JPH0281731A - heads up display device - Google Patents

heads up display device

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Publication number
JPH0281731A
JPH0281731A JP63234097A JP23409788A JPH0281731A JP H0281731 A JPH0281731 A JP H0281731A JP 63234097 A JP63234097 A JP 63234097A JP 23409788 A JP23409788 A JP 23409788A JP H0281731 A JPH0281731 A JP H0281731A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display
speed
vehicle
display element
driver
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.)
Pending
Application number
JP63234097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naosato Taniguchi
尚郷 谷口
Tetsuo Kuwayama
桑山 哲郎
Nobuo Kushibiki
信男 櫛引
Yoko Yoshinaga
吉永 曜子
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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.)
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP63234097A priority Critical patent/JPH0281731A/en
Publication of JPH0281731A publication Critical patent/JPH0281731A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はヘッドアップデイスプレィvLMに関し、特に
車両等においてフロントガラスの前方に運転情報等の表
示情報を車速に対応させ表示位置を変化させて表示する
ようにしたヘッドアップデイスプレィ装置に関するもの
である。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a head-up display (VLM), in particular in a vehicle, etc., in which display information such as driving information is displayed in front of the windshield and the display position is changed in accordance with the vehicle speed. The present invention relates to a head-up display device for displaying images.

(従来の技術) 従来より多Fj)1m反射面や体積型位相回折格子。(Conventional technology) Conventionally more Fj) 1m reflective surface and volume type phase diffraction grating.

そしてホログラム光学素子等の光学的に透明な光束結合
素子を用いて表示情報を外界の自然風景等の#像情報に
同−視野内で空間的に重畳してall察するようにした
表示装置は、一般にヘッドアップデイスプレィ装置と呼
ばれ、各分野て多用されている。
A display device that uses an optically transparent light beam coupling element such as a hologram optical element to spatially superimpose display information on image information such as natural scenery in the outside world within the same field of view, It is generally called a head-up display device and is widely used in various fields.

例えば航空機の操縦席をはじめとし、種々の車両等に適
用したものが種々と撮案されている。
For example, various designs have been proposed for application to various vehicles, including aircraft cockpits.

一般にこの種のへウドアップデイスプレィ装置において
は表示素子からの表示情報をH’S!者の鮫寮視野内の
どこの位置に表示するかが重要な問題となっている。
Generally, in this type of head-up display device, the display information from the display element is H'S! An important issue is where to display the image within the user's field of view.

例えば車両等では高速運転時にはドライバーの視線はフ
ロントガラスの中央付近に位置し、低速運転時や交通渋
滞時には下方に位置している。
For example, in a vehicle, when driving at high speed, the driver's line of sight is located near the center of the windshield, and when driving at low speed or in traffic congestion, the driver's line of sight is located downward.

上述の如き、観察者の視線の問題に加えて視野の広さの
変化から生じる表示位置の問題もある。
In addition to the problem of the observer's line of sight as described above, there is also the problem of display position caused by changes in the width of the field of view.

即ち、一般に視覚上高速時は運転者の視野が狭くなり、
他方、低速時には視野が広くなる傾向がある。
In other words, the driver's field of vision generally becomes narrower at high speeds,
On the other hand, the field of view tends to be wider at low speeds.

従って、表示位置を低速時に都合がよいように定めると
高速時には視野から外れたり、前景を遮ることになりか
ねないし、高速時を基準にして表示位置を定めると低速
時には前景と重なるおそれもある。一方、運転者の視野
を成る程度以上遮ることは法的にも規制されている。
Therefore, if the display position is set to be convenient at low speeds, it may go out of view or block the foreground at high speeds, and if the display position is set based on high speeds, it may overlap with the foreground at low speeds. On the other hand, it is legally prohibited to obstruct the driver's field of vision to a certain extent.

又、運転者の体格や運転姿勢あるいは運転時の癖などに
よっても用事の適切な位置は異なるので表示位置の決定
は一般に大変に困難である。
Further, since the appropriate position for errands varies depending on the driver's physique, driving posture, driving habits, etc., it is generally very difficult to determine the display position.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は車両等において自然風景等の画像情報と車両内
に設けた表示素子からの表示情報の双方の情報を光束結
合素子を介して重畳して、双方の情報を同−視野内で観
察する際車両の速度に対応させ1表示素子からの表示情
報の表示位置や結像位置を変化させることにより、常に
良好なる状態で双方の情報を観察することが出来る特に
車両等に好適なヘッドアップデイスプレィ装置の提供を
0的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention superimposes both image information, such as natural scenery, and display information from a display element provided in the vehicle in a vehicle, etc. via a light beam coupling element. By changing the display position and imaging position of the display information from one display element in accordance with the speed of the vehicle when observing the information of the two within the same field of view, it is possible to always observe both information in good condition. Our goal is to provide a head-up display device that is especially suitable for vehicles and the like.

(問題点を解決するための手段) 可動物体の所定の空間内に対象体が収納されたときに該
対象体が収納される可動物体の速度を検出する速度検出
手段と、該対象体の位置と該速度検出手段からの出力信
号を用いて所定の演算を行う演算手段と該演算手段から
の出力信号に基づいて、該可動物体内に設けた表示素子
を駆動させ該表示素子の表示位置を変化させて該対象体
に対向させて表示するようにした表示手段とを有してい
ることである。
(Means for Solving the Problems) Speed detection means for detecting the speed of a movable object in which a target object is stored when the target object is stored in a predetermined space of the movable object, and the position of the target object. and a calculation means for performing a predetermined calculation using the output signal from the speed detection means, and a display element provided within the movable object is driven to determine the display position of the display element based on the output signal from the calculation means. and a display means configured to change and display the display facing the target object.

(実施例) 第1図は本発明を車両等の可l!lI物体に適用したと
きの一実施例の概略図である。
(Example) Figure 1 shows how the present invention can be applied to vehicles, etc. FIG. 2 is a schematic diagram of an embodiment when applied to an II object.

図中305は表示素子てあり、液晶パネルやCRT等よ
り成っている。
In the figure, 305 is a display element, which is made up of a liquid crystal panel, CRT, or the like.

1)はフィルター、202は光束結合素子でありフロン
トガラスの一部に設けられている0本実施例では光束結
合索子202は、−例としてホログラムより構成されて
おり、所定の焦点距離のレンズ作用を有している。
1) is a filter, and 202 is a beam coupling element provided in a part of the windshield. In this embodiment, the beam coupling element 202 is composed of a hologram, for example, and a lens with a predetermined focal length. It has an effect.

201は対象体としての運転者、305aは表示素子3
05の光束結合素子202を介して観察される虚像であ
り、同図ては図示の都合上縮少して示している。
201 is a driver as a target object, 305a is a display element 3
This is a virtual image observed through the beam coupling element 202 of No. 05, and is shown in a reduced size for the sake of illustration.

304は駆動手段であり表示素子305を駆動させ光束
結合素子202を介して運転者201により観察される
位置を後述する演算子段301からの信号に基づいて変
位させている0表示素子305と駆動手段304は表示
手段の一部を構成している。300は計測手段であり、
車両の天井203等に設けられており、対象体である運
転者201の頭の位置等を計測している。計測手段30
0としては例えば超音波計lll1Iや光学的な位置計
測器等から戊っている。
Reference numeral 304 denotes a driving means that drives the display element 305 and displaces the position observed by the driver 201 via the light beam coupling element 202 based on a signal from the operator stage 301, which will be described later. The means 304 constitutes a part of the display means. 300 is a measuring means,
It is installed on the ceiling 203 or the like of the vehicle, and measures the position of the head of the driver 201 as a target object. Measuring means 30
0 is, for example, an ultrasonic meter Ill1I or an optical position measuring device.

30Bは高さ検出手段であり、車両の路面からの高さを
計測しており1例えば計測手段300と同様の構成より
成っている。
Reference numeral 30B denotes a height detecting means, which measures the height of the vehicle from the road surface, and has a configuration similar to that of the measuring means 300, for example.

303は速度検出手段であり1例えばタイヤ302の回
転数より車両の速度を求めている。
Reference numeral 303 denotes speed detecting means 1, which determines the speed of the vehicle from the rotational speed of the tires 302, for example.

301は演算手段であり計測手段300.高さ検出手段
306そして速度検出手段303からの出力信号を基に
して表示素子305による画像をフロントガラス(光束
結合素子202)の前方どの位置に表示するのが良いか
をvk述する演算方法により求め1wA勅手段304に
駆a@号を送出している。駆動手段304は演算手段3
01からの駆動信号に基づいて表示素子305を駆動さ
せている。これによりフロントガラスの前方所定位置に
表示素子305の虚像が観察されるようにしている。
301 is a calculating means and measuring means 300. Based on the output signals from the height detecting means 306 and the speed detecting means 303, a calculation method is used to determine which position in front of the windshield (light beam coupling element 202) is best for displaying the image by the display element 305. A @ signal is sent to the request 1wA command means 304. The driving means 304 is the calculation means 3
The display element 305 is driven based on the drive signal from 01. This allows the virtual image of the display element 305 to be observed at a predetermined position in front of the windshield.

例えば車両が低速時には表示素子305が車両の重力下
方の近距離位置に表示されるようにし。
For example, when the vehicle is moving at low speed, the display element 305 is displayed at a short distance below the gravity of the vehicle.

逆に高速時には前方水平方向に近い遠方位置に表示され
るように各要素を設定している。
Conversely, at high speeds, each element is set to be displayed in a far position close to the front horizontal direction.

尚、高さ検出手段306は特に設けなくても運転者20
1の眼の高さが求められれば良<、M似者が手動で入力
、たとえば前方に指標を表示して眼の高さと合わせれば
良い。
Incidentally, the height detection means 306 does not need to be provided in particular when the driver 20
It is sufficient if the eye height of 1 can be found, and the person similar to M can input it manually, for example, by displaying an index in front and matching it with the eye height.

次に本実施例における表示素子305の表示位置に関す
る演算方法について示す、今1M転者201の路面から
の頭の高さをh (m) 、車速をν(m/秒)、そし
て視野中における外景の動きの角速度なω(rad/秒
)とする。
Next, we will show how to calculate the display position of the display element 305 in this example. Let ω (rad/second) be the angular velocity of the movement of the outside scene.

!s1図に示すように視線が水平線となす角度な0、路
面上の観察地点をA1点Aまでの水平距離を立とすると θ −are tan (h/皇)・・・・・・・・・
・・・・・・(1)となる、今、車速がν(m/秒)の
とき1秒後の点Aの観察される位置(O+ω)は 1)   (1) −mrctanl h /(1−y
))・・・・(2)となる、ここでν(!とすると視野
内て観察される外景の勅きωは ω  噛□ 5ino 拳cost)   拳・・−・
・・・■働++(コ)又 となる、(1)、(3)式より!を消去するとω −−
2−一 sin”θ  ・・・・・・・・・・・・・・
・・・(4)となる、これより運転者の頭の高さhと車
速νを求めることにより視野内での外景の動きである角
速度ωが得られる。
! As shown in figure s1, if the angle between the line of sight and the horizontal line is 0, and the horizontal distance from the observation point on the road surface to A1 point A is vertical, then θ -are tan (h/Emperor)...
・・・・・・(1) When the vehicle speed is now ν (m/sec), the observed position (O+ω) of point A one second later is 1) (1) −mrctanl h /(1 -y
))...(2), where ν(!, then the command ω of the external scene observed within the field of view is ω bite□ 5ino fist cost) fist...
...■Work++(ko)mata, from equations (1) and (3)! When we eliminate ω −−
2-1 sin”θ・・・・・・・・・・・・・・・
... (4) From this, by determining the height h of the driver's head and the vehicle speed ν, the angular velocity ω, which is the movement of the external scene within the visual field, can be obtained.

本実施例では演算手段301によりこのときの角速度ω
を求め、表示素子305の表示位置をこれに基づいて前
述の如く決定している。
In this embodiment, the calculation means 301 calculates the angular velocity ω at this time.
is determined, and the display position of the display element 305 is determined based on this as described above.

車P4等においては適当な角速度ωは種々の実験結果よ
り 0.3≦ ω ≦ 1.2 (rad/5ec)の範囲
に設定するのが良い、最も単純な駆動手段としては角速
度ωが一定の値、例えばω=0.6になるように設定す
ることができる。
For car P4 etc., it is best to set the appropriate angular velocity ω in the range of 0.3≦ω≦1.2 (rad/5ec) based on various experimental results. The value can be set to, for example, ω=0.6.

表示素子の表示位置はあまり下方になっても良くなく、
又視野の中心位置に近づいても良くないので1本実施例
では演算手段301に予め上限値と上限値を設定してお
き1例えば141図に示す角IFeが lOo   ≦  θ  ≦ 30 。
It is not good for the display position of the display element to be too far down.
Also, since it is not good to approach the center position of the field of view, in this embodiment, an upper limit value and an upper limit value are set in advance in the calculation means 301.For example, the angle IFe shown in FIG. 141 satisfies lOo≦θ≦30.

の範囲内で変位するように制御している。The displacement is controlled within the range of .

第2図はω=0.6と設定した場合の、車速と。Figure 2 shows the vehicle speed when ω=0.6.

視野内の表示位置をあられしたものである0時速9km
以下では表示は0R30°の位置にあり、時速70km
までの間では、所定の関数に従い表示位置は動かされる
。また1時速70km以上では表示位置は固定される。
09km/h, which shows the display position within the field of view.
Below, the display is at 0R30°, and the speed is 70km/h.
Until then, the display position is moved according to a predetermined function. Furthermore, the display position is fixed at speeds of 70 km/h or higher.

第3図は第2図の算定結果に従って、座高の高い人ある
いは座高の低い人に対して表示位置を算出した結果をあ
られしたものである。
FIG. 3 shows the results of calculating the display position for a person with a high sitting height or a person with a low sitting height, according to the calculation results of FIG. 2.

(発明の効果) 本発明によれば運転者がH!!する外景の動き(角速度
)を基に表示素子の表示位置を変位させることにより、
車速に応じた適切なる視野位置で表示情報と他の画像情
報の双方を常に良好なる状態て観察することができるヘ
ッドアップデイスプレィ装置を達成することができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, the driver can enjoy H! ! By displacing the display position of the display element based on the movement (angular velocity) of the external scene,
It is possible to achieve a head-up display device in which both display information and other image information can always be observed in good condition at an appropriate viewing position depending on the vehicle speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の概略図0w42図。 第3図は車速と視野内の表示位置との関係を示す説明図
である6図中300は計測手段、301は演算手段、3
02はタイヤ、303は速度検出手段、304は駆動手
段、305は表示素子。 306は高さ検出手段、201は運転者、202は光束
結合素子、203は車両の天井、である。
FIG. 1 is a schematic diagram 0w42 of an embodiment of the present invention. Figure 3 is an explanatory diagram showing the relationship between vehicle speed and display position within the field of view.In Figure 6, 300 is a measuring means, 301 is a calculation means, 3
02 is a tire, 303 is a speed detection means, 304 is a drive means, and 305 is a display element. 306 is a height detection means, 201 is a driver, 202 is a light beam coupling element, and 203 is a ceiling of the vehicle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)可動物体の所定の空間内に対象体が収納されたと
きに該対象体が収納される可動物体の速度を検出する速
度検出手段と、該対象体の位置と該速度検出手段からの
出力信号を用いて所定の演算を行う演算手段と該演算手
段からの出力信号に基づいて、該可動物体内に設けた表
示素子を駆動させ該表示素子の表示位置を変化させて該
対象体に対向させて表示するようにした表示手段とを有
していることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装
置。
(1) A speed detection means for detecting the speed of the movable object in which the object is housed when the object is housed in a predetermined space of the movable object; A calculation means that performs a predetermined calculation using an output signal; and a display element provided in the movable object is driven based on the output signal from the calculation means, and the display position of the display element is changed to be displayed on the target object. 1. A head-up display device comprising display means arranged to face each other.
JP63234097A 1988-09-19 1988-09-19 heads up display device Pending JPH0281731A (en)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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