WO2008075530A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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WO2008075530A1
WO2008075530A1 PCT/JP2007/072609 JP2007072609W WO2008075530A1 WO 2008075530 A1 WO2008075530 A1 WO 2008075530A1 JP 2007072609 W JP2007072609 W JP 2007072609W WO 2008075530 A1 WO2008075530 A1 WO 2008075530A1
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user
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PCT/JP2007/072609
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Inventor
Kazuya Matsuura
Keiichi Nagano
Original Assignee
Nippon Seiki Co., Ltd.
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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD

Definitions

  • the present invention relates to a head-up display device in which visible light emitted from a display means is reflected toward a user by a combiner member to form a display image, and in particular, includes a plurality of display means.
  • a background art relating to a structure including a plurality of imaging means for imaging a user
  • this type of head-up display device is known to have a plurality of display means and form a plurality of display images or display the display images in a plurality of colors (for example, see Patent Document 1).
  • the optical axis of each display means may differ depending on the arrangement position. to solve this problem
  • Patent Document 1 discloses a method in which a half mirror capable of selecting reflection or transmission of light according to a wavelength is arranged on the optical path of the display unit to integrate the optical axes of the display units. .
  • a head-up display device as described in Patent Document 2 below, for example, a device in which a photographing device for photographing a user is arranged on an optical path of a head-up display device is known. .
  • the combiner and reflecting member of the head-up display device can be used for photographing the user, and the number of dedicated members required for imaging is reduced and the configuration is simpler.
  • the user's eyes (especially the user's face) can be photographed to calculate the position of the user's eyes.
  • the calculation result of the user's eye position is not only the adjustment of the position of the display image disclosed in Patent Document 1, but also the user's line of sight! / It can be used to determine the user status.
  • Even in such a configuration even though the optical axis of the display means and the optical axis of the imaging means may be different, use a method of integrating the optical axes by arranging the half mirror as described above. Can be considered.
  • Patent Document 1 JP-A-11 91404
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 08-156646
  • the method of integrating the optical axes by selecting transmission or reflection by the half mirror as described above has a structure including a plurality of display means! / If the number of display means or imaging means increases, Since each display means must be arranged at a position where the optical axes can be integrated, there is a problem that the degree of freedom of the arrangement position of the imaging means is limited.
  • the present invention pays attention to the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a head-up display device capable of improving the degree of freedom of the arrangement positions of a plurality of display means or image pickup means. .
  • the present invention provides a head-up display device in which visible light emitted from a plurality of display means is reflected toward a user by a combiner member to form a display image.
  • the display image includes a plurality of microscopic mirrors that are arranged and movable, and that adjusts the angle of the flat mirrors at predetermined time intervals or individually and emits the visible light from the display means. It is characterized by comprising a micromirror device that controls and reflects in the imageable direction.
  • the present invention is a head-up display device in which visible light emitted from a display means is reflected toward a user by a combiner member to form a display image.
  • Each includes a movable fine mirror, the angle of the flat mirror is adjusted every predetermined time or individually, and the visible light emitted from the display means is reflected toward the combiner member, and the user and the user And a micromirror device that reflects and reflects the light beam reflected by the container member in a direction that can be sensed by the imaging means.
  • the image pickup means includes infrared irradiation means for irradiating infrared rays toward the user.
  • the infrared ray is sensed as the light beam.
  • the above-mentioned combiner member is composed of a windshield of a vehicle.
  • the complier member is formed of a concave mirror disposed on a dashboard of a vehicle.
  • the image forming apparatus further includes an adjusting unit capable of adjusting an image forming position of the display image, and the image forming position of the display image is adjusted by the adjusting unit based on a calculation result of the image processing unit. To do.
  • the present invention relates to a head-up display device in which visible light emitted from a display means is reflected toward a user by a combiner member to form a display image, and a plurality of display means or imaging means are arranged. It is possible to improve the degree of freedom of the arrangement position.
  • FIG. 1 is an overview of a head-up display device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of a head-up display device according to a second embodiment of the present invention. Explanation of symbols
  • V1 to V3 VI I Virtual image (display image)
  • the head-up display device mainly includes a housing 1, first, second, and third display means 2, 3, 4, a micromirror device 5, and a concave mirror 6. Is configured.
  • the head-up display device has a display light (visible light) LI, L2, L3 emitted from the first, second, and third display means 2, 3, and 4.
  • Virtual images (display images) VI, V2, and V3 are formed so as to be positioned in front of the vehicle (windshield W1 side) by being reflected toward the driver (user) D1 by the windshield W1 (combiner member). It is to be done.
  • Nozzle 1 is made of a light-shielding synthetic resin material and houses first to third display means 2 to 4, micromirror device 5 and concave mirror 6.
  • the first, second, and third display means 2, 3, and 4 are respectively disposed in the housing 1 at different angles, and are visible light LEDs 2a, 3a, and 4a that are light sources and display images.
  • This is a well-known display means having the liquid crystal display elements 2b, 3b, 4b, etc. that define the shape of the display.
  • the visible light LEDs 2a, 3a, 4a for example, chip LEDs can be applied, and they are mounted on a wiring board (not shown).
  • the visible light LEDs 2a, 3a, 4a emit white light.
  • the liquid crystal display elements 2b, 3b, 4b are color filters having a red layer, a green layer, and a blue layer provided in accordance with display pixels on the front surface of a liquid crystal cell in which liquid crystal is sealed in a pair of translucent substrates. Is provided.
  • polarizing films polarizing members
  • the liquid crystal display elements 2b, 3b, 4b are provided in the housing 1 and provided at positions where illumination light from the visible light LEDs 2a, 3a, 4a provided behind the liquid crystal display elements 2b, 3b, 4b is irradiated. .
  • Illumination light transmitted through the liquid crystal display elements 2b, 3b, and 4b is emitted to the micromirror device 5 as display light LI, L2, and L3, respectively.
  • the liquid crystal display elements 2b, 3b, 4b are, for example, an arithmetic circuit (V not shown) for measuring the vehicle speed and the engine speed based on an output signal from a vehicle speed sensor or an engine rotation sensor provided in the vehicle, and this calculation. Based on the result, a liquid crystal drive circuit (not shown! /) For driving the liquid crystal can express the vehicle speed, the measured value of the engine speed, etc. as numerical values. Note that the liquid crystal display elements 2b, 3b, and 4b are of the TFT type in this embodiment, and full color display is possible.
  • the micromirror device 5 is formed by arranging a plurality of movable microscopic plane mirrors in a matrix, and the angle of each of the plane mirrors can be adjusted every predetermined time or individually by a drive circuit (not shown).
  • the display lights LI, L2 and L3 emitted from the first, second and third display means 2, 3 and 4 with different optical axes are integrated in the substantially same direction and controlled to the concave mirror 6. It is an optical member because it reflects toward it.
  • the first display unit 2 can reflect the display light L1 from the first display means 2 toward the concave mirror 6 in a predetermined emission direction every predetermined time.
  • Second angle adjustment for controlling the plane mirror, and the plane mirror is controlled to a third angle at which the display light L3 from the third display means 4 can be reflected toward the concave mirror 6 in the predetermined emission direction.
  • the control for sequentially performing the third angle adjustment is performed.
  • the first angle adjustment is performed on the plane mirror in the region irradiated with the display light L1 from the first display means 2
  • the second angle adjustment is performed on the plane mirror in the area irradiated with the display light L2 from the second display means 3
  • the third angle adjustment control is executed for the plane mirror.
  • the concave mirror 6 is provided in the housing 1 so as to face the micromirror device 5, and reflects the display lights LI, L2, L3 projected through the micromirror device 5 toward the windshield W1.
  • the angle adjustment means 6a (adjustment means) composed of motors, gears, etc.
  • the imaging positions of the virtual images VI to V3 can be adjusted by rotating the concave mirror 6 with the angle adjusting means 6a. Further, the concave mirror 6 is formed by a reflecting surface having a predetermined curvature in order to enlarge and display the display lights L1 to L3.
  • the force-up head-up display device includes a micromirror device 5 disposed on the optical path of the plurality of display lights L1 to L3, and adjusts the angle of the plane mirror of the micromirror device 5 at predetermined time intervals or individually.
  • the display lights L 1 to L 3 emitted from the first to third display means 2 to 3 are integrated and controlled in a predetermined emission direction and reflected so that the virtual images VI to V 3 can be formed. Therefore, since the emission directions of the display lights L1 to L3 can be freely adjusted by the micromirror device 5, the degree of freedom of the arrangement positions of the plurality of display means 2 to 3 can be improved.
  • the force S which is configured to use the windshield W1 as the complier member of the head-up display device
  • the head-up display device to which the present invention is applied is a dedicated complier member.
  • a concave mirror may be provided on the dashboard of the vehicle.
  • the head-up display device includes a housing 11, display means 12, first and second imaging means 13, 14, a micromirror device 15, a concave mirror 16, and image processing. It is mainly constituted by means 17 and.
  • the head-up display device has a display light (visible light) L11 emitted from the display means 12 by a windshield W11 (combiner member).
  • a virtual image (display image) VI I is formed so as to be positioned in front of the vehicle (wind shield Wl 1 side) by being reflected toward the vehicle.
  • a head-up display device includes a light beam reflected from the driver Dl 1 (visible light in this embodiment) R 11 and R12 are reflected by the windshield Wl l and the concave mirror 16 toward the micromirror device 15 and are also reflected by the control of the micromirror device 15 toward the first and second imaging means 6 and 7.
  • the person D11 (especially the face) is imaged. Accordingly, the driver D11 can be imaged using the optical path of the head-up display device, and the driver D11 can be imaged with a simpler configuration.
  • the control of the micromirror device 15 will be described later in detail.
  • the nosing / housing 11 also serves as a light-shielding synthetic resin material, and includes display means 12, first and second imaging means 13, 14, a micromirror device 15, a concave mirror 16, and image processing. Means 17 is stored.
  • the display means 12 is disposed in the housing 11, and is a well-known display means having a visible light LED 12a that is a light source, a liquid crystal display element 12b that defines the shape of a display image, and the like.
  • the visible light LED 12a for example, a chip LED can be applied and mounted on a wiring board (not shown).
  • the visible light LED 12a emits white light.
  • liquid crystal display element 12b a color filter having a red layer, a green layer, and a blue layer provided in accordance with display pixels is arranged on the front surface of a liquid crystal cell in which liquid crystal is sealed in a pair of translucent substrates. It will be.
  • polarizing films polarizing members
  • the liquid crystal display element 12b is provided in the housing 11, and is provided at a position where illumination light from the visible light LED 12a provided behind the liquid crystal display element 12b is irradiated. The illumination light transmitted through the liquid crystal display element 12b is emitted to the micromirror device 15 as display light L11.
  • the liquid crystal display element 12b includes, for example, an arithmetic circuit (not shown! /) For measuring the vehicle speed and the engine speed based on output signals from a vehicle speed sensor and an engine rotation sensor provided in the vehicle, and based on the calculation result. With a liquid crystal drive circuit (not shown) that drives the liquid crystal, it is possible to express the vehicle speed, measured values of the engine speed, etc. as numerical values.
  • the liquid crystal display element 12b is a TFT type, and full color display is possible.
  • the first and second imaging means 13 and 14 are composed of a CCD camera or the like that senses a light beam and captures an image (in this embodiment, a face image of the driver D1). At an angle It is arranged in the housing 11 so as to face the micromirror device 15.
  • the first and second imaging means 13 and 14 may be those using an infrared camera that senses infrared rays as the light rays, and in the configuration, the infrared irradiation means including a separate infrared LED or the like. Must be installed in the car and irradiated with infrared rays toward the driver D11.
  • the micromirror device 15 is formed by arranging a plurality of movable micro-plane mirrors in a matrix, and the angle of each plane mirror can be adjusted at predetermined time intervals or individually by a drive circuit (not shown). Reflecting the display light L11 from the display means 12 toward the concave mirror 16 with respect to the display means 12 and the first and second imaging means 13 and 14 having different optical axes, respectively, and driving This is an optical member for reflecting the light beams Rll, R12 reflected by the person D11 toward the first and second imaging means 13, 14.
  • a fourth light beam that reflects the display light L11 from the display means 12 toward the concave mirror 16 in the emission direction in which the virtual image VI I can be imaged at the predetermined time interval.
  • the first imaging means 13 can receive the fourth angle adjustment that controls the plane mirror to an angle, and the light R11 that reflects the driver D11, the windshield W11, and the concave mirror 16 and irradiates the micromirror device 15.
  • a fifth angle adjustment controlling the plane mirror to a fifth angle reflecting in the direction that is, an angle at which the ray R11 can be reflected in accordance with the imaging optical axis of the first imaging means 13
  • a driver D11, Wind shield W11 and concave mirror 16 reflect the light beam R12 irradiated on the micromirror device 15 in the sixth angle (ie, the light beam R12 is reflected by the second image pickup device 14) in the direction in which the second image pickup device 14 can receive light.
  • a sixth angle adjustment for controlling the plane mirror to the reflecting possible angles) Te sequentially perform control to perform.
  • the fourth angle adjustment is performed on the plane mirror in the region irradiated with the display light L11 from the display unit 12, and the light beam R11
  • the fifth angle adjustment is performed on the plane mirror in the region irradiated with the light
  • the sixth angle adjustment is performed on the plane mirror in the region irradiated with the light ray R12.
  • the concave mirror 16 is provided in the housing 11 so as to face the micromirror device 15, reflects the display light LI1 projected through the micromirror device 15 toward the windshield Wl1, and Reflected by driver D11 and windshield W11 Light rays Rl l and R12 are reflected toward the micromirror device 15 and are not shown so that the driver D 11 can easily see the display light LI 1! /, An angle adjustment composed of motors, gears, etc.
  • the angle is adjustable by adjusting means 6a (adjusting means).
  • the imaging position of the virtual image VI I can be adjusted by rotating the concave mirror 16 by the angle adjusting means 16a.
  • the concave mirror 16 is formed of a reflecting surface having a predetermined curvature to expand the display light L11 and the light rays Rll, R12.
  • the image processing means 17 is disposed in the housing 11 and is electrically connected to the first and second imaging means 13 and 14.
  • the image processing means 17 receives the face image of the driver D11 imaged in different directions from the first and second image pickup means 13 and 14, and the position of the eye of the driver D11 from the plurality of face image images. Is calculated.
  • the position of the eyes of the driver D11 can be accurately calculated for the front and rear positions of the vehicle.
  • the calculation result of the eye position of the driver D11 is transmitted to a control means (not shown).
  • control means has a function of automatically adjusting the virtual image VI I to be in a position where the driver D 11 can see well by driving the angle adjusting means 16a based on the force and the calculation result.
  • the function using the calculation result of the eye position is not limited to the adjustment of the imaging position of the virtual image VI I described above, but it can be used to detect the user's line of sight or viewpoint, and to determine the state of the user such as looking aside or falling asleep. Is available.
  • the head-up display device has a micromirror device 15 disposed on the optical paths of the display light L11 and the light beams Rll and R12, and the angle of the plane mirror of the micromirror device 15 is set at predetermined time intervals or individually. And the display light L11 emitted from the display means 12 is reflected in a predetermined emission direction so that the virtual image VI I can be imaged, and the light beams Rl l and R12 are respectively arranged at the first and second angles different from each other. Reflected toward the imaging means 13 and 14.
  • the emission direction of the display light L1 and the light rays Rl l and R12 can be freely adjusted by the micromirror device 15, the display means 12 and the first and second imaging means 13 arranged in the housing 11 are used. , 14 can be improved in the degree of freedom.
  • the present invention relates to a head-up display device that forms visible images by reflecting visible light emitted from display means toward a user at a combiner member, and particularly includes a plurality of display means or a user It is suitable for a structure provided with a plurality of imaging means for imaging.

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Abstract

複数配置される表示手段あるいは撮像手段の配置位置の自由度を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供する。複数の表示手段２～４から発せられる可視光（表示光）Ｌ１～Ｌ３をコンバイナ部材（ウインドシールド）Ｗ１にて利用者（運転者）Ｄ１に向けて反射して表示像（虚像）Ｖ１～Ｖ３を結像してなるヘッドアップディスプレイ装置である。複数配列され各々が可動する微小な平面鏡を備え、前記平面鏡の角度を所定時間毎あるいは個別に調整して各表示手段２～４から発せられる各可視光Ｌ１～Ｌ３を表示像Ｖ１～Ｖ３が結像可能な方向に制御して反射するマイクロミラーデバイス５を備えてなる。

Description

明 細 書
技術分野
[0001] 本発明は、表示手段から発せられる可視光をコンパイナ部材にて利用者に向けて 反射して表示像を結像してなるヘッドアップディスプレイ装置に関し、特に複数の表 示手段を備える、あるいは利用者を撮像する複数の撮像手段を備える構造に関する 背景技術
[0002] 従来、この種のヘッドアップディスプレイ装置としては、複数の表示手段を備え、複 数の表示像を結像するあるいは表示像を複数色にて表示可能とする構成が知られ ている（例えば特許文献 1参照）。複数の表示手段を備える構成においては、その配 置位置によって各表示手段の光軸が異なる場合がある。この問題を解決するために
、例えば特許文献 1には、前記表示手段の光路上に波長によって光の反射あるいは 透過を選択可能であるハーフミラーを配置して前記各表示手段の光軸を統合する手 法が開示されている。
[0003] また、ヘッドアップディスプレイ装置として、例えば下記特許文献 2に記載されてレヽ るように、利用者を撮影する撮影装置をヘッドアップディスプレイ装置の光路上に配 置するものが知られている。力、かる構成とすることでヘッドアップディスプレイ装置のコ ンバイナや反射部材を前記利用者の撮影にも用いることが可能であり、撮像に要す る専用の部材を低減し、より簡素な構成で前記利用者 (特に利用者の顔部)を撮影し て前記利用者の眼の位置を算出することが可能となっている。前記利用者の眼の位 置の算出結果は、特許文献 1に開示される表示像の位置調整のみならず、前記利用 者の視線ある!/、は視点の検出や脇見ある!/、は居眠り等の利用者の状態判定に利用 可能である。かかる構成にお!/、ても表示手段の光軸と撮像手段の光軸とが異なる場 合があるため、前述のようなハーフミラーを配置してそれぞれの光軸を統合する手法 を用いることが考えられる。
特許文献 1 :特開平 11 91404号公報 特許文献 2：特開平 08— 156646号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] しかしながら、前述のようなハーフミラーによる透過あるいは反射の選択によって光 軸を統合する手法は、複数の表示手段を備える構成にお!/、ては表示手段あるいは 撮像手段の個数が増加すると各表示手段を光軸が統合可能な位置に配置しなけれ ばならないために撮像手段の配置位置の自由度が制限されてしまうという問題点が あった。
[0005] 本発明は、前述した問題点に着目し、複数配置される表示手段あるいは撮像手段 の配置位置の自由度を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供 することを目白勺とする。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明は、前記課題を解決するために、複数の表示手段から発せられる可視光を コンパイナ部材にて利用者に向けて反射して表示像を結像してなるヘッドアップディ スプレイ装置であって、複数配列され各々が可動する微小な平面鏡を備え、前記平 面鏡の角度を所定時間毎あるいは個別に調整して前記各表示手段から発せられる 前記各可視光を前記表示像が結像可能な方向に制御して反射するマイクロミラーデ バイスを備えてなることを特徴とする。
[0007] 本発明は、前記課題を解決するために、表示手段から発せられる可視光をコンバイ ナ部材にて利用者に向けて反射して表示像を結像してなるヘッドアップディスプレイ 装置であって、前記利用者をそれぞれ異なる方向から撮像するための複数の撮像手 段と、前記撮像手段によって撮像された画像に基づいて前記利用者の眼の位置を 算出する画像処理手段と、複数配列され各々が可動する微小な平面鏡を備え、前記 平面鏡の角度を所定時間毎あるいは個別に調整して前記表示手段から発せられる 前記可視光を前記コンパイナ部材に向けて反射し、また、前記利用者及び前記コン ノ イナ部材にて反射される光線を前記撮像手段が感受可能な方向に制御して反射 するマイクロミラーデバイスと、を備えてなることを特徴とする。
[0008] また、利用者に向けて赤外線を照射する赤外線照射手段を備え、前記撮像手段は 、前記光線として赤外線を感受することを特徴とする。
[0009] また、前記コンパイナ部材は、車両のウィンドシールドからなることを特徴とする。
[0010] また、前記コンパイナ部材は、車両のダッシュボードに配設される凹面鏡からなるこ とを特徴とする。
[0011] また、前記表示像の結像位置を調整可能な調整手段を備え、前記画像処理手段 の算出結果に基づいて前記調整手段によって前記表示像の結像位置を調整するこ とを特徴とする。
発明の効果
[0012] 本発明は、表示手段から発せられる可視光をコンパイナ部材にて利用者に向けて 反射して表示像を結像してなるヘッドアップディスプレイ装置に関し、複数配置される 表示手段あるいは撮像手段の配置位置の自由度を向上することが可能となる。 図面の簡単な説明
[0013] [図 1]本発明の第一の実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置の概観図である。
[図 2]本発明の第二の実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置の概観図である。 符号の説明
[0014] 1 ハウジング
2 第一の表示手段
3 第二の表示手段
4 第三の表示手段
5 マイクロミラーデノ イス
6 凹面鏡
6a 角度調整手段
11 ハウジング
12 表示手段
13 第一の撮像手段
14 第二の撮像手段
15 マイクロミラーデバイス
16 凹面鏡 16a 角度調整手段
17 画像処理手段
Dl , D11 運転者 (利用者）
L1〜L3, L11 表示光（可視光）
Rl l , R12 光線
V1〜V3, VI I 虚像（表示像）
Wl , W11 ウィンドシールド（コンパイナ部材）
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
[0016] 以下、本発明の第一の実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置を添付図面に 基づいて説明する。
[0017] ヘッドアップディスプレイ装置は、図 1に示すように、ハウジング 1と、第一，第二，第 三の表示手段 2, 3, 4と、マイクロミラーデバイス 5と、凹面鏡 6と、によって主に構成さ れている。
[0018] 力、かるヘッドアップディスプレイ装置は、図 1に示すように、第一，第二，第三の表示 手段 2, 3, 4から発せられる表示光（可視光） LI , L2, L3がウィンドシールド W1 (コ ンバイナ部材）によって運転者 (利用者) D1に向けて反射されることで車両前方（ウイ ンドシールド W1側）に位置するように虚像（表示像) VI , V2, V3が形成されるもの である。
[0019] ノ、ウジング 1は、遮光性の合成樹脂材からなり、第一〜第三の表示手段 2〜4,マイ クロミラーデバイス 5及び凹面鏡 6を収納するものである。
[0020] 第一，第二，第三の表示手段 2, 3, 4は、それぞれハウジング 1内に異なる角度で 配設されるものであり、光源である可視光 LED2a, 3a, 4aと表示像の形状を規定す る液晶表示素子 2b, 3b, 4b等を有する周知の表示手段である。
[0021] 可視光 LED2a, 3a, 4aは、例えばチップ LEDが適用でき、図示しない配線基板に 搭載される。なお、可視光 LED2a, 3a, 4aは白色の発光を示すものである。
[0022] 液晶表示素子 2b, 3b, 4bは、一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルの前 面に表示画素に応じて設けられる赤色層，緑色層及び青色層を有するカラーフィル タが配設されてなるものである。また、液晶表示素子 2b, 3b, 4bの前後面には偏光 膜 (偏光部材）が貼着されている。液晶表示素子 2b, 3b, 4bは、ハウジング 1内に設 けられ、液晶表示素子 2b, 3b, 4bの後方に設けられる可視光 LED2a, 3a, 4aから の照明光が照射される位置に設けられる。液晶表示素子 2b, 3b, 4bを透過した照明 光は、表示光 LI , L2, L3としてそれぞれマイクロミラーデバイス 5へ出射される。液 晶表示素子 2b, 3b, 4bは、例えば車両に設けられる車速センサやエンジン回転セン サからの出力信号に基づいて車速，エンジン回転数を計測する演算回路（図示しな V、）及びこの演算結果に基づレ、て液晶を駆動する液晶駆動回路（図示しな!/、)によつ て、車両の速度，エンジン回転数の計測値等を数値として表すことができる。なお、 液晶表示素子 2b, 3b, 4bは、本実施形態においては TFT方式のものが適用され、 フルカラー表示が可能である。
マイクロミラーデバイス 5は、可動式の微小な平面鏡をマトリクス状に複数配列して なるものであり、駆動回路（図示しない）によって前記各平面鏡を所定時間毎あるい は個別に角度調整可能なものであり、光軸の異なる第一，第二，第三の表示手段 2, 3, 4から出射される表示光 LI , L2, L3をその出射方向を略同一方向に統合 '制御 して凹面鏡 6に向かって反射するため光学部材である。マイクロミラーデバイス 5を所 定時間毎に制御する場合は、前記所定時間毎に第一の表示手段 2からの表示光 L1 をあらかじめ規定される出射方向で凹面鏡 6に向けて反射可能な第一の角度に前記 平面鏡を制御する第一の角度調整と、第二の表示手段 3からの表示光 L2をあらかじ め規定される前記出射方向で凹面鏡 6に向けて反射可能な第二の角度に前記平面 鏡を制御する第二の角度調整と、第三の表示手段 4からの表示光 L3をあらかじめ規 定される前記出射方向で凹面鏡 6に向けて反射可能な第三の角度に前記平面鏡を 制御する第三の角度調整と、を順次行う制御を実行する。また、マイクロミラーデバイ ス 5の前記平面鏡を個別に制御する場合は、第一の表示手段 2からの表示光 L1が 照射される領域の平面鏡に対して前記第一の角度調整を行い、また、第二の表示手 段 3からの表示光 L2が照射される領域の平面鏡に対して前記第二の角度調整を行 い、また、第三の表示手段 3からの表示光 L3が照射される領域の平面鏡に対して前 記第三の角度調整を行う制御を実行する。 [0024] 凹面鏡 6は、ハウジング 1内にマイクロミラーデバイス 5と対向するように設けられマイ クロミラーデバイス 5を介して投射される表示光 LI , L2, L3をウィンドシールド W1に 向けて反射させるものであり、運転者 D1が表示光 LI , L2, L3を視認し易いように図 示しないモータやギア等で構成される角度調整手段 6a (調整手段）にて角度調節可 能に設けられている。角度調整手段 6aにて凹面鏡 6を回動させることにより虚像 VI 〜V3の結像位置を調整することができる。また、凹面鏡 6は、表示光 L1〜L3を拡大 して表示させるために、所定の曲率を有する反射面にて形成されて!/、る。
[0025] 力、かるヘッドアップディスプレイ装置は、複数の表示光 L1〜L3の光路上にマイクロ ミラーデバイス 5を配設し、マイクロミラーデバイス 5の前記平面鏡の角度を所定時間 毎あるいは個別に調整して第一〜第三の表示手段 2〜3から発せられる各表示光 L 1〜L3を虚像 VI〜V3が結像可能とするべく所定の出射方向に統合 ·制御して反射 するものである。したがって、マイクロミラーデバイス 5によって表示光 L1〜L3の出射 方向を自由に調整することができるため、複数配置される表示手段 2〜3の配設位置 の自由度を向上させることができる。
[0026] なお、本第一の実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置のコンパイナ 部材としてウィンドシールド W1を用いる構成であった力 S、本発明が適用されるヘッド アップディスプレイ装置は、専用のコンパイナ部材として車両のダッシュボードに凹面 鏡を設けるものであっても良い。
[0027] 次に、以下、本発明の第二の実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置を添付 図面に基づいて説明する。
[0028] ヘッドアップディスプレイ装置は、図 2に示すように、ハウジング 11と、表示手段 12と 、第一，第二の撮像手段 13, 14と、マイクロミラーデバイス 15と、凹面鏡 16と、画像 処理手段 17と、によって主に構成されている。
[0029] 力、かるヘッドアップディスプレイ装置は、図 2に示すように、表示手段 12から発せら れる表示光（可視光） L11がウィンドシールド W11 (コンパイナ部材）によって運転者 (利用者) Dl 1に向けて反射されることで車両前方（ウィンドシールド Wl 1側）に位置 するように虚像（表示像) VI Iが形成されるものである。また、かかるヘッドアップディ スプレイ装置は、運転者 Dl 1から反射された光線 (本実施形態においては可視光) R 11 , R12がウィンドシールド Wl l及び凹面鏡 16によってマイクロミラーデバイス 15に 向けて反射されるとともにマイクロミラーデバイス 15の制御によって第一，第二の撮像 手段 6, 7に向けて反射されることで運転者 D11 (の特に顔部）が撮像されるものであ る。したがって、ヘッドアップディスプレイ装置の光路を利用して運転者 D11の撮像を 行うことができ、より簡素な構成で運転者 D11を撮像することができるものである。な お、マイクロミラーデバイス 15の制御については後で詳述する。
[0030] ノ、ウジング 11は、遮光性の合成樹脂材カもなり、表示手段 12と、第一，第二の撮 像手段 13, 14と、マイクロミラーデバイス 15と、凹面鏡 16と、画像処理手段 17と、を 収納するものである。
[0031] 表示手段 12は、ハウジング 11内に配設されるものであり、光源である可視光 LED1 2aと表示像の形状を規定する液晶表示素子 12b等を有する周知の表示手段である
[0032] 可視光 LED12aは、例えばチップ LEDが適用でき、図示しない配線基板に搭載さ れる。なお、可視光 LED12aは白色の発光を示すものである。
[0033] 液晶表示素子 12bは、一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルの前面に表 示画素に応じて設けられる赤色層，緑色層及び青色層を有するカラーフィルタが配 設されてなるものである。また、液晶表示素子 12bの前後面には偏光膜 (偏光部材） が貼着されている。液晶表示素子 12bは、ハウジング 11内に設けられ、液晶表示素 子 12bの後方に設けられる可視光 LED12aからの照明光が照射される位置に設けら れる。液晶表示素子 12bを透過した照明光は、表示光 L11としてマイクロミラーデバ イス 15へ出射される。液晶表示素子 12bは、例えば車両に設けられる車速センサや エンジン回転センサからの出力信号に基づいて車速，エンジン回転数を計測する演 算回路（図示しな!/、）及びこの演算結果に基づレ、て液晶を駆動する液晶駆動回路（ 図示しない）によって、車両の速度，エンジン回転数の計測値等を数値として表すこ と力 Sできる。なお、液晶表示素子 12bは、本実施形態においては TFT方式のものが 適用され、フルカラー表示が可能である。
[0034] 第一，第二の撮像手段 13, 14は、光線を感受して画像 (本実施形態では運転者 D 1の顔部画像）を撮像する CCDカメラ等からなるものであり、それぞれ異なる角度で マイクロミラーデバイス 15と対向するようにハウジング 11内に配設される。なお、第一 ,第二の撮像手段 13, 14は、前記光線として赤外線を感受する赤外線カメラを用い るものであってもよぐ力、かる構成においては別途赤外線 LED等からなる赤外線照 射手段を車内に設け、運転者 D11に向けて赤外線を照射することが必要となる。
[0035] マイクロミラーデバイス 15は、可動式の微小な平面鏡をマトリクス状に複数配列して なるものであり、駆動回路（図示しない）によって前記各平面鏡を所定時間毎あるい は個別に角度調整可能なものであり、それぞれ光軸の異なる表示手段 12及び第一 ,第二の撮像手段 13, 14に対して、表示手段 12からの表示光 L11を凹面鏡 16に向 力 て反射し、また、運転者 D 11を反射した光線 Rl l , R12を第一，第二の撮像手 段 13, 14に向けて反射するための光学部材である。マイクロミラーデバイス 15を所 定時間毎に制御する場合は、前記所定時間毎に表示手段 12からの表示光 L11を 虚像 VI Iが結像可能な出射方向で凹面鏡 16に向けて反射する第四の角度に前記 平面鏡を制御する第四の角度調整と、運転者 D11 ,ウィンドシールド W11及び凹面 鏡 16を反射してマイクロミラーデバイス 15に照射される光線 R11を第一の撮像手段 13が受光可能な方向に反射する第五の角度（すなわち、光線 R11を第一の撮像手 段 13の撮像光軸に合わせて反射可能な角度）に前記平面鏡を制御する第五の角度 調整と、運転者 D11 ,ウィンドシールド W11及び凹面鏡 16を反射してマイクロミラー デバイス 15に照射される光線 R12を第二の撮像手段 14が受光可能な方向に反射 する第六の角度（すなわち、光線 R12を第二の撮像手段 14の撮像光軸に合わせて 反射可能な角度）に前記平面鏡を制御する第六の角度調整と、を順次行う制御を実 行する。また、マイクロミラーデバイス 15の前記平面鏡を個別に制御する場合は、表 示手段 12からの表示光 L11が照射される領域の平面鏡に対して前記第四の角度調 整を行い、また、光線 R11が照射される領域の平面鏡に対して前記第五の角度調整 を行い、また、光線 R12が照射される領域の平面鏡に対して前記第六の角度調整を 行う制御を実行する。
[0036] 凹面鏡 16は、ハウジング 11内にマイクロミラーデバイス 15と対向するように設けら れマイクロミラーデバイス 15を介して投射される表示光 LI 1をウィンドシールド Wl 1 に向けて反射し、また、運転者 D11及びウィンドシールド W11を反射して照射される 光線 Rl l , R12をマイクロミラーデバイス 15に向けて反射させるものであり、運転者 D 11が表示光 LI 1を視認し易いように図示しな!/、モータやギア等で構成される角度調 整手段 6a (調整手段）にて角度調節可能に設けられている。角度調整手段 16aにて 凹面鏡 16を回動させることにより虚像 VI Iの結像位置を調整することができる。また 、凹面鏡 16は、表示光 L11及び光線 Rl l , R12を拡大するために、所定の曲率を 有する反射面にて形成されて!/、る。
[0037] 画像処理手段 17は、ハウジング 11内に配置され、第一，第二の撮像手段 13, 14 と電気的に接続されるものである。画像処理手段 17は、第一，第二の撮像手段 13 , 14よりそれぞれ異なる方向で撮像した運転者 D11の顔部画像を受信し、かかる複 数の顔部画像より運転者 D11の眼の位置を算出する。このように複数の異なる角度 力、らの顔部画像に基づいて運転者 D11の眼の位置を算出することによって、車両の 前後位置についても精度良く眼の位置を算出することが可能となる。運転者 D11の 眼の位置の算出結果は図示しない制御手段に送信される。前記制御手段は、例え ば力、かる算出結果に基づいて角度調整手段 16aを駆動させて虚像 VI Iが運転者 D 11に良好に視認される位置になるように自動的に調整する機能を有する。なお、眼 の位置の算出結果を利用した機能は上記の虚像 VI Iの結像位置調整に限定される ものではなぐ利用者の視線あるいは視点の検出や脇見あるいは居眠り等の利用者 の状態判定に利用可能である。
[0038] 力、かるヘッドアップディスプレイ装置は、表示光 L11及び光線 Rl l , R12の光路上 にマイクロミラーデバイス 15を配設し、マイクロミラーデバイス 15の前記平面鏡の角 度を所定時間毎あるいは個別に調整して表示手段 12から発せられる表示光 L11を 虚像 VI Iが結像可能とするべく所定の出射方向に反射するとともに、光線 Rl l , R1 2をそれぞれ配置角度の異なる第一，第二の撮像手段 13, 14に向けて反射するも のである。したがって、マイクロミラーデバイス 15によって表示光 L1及び光線 Rl l , R 12の出射方向を自由に調整することができるため、ハウジング 11内に配置される表 示手段 12及び第一，第二撮像手段 13, 14の配設位置の自由度を向上させることが できる。
産業上の利用可能性 本発明は、表示手段から発せられる可視光をコンパイナ部材にて利用者に向けて 反射して表示像を結像してなるヘッドアップディスプレイ装置に関し、特に複数の表 示手段を備える、あるいは利用者を撮像する複数の撮像手段を備える構造に好適で ある。

Claims

請求の範囲
[1] 複数の表示手段から発せられる可視光をコンパイナ部材にて利用者に向けて反射し て表示像を結像してなるヘッドアップディスプレイ装置であって、
複数配列され各々が可動する微小な平面鏡を備え、前記平面鏡の角度を所定時間 毎あるいは個別に調整して前記各表示手段から発せられる前記各可視光を前記表 示像が結像可能な方向に制御して反射するマイクロミラーデバイスを備えてなること を特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
[2] 表示手段から発せられる可視光をコンパイナ部材にて利用者に向けて反射して表示 像を結像してなるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記利用者をそれぞれ異なる方向から撮像するための複数の撮像手段と、 前記撮像手段によって撮像された画像に基づいて前記利用者の眼の位置を算出す る画像処理手段と、
複数配列され各々が可動する微小な平面鏡を備え、前記平面鏡の角度を所定時間 毎あるいは個別に調整して前記表示手段から発せられる前記可視光を前記コンバイ ナ部材に向けて反射し、また、前記利用者及び前記コンパイナ部材にて反射される 光線を前記撮像手段が感受可能な方向に制御して反射するマイクロミラーデバイス と、
を備えてなることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
[3] 利用者に向けて赤外線を照射する赤外線照射手段を備え、
前記撮像手段は、前記光線として赤外線を感受することを特徴とする請求項 2に記 載のヘッドアップテイスプレイ装置。
[4] 前記コンパイナ部材は、車両のウィンドシールドからなることを特徴とする請求項 1ま たは請求項 2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
[5] 前記コンパイナ部材は、車両のダッシュボードに配設される凹面鏡からなることを特 徴とする請求項 1または請求項 2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
[6] 前記表示像の結像位置を調整可能な調整手段を備え、前記画像処理手段の算出 結果に基づいて前記調整手段によって前記表示像の結像位置を調整することを特 徴とする請求項 2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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