表示領域(例えば全域の70%)も含む。)に表示され得る画像の虚像Vを所望の輝度(所望の輝度以上)で観察者に視認させることができる。なお、図14の例では、左目700L用の第1の左目用発光領域DML1(第2の左目用発光領域DML2)及び、右目700R用の第1の右目用発光領域DMR1((第2の右目用発光領域DMR2)を設けるものであったが、これに限定されない。他の例のスポット照明パターン設定モジュール510は、自車両1における前後方向の目位置(Z軸座標)に基づいて、いずれか一方の目に向けられた発光領域DMに対してのみ広さを変更してもよい。また、他の例のスポット照明パターン設定モジュール510は、自車両1における前後方向の目位置(Z軸座標)に基づいて、左目位置700Lが存在する部分視域Eと右目位置700Rが存在する部分視域Eとを含む連なった1つの両眼向けスポットライティングパターンSPCに向ける連なった1つの両眼向け発光領域DMCの広さを変更してもよい。 Figure 10 is a diagram showing one aspect of the first light-emitting region DM1 (first light-emitting region for the left eye DML1, first light-emitting region for the right eye DMR1) and the second light-emitting region DM2 (second light-emitting region for the left eye DML2, second light-emitting region for the right eye DMR2) in the planar illumination unit SE. If the vertical length of the light-emitting region DM is designated by the symbol PV and the horizontal length by the symbol PH, the first light-emitting region DM1 is shorter in both the vertical length PV and the horizontal length PH than the second light-emitting region DM2. Furthermore, the second light-emitting region DM2 includes the first light-emitting region DM1 and its surrounding light-emitting region DM. In this way, when the eye position 700 is positioned forward (second position 702 based on the first position 701), by widening the light-emitting area DM of the light source element 60 (light source element 60A described later), the virtual image V of the image that can be displayed on the entire display surface 52 of the light modulation element 51 (here, "the entire" includes 100% of the displayable area of the light modulation element 51 and a predetermined display area in the displayable area (e.g., 70% of the entire area)) can be viewed by the observer at the desired brightness (or higher). In the example of FIG. 14, the first left-eye light-emitting region DML1 (second left-eye light-emitting region DML2) for the left eye 700L and the first right-eye light-emitting region DMR1 (second right-eye light-emitting region DMR2) for the right eye 700R are provided, but this is not limited to this. The spot lighting pattern setting module 510 of another example may change the width of only the light-emitting region DM directed toward one of the eyes based on the eye position (Z-axis coordinate) in the longitudinal direction of the vehicle 1. Also, the spot lighting pattern setting module 510 of another example may change the width of one connected binocular light-emitting region DMC directed toward one connected binocular spot lighting pattern SPC including the partial viewing zone E where the left eye position 700L exists and the partial viewing zone E where the right eye position 700R exists based on the eye position (Z-axis coordinate) in the longitudinal direction of the vehicle 1.

スポット照明パターン設定モジュール510は、S110で取得した自車両1における前後方向の目位置(Z軸座標)に基づいて、面状照明部SEにおける発光領域DMにおける光量分布Ldを制御する(S138)。 The spot lighting pattern setting module 510 controls the light quantity distribution Ld in the light emitting area DM of the planar lighting unit SE based on the longitudinal eye position (Z-axis coordinate) of the vehicle 1 acquired in S110 (S138).

いくつかの実施形態では、スポット照明パターン設定モジュール510は、副部分領域DBの発光強度を、主部分領域DAの発光強度の0.7倍より高くしてもよい。これによれば、副部分領域DBの発光強度が比較的強いため、目位置700が部分視域Eの境界付近になった場合でも、副部分領域DBからの光によって、比較的輝度の高い表示光Kを視認させることができる。 In some embodiments, the spot illumination pattern setting module 510 may set the emission intensity of the sub-part region DB to be greater than 0.7 times the emission intensity of the main part region DA. In this way, since the emission intensity of the sub-part region DB is relatively strong, even when the eye position 700 is near the boundary of the partial viewing zone E, the light from the sub-part region DB can cause the relatively bright display light K to be visible.

また、いくつかの実施形態では、スポット照明パターン設定モジュール510は、前記副部分領域(DB)の発光強度を、前記主部分領域(DA)の発光強度より高くしてもよい。これによれば、副部分領域DBの発光強度が比較的強いため、目位置700が部分視域Eの境界付近になった場合でも、副部分領域DBからの光によって、比較的輝度の高い表示光Kを視認させることができる。また、虚像表示領域VSの全体に表示され得る虚像Vの輝度の均斉度を向上させることができる。 In addition, in some embodiments, the spot illumination pattern setting module 510 may set the emission intensity of the sub-partial region (DB) to be higher than the emission intensity of the main partial region (DA). In this way, since the emission intensity of the sub-partial region DB is relatively strong, even when the eye position 700 is near the boundary of the partial viewing zone E, the display light K with a relatively high brightness can be viewed by the light from the sub-partial region DB. In addition, the uniformity of the brightness of the virtual image V that can be displayed in the entire virtual image display region VS can be improved.

図6の表示パラメータ設定モジュール512は、目位置検出モジュール502で検出した目位置700、目位置推定モジュール504で推測した目位置700、又は目位置予測モジュール506で予測した目位置700が、予め定められた複数の部分視域Eのどこに属しているか判定し、目位置700に対応する表示パラメータ600を設定する。表示パラメータ設定モジュール512は、目位置700が示すX軸座標、Y軸座標、Z軸座標、又はこれらの組み合わせが、複数の空間的な領域(部分視域E)のどこに属するのかを判定し、目位置700が属する部分視域Eに対応する表示パラメータ600を設定することに関係する様々な動作を実行するための様々なソフトウェア構成要素を含む。すなわち、表示パラメータ設定モジュール512は、目位置700が示すX軸座標、Y軸座標、Z軸座標、又はこれらの組み合わせから、表示パラメータ600を特定するためのテーブルデータ、演算式、などを含み得る。 6 determines to which of a plurality of predetermined partial viewing zones E the eye position 700 detected by the eye position detection module 502, the eye position 700 estimated by the eye position estimation module 504, or the eye position 700 predicted by the eye position prediction module 506 belongs, and sets the display parameters 600 corresponding to the eye position 700. The display parameter setting module 512 includes various software components for executing various operations related to determining to which of a plurality of spatial regions (partial viewing zones E) the X-axis coordinate, Y-axis coordinate, Z-axis coordinate, or combination thereof indicated by the eye position 700 belongs, and setting the display parameters 600 corresponding to the partial viewing zone E to which the eye position 700 belongs. That is, the display parameter setting module 512 may include table data, arithmetic expressions, etc. for identifying the display parameters 600 from the X-axis coordinate, Y-axis coordinate, Z-axis coordinate, or combination thereof indicated by the eye position 700.

表示パラメータ設定モジュール512は、部分視域E毎に対応する表示パラメータを適用してもよい(S152)。表示パラメータ設定モジュール512は、例えば、発光領域DMが時分割的に発光する場合、1つの発光領域DMが発光するタイミング毎に異なる表示パラメータ600に切り替えてもよい。図4Bの例では、発光領域DM(7,6)が発光するタイミングで発光領域DM(7,6)に対応する表示パラメータ600を光変調素子51に適用し、発光領域DM(8,6)が発光するタイミングで発光領域DM(8,6)に対応する表示パラメータ600を光変調素子51に適用してもよい。 The display parameter setting module 512 may apply corresponding display parameters to each partial viewing area E (S152). For example, when the light emitting regions DM emit light in a time-division manner, the display parameter setting module 512 may switch to different display parameters 600 for each timing at which one light emitting region DM emits light. In the example of FIG. 4B, the display parameters 600 corresponding to the light emitting region DM (7,6) may be applied to the light modulation element 51 at the timing at which the light emitting region DM (7,6) emits light, and the display parameters 600 corresponding to the light emitting region DM (8,6) may be applied to the light modulation element 51 at the timing at which the light emitting region DM (8,6) emits light.

また、他の表示パラメータ設定モジュール512は、複数の発光領域DMで1つの共通の表示パラメータを適用してもよい(S154)。表示パラメータ設定モジュール512は、例えば、図4Bに示す右目用スポットライティングパターンSPRに表示光Kが向けるため、右目用発光領域DMR(部分領域D(8,6)、D(7,5)、D(8,5)、D(9,5)、D(7,6)、D(9,6)、D(7,7)、D(8,7)、D(9,7))を発光させるそれぞれのタイミングで共通の表示パラメータ600を光変調素子51に適用する。具体的には、表示パラメータ設定モジュール512は、スポットライティングパターンSPの中心に表示光Kを向かせる主部分領域DA(図4Bの例ではD(8,6))に対応する表示パラメータ600を光変調素子51に適用してもよい。 The other display parameter setting module 512 may apply one common display parameter to a plurality of light-emitting regions DM (S154). For example, the display parameter setting module 512 applies a common display parameter 600 to the light modulation element 51 at each timing of emitting light from the right-eye light-emitting region DMR (partial regions D(8,6), D(7,5), D(8,5), D(9,5), D(7,6), D(9,6), D(7,7), D(8,7), D(9,7)) in order to direct the display light K to the spotlighting pattern SPR for the right eye shown in FIG. 4B. Specifically, the display parameter setting module 512 may apply the display parameter 600 corresponding to the main partial region DA (D(8,6) in the example of FIG. 4B) that directs the display light K to the center of the spotlighting pattern SP to the light modulation element 51.

いくつかの実施形態において、表示パラメータ設定モジュール512は、右目用発光領域DMRを発光させるタイミングと、左目用発光領域DMLを発光させるタイミングと、で表示パラメータ600を切り替えてもよい。ここで、表示パラメータ600が表示させる画像を異ならせるパラメータであるとすると、表示パラメータ設定モジュール512は、右目用発光領域DMRを発光させるタイミングで右目用画像を表示させ、左目用発光領域DMLを発光させるタイミングで左目用画像を表示させる、ことで左右の視差による立体画像(虚像)を観察者に知覚させることができる。 In some embodiments, the display parameter setting module 512 may switch the display parameters 600 between the timing at which the right-eye light-emitting region DMR is illuminated and the timing at which the left-eye light-emitting region DML is illuminated. Here, if the display parameters 600 are parameters that cause different images to be displayed, the display parameter setting module 512 can cause the right-eye image to be displayed at the timing at which the right-eye light-emitting region DMR is illuminated, and cause the left-eye image to be displayed at the timing at which the left-eye light-emitting region DML is illuminated, thereby allowing the viewer to perceive a stereoscopic image (virtual image) due to left-right parallax.

また、他の表示パラメータ設定モジュール512は、1つのスポットライティングパターンSPに2つ以上の表示パラメータを適用してもよい(S154)。この場合、表示パラメータ設定モジュール512は、予め複数の部分領域Dで共通の表示パラメータ600を設定しておく。例えば、図4Bの例で、部分領域D(7,5)、D(8,5)、及びD(9,5)が共通の第1の表示パラメータが設定され、部分領域D(7,6)、D(8,6)、及びD(9,6)が共通の第2の表示パラメータ(第1の表示パラメータとは異なる。)が設定され、かつ部分領域D(7,7)、D(8,7)、及びD(9,7)が共通の第3の表示パラメータ(第1、第2の表示パラメータとは異なる。)が設定されるとすると、表示パラメータ設定モジュール512は、部分領域D(7,5)、D(8,5)、及びD(9,5)がそれぞれ発光する際に、第1の表示パラメータを光変調素子51に適用し、部分領域D(7,6)、D(8,6)、及びD(9,6)がそれぞれ発光する際に、第2の表示パラメータを光変調素子51に適用、並びに部分領域D(7,7)、D(8,7)、及びD(9,7)がそれぞれ発光する際に、第3の表示パラメータを光変調素子51に適用する。 The other display parameter setting module 512 may apply two or more display parameters to one spot lighting pattern SP (S154). In this case, the display parameter setting module 512 sets a common display parameter 600 for multiple partial regions D in advance. For example, in the example of FIG. 4B, if a common first display parameter is set for the partial regions D(7,5), D(8,5), and D(9,5), a common second display parameter (different from the first display parameter) is set for the partial regions D(7,6), D(8,6), and D(9,6), and a common third display parameter (different from the first and second display parameters) is set for the partial regions D(7,7), D(8,7), and D(9,7), the display parameter setting module 512 applies the first display parameter to the light modulation element 51 when the partial regions D(7,5), D(8,5), and D(9,5) emit light, respectively, applies the second display parameter to the light modulation element 51 when the partial regions D(7,6), D(8,6), and D(9,6) emit light, respectively, and applies the third display parameter to the light modulation element 51 when the partial regions D(7,7), D(8,7), and D(9,7) emit light, respectively.

表示パラメータ600の種類は、(1)目位置700から見て、車両1の外側に位置する実オブジェクトと所定の位置関係になるような画像の配置(画像の配置を制御するために表示器50を制御するパラメータ、及び/又はアクチュエータを制御すパラメータ。)、(2)目位置700から見た虚像光学系90などにより生じ得る画像の歪みを軽減するために画像を事前に歪ませるためのパラメータ(表示器50上で表示される画像を事前に歪ませるために表示器50を制御するパラメータであり、ワーピングパラメータとも呼ばれる。)、(3)目位置から見て、所望の立体画像を視認させるためのパラメータ(表示器50を制御するパラメータ、表示器50の前記光源を制御するパラメータ、アクチュエータを制御するパラメータ、又はこれらの組み合わせを含むパラメータ。)、などを含む。ただし、表示パラメータ設定モジュール512が設定(選択)する表示パラメータ600は、観察者の目位置700に応じて変更されることが好ましいパラメータであればよく、表示パラメータ600の種類は、これらに限定されない。 The types of display parameters 600 include (1) an image arrangement that, as viewed from the eye position 700, has a predetermined positional relationship with a real object located outside the vehicle 1 (parameters for controlling the display device 50 to control the image arrangement, and/or parameters for controlling an actuator); (2) parameters for pre-distorting an image to reduce image distortion that may occur due to the virtual image optical system 90 as viewed from the eye position 700 (parameters for controlling the display device 50 to pre-distort an image displayed on the display device 50, also called warping parameters); and (3) parameters for visually recognizing a desired stereoscopic image as viewed from the eye position (parameters for controlling the display device 50, parameters for controlling the light source of the display device 50, parameters for controlling an actuator, or parameters including a combination of these). However, the display parameters 600 set (selected) by the display parameter setting module 512 may be parameters that are preferably changed according to the observer's eye position 700, and the types of display parameters 600 are not limited to these.

表示パラメータ設定モジュール512は、1種類の表示パラメータにつき、目位置700に対応する1つ又は複数の表示パラメータ600を選定する。目位置700が、例えば、右目位置700R、及び左目位置700Lのそれぞれを含む場合、表示パラメータ設定モジュール512は、右目位置700Rに対応する表示パラメータ600と、左目位置700Lに対応する表示パラメータ600と、の2つを選定し得る。一方、目位置700が、例えば、右目位置700R及び左目位置700Lのうち予め定められた一方の位置、右目位置700R及び左目位置700Lのうち検出可能な(検出しやすい)いずれか一方の位置、又は右目位置700Rと左目位置700Lとから算出される1つの位置(例えば、右目位置700Rと左目位置700Lとの中点)である場合、表示パラメータ設定モジュール512は、目位置700に対応する1つの表示パラメータ600を選定し得る。なお、表示パラメータ設定モジュール512は、目位置700に対応する表示パラメータ600と、当該目位置700の周囲に設定される表示パラメータ600も選定し得る。すなわち、表示パラメータ設定モジュール512は、目位置700に対応する3つ以上の表示パラメータ600を選定し得る。 For each type of display parameter, the display parameter setting module 512 selects one or more display parameters 600 corresponding to the eye position 700. If the eye position 700 includes, for example, a right eye position 700R and a left eye position 700L, the display parameter setting module 512 may select two display parameters: a display parameter 600 corresponding to the right eye position 700R, and a display parameter 600 corresponding to the left eye position 700L. On the other hand, when the eye position 700 is, for example, a predetermined one of the right eye position 700R and the left eye position 700L, a detectable (easy to detect) one of the right eye position 700R and the left eye position 700L, or a position calculated from the right eye position 700R and the left eye position 700L (for example, the midpoint between the right eye position 700R and the left eye position 700L), the display parameter setting module 512 may select one display parameter 600 corresponding to the eye position 700. The display parameter setting module 512 may also select the display parameter 600 corresponding to the eye position 700 and the display parameters 600 set around the eye position 700. That is, the display parameter setting module 512 may select three or more display parameters 600 corresponding to the eye position 700.

図6の目位置状態判定モジュール508は、観察者の目位置700が不安定状態であるか判定する(S170)。目位置状態判定モジュール508は、(10)観察者の目位置700が移動しているか否かを判定し、目位置の移動を検出した場合、不安定状態であると判定すること、(20)観察者の目位置700が所定の閾値以上の速度で移動しているか否かを判定し、所定の閾値以上の速度での移動を検出した場合、不安定状態であると判定すること、(30)観察者の目位置700が検出できるか否かを判定し、目位置700が検出できない場合、不安定状態であると判定すること、(40)観察者の目位置700がアイボックス200外にあるか否かを判定し、アイボックス200外にある場合、不安定状態であると判定すること、(50)観察者の目位置700がアイボックス200外にあると推定できるか判定し、アイボックス200外にあると推定できる場合、不安定状態であると判定すること、又は(60)観察者の目位置700がアイボックス200外になると予測されるか否かを判定し、アイボックス200外になると予測される場合、不安定状態であると判定すること、など観察者の目位置700が不安定状態であることに関係する様々な動作を実行するための様々なソフトウェア構成要素を含む。すなわち、目位置状態判定モジュール508は、目位置700の検出情報、推定情報、又は予測情報から、目位置が移動している状態か、目位置が高速で移動している状態か、及び/又はその他の不安定状態であるか否かを判定するためのテーブルデータ、演算式、などを含み得る。 The eye position state determination module 508 in FIG. 6 determines whether the observer's eye position 700 is in an unstable state (S170). The eye position state determination module 508 (10) determines whether the observer's eye position 700 is moving, and if movement of the eye position is detected, determines that the state is unstable; (20) determines whether the observer's eye position 700 is moving at a speed equal to or greater than a predetermined threshold, and if movement at a speed equal to or greater than the predetermined threshold is detected, determines that the state is unstable; (30) determines whether the observer's eye position 700 can be detected, and if the eye position 700 cannot be detected, determines that the state is unstable; and (40) determines whether the observer's eye position 700 is outside the eye box 200. , (50) determining whether the observer's eye position 700 is outside the eye box 200 and determining that the state is unstable if the observer's eye position 700 is outside the eye box 200, or (60) determining whether the observer's eye position 700 is predicted to be outside the eye box 200 and determining that the state is unstable if the observer's eye position 700 is predicted to be outside the eye box 200. That is, the eye position state determination module 508 may include table data, arithmetic expressions, etc. for determining whether the eye position is moving, the eye position is moving at high speed, and/or other unstable states from the detection information, estimation information, or prediction information of the eye position 700.

(S176)目位置検出モジュール502は、目位置検出部411から所定の測定時間内において取得された複数の観測位置の各々の位置データの分散を算出し、目位置状態判定モジュール508は、目位置検出モジュール502により算出された分散が所定の閾値よりも大きい場合、観察者の目位置の安定度が低い(不安定である。)と判定する形態であってもよい。 (S176) The eye position detection module 502 calculates the variance of the position data for each of the multiple observation positions acquired from the eye position detection unit 411 within a predetermined measurement time, and the eye position state determination module 508 may be configured to determine that the stability of the observer's eye position is low (unstable) if the variance calculated by the eye position detection module 502 is greater than a predetermined threshold value.

(S178)目位置検出モジュール502は、目位置検出部411から所定の測定時間内において取得された複数の観測位置の各々の位置データの偏差を算出し、目位置状態判定モジュール508は、目位置検出モジュール502により算出された偏差が所定の閾値よりも大きい場合、観察者の目位置の安定度が低い(不安定である。)と判定する(不安定状態ではない)形態であってもよい。 (S178) The eye position detection module 502 calculates the deviation of the position data for each of the multiple observation positions acquired from the eye position detection unit 411 within a predetermined measurement time, and the eye position state determination module 508 may be configured to determine that the stability of the observer's eye position is low (unstable) (not in an unstable state) if the deviation calculated by the eye position detection module 502 is greater than a predetermined threshold value.

また、方法S176の分散や方法S178の偏差を用いずに、目位置検出モジュール502は、所定の単位時間当りに、目位置700が移動した部分視域の数が、所定の閾値より多くなったときに、観察者の目位置の安定度が低い(不安定である。)と判定する(不安定状態ではない)形態であってもよい。また、目位置検出モジュール502は、所定の単位時間当りに、目位置700が移動総距離(単位時間当りに複数回取得される複数の観測位置の間の距離の総和)が、所定の閾値より長くなったときに、観察者の目位置の安定度が低い(不安定である。)と判定する(不安定状態ではない)形態であってもよい。 In addition, without using the variance of method S176 or the deviation of method S178, the eye position detection module 502 may be configured to determine that the stability of the observer's eye position is low (unstable) when the number of partial viewing zones to which the eye position 700 has moved per specified unit time becomes greater than a specified threshold (not in an unstable state).In addition, the eye position detection module 502 may be configured to determine that the stability of the observer's eye position is low (unstable) when the total distance moved by the eye position 700 per specified unit time (the sum of the distances between multiple observation positions acquired multiple times per unit time) becomes longer than a specified threshold (not in an unstable state).

(S176)観察者の目位置700が検出できるか否かの判定する方法は、(1)目位置検出部411から所定期間内において取得される観察者の目の観測位置の一部(例えば、所定の回数以上。)又は全部が検出できないこと、(2)目位置検出モジュール502が、通常の動作において、観察者の目位置700を検出できないこと、(3)目位置推定モジュール504が、通常の動作において、観察者の目位置700を推定できないこと、(4)目位置予測モジュール506が、通常の動作において、観察者の目位置700を予測できないこと、又はこれらの組み合わせにより、観察者の目位置700が検出できない(観察者の目位置700が不安定状態である)と判定すること、を含む(なお前記判定方法は、これらに限定されない。)。 (S176) Methods for determining whether the observer's eye position 700 can be detected include (1) a part (e.g., a predetermined number of times or more) or all of the observed positions of the observer's eyes acquired from the eye position detection unit 411 within a predetermined period cannot be detected, (2) the eye position detection module 502 cannot detect the observer's eye position 700 during normal operation, (3) the eye position estimation module 504 cannot estimate the observer's eye position 700 during normal operation, (4) the eye position prediction module 506 cannot predict the observer's eye position 700 during normal operation, or a combination of these, determining that the observer's eye position 700 cannot be detected (the observer's eye position 700 is in an unstable state) (note that the above-mentioned determination methods are not limited to these).

(S178)観察者の目位置700がアイボックス200外にあるか否かの判定する方法は、(1)目位置検出部411から所定期間内において取得される観察者の目の観測位置の一部(例えば、所定の回数以上。)又は全部をアイボックス200外で取得すること、(2)目位置検出モジュール502が観察者の目位置700をアイボックス200外で検出すること、又はこれらの組み合わせにより、観察者の目位置700がアイボックス200外にある(観察者の目位置700が不安定状態である)と判定すること、を含む(なお前記判定方法は、これらに限定されない。)。 (S178) Methods for determining whether the observer's eye position 700 is outside the eye box 200 include (1) acquiring some (e.g., a predetermined number of times or more) or all of the observation positions of the observer's eyes acquired from the eye position detection unit 411 within a predetermined period of time outside the eye box 200, (2) the eye position detection module 502 detecting the observer's eye position 700 outside the eye box 200, or determining that the observer's eye position 700 is outside the eye box 200 (the observer's eye position 700 is in an unstable state) by a combination of these (note that the above-mentioned determination methods are not limited to these).

(S180)観察者の目位置700がアイボックス200外にあると推定できるか判定する方法は、(1)目位置検出部411で観察者の目位置700の移動が検出された後、観察者の目位置700が検出できなくなったこと、(2)目位置検出モジュール502が観察者の目位置700をアイボックス200の境界200Aの近傍で検出すること、(3)目位置検出モジュール502が観察者の右目位置700R及び左目位置700Lのいずれかアイボックス200の境界200Aの近傍で検出すること、又はこれらの組み合わせにより、観察者の目位置700がアイボックス200外にあると推定できる(観察者の目位置700が不安定状態である)と判定すること、を含む(なお前記判定方法は、これらに限定されない。)。 (S180) Methods for determining whether the observer's eye position 700 can be estimated to be outside the eye box 200 include (1) the eye position detection unit 411 detects the movement of the observer's eye position 700, and then the observer's eye position 700 becomes undetectable, (2) the eye position detection module 502 detects the observer's eye position 700 near the boundary 200A of the eye box 200, (3) the eye position detection module 502 detects either the observer's right eye position 700R or the left eye position 700L near the boundary 200A of the eye box 200, or a combination of these, and determining that the observer's eye position 700 can be estimated to be outside the eye box 200 (the observer's eye position 700 is in an unstable state) (note that the above-mentioned determination methods are not limited to these).

(S182)観察者の目位置700がアイボックス200外になると予測されるか否かを判定する方法は、(1)目位置予測モジュール506が所定時間後の観察者の目位置700をアイボックス200外に予測すること、(2)目位置検出モジュール502が新たに検出した目位置700が、過去に検出した目位置700に対して、メモリ37に予め記憶された目位置移動距離閾値以上であること(目位置700の移動速度が、メモリ37に予め記憶された目位置移動速度閾値以上であること。)、又はこれらの組み合わせにより、観察者の目位置700がアイボックス200外にあると予測できる(観察者の目位置700が不安定状態である)と判定すること、を含む(なお前記判定方法は、これらに限定されない。)。 (S182) Methods for determining whether the observer's eye position 700 is predicted to be outside the eye box 200 include (1) the eye position prediction module 506 predicting that the observer's eye position 700 will be outside the eye box 200 after a predetermined time, (2) the eye position detection module 502 determining that the newly detected eye position 700 is equal to or greater than the eye position movement distance threshold pre-stored in memory 37 compared to the previously detected eye position 700 (the movement speed of the eye position 700 is equal to or greater than the eye position movement speed threshold pre-stored in memory 37), or a combination of these, that the observer's eye position 700 can be predicted to be outside the eye box 200 (the observer's eye position 700 is in an unstable state) (note that the above-mentioned determination methods are not limited to these).

スポット照明パターン設定モジュール510は、目位置状態判定モジュール508により不安定状態ではないと判定された場合、第1のスポットライティングパターンSP1に設定する(S192)。一方、表示パラメータ設定モジュール512は、目位置状態判定モジュール508により不安定状態であると判定された場合、第1のスポットライティングパターンSP1より表示光Kを向ける領域を拡げた第2のスポットライティングパターンSP2に設定してもよい(S194)。 When the eye position state determination module 508 determines that the state is not unstable, the spot lighting pattern setting module 510 sets the first spot lighting pattern SP1 (S192). On the other hand, when the eye position state determination module 508 determines that the state is unstable, the display parameter setting module 512 may set the second spot lighting pattern SP2, which has a wider area for directing the display light K than the first spot lighting pattern SP1 (S194).

再び図6を参照する。グラフィックモジュール514は、レンダリングなどの画像処理をして画像データを生成し、表示器50を駆動するための様々な既知のソフトウェア構成要素を含む。また、グラフィックモジュール514は、表示される画像の、種類、配置(位置座標、角度)、サイズ、表示距離(3Dの場合。)、視覚的効果(例えば、輝度、透明度、彩度、コントラスト、又は他の視覚特性)、を変更するための様々な既知のソフトウェア構成要素を含んでいてもよい。グラフィックモジュール514は、画像の種類(表示パラメータの1つ。)、画像の位置座標(表示パラメータの1つ。)、画像の角度(X方向を軸としたピッチング角、Y方向を軸としたヨーレート角、Z方向を軸としたローリング角などであり、表示パラメータの1つ。)、及び画像のサイズ(表示パラメータの1つ。)で観察者に視認されるように画像データを生成し、HUD装置20を駆動し得る。 Referring again to FIG. 6 . The graphics module 514 includes various known software components for performing image processing such as rendering to generate image data and drive the display 50. The graphics module 514 may also include various known software components for changing the type, arrangement (position coordinates, angle), size, display distance (in the case of 3D), and visual effects (e.g., brightness, transparency, saturation, contrast, or other visual characteristics) of the image to be displayed. The graphics module 514 may generate image data to be viewed by the observer in terms of the type of image (one of the display parameters), the position coordinates of the image (one of the display parameters), the angle of the image (such as a pitching angle with the X-direction as its axis, a yaw rate angle with the Y-direction as its axis, and a rolling angle with the Z-direction as its axis, which is one of the display parameters), and the size of the image (one of the display parameters), and drive the HUD device 20.

光源駆動モジュール516は、指向性光源ユニット60を駆動することを実行するための様々な既知のソフトウェア構成要素を含む。光源駆動モジュール516は、設定されたスポットライティングパターン、表示パラメータ600に基づき、指向性光源ユニット60を駆動し得る。 The light source driving module 516 includes various known software components for executing the driving of the directional light source unit 60. The light source driving module 516 may drive the directional light source unit 60 based on the set spot lighting pattern and display parameters 600.

アクチュエータ駆動モジュール518は、第1アクチュエータ28及び/又は第2アクチュエータ29を駆動することを実行するための様々な既知のソフトウェア構成要素を含むアクチュエータ駆動モジュール518は、設定された表示パラメータ600に基づき、第1アクチュエータ28及び第2アクチュエータ29を駆動し得る。 The actuator drive module 518 includes various known software components for executing the operation of driving the first actuator 28 and/or the second actuator 29. The actuator drive module 518 can drive the first actuator 28 and the second actuator 29 based on the set display parameters 600.

図6の明るさ検出モジュール520は、明るさセンサ415により、車両1の車室の前方に存在する前景の所定範囲の照度又は輝度を外界明るさ(明るさ情報の一例)、又は車室内の照度又は輝度を車内明るさ(明るさ情報の一例)として検出する。明るさ検出モジュール520は、明るさ情報を取得すること(検出すること)、取得された明るさ情報と所定の閾値とを比較して比較結果を出力すること、に関係する様々な動作を実行するための様々なソフトウェア構成要素を含む。 The brightness detection module 520 in FIG. 6 detects, by the brightness sensor 415, the illuminance or brightness of a predetermined range of the foreground in front of the cabin of the vehicle 1 as the outside brightness (an example of brightness information), or the illuminance or brightness inside the cabin as the interior brightness (an example of brightness information). The brightness detection module 520 includes various software components for performing various operations related to acquiring (detecting) brightness information, comparing the acquired brightness information with a predetermined threshold value, and outputting the comparison result.

また、明るさ検出モジュール520は、車両1の車室の前方に存在する前景の所定範囲の照度又は輝度である外界明るさ、又は車室内の照度又は輝度である車内明るさなど、明るさを予測可能な情報を取得する。明るさを予測可能な情報は、例えば、道路情報データベース403から明るさが暗くなる位置などを示す情報である。これに基づき、明るさ検出モジュール520は、例えば、所定の時間後に明るくなること又は暗くなることを予測して、予測結果を出力しても良い。 The brightness detection module 520 also acquires information that can predict brightness, such as external brightness, which is the illuminance or brightness of a predetermined range of the foreground in front of the cabin of the vehicle 1, or interior brightness, which is the illuminance or brightness inside the cabin. Information that can predict brightness is, for example, information from the road information database 403 that indicates positions where the brightness becomes dark. Based on this, the brightness detection module 520 may, for example, predict whether it will become brighter or darker after a predetermined time and output the prediction result.

いくつかの実施形態では、プロセッサ33は、明るさ検出モジュール520から取得した周囲の明るさに関する情報、又は周囲の明るさを予測可能な情報を取得し、スポット照明パターン設定モジュール510を実行することで、周囲の明るさが暗いと推定される場合、副部分領域DBの発光強度の、主部分領域DAの発光強度に対する割合を高くしてもよい。具体的に例えば、スポット照明パターン設定モジュール510は、周囲が明るい場合、主部分領域DAと副部分領域DBとの光強度の割合は、1:0.7に設定し、周囲が暗い場合、1:0.8に設定してもよい。また、いくつかの実施形態では、スポット照明パターン設定モジュール510は、周囲が明るい場合、主部分領域DAと副部分領域DBとの光強度の割合は、1:1.3に設定し、周囲が暗い場合、1:1.5に設定してもよい。暗い環境では、各発光領域DMから出射される照明光の強度を全体的に低下させるが、これにより、周囲の発光領域DMに基づく光量同士の合波の影響(光量の増加)が少なくなるが、暗い環境下で、副部分領域DBの発光強度の、主部分領域DAの発光強度に対する割合を高くすることで、部分視域Eの境界付近での画像(虚像)の輝度低下を抑えることができる。 In some embodiments, the processor 33 may obtain information on the surrounding brightness obtained from the brightness detection module 520, or information that can predict the surrounding brightness, and execute the spot lighting pattern setting module 510 to increase the ratio of the light intensity of the sub-part area DB to the light intensity of the main part area DA when the surrounding brightness is estimated to be dark. Specifically, for example, the spot lighting pattern setting module 510 may set the ratio of the light intensity of the main part area DA to the sub-part area DB to 1:0.7 when the surroundings are bright, and set it to 1:0.8 when the surroundings are dark. In addition, in some embodiments, the spot lighting pattern setting module 510 may set the ratio of the light intensity of the main part area DA to the sub-part area DB to 1:1.3 when the surroundings are bright, and set it to 1:1.5 when the surroundings are dark. In a dark environment, the intensity of the illumination light emitted from each light-emitting region DM is reduced overall, which reduces the effect of the combination of the light amounts from the surrounding light-emitting regions DM (increase in the amount of light); however, in a dark environment, by increasing the ratio of the light-emitting intensity of the sub-subregion DB to the light-emitting intensity of the main subregion DA, it is possible to suppress a decrease in the brightness of the image (virtual image) near the boundary of the partial viewing zone E.

上述の処理プロセスの動作は、汎用プロセッサ又は特定用途向けチップなどの情報処理装置の1つ以上の機能モジュールを実行させることにより実施することができる。これらのモジュール、これらのモジュールの組み合わせ、及び/又はそれらの機能を代替えし得る公知のハードウェアとの組み合わせは全て、本発明の保護の範囲内に含まれる。 The operations of the above-described processing processes can be implemented by executing one or more functional modules of an information processing device, such as a general-purpose processor or an application-specific chip. All of these modules, combinations of these modules, and/or combinations with known hardware that can replace their functions, are within the scope of protection of the present invention.

車両用表示システム10の機能ブロックは、任意選択的に、説明される様々な実施形態の原理を実行するために、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによって実行される。図6で説明する機能ブロックが、説明される実施形態の原理を実施するために、任意選択的に、組み合わされ、又は1つの機能ブロックを2以上のサブブロックに分離されてもいいことは、当業者に理解されるだろう。したがって、本明細書における説明は、本明細書で説明されている機能ブロックのあらゆる可能な組み合わせ若しくは分割を、任意選択的に支持する。 The functional blocks of the vehicle display system 10 are optionally implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software to implement the principles of the various embodiments described. It will be understood by those skilled in the art that the functional blocks described in FIG. 6 may be optionally combined or a functional block may be separated into two or more sub-blocks to implement the principles of the embodiments described. Thus, the description herein optionally supports any possible combination or division of the functional blocks described herein.

(第2の実施形態)
図8は、第2の実施形態における指向性光源ユニット60Aの構成を示す図である。図12は、図8に示す光源アレイ80Aの一態様を示す図である。指向性光源ユニット60は、フィールドレンズ77A、及びアレイ状に複数の光源(本実施形態では、図12に示すように81個)を配置した光源アレイ80Aから構成される。光源アレイ80A(面状照明部SE)は、m個(m>n)の部分領域D(本実施形態の部分領域Dは、D(1,1)~D(11,11)までの121個。)にそれぞれ配置され、表示制御装置30が、目位置検出部411で検出した目位置が存在する部分視域Eに対応するスポットライティングパターンSPに強い表示光Kが向くように、部分的に光源を駆動する(部分駆動する)ことで、上記の指向性光源ユニット60Aの場合と同様に、観察者に画像(虚像V)を視認させることで、観察者の目が存在しない部分視域Eに光を向かわないようにすることができる。
Second Embodiment
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the directional light source unit 60A in the second embodiment. FIG. 12 is a diagram showing one aspect of the light source array 80A shown in FIG. 8. The directional light source unit 60 is composed of a field lens 77A and a light source array 80A in which a plurality of light sources (81 in this embodiment as shown in FIG. 12) are arranged in an array. The light source array 80A (surface illumination unit SE) is arranged in m (m>n) partial regions D (the partial regions D in this embodiment are 121 from D(1,1) to D(11,11).) The display control device 30 partially drives (partially drives) the light source so that strong display light K is directed to the spot lighting pattern SP corresponding to the partial viewing area E in which the eye position detected by the eye position detection unit 411 exists, and as in the case of the directional light source unit 60A described above, the observer is made to view an image (virtual image V), so that the light is not directed to the partial viewing area E in which the observer's eyes are not present.

フィールドレンズ77Aは、光源アレイ80Aと光変調素子51との間の各部分領域Dに配置された光源から出射された照明光の光路上に配置されている。本実施形態の第2のフィールドレンズ77は、1つ又は複数のフィールドレンズから構成され、光拡散光学系80の各部分領域Dにより拡散された照明用レーザービーム74が光変調素子51の全面を透過照明するように設計された前段光学部材(バックライト光学部材)である。また、フィールドレンズ77Aは、光変調素子51から出射される表示光Kが虚像光学系90(リレー光学系40及びフロントウインドシールド2から構成されるHUD光学部材)を経てアイボックス200内の任意の位置にある部分視域Eに届くように設計されている。 The field lens 77A is disposed on the optical path of the illumination light emitted from the light source disposed in each partial region D between the light source array 80A and the light modulation element 51. The second field lens 77 in this embodiment is a front-stage optical component (backlight optical component) that is composed of one or more field lenses and is designed so that the illumination laser beam 74 diffused by each partial region D of the light diffusion optical system 80 transmits and illuminates the entire surface of the light modulation element 51. In addition, the field lens 77A is designed so that the display light K emitted from the light modulation element 51 passes through the virtual image optical system 90 (HUD optical component composed of the relay optical system 40 and the front windshield 2) and reaches the partial viewing area E located at any position in the eye box 200.

拡散板78は、光変調素子51とフィールドレンズ77Aとの間の照明光の光路上に配置されている。拡散板78は、受光した照明光を拡散させて光変調素子51に出射する。これにより、アイボックス200の部分視域E内で視認される複数の発光領域DMから出射された照明光により生成される表示光Kにおける輝度ムラを低減できる。拡散板78は、光を拡散させる機能がある光学部材であれば良く、例えばその表面がビーズ部材や微細な凹凸構造、粗面で構成される。また、ドットシートや透過性の乳白色のシートでも良い。 The diffuser 78 is disposed on the optical path of the illumination light between the light modulation element 51 and the field lens 77A. The diffuser 78 diffuses the received illumination light and emits it to the light modulation element 51. This reduces uneven brightness in the display light K generated by the illumination light emitted from the multiple light-emitting regions DM visible within the partial viewing area E of the eye box 200. The diffuser 78 may be any optical member that has the function of diffusing light, and may have a surface that is made of a bead member, a fine uneven structure, or a rough surface, for example. It may also be a dot sheet or a transparent milky white sheet.

本実施形態の光源アレイ80Aは、m個の部分領域DにそれぞれLEDなどの光源が1つずつ配置されており(複数配置されてもよい)、m個のいずれの部分領域Dに配置された光源が出射する照明光は、フィールドレンズ77、拡散板78、を透過した後に、光変調素子51の全面に照射され、光変調された表示光Kが虚像光学系90を通過した後に、所定の部分領域Dに対応する所定のアイボックス200内の所定の領域に照射される。 In the light source array 80A of this embodiment, one light source such as an LED is arranged in each of the m partial regions D (multiple light sources may be arranged), and the illumination light emitted by the light source arranged in any of the m partial regions D is irradiated onto the entire surface of the light modulation element 51 after passing through the field lens 77 and the diffuser plate 78, and the optically modulated display light K passes through the virtual image optical system 90 and is then irradiated onto a predetermined region in a predetermined eye box 200 corresponding to the predetermined partial region D.

図12、図13A、及び図13Bを参照して、発光領域DMの縦方向の長さPVと、横方向の長さPHとの関係を説明する。図12、図13A、及び図13Bは、発光パターンが異なるが、所定の光強度以上で発光させる1群の部分領域Dを全て含むバウンディングボックスを、発光領域DMと定義すると、図12、図13A、及び図13Bにおける発光領域DMの大きさは同じと言える。発光領域DMの横方向は、アイボックス200の左右方向(X軸方向)に対応し、発光領域DMの縦方向は、アイボックス200の上下方向(Y軸方向)に対応する。本実施形態では、発光領域DMの横方向の長さPHが、縦方向の長さPVの2倍以上に設定される。これにより、発光領域DMに対応するスポットライティングパターンSPの横方向の長さが、縦方向の長さの概ね2倍以上に設定される。これにより、スポットライティングパターンSPの縦方向を小さくして光源の電力を抑えつつも、スポットライティングパターンSPの横方向を大きくして目位置700が横方向に移動しても画像(虚像)を所望の輝度で視認させることができる。 The relationship between the vertical length PV and the horizontal length PH of the light-emitting region DM will be described with reference to Figures 12, 13A, and 13B. Although the light-emitting patterns are different in Figures 12, 13A, and 13B, if a bounding box including all of a group of partial regions D that are illuminated with a predetermined light intensity or more is defined as the light-emitting region DM, it can be said that the size of the light-emitting region DM in Figures 12, 13A, and 13B is the same. The horizontal direction of the light-emitting region DM corresponds to the left-right direction (X-axis direction) of the eye box 200, and the vertical direction of the light-emitting region DM corresponds to the up-down direction (Y-axis direction) of the eye box 200. In this embodiment, the horizontal length PH of the light-emitting region DM is set to be twice or more the vertical length PV. As a result, the horizontal length of the spot lighting pattern SP corresponding to the light-emitting region DM is set to be approximately twice or more the vertical length. This allows the vertical size of the spot lighting pattern SP to be reduced to reduce the power of the light source, while the horizontal size of the spot lighting pattern SP can be increased to allow the image (virtual image) to be viewed at the desired brightness even when the eye position 700 moves horizontally.

すなわち、いくつかの実施形態において、スポットライティングパターンSPの広さは、部分視域Eより広く設定されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、スポットライティングパターンSPの左右方向の長さは、部分視域Eの2倍以上に設定されてもよい。具体的には、部分視域Eの縦方向の長さが26[mm]、横方向の長さが10[mm]に対して、スポットライティングパターンSPの縦方向の長さが52[mm]、横方向の長さが20[mm]になるように、発光領域DMの配置、発光領域DMが出射する光強度の調整(バランス)、及び/又は集光光学系の全体又は部分的な光学的な調整が行われる。 That is, in some embodiments, the width of the spot lighting pattern SP may be set to be wider than the partial viewing area E. Furthermore, in some embodiments, the left-right length of the spot lighting pattern SP may be set to be more than twice the length of the partial viewing area E. Specifically, the light emitting area DM is arranged, the light intensity emitted by the light emitting area DM is adjusted (balanced), and/or the entire or partial optical adjustment of the focusing optical system is performed so that the vertical length of the spot lighting pattern SP is 52 mm and the horizontal length is 20 mm, while the vertical length of the partial viewing area E is 26 mm and the horizontal length is 10 mm.

図14A乃至図14Dは、いくつかの実施形態に係る、アイボックスの部分視域と、指向性光源ユニットの各部分領域から出射された照明光に基づく表示光が集光される位置と、の関係の変形例示す図である。 Figures 14A to 14D are diagrams showing modified examples of the relationship between the partial viewing area of the eyebox and the position where the display light based on the illumination light emitted from each partial area of the directional light source unit is focused, according to some embodiments.

図14Aの例では、指向性光源ユニット60は、1つの部分視域E内に異なる5箇所に照射され得るように部分領域Dを配置する。具体的には、部分視域Eの中心に1箇所、部分視域Eの4隅に4箇所の合計5箇所である。図14Aに示す一態様において、表示制御装置30は、目位置700が存在する部分視域E内の異なる5箇所全てに表示光Kが照射されるように指向性光源ユニット60を制御する。発光領域DMは、目位置700が存在する部分視域Eの中心に集光する表示光Kの元となる照明光を出射する主部分領域DAと、主部分領域DAよりも目位置700が存在する部分視域Eの中心から離れた位置に集光する表示光Kの元となる照明光を出射する副部分領域DBと、を含む。すなわち、左目位置700Lが部分視域E(4,3)に存在する場合、主部分領域DAは、部分領域D(8,6)であり、副部分領域DBは、部分領域D(7,5),D(9,5),D(7,7),及びD(9,7)である。一方、右目位置700Rが部分視域E(2,3)に存在する場合、主部分領域DAは、部分領域D(4,6)であり、副部分領域DBは、部分領域D(3,5),D(5,5),D(3,7),及びD(5,7)である。 In the example of FIG. 14A, the directional light source unit 60 arranges the partial regions D so that the light can be irradiated to five different locations within one partial viewing zone E. Specifically, there is one location at the center of the partial viewing zone E and four locations at the four corners of the partial viewing zone E, for a total of five locations. In one aspect shown in FIG. 14A, the display control device 30 controls the directional light source unit 60 so that the display light K is irradiated to all five different locations within the partial viewing zone E where the eye position 700 is present. The light-emitting region DM includes a main partial region DA that emits illumination light that is the source of the display light K that is condensed at the center of the partial viewing zone E where the eye position 700 is present, and a sub-partial region DB that emits illumination light that is the source of the display light K that is condensed at a position farther away from the center of the partial viewing zone E where the eye position 700 is present than the main partial region DA. That is, when the left eye position 700L is in the partial viewing zone E(4,3), the main partial area DA is the partial area D(8,6), and the sub partial areas DB are the partial areas D(7,5), D(9,5), D(7,7), and D(9,7). On the other hand, when the right eye position 700R is in the partial viewing zone E(2,3), the main partial area DA is the partial area D(4,6), and the sub partial areas DB are the partial areas D(3,5), D(5,5), D(3,7), and D(5,7).

図14Bの例では、指向性光源ユニット60は、1つの部分視域E内に異なる3箇所に照射され得るように部分領域Dを配置する。具体的には、部分視域Eの中心に1箇所、部分視域Eの4隅のうち2箇所の合計3箇所である。図14Bに示す一態様において、表示制御装置30は、目位置700が存在する部分視域E内の異なる3箇所全てに表示光Kが照射されるように指向性光源ユニット60を制御する。発光領域DMは、目位置700が存在する部分視域Eの中心に集光する表示光Kの元となる照明光を出射する主部分領域DAと、主部分領域DAよりも目位置700が存在する部分視域Eの中心から離れた位置に集光する表示光Kの元となる照明光を出射する副部分領域DBと、を含む。すなわち、左目位置700Lが部分視域E(4,3)に存在する場合、主部分領域DAは、部分領域D(8,6)であり、副部分領域DBは、部分領域D(7,5),及びD(9,7)である。一方、右目位置700Rが部分視域E(2,3)に存在する場合、主部分領域DAは、部分領域D(4,6)であり、副部分領域DBは、部分領域D(3,5),及びD(5,7)である。 In the example of FIG. 14B, the directional light source unit 60 arranges the partial regions D so that the light can be irradiated to three different locations within one partial viewing zone E. Specifically, there is one location at the center of the partial viewing zone E and two locations at the four corners of the partial viewing zone E, for a total of three locations. In one aspect shown in FIG. 14B, the display control device 30 controls the directional light source unit 60 so that the display light K is irradiated to all three different locations within the partial viewing zone E where the eye position 700 is present. The light-emitting region DM includes a main partial region DA that emits illumination light that is the source of the display light K that is condensed at the center of the partial viewing zone E where the eye position 700 is present, and a sub-partial region DB that emits illumination light that is the source of the display light K that is condensed at a position farther away from the center of the partial viewing zone E where the eye position 700 is present than the main partial region DA. That is, when the left eye position 700L is in the partial viewing zone E(4,3), the main partial area DA is the partial area D(8,6), and the sub partial area DB is the partial area D(7,5) and D(9,7). On the other hand, when the right eye position 700R is in the partial viewing zone E(2,3), the main partial area DA is the partial area D(4,6), and the sub partial area DB is the partial area D(3,5) and D(5,7).

図14Cの例では、指向性光源ユニット60は、1つの部分視域E内に異なる4箇所に照射され得るように部分領域Dを配置する。具体的には、部分視域Eの4隅の4箇所である。図14Cに示す一態様において、表示制御装置30は、目位置700が存在する部分視域E内の異なる4箇所全てに表示光Kが照射されるように指向性光源ユニット60を制御する。発光領域DMは、目位置700が存在する部分視域Eの中心に集光する表示光Kの元となる照明光を出射する主部分領域DAを含まず、主部分領域DAよりも目位置700が存在する部分視域Eの中心から離れた位置に集光する表示光Kの元となる照明光を出射する副部分領域DBのみを含む。すなわち、左目位置700Lが部分視域E(4,3)に存在する場合、主部分領域DAはなく、副部分領域DBは、部分領域D(7,5),D(9,5),D(7,7),及びD(9,7)である。一方、右目位置700Rが部分視域E(2,3)に存在する場合、主部分領域DAはなく、副部分領域DBは、部分領域D(3,5),D(5,5),D(3,7),及びD(5,7)である。 In the example of FIG. 14C, the directional light source unit 60 arranges the partial regions D so that the partial region D can be irradiated at four different locations within one partial viewing zone E. Specifically, the four locations are at the four corners of the partial viewing zone E. In one aspect shown in FIG. 14C, the display control device 30 controls the directional light source unit 60 so that the display light K is irradiated at all four different locations within the partial viewing zone E where the eye position 700 is present. The light-emitting region DM does not include the main partial region DA that emits illumination light that is the source of the display light K that is condensed at the center of the partial viewing zone E where the eye position 700 is present, but only includes the sub-partial region DB that emits illumination light that is the source of the display light K that is condensed at a position farther away from the center of the partial viewing zone E where the eye position 700 is present than the main partial region DA. That is, when the left eye position 700L is in the partial viewing zone E(4,3), there is no main partial area DA, and the sub partial areas DB are the sub areas D(7,5), D(9,5), D(7,7), and D(9,7). On the other hand, when the right eye position 700R is in the partial viewing zone E(2,3), there is no main partial area DA, and the sub partial areas DB are the sub areas D(3,5), D(5,5), D(3,7), and D(5,7).

図14Dの例では、指向性光源ユニット60は、1つの部分視域E内に異なる2箇所に照射され得るように部分領域Dを配置する。具体的には、部分視域Eの4隅以外の2箇所である。図14Dに示す一態様において、表示制御装置30は、目位置700が存在する部分視域E内の異なる2箇所全てに表示光Kが照射されるように指向性光源ユニット60を制御する。発光領域DMは、目位置700が存在する部分視域Eの中心に集光する表示光Kの元となる照明光を出射する主部分領域DAを含まず、主部分領域DAよりも目位置700が存在する部分視域Eの中心から離れた位置であり、部分視域Dの境界ではない位置に集光する表示光Kの元となる照明光を出射する副部分領域DBのみを含む。すなわち、左目位置700Lが部分視域E(4,3)に存在する場合、主部分領域DAはなく、副部分領域DBは、部分視域Dの境界ではない部分領域D(7.5,6),及びD(8.5,6)である。一方、右目位置700Rが部分視域E(2,3)に存在する場合、主部分領域DAはなく、副部分領域DBは、部分領域D(3.5,6),及びD(4.5,6)である。 In the example of FIG. 14D, the directional light source unit 60 arranges the partial regions D so that it can be irradiated to two different locations within one partial viewing zone E. Specifically, the two locations are other than the four corners of the partial viewing zone E. In one aspect shown in FIG. 14D, the display control device 30 controls the directional light source unit 60 so that the display light K is irradiated to all two different locations within the partial viewing zone E where the eye position 700 is present. The light-emitting region DM does not include the main partial region DA that emits illumination light that is the source of the display light K that is condensed at the center of the partial viewing zone E where the eye position 700 is present, but only includes a sub-partial region DB that emits illumination light that is the source of the display light K that is condensed at a position that is farther from the center of the partial viewing zone E where the eye position 700 is present than the main partial region DA and is not a boundary of the partial viewing zone D. That is, when the left eye position 700L is in the partial viewing zone E(4,3), there is no main partial area DA, and the sub partial area DB is the partial areas D(7.5,6) and D(8.5,6) that are not on the boundaries of the partial viewing zone D. On the other hand, when the right eye position 700R is in the partial viewing zone E(2,3), there is no main partial area DA, and the sub partial area DB is the partial areas D(3.5,6) and D(4.5,6).

いくつかの実施形態の光源素子60(60A)は、図4B、図14A、及び図14Bに示すように、部分視域Eの中心に表示光Kが向けられるための照明光を出射する主部分領域DAを有していてもよい。この場合、プロセッサ33は、発光領域DMが、部分視域Eの中心に表示光が向けられるための照明光を出射する主部分領域DAを含むように発光パターンを設定してもよい。 As shown in Figures 4B, 14A, and 14B, the light source element 60 (60A) in some embodiments may have a main partial area DA that emits illumination light for directing the display light K to the center of the partial viewing area E. In this case, the processor 33 may set the light emission pattern so that the light emitting area DM includes the main partial area DA that emits illumination light for directing the display light to the center of the partial viewing area E.

また、いくつかの実施形態の光源素子60(60A)は、図4B、図14A、図14B、図14C、及び図14Dに示すように、部分視域Eの中心に表示光が向けられるための照明光を出射し得る位置を点対称とした2つ以上の副部分領域DBを有している。この場合、プロセッサ33は、発光領域DMが、部分視域Eの中心に表示光が向けられるための照明光を出射し得る位置を点対称とした2つ以上の副部分領域DBを含むように発光パターンを設定する。 In addition, as shown in Figures 4B, 14A, 14B, 14C, and 14D, the light source element 60 (60A) in some embodiments has two or more sub-partial regions DB that are point-symmetrical with respect to positions at which illumination light can be emitted so that the display light is directed to the center of the partial viewing area E. In this case, the processor 33 sets the light emission pattern so that the light-emitting area DM includes two or more sub-partial regions DB that are point-symmetrical with respect to positions at which illumination light can be emitted so that the display light is directed to the center of the partial viewing area E.

また、いくつかの実施形態の光源素子60(60A)は、図4B、図14A、図14B、及び図14Cに示すように、部分視域Eの中心に表示光が向けられるための照明光を出射し得る位置を点対称とした上述の2つ以上の副部分領域DBを、部分視域Eの境界に表示光が向けられるための照明光を出射し得る位置に配置してもよい。 In addition, in some embodiments, the light source element 60 (60A) may be arranged in positions where the above-mentioned two or more sub-partial regions DB, which are point-symmetrical with respect to positions where illumination light can be emitted so that the display light is directed to the center of the partial viewing area E, can be emitted so that the display light is directed to the boundary of the partial viewing area E, as shown in Figures 4B, 14A, 14B, and 14C.

また、いくつかの実施形態の光源素子60(60A)は、図4B、図14A、図14B、及び図14Cに示すように、部分視域Eの中心に表示光が向けられるための照明光を出射し得る位置を点対称とした上述の2つ以上の副部分領域DBを、部分視域Eの4隅のうち点対称な2隅又は4隅全てに表示光が向けられるための照明光を出射し得る位置に配置してもよい。 In addition, in some embodiments, the light source element 60 (60A) may be arranged in positions where the above-mentioned two or more sub-partial regions DB, which are point-symmetrical with respect to positions at which illumination light can be emitted so that the display light is directed to the center of the partial viewing area E, can be emitted to two or all of the four point-symmetric corners of the partial viewing area E, as shown in Figures 4B, 14A, 14B, and 14C.

いくつかの実施形態の光源素子60(60A)は、図14C、及び図14Dに示すように、部分視域Eの中心に表示光が向けられるための照明光を出射する主部分領域DAを有さず、部分視域Eの中心に表示光が向けられるための照明光を出射し得る位置を点対称とした上述の2つ以上の副部分領域DBのみ有していてもよい。 As shown in Figures 14C and 14D, the light source element 60 (60A) in some embodiments may not have a main partial area DA that emits illumination light so that the display light is directed to the center of the partial viewing area E, but may only have two or more sub-partial areas DB described above that are point-symmetrical with respect to a position at which illumination light can be emitted so that the display light is directed to the center of the partial viewing area E.

なお、光源素子60(60A)における部分領域Dの配置は、全体で規則的に配列されている必要はなく、例えば、アイボックス200の中心(及びその周辺)に対応する位置と、アイボックス200の周辺に対応する位置と、で異ならせてもよい。また、光源素子60(60A)における部分領域Dの配置は、アイボックス200の左右方向の中心(及びその周辺)に対応する位置と、アイボックス200の左右方向における周辺に対応する位置と、で異ならせてもよい。また、光源素子60(60A)における部分領域Dの配置は、アイボックス200の上下方向の中心(及びその周辺)に対応する位置と、アイボックス200の上下方向における周辺に対応する位置と、で異ならせてもよい。 The arrangement of the partial regions D in the light source element 60 (60A) does not need to be regularly arranged overall, and may be different between a position corresponding to the center (and its periphery) of the eye box 200 and a position corresponding to the periphery of the eye box 200, for example. The arrangement of the partial regions D in the light source element 60 (60A) may be different between a position corresponding to the center (and its periphery) in the left-right direction of the eye box 200 and a position corresponding to the periphery in the left-right direction of the eye box 200. The arrangement of the partial regions D in the light source element 60 (60A) may be different between a position corresponding to the center (and its periphery) in the up-down direction of the eye box 200 and a position corresponding to the periphery in the up-down direction of the eye box 200.

また、上記実施形態では、光源素子60(60A)は、n個の部分視域Eより多いm個の部分領域Dを有するものであったが、これに限定されない。すなわち、部分視域Eの数(n個)と部分領域Dの数(m個)は、等しくてもよい。 In the above embodiment, the light source element 60 (60A) has m partial regions D, which is more than n partial viewing regions E, but this is not limited to this. In other words, the number of partial viewing regions E (n) and the number of partial regions D (m) may be equal.

また、上記実施形態では、表示制御装置30(プロセッサ33)は、自車両1における前後方向の目位置(Z軸座標)に基づいて、面状照明部SEにおける発光領域DMの広さを変更していたが、これに限定されるものではない。表示制御装置30(プロセッサ33)は、自車両1における前後方向の目位置(Z軸座標)に加えて、(1)自車両1における左右方向の目位置(X座標)、(2)自車両1における上下方向の目位置(Y座標)、(3)又はこれらの組み合わせの目位置(X座標、Y座標)、に基づいても、面状照明部SEにおける発光領域DMの広さを変更してもよい。 In addition, in the above embodiment, the display control device 30 (processor 33) changes the width of the light-emitting area DM in the planar illumination unit SE based on the eye position (Z-axis coordinate) in the forward/backward direction of the vehicle 1, but this is not limited to this. The display control device 30 (processor 33) may also change the width of the light-emitting area DM in the planar illumination unit SE based on (1) the eye position (X-coordinate) in the left/right direction of the vehicle 1, (2) the eye position (Y-coordinate) in the up/down direction of the vehicle 1, or (3) any combination of these eye positions (X-coordinate, Y-coordinate), in addition to the eye position (Z-axis coordinate) in the forward/backward direction of the vehicle 1.

1 :車両
2 :フロントウインドシールド(被投影部)
3 :非正反射素子
10 :車両用表示システム
20 :HUD装置
28 :第1アクチュエータ
29 :第2アクチュエータ
30 :表示制御装置
31 :I/Oインタフェース
33 :プロセッサ
35 :画像処理回路
37 :メモリ
40 :リレー光学系
41 :第1ミラー
42 :第2ミラー
50 :表示器
51 :光変調素子
52 :表示面
60 :指向性光源ユニット(光源素子)
60A :指向性光源ユニット(光源素子)
70 :光源
74 :照明用レーザービーム
75 :走査デバイス
76 :第1のフィールドレンズ
77 :第2のフィールドレンズ
77A :フィールドレンズ
78 :拡散板
80 :光拡散光学系(面状照明部)
80A :光源アレイ(面状照明部)
81 :レンズアレイ
82 :ホログラム記録媒体
90 :虚像光学系
100 :虚像表示領域
101 :上端
102 :下端
200 :アイボックス
200A :境界
205 :中心
401 :車両ECU
403 :道路情報データベース
405 :自車位置検出部
407 :車外センサ
409 :操作検出部
411 :目位置検出部(視線方向検出部)
413 :IMU
415 :明るさセンサ
417 :携帯情報端末
419 :外部通信機器
502 :目位置検出モジュール
504 :目位置推定モジュール
506 :目位置予測モジュール
508 :目位置状態判定モジュール
510 :スポット照明パターン設定モジュール
512 :表示パラメータ設定モジュール
514 :グラフィックモジュール
516 :光源駆動モジュール
518 :アクチュエータ駆動モジュール
520 :明るさ検出モジュール
600 :表示パラメータ
700 :目位置
700L :左目
700R :右目
D :部分視域
DA :主部分領域
DB :副部分領域
DM :発光領域
DML :左目用発光領域
DMR :右目用発光領域
E :部分視域
SP :スポットライティングパターン
SP1 :第1のスポットライティングパターン
SP2 :第2のスポットライティングパターン
SPL :左目用スポットライティングパターン
SPR :右目用スポットライティングパターン
V :虚像
θt :チルト角
θv :縦配置角
1: Vehicle 2: Front windshield (projected area)
3: Non-specular reflection element 10: Vehicle display system 20: HUD device 28: First actuator 29: Second actuator 30: Display control device 31: I/O interface 33: Processor 35: Image processing circuit 37: Memory 40: Relay optical system 41: First mirror 42: Second mirror 50: Display device 51: Light modulation element 52: Display surface 60: Directional light source unit (light source element)
60A: Directional light source unit (light source element)
70: Light source 74: Illumination laser beam 75: Scanning device 76: First field lens 77: Second field lens 77A: Field lens 78: Diffusion plate 80: Light diffusion optical system (surface illumination unit)
80A: Light source array (surface illumination unit)
81: Lens array 82: Hologram recording medium 90: Virtual image optical system 100: Virtual image display area 101: Upper end 102: Lower end 200: Eye box 200A: Boundary 205: Center 401: Vehicle ECU
403: Road information database 405: Vehicle position detection unit 407: Vehicle exterior sensor 409: Operation detection unit 411: Eye position detection unit (gaze direction detection unit)
413: IMU
415: Brightness sensor 417: Portable information terminal 419: External communication device 502: Eye position detection module 504: Eye position estimation module 506: Eye position prediction module 508: Eye position state determination module 510: Spot lighting pattern setting module 512: Display parameter setting module 514: Graphic module 516: Light source driving module 518: Actuator driving module 520: Brightness detection module 600: Display parameters 700: Eye position 700L: Left eye 700R: Right eye D: Partial viewing area DA: Main partial area DB: Sub partial area DM: Light emitting area DML: Light emitting area for left eye DMR: Light emitting area for right eye E: Partial viewing area SP: Spot lighting pattern SP1: First spot lighting pattern SP2: Second spot lighting pattern SPL: Spot lighting pattern for left eye SPR: Spot lighting pattern for right eye V : Virtual image θt : Tilt angle θv : Vertical arrangement angle

Claims (10)

複数の部分領域(D)を有し、前記部分領域(D)毎に選択的に照明光を出射可能な光源素子(60,60A)と、
前記光源素子(60,60A)から入射した前記照明光を変調して表示光として出射する光変調素子(51)と、
異なる前記部分領域(D)から出射された前記照明光が前記光変調素子(51)により変調された前記表示光毎に、アイボックス(200)内の異なる領域に向けて集光させる集光光学系(2,40,77,77A)と、
被投影部に前記表示光を投影することで、前記アイボックスの範囲内から観察者が虚像を視認するヘッドアップディスプレイ装置(20)を制御する表示制御装置(30)において、
前記光源素子(60,60A)を制御するプロセッサ(33)、を備え、
前記プロセッサ(33)は、
前記アイボックス(200)から前記被投影部に向く前記観察者の前後方向の目位置に関する情報、又は前記観察者の前記前後方向の前記目位置を推定可能な情報を取得し、
前記観察者の前記前後方向の前記目位置が第1の位置(Z1)にある場合、所定の光強度以上の前記照明光を出射する前記部分領域(D)(以下、発光領域(DM)と呼ぶ。)を、第1の発光領域(DM1)に設定することと、
前記目位置が前記第1の位置(Z1)よりも前記被投影部に近い第2の位置(Z2)にある場合、前記発光領域(DM)を、前記第1の発光領域(DM1)より広い第2の発光領域(DM2)に設定することと、を含む、発光面積変更処理、を実行する、
表示制御装置(30)。
a light source element (60, 60A) having a plurality of partial regions (D) and capable of selectively emitting illumination light for each of the partial regions (D);
a light modulation element (51) that modulates the illumination light incident from the light source element (60, 60A) and emits the modulated light as display light;
a focusing optical system (2, 40, 77, 77A) that focuses the display light obtained by modulating the illumination light emitted from the different partial regions (D) by the light modulation element (51) toward a different region in an eye box (200);
A display control device (30) controls a head-up display device (20) in which a viewer visually recognizes a virtual image from within the range of the eye box by projecting the display light onto a projection target,
A processor (33) for controlling the light source elements (60, 60A),
The processor (33)
Acquire information about an eye position in a front-back direction of the observer facing the projection unit from the eye box (200), or information that allows the eye position in the front-back direction of the observer to be estimated;
When the eye position in the front-rear direction of the observer is at a first position (Z1), the partial region (D) (hereinafter referred to as a light-emitting region (DM)) that emits the illumination light having a predetermined light intensity or more is set to a first light-emitting region (DM1);
and when the eye position is at a second position (Z2) closer to the projection target portion than the first position (Z1), setting the light-emitting region (DM) to a second light-emitting region (DM2) wider than the first light-emitting region (DM1).
A display control device (30).
前記目位置を推定可能な前記情報は、運転席の前後方向の位置に関する情報を含み、
前記発光面積変更処理は、前記運転席の前後方向の前記位置に基づき、
前記観察者の前記前後方向の前記目位置が前記第1の位置(Z1)にあると推定される場合、前記第1の発光領域(DM1)に設定することと、
前記目位置が前記第1の位置(Z1)よりも前記被投影部に近い第2の位置(Z2)にあると推定される場合、前記第2の発光領域(DM2)に設定することと、を含む、
請求項1に記載の表示制御装置(30)。
The information that enables estimation of the eye position includes information regarding a position of the driver's seat in a front-rear direction,
The light emitting area change process is based on the position of the driver's seat in a front-rear direction,
When the eye position in the front-rear direction of the observer is estimated to be at the first position (Z1), setting the first light-emitting area (DM1);
When it is estimated that the eye position is at a second position (Z2) closer to the projection target than the first position (Z1), setting the eye position to the second light-emitting region (DM2).
A display control device (30) according to claim 1.
前記プロセッサ(33)は、
前記第2の発光領域(DM2)を、前記第1の発光領域(DM1)より、前記虚像の縦方向に対応する前記光変調素子(51)の縦方向に沿う方向及び、前記虚像の横方向に対応する前記光変調素子(51)の横方向に沿う方向に少なくとも広く設定する、
請求項1又は2に記載の表示制御装置(30)。
The processor (33)
The second light-emitting region (DM2) is set wider than the first light-emitting region (DM1) at least in a direction along the vertical direction of the light modulation element (51) corresponding to the vertical direction of the virtual image and in a direction along the horizontal direction of the light modulation element (51) corresponding to the horizontal direction of the virtual image.
A display control device (30) according to claim 1 or 2.
前記プロセッサ(33)は、
前記第2の発光領域(DM2)における平均の光強度が、前記第1の発光領域(DM1)における平均の光強度より低くなるように設定する、
請求項1乃至3のいずれか一項に表示制御装置(30)。
The processor (33)
The average light intensity in the second light-emitting region (DM2) is set to be lower than the average light intensity in the first light-emitting region (DM1).
A display control device (30) according to any one of claims 1 to 3.
前記プロセッサ(33)は、
前記アイボックス(200)内の前記観察者の右目位置及び左目位置に関する情報、又は前記右目位置及び前記左目位置を推定可能な情報を取得し、
前記発光領域(DM)は、
前記右目位置が配置される部分視域(E)に応じて設定される、右目発光領域(DMR)と、
前記左目位置が配置される前記部分視域(E)に応じて設定される、左目発光領域(DML)と、を含む、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の表示制御装置(30)。
The processor (33)
obtaining information about the right and left eye positions of the observer in the eye box (200) or information from which the right and left eye positions can be estimated;
The light emitting region (DM) is
A right-eye light-emitting region (DMR) that is set according to a partial viewing area (E) in which the right eye position is located;
A left-eye light-emitting region (DML) is set according to the partial viewing region (E) in which the left eye position is located.
A display control device (30) according to any one of the preceding claims.
前記プロセッサ(33)は、
前記右目発光領域(DMR)の発光パターンと前記左目発光領域(DML)の発光パターンとを時分割的に切り替える、
請求項5に記載の表示制御装置(30)。
The processor (33)
Switching the light emission pattern of the right eye light emitting region (DMR) and the light emission pattern of the left eye light emitting region (DML) in a time division manner;
A display control device (30) according to claim 5.
前記プロセッサ(33)は、
前記発光領域(DM)が、前記目位置に前記表示光の光強度のピークが向けられるための前記照明光を出射する部分領域(D)(以下、主部分領域(DA))と、前記目位置の周辺に前記表示光の光強度のピークが向けられるための前記照明光を出射する部分領域(D)(以下、副部分領域(DB))と、を含むように設定し、
前記副部分領域(DB)の発光強度を、前記主部分領域(DA)の発光強度の0.7倍より高くする、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の表示制御装置(30)。
The processor (33)
the light emitting region (DM) is set to include a partial region (D) (hereinafter, a main partial region (DA)) that emits the illumination light so that the peak of the light intensity of the display light is directed to the eye position, and a partial region (D) (hereinafter, a sub partial region (DB)) that emits the illumination light so that the peak of the light intensity of the display light is directed to a periphery of the eye position,
The emission intensity of the sub-region (DB) is set to be more than 0.7 times the emission intensity of the main region (DA).
A display control device (30) according to any one of the preceding claims.
前記プロセッサ(33)は、
前記発光領域(DM)が、前記目位置に前記表示光の光強度のピークが向けられるための前記照明光を出射する部分領域(D)(以下、主部分領域(DA))と、前記目位置の周辺に前記表示光の光強度のピークが向けられるための前記照明光を出射する部分領域(D)(以下、副部分領域(DB))と、を含むように設定し、
前記副部分領域(DB)の発光強度を、前記主部分領域(DA)の発光強度より高くする、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の表示制御装置(30)。
The processor (33)
the light emitting region (DM) is set to include a partial region (D) (hereinafter, a main partial region (DA)) that emits the illumination light so that the peak of the light intensity of the display light is directed to the eye position, and a partial region (D) (hereinafter, a sub partial region (DB)) that emits the illumination light so that the peak of the light intensity of the display light is directed to a periphery of the eye position,
The emission intensity of the sub-region (DB) is made higher than the emission intensity of the main region (DA).
A display control device (30) according to any one of the preceding claims.
被投影部に表示光を投影することで、アイボックス(200)の範囲内から観察者が虚像を視認するヘッドアップディスプレイ装置(20)において、
複数の部分領域(D)を有し、前記部分領域(D)毎に選択的に照明光を出射可能な光源素子(60,60A)と、
前記光源素子(60,60A)から入射した前記照明光を変調して前記表示光として出射する光変調素子(51)と、
異なる前記部分領域(D)から出射された前記照明光が前記光変調素子(51)により変調された前記表示光毎に、アイボックス(200)内の異なる領域に向けて集光させる集光光学系(2,40,77,77A)と、
前記光源素子(60,60A)を制御するプロセッサ(33)と、を備え、
前記プロセッサ(33)は、
前記アイボックス(200)から前記被投影部に向く観察者の前後方向の目位置に関する情報、又は前記観察者の前記前後方向の前記目位置を推定可能な情報を取得し、
前記観察者の前記前後方向の前記目位置が第1の位置(Z1)にある場合、所定の光強度以上の前記照明光を出射する前記部分領域(D)(以下、発光領域(DM)と呼ぶ。)を、第1の発光領域(DM1)に設定することと、
前記目位置が前記第1の位置(Z1)よりも前記被投影部に近い第2の位置(Z2)にある場合、前記発光領域(DM)を、前記第1の発光領域(DM1)より広い第2の発光領域(DM2)に設定することと、を含む、発光面積変更処理、を実行する、
ヘッドアップディスプレイ装置(20)。
A head-up display device (20) in which a viewer visually recognizes a virtual image from within an eye box (200) by projecting display light onto a projection surface,
a light source element (60, 60A) having a plurality of partial regions (D) and capable of selectively emitting illumination light for each of the partial regions (D);
a light modulation element (51) that modulates the illumination light incident from the light source element (60, 60A) and emits the modulated light as the display light;
a focusing optical system (2, 40, 77, 77A) that focuses the display light obtained by modulating the illumination light emitted from the different partial regions (D) by the light modulation element (51) toward a different region in an eye box (200);
A processor (33) that controls the light source elements (60, 60A),
The processor (33)
Acquire information on a front-back eye position of an observer facing the projection unit from the eye box (200), or information that allows the eye position of the observer in the front-back direction to be estimated;
When the eye position in the front-rear direction of the observer is at a first position (Z1), the partial region (D) (hereinafter referred to as a light-emitting region (DM)) that emits the illumination light having a predetermined light intensity or more is set to a first light-emitting region (DM1);
and when the eye position is at a second position (Z2) closer to the projection target portion than the first position (Z1), setting the light-emitting region (DM) to a second light-emitting region (DM2) wider than the first light-emitting region (DM1).
A head-up display device (20).
複数の部分領域(D)を有し、前記部分領域(D)毎に選択的に照明光を出射可能な光源素子(60,60A)と、
前記光源素子(60,60A)から入射した前記照明光を変調して表示光として出射する光変調素子(51)と、
異なる前記部分領域(D)から出射された前記照明光が前記光変調素子(51)により変調された前記表示光毎に、アイボックス(200)内の異なる領域に向けて集光させる集光光学系(2,40,77,77A)と、
被投影部に前記表示光を投影することで、前記アイボックスの範囲内から観察者が虚像を視認するヘッドアップディスプレイ装置(20)の表示制御方法において、
前記アイボックス(200)から前記被投影部に向く前記観察者の前後方向の目位置に関する情報、又は前記観察者の前記前後方向の前記目位置を推定可能な情報を取得することと、
前記観察者の前記前後方向の前記目位置が第1の位置(Z1)にある場合、所定の光強度以上の前記照明光を出射する前記部分領域(D)(以下、発光領域(DM)と呼ぶ。)を、第1の発光領域(DM1)に設定すること、
前記目位置が前記第1の位置(Z1)よりも前記被投影部に近い第2の位置(Z2)にある場合、前記発光領域(DM)を、前記第1の発光領域(DM1)より広い第2の発光領域(DM2)に設定すること、を含む、発光面積変更処理と、を実行する、
表示制御方法。
a light source element (60, 60A) having a plurality of partial regions (D) and capable of selectively emitting illumination light for each of the partial regions (D);
a light modulation element (51) that modulates the illumination light incident from the light source element (60, 60A) and emits the modulated light as display light;
a focusing optical system (2, 40, 77, 77A) that focuses the display light obtained by modulating the illumination light emitted from the different partial regions (D) by the light modulation element (51) toward a different region in an eye box (200);
A display control method for a head-up display device (20) in which a viewer visually recognizes a virtual image from within the range of the eye box by projecting the display light onto a projection target, comprising:
Acquiring information about an eye position in a front-back direction of the observer facing the projection unit from the eye box (200) or information that allows the eye position in the front-back direction of the observer to be estimated;
When the eye position in the front-rear direction of the observer is at a first position (Z1), the partial region (D) (hereinafter referred to as a light-emitting region (DM)) that emits the illumination light having a predetermined light intensity or more is set to a first light-emitting region (DM1);
and executing a light emitting area change process, the light emitting area being changed when the eye position is at a second position (Z2) closer to the projection target than the first position (Z1). The light emitting area is set to a second light emitting area (DM2) wider than the first light emitting area (DM1).
Display control method.
JP2020197060A 2020-11-27 2020-11-27 Display control device, head-up display device, and display control method Active JP7579504B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020197060A JP7579504B2 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Display control device, head-up display device, and display control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020197060A JP7579504B2 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Display control device, head-up display device, and display control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022085399A JP2022085399A (en) 2022-06-08
JP7579504B2 true JP7579504B2 (en) 2024-11-08

Family

ID=81892792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020197060A Active JP7579504B2 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Display control device, head-up display device, and display control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7579504B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7735941B2 (en) * 2022-06-13 2025-09-09 株式会社デンソー Vehicle display control device and vehicle display method

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003341383A (en) 2002-05-29 2003-12-03 Denso Corp Display device for vehicles
JP2012203176A (en) 2011-03-25 2012-10-22 Nippon Seiki Co Ltd Head-up display device
WO2017002344A1 (en) 2015-07-01 2017-01-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 Head-up display and moving body comprising head-up display
DE102015216984A1 (en) 2015-09-04 2017-03-09 Robert Bosch Gmbh Method and device for adjusting a viewing range of a field of view display device
JP2018045143A (en) 2016-09-15 2018-03-22 株式会社デンソー Head-up display device
JP2019119281A (en) 2017-12-28 2019-07-22 株式会社Jvcケンウッド Projection control device, head-up display device, projection control method, and program
JP2020109453A (en) 2019-01-07 2020-07-16 矢崎総業株式会社 Head-up display device
JP2020112667A (en) 2019-01-10 2020-07-27 株式会社デンソー Virtual image display device
JP2020170067A (en) 2019-04-02 2020-10-15 株式会社デンソー Virtual image display device
JP2023510680A (en) 2019-11-15 2023-03-15 シーワイ・ビジョン・インコーポレイテッド Augmented reality head-up display with orientable eyebox

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003341383A (en) 2002-05-29 2003-12-03 Denso Corp Display device for vehicles
JP2012203176A (en) 2011-03-25 2012-10-22 Nippon Seiki Co Ltd Head-up display device
WO2017002344A1 (en) 2015-07-01 2017-01-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 Head-up display and moving body comprising head-up display
DE102015216984A1 (en) 2015-09-04 2017-03-09 Robert Bosch Gmbh Method and device for adjusting a viewing range of a field of view display device
JP2018045143A (en) 2016-09-15 2018-03-22 株式会社デンソー Head-up display device
JP2019119281A (en) 2017-12-28 2019-07-22 株式会社Jvcケンウッド Projection control device, head-up display device, projection control method, and program
JP2020109453A (en) 2019-01-07 2020-07-16 矢崎総業株式会社 Head-up display device
JP2020112667A (en) 2019-01-10 2020-07-27 株式会社デンソー Virtual image display device
JP2020170067A (en) 2019-04-02 2020-10-15 株式会社デンソー Virtual image display device
JP2023510680A (en) 2019-11-15 2023-03-15 シーワイ・ビジョン・インコーポレイテッド Augmented reality head-up display with orientable eyebox

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022085399A (en) 2022-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7254832B2 (en) HEAD-UP DISPLAY, VEHICLE DISPLAY SYSTEM, AND VEHICLE DISPLAY METHOD
JP6796806B2 (en) Display system, information presentation system, display system control method, program, and mobile
WO2022230995A1 (en) Display control device, head-up display device, and display control method
JP7459883B2 (en) Display control device, head-up display device, and method
JP7602593B2 (en) Head-up display
JP2023077857A (en) Head up display device
JP7579504B2 (en) Display control device, head-up display device, and display control method
JP7619007B2 (en) Display control device, head-up display device, and display control method
JP2021056357A (en) Laser light source controller, headup display device, method, and computer program
JP7661769B2 (en) Display control device, head-up display device, and display control method
JP2021056358A (en) Head-up display device
EP3961291A1 (en) Vehicular head-up display and light source unit used therefor
WO2021065698A1 (en) Head-up display device, method, and computer program
JP7569497B2 (en) Display control device, head-up display device
JP2022057049A (en) Display control device and head-up display device
JP2022129521A (en) Display controller, head-up display device, and display control method
JP7635559B2 (en) Display control device, head-up display device, and display control method
WO2021200914A1 (en) Display control device, head-up display device, and method
WO2021065700A1 (en) Display control device, head-up display device, and method
JP2021160409A (en) Display control device, image display device, and method
JP7655103B2 (en) Display control device, head-up display device, and display control method
JP7815706B2 (en) Display control device, head-up display device, and display control method
JP2020179794A (en) Display control apparatus, head-up display device, method and computer program
JP2024116155A (en) Head-up display
JP2022057051A (en) Display controller and virtual display device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230915

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240719

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240723

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240912

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240926

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241009

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7579504

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150