CN110955044B - 显示装置、显示控制方法及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够使视觉确认性提高的显示装置、显示控制方法及存储介质。所述显示装置具备：投光装置，其具有二维的投射面，且投射包含图像的光；光学机构，其设置于所述光的路径上，且能够调节从规定的位置到所述光形成为虚像的位置的距离；凹面镜，其将通过所述光学机构后的光朝向反射体反射；凹面镜致动器，其调节所述凹面镜的反射角度；以及控制装置，其控制所述投光装置及所述凹面镜致动器，所述控制装置调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置以便抑制水平面与线段所成的角度的因车辆的行为产生的变动，所述水平面通过由所述凹面镜形成的图像的规定的位置，所述线段从所述规定的位置到所述光形成为虚像的位置。

Description

显示装置、显示控制方法及存储介质
技术领域
本发明涉及显示装置、显示控制方法及存储介质。
背景技术
以往，已知有在前风窗玻璃上显示与面向驾驶员的信息相关的图像的平视显示器装置(以下，称为HUD(Head Up Display)装置)(例如，日本特开2017-91115号公报)。使用该HUD装置在前风窗玻璃的规定的位置使表示障碍物、注意提醒、行进方向的各种标志与车辆前方的风景重叠显示，由此驾驶员能够一边将驾驶时的视线的方向维持为前方，一边掌握显示的各种信息。
然而，在以往的HUD装置中，因车辆的行为而图像的显示位置发生变动，因此有时显示的图像的视觉确认性降低。
发明内容
本发明的方案考虑这样的情况而提出，其目的之一在于，提供一种能够使视觉确认性提高的显示装置、显示控制方法及存储介质。
本发明的显示装置、显示控制方法及存储介质采用了以下的结构。
(1)：本发明的一方案的显示装置具备：投光装置，其具有二维的投射面，且投射包含图像的光；光学机构，其设置于所述光的路径上，且能够调节从规定的位置到所述光形成为虚像的位置的距离；凹面镜，其将通过所述光学机构后的光朝向反射体反射；凹面镜致动器，其调节所述凹面镜的反射角度；以及控制装置，其控制所述投光装置及所述凹面镜致动器，所述控制装置调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置，以便抑制水平面与线段所成的角度的因车辆的行为产生的变动，所述水平面通过由所述凹面镜形成的图像的规定的位置，所述线段从所述规定的位置到所述光形成为虚像的位置。
(2)：在上述(1)的方案的基础上，所述显示装置还具备操作部，该操作部从所述车辆的乘客接受所述水平面与所述线段所成的角度的调节操作，所述控制装置在由所述操作部接受到所述角度的调节操作的情况下，基于所述调节操作使所述凹面镜致动器驱动来调节所述角度，在抑制因所述车辆的行为产生的所述角度的变动的情况下，调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置。
(3)：在上述(2)的方案的基础上，所述控制装置在由所述操作部接受所述角度的调节操作、且基于接受到的调节操作而由所述凹面镜致动器的驱动引起的所述凹面镜的驱动达到了界限的情况下，进一步调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置，从而调节所述水平面与所述线段所成的角度。
(4)：在上述(3)的方案的基础上，所述显示装置还具备通知控制部，该通知控制部通过通知部向所述车辆的乘客通知信息，所述通知控制部在由所述凹面镜致动器的驱动引起的所述凹面镜的驱动达到了界限的情况下，通过所述通知部向所述乘客询问是否进行从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置的调节。
(5)：在上述(1)的方案的基础上，所述控制装置在调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置之后，调节由所述凹面镜致动器的驱动引起的所述凹面镜的反射角度，从而调节所述水平面与所述线段所成的角度。
(6)：本发明的一方案的显示控制方法中，显示装置具备：投光装置，其具有二维的投射面，且投射包含图像的光；光学机构，其设置于所述光的路径上，且能够调节从规定的位置到所述光形成为虚像的位置的距离；凹面镜，其将通过所述光学机构后的光朝向反射体反射；凹面镜致动器，其调节所述凹面镜的反射角度；以及控制装置，其控制所述投光装置及所述凹面镜致动器，所述显示控制方法使所述显示装置进行如下处理：调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置，以便抑制水平面与线段所成的角度的因车辆的行为产生的变动，所述水平面通过由所述凹面镜形成的图像的规定的位置，所述线段从所述规定的位置到所述光形成为虚像的位置。
(7)：本发明的一方案的存储介质存储有程序，其中，显示装置具备：投光装置，其具有二维的投射面，且投射包含图像的光；光学机构，其设置于所述光的路径上，且能够调节从规定的位置到所述光形成为虚像的位置的距离；凹面镜，其将通过所述光学机构后的光朝向反射体反射；凹面镜致动器，其调节所述凹面镜的反射角度；以及控制装置，其控制所述投光装置及所述凹面镜致动器，所述程序使所述显示装置进行如下处理：调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置，以便抑制水平面与线段所成的角度的因车辆的行为产生的变动，所述水平面通过由所述凹面镜形成的图像的规定的位置，所述线段从所述规定的位置到所述光形成为虚像的位置。
根据上述(1)～(7)的方案，能够使视觉确认性提高。
附图说明
图1是例示了搭载有第一实施方式的显示装置的车辆M的车室内的结构的图。
图2是用于说明第一实施方式的操作开关的图。
图3是显示装置的局部结构图。
图4是表示以显示控制装置为中心的显示装置的结构例的图。
图5是表示重叠于风景的虚像的一例的图。
图6是用于说明由车辆M的行为引起的俯角的变动的图。
图7是表示上下方向的变动幅度的计算例的图。
图8是表示在时刻T1下驾驶员能够视觉确认的虚像的一例的图。
图9是表示在时刻T2下驾驶员能够视觉确认的虚像的一例的图。
图10是表示由第一实施方式的显示装置执行的处理的流程的流程图。
图11是表示第二实施方式中的以显示控制装置为中心的显示装置的结构例的图。
图12是用于说明凹面镜的驱动达到了界限的情况的虚像的位置的图。
图13是表示显示于HMI的询问画面的一例的图。
图14是用于说明通过投光装置的控制而移动到比上限更靠上方向的位置的虚像的图。
图15是用于说明基于投光装置产生的俯角变化和基于凹面镜致动器产生的俯角变化的图。
图16是表示由第二实施方式的显示装置执行的处理的流程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的显示装置、显示控制方法及存储介质的实施方式。实施方式的显示装置例如是搭载于车辆(以下，称为车辆M)且使图像与风景重叠而供视觉确认的装置。显示装置可以称为HUD装置。作为一例，显示装置是通过向车辆M的前风窗玻璃投射包含图像的光来使观看者视觉确认虚像的装置。观看者例如是驾驶员，但也可以是驾驶员以外的乘客。可以向人佩戴于身体的设备所具有的透明的构件(护目镜、眼镜的镜片等)投射光，或者为安装有光透过性的显示装置的装置。在以下的说明中，显示装置是搭载于车辆M且向前风窗玻璃投射包含图像的光的装置。
在以下的说明中，适当地使用XYZ坐标系来说明位置关系等。
在以下的说明中，有时将“虚像”称为“图像”。
(第一实施方式)
[整体结构]
图1是例示了搭载有第一实施方式的显示装置100的车辆M的车室内的结构的图。在车辆M中，例如设有控制车辆M的转向的转向盘10、区分车外与车室内的前风窗玻璃(反射体的一例)20、以及仪表板30。前风窗玻璃20是具有光透过性的构件。显示装置100例如通过向在驾驶员座40的前方的前风窗玻璃20的一部分设置的可显示区域A1投射包含图像的光(投射光)，来使就座于驾驶员座的驾驶员视觉确认虚像VI。
显示装置100例如将用于对驾驶员的驾驶进行支援的信息图像化后的像作为虚像VI而供驾驶员视觉确认。在用于对驾驶员的驾驶进行支援的信息中，例如包括车辆M的速度、驱动力分配比率、发动机转速、驾驶支援功能的动作状态、挡位、标识识别结果、交叉路口位置等信息。在驾驶支援功能中例如包括用于将车辆M引导至预先设定出的目的地的方向指示功能、ACC(Adaptive Cruise Control)、LKAS(Lane Keep Assist System)、CMBS(Collision Mitigation Brake System)及交通堵塞辅助功能等。在驾驶支援功能中例如也可以包括对搭载于车辆M的电话的来电、呼叫、通话进行控制的电话功能。
在车辆M中，除了显示装置100之外，还可以设有第一显示部50-1、第二显示部50-2。第一显示部50-1例如是设置于仪表板30中的驾驶员座40的正面附近、且驾驶员能够从转向盘10的间隙视觉确认、或者能够越过转向盘10视觉确认的显示装置。第一显示部50-1例如显示用于对驾驶员的驾驶进行支援的信息等。第二显示部50-2例如安装于仪表板30的中央部。第二显示部50-2例如显示与由搭载于车辆M的导航装置(未图示)执行的导航处理对应的图像、或者可视电话中的对方的影像等。第二显示部50-2也可以显示电视节目，或者播放DVD，或者显示已下载的电影等内容。第一显示部50-1及第二显示部50-2也可以作为触摸面板装置来接受来自乘客的操作。接受到的操作内容向显示装置100、其他的车载装置输出。
在车辆M中设有操作开关(操作部的一例)130，该操作开关130接受由显示装置100进行的显示的开启/关闭的切换指示、调节虚像VI的位置的指示。操作开关130例如安装在就座于驾驶员座40的驾驶员不用较大地改变姿势就能够操作的位置。操作开关130例如可以设置于第一显示部50-1的前方，也可以设置于转向盘10的轮毂部，还可以设置于将转向盘10与仪表板30连结的轮辐。
图2是用于说明第一实施方式的操作开关130的图。操作开关130例如包括主开关132、调节开关134及调节开关136。主开关132是对显示装置100的接通/断开进行切换的开关。
调节开关134例如是用于接受使虚像VI的位置在铅垂方向Z上向上侧(以下称为上方向)移动的指示(调节操作)的开关，该虚像VI的位置为虚像VI以处于从驾驶员的视线位置P1透过可显示范围A1后的空间的方式被视觉确认的位置。驾驶员能够通过持续按压调节开关134来使虚像VI的视觉确认位置在可显示范围A1内向上方向连续移动。
调节开关136是用于接受使前述的虚像VI的位置在铅垂方向Z上向下侧(以下称为下方向)移动的指示(调节操作)的开关。驾驶员能够通过持续按压调节开关136来使虚像VI的视觉确认位置在可显示范围A1内向下方向连续移动。
调节开关134也可以为代替使虚像VI的位置向上方向移动(或除此以外)而用于提高被视觉确认的虚像VI的亮度的开关。调节开关136也可以为代替将虚像VI的位置向下方向移动(或除此以外)而用于降低被视觉确认的虚像VI的亮度的开关。调节开关134、136接受的指示的内容可以基于某些操作来切换。某些操作例如是指主开关132的长按操作。操作开关130除了图2所示的各开关以外，例如还可以包括选择显示内容的开关、专门调节被显示的虚像的亮度的开关。
图3是显示装置100的局部结构图。显示装置100例如具备显示器110和显示控制装置150。将显示控制装置150、后述的光学系统控制器170及后述的显示器控制器172合起来为“控制装置”的一例。显示器110例如在框体115内收纳投光装置120、光学机构122、平面镜124、凹面镜126及透光罩128。除此以外，显示装置100还具备各种传感器、致动器，但关于这些在后文叙述。也可以是在显示器110中没有光学机构122的结构。
投光装置120具有二维的投射面，投射包含图像的光。投光装置120例如具备光源120A和显示元件120B。光源120A例如为冷阴极管，输出与供驾驶员视觉确认的虚像VI对应的可见光。显示元件120B控制来自光源120A的可见光的透过。显示元件120B例如为包含二维的投射面的薄膜晶体管(TFT)型的液晶显示装置(LCD)。
显示元件120B通过分别控制多个像素来控制来自光源120A的可见光的各颜色要素的透过程度，由此使虚像VI包含图像要素，从而决定虚像VI的形态(外观)。以下，将透过显示元件120B且包含图像的可见光称为图像光IL。显示元件120B也可以为有机EL(Electro-Luminescence)显示器，在该情况下，光源120A可以省略。
光学机构122例如包括一个以上的透镜。各透镜的位置例如在光轴方向上能够调节。光学机构122例如设置于投光装置120输出的图像光IL的路径上，使从投光装置120入射后的图像光IL通过，并朝向前风窗玻璃20射出。光学机构122例如能够通过变更透镜的位置，来调节从驾驶员的视线位置P1(规定的位置的一例)到图像光IL形成为虚像的形成位置P2的距离(以下称为虚像视觉确认距离D)。驾驶员的视线位置P1是图像光IL由凹面镜126及前风窗玻璃20反射并汇聚的位置，是设想在该位置存在驾驶员的眼睛的位置。虚像视觉确认距离D严格来说是具有上下方向的倾斜度的线段的距离，但在以下的说明中，在表现为“虚像视觉确认距离D为7[m]”等的情况下，该距离是指水平方向的距离。
在以下的说明中，将俯角θ定义为通过驾驶员的视线位置P1的水平面与从驾驶员的视线位置P1到形成位置P2的线段所成的角度。虚像VI越向下方向形成，即，驾驶员观察虚像VI的视线方向越朝下，俯角θ越变大。俯角θ基于凹面镜126的反射角度φ和显示元件120B中的原始图像的显示位置来决定。反射角度φ是由平面镜124反射后的图像光IL向凹面镜126入射的入射方向与凹面镜126射出图像光IL的射出方向所成的角。
平面镜124使由光源120A射出并通过显示元件120B后的可见光(即，图像光IL)向凹面镜126的方向反射。
凹面镜126将从平面镜124入射后的图像光IL反射，并朝向前风窗玻璃20射出。凹面镜126被支承为能够绕车辆M的宽度方向的轴即Y轴旋转(转动)。
透光罩128使来自凹面镜126的图像光IL透过并到达前风窗玻璃20，且抑制尘埃、灰尘、水滴等异物进入框体115内。透光罩128设置于在框体115的上侧构件上形成的开口部。在仪表板30上也设有开口部或光透过性构件，图像光IL通过透光罩128和仪表板30的开口部或光透过性构件而到达前风窗玻璃20。
入射到前风窗玻璃20的图像光IL由前风窗玻璃20反射，并向驾驶员的视线位置P1汇聚。此时，在驾驶员的眼睛位于驾驶员的视线位置P1的情况下，驾驶员感到在车辆M的前方显示由图像光IL绘出的图像。
显示控制装置150控制供驾驶员视觉确认的虚像VI的显示。图4是表示以显示控制装置150为中心的显示装置100的结构例的图。在图4的例子中，除了显示控制装置150以外，还示出显示装置100所包含的位置传感器162、凹面镜角度传感器164、环境传感器166、操作开关130、光学系统控制器170、显示器控制器172、透镜致动器(光学机构致动器的一例)180、凹面镜致动器182、投光装置120、驾驶支援控制装置200及车辆行为取得装置300。
位置传感器162对光学机构122所包含的一个以上的透镜的位置进行检测。位置传感器162也可以对显示元件120B的位置进行检测。凹面镜角度传感器164对凹面镜126的绕Y轴的旋转角度进行检测。
环境传感器166例如包括对投光装置120、光学机构122的温度进行检测的温度传感器、对车辆M的周围的照度进行检测的照度传感器。环境传感器166也可以包括对车辆M的速度进行检测的车速传感器、对加速度进行检测的加速度传感器、对绕铅垂轴的角速度进行检测的横摆角速度传感器、对车辆M的朝向进行检测的方位传感器、对车辆M的绕Y轴的俯仰角进行检测的俯仰角传感器。环境传感器166还可以包括对车辆M的高度、车身的倾斜度进行检测的高度传感器(车高传感器)。高度传感器例如设置于车辆M的前后左右的车轮。可以通过环境传感器166、相机、雷达装置、探测器(例如，LIDAR(Light Detection andRanging))等来检测存在于车辆M的周边的物体(例如，其他车辆、行人等障碍物)。环境传感器166也可以包括对需要进行与车辆的制动系统、发动机系统相关的检查的情况、前照灯被设定为远光的情况、门锁未上锁的情况、车门未完全关闭的情况、雾灯点亮的情况、在搭载于车辆M的电话功能中产生了来电的情况、接近了为了朝向由导航装置设定的目的地而进行左右转弯的时机的情况等进行检测的传感器。
光学系统控制器170基于由驱动控制部153输出的控制信号来使透镜致动器180驱动，从而对虚像视觉确认距离D进行调节。光学系统控制器170基于由驱动控制部153输出的控制信号来使凹面镜致动器182驱动，从而对凹面镜的旋转角度进行调节。
显示器控制器172对投光装置120进行控制，来使其输出由图像生成部151生成且基于由显示形态控制部152决定的显示形态得到的图像。图像中例如包含稳定地显示的与用于对驾驶员的驾驶进行支援的信息相关的图像(以下，称为第一图像)、在紧急时、规定的功能等规定的事件发生时显示的图像(以下，称为第二图像)。规定的事件例如是指根据车辆M的状态而产生的事件。事件中包括与由驾驶支援控制装置200实现的各种功能相应的事件、通过由环境传感器166检测出的信息而产生的事件(检查指示、警告)。第二图像例如是指与车道脱离警报相关的图像、通知车辆M正接近前行车辆的情况的图像、表示碰撞减轻制动器工作了的情况的图像、其他的报警图像等。第二图像可以向第一图像插队而显示，也可以与第一图像一起显示。
显示器控制器172基于由显示形态控制部152输出的控制信号，来调节从投光装置120投射的光在投射面中的投射位置。投射面中的投射位置的调节通过软件控制来进行，因此比由驱动马达等的硬件进行的驱动控制快。由此，与使凹面镜致动器182驱动来变更凹面镜126的反射角度中而调节俯角θ相比，能够较快地调节俯角θ。
透镜致动器180取得来自光学系统控制器170的驱动信号，并基于取得到的驱动信号，使马达等驱动来使光学机构122所包含的一个以上的透镜的位置移动。透镜致动器180也可以使显示元件120B的位置沿着图像光IL进行物理地移动。由此，来调节虚像视觉确认距离D。
凹面镜致动器182取得来自光学系统控制器170的驱动信号，并基于取得到的驱动信号，使马达等驱动来使凹面镜致动器182绕Y轴旋转，从而调节凹面镜126的反射角度φ。由此，调节俯角θ。
在第一实施方式中，投光装置120中的可见光的透过形态(例如显示元件120B中的原始图像的显示位置)和凹面镜126的旋转角度决定被驾驶员视觉确认的虚像IV的外观。例如，当投光装置120中的可见光的透过形态和凹面镜126的旋转角度中的至少一方发生变化时，虚像VI的俯角θ发生变化。
驾驶支援控制装置200执行对由车辆M的驾驶员进行的驾驶操作进行支援的驾驶支援功能。在执行驾驶支援功能的情况下，例如，车辆M不论由驾驶员对驾驶操作件(例如，转向盘10、油门踏板、制动踏板)的操作如何，都对转向控制或速度控制中的一方或双方进行控制。驾驶支援控制装置200例如在作为驾驶支援功能而执行ACC时，基于经由搭载于车辆M的环境传感器166、物体识别装置(未图示)输入的信息，来进行基于车辆M与前行车辆的车间距离的加减速控制(速度控制)，以便在将车辆M与前行车辆之间的车间距离保持为恒定的状态下进行行驶。驾驶支援控制装置200在作为驾驶支援功能而执行LKAS时，进行转向控制，以使车辆M一边维持当前行驶中的行驶车道(行车道保持)一边进行行驶。驾驶支援控制装置200在作为驾驶支援功能而执行CMBS时，在车辆M与前行车辆的车间距离变成小于规定距离的情况下，进行车辆M的减速控制或停止控制。驾驶支援控制装置200例如将驾驶支援功能的状态向显示控制装置150输出。驾驶支援控制装置200在执行LKAS、CMBS之前将用于对驾驶员进行警告的信息(警告信息)向显示控制装置150输出。警告信息例如是指车道脱离警报、前行车辆接近警报等。在由驾驶支援控制装置200执行上述的各种功能的情况下，产生与各种功能相应的事件。
车辆行为取得装置300取得车辆M的行驶中的行为。车辆M的行为例如包括与由驾驶员对驾驶操作件的操作产生的车辆M的速度、转向相关的信息、由环境传感器166等检测的车辆M的倾斜度、车高、姿态等的信息。
[显示控制装置]
接着，对显示控制装置150进行说明。显示控制装置150例如具备图像生成部151、显示形态控制部152、驱动控制部153及存储部154。除了存储部154以外的各构成要素分别通过CPU(Central Processing Unit)等硬件处理器执行程序(软件)来实现。这些构成要素中的一部分或全部也可以通过LSI(Large Scale Integration)、ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(GraphicsProcessing Unit)等硬件(包括电路部：circuitry)来实现，还可以通过软件与硬件的协同配合来实现。程序可以预先保存于显示控制装置150的HDD、闪存器等存储部154，也可以保存于DVD、CD-ROM等能够装卸的存储介质(非暂时性的存储介质)，并通过将存储介质装配于驱动装置而安装于显示控制装置150的存储部154。
显示控制装置150例如在由操作开关130(主开关132)接受到成为接通状态的信号的情况下，使图像生成部151、显示形态控制部152及驱动控制部153各自的功能能够执行，在接受到成为断开状态的信号的情况下，使上述的各自的功能停止。
图像生成部151在显示装置100为接通状态的情况下，生成重叠于风景而供驾驶员视觉确认的第一图像。图像生成部151在满足使第二图像向重叠于风景的图像插队的条件的情况下，代替第一图像(或除此以外)而生成第二图像。显示的第一图像及第二图像的输出可以由驾驶员使用操作开关130、其他的操作部、或者显示于第二显示部50-2的GUI(Graphical User Interface)开关等来设定。由驾驶员设定的设定信息例如保存于存储部154等。图像生成部151例如在由驾驶支援控制装置200输出警告信息的情况下，生成基于发生输出警告信息的事件得到的像要素。像要素中例如包含识别条目、条目的内容的图标、标志、道路标识等。
显示形态控制部152设定由图像生成部151生成的图像的显示形态，并生成用于使图像以设定的显示形态显示的控制信息。显示形态是指重叠于风景而供驾驶员视觉确认的图像(第一图像、第二图像)的显示的有无、显示的情况下的图像的位置(俯角θ)、大小、亮度、虚像视觉确认距离D中的由显示位置调节的量的控制量等。显示形态控制部152基于由位置传感器162检测出的透镜位置、由凹面镜角度传感器164检测出的凹面镜126的旋转角度，来变更显示形态。显示形态控制部152也可以基于由环境传感器166检测的信息、由驾驶支援控制装置200提供的驾驶支援功能的内容来变更显示形态。显示形态控制部152将生成的控制信息向显示器控制器172及驱动控制部153输出。
显示形态控制部152例如具备位置修正控制部152a。位置修正控制部152a调节从投光装置120投射的光在投射面中的投射位置，以便抑制因车辆M的行为产生的俯角θ的变动。例如，显示形态控制部152在由车辆行为取得装置300得到的车辆M的行为满足规定的条件的情况下，生成用于通过显示器控制器172调节从投光装置120投射的光在投射面中的投射位置来调节俯角θ的控制信息，并将生成的控制信息向显示器控制器172输出。关于显示形态控制部152的功能的详情在后文叙述。
驱动控制部153基于由显示形态控制部152输出的控制信息，来生成用于使光学机构122所包含的一个以上的透镜的位置、或显示元件120B的位置移动的控制信号、用于调节凹面镜126的旋转角度的控制信号，并将生成的控制信号向光学系统控制器170输出。驱动控制部153基于由位置传感器162检测出的透镜位置、显示元件120B的位置、由凹面镜角度传感器164检测出的凹面镜126的旋转角度，以使包含图像的虚像VI在由显示形态控制部152指示的位置(俯角θ、虚像视觉确认距离D)被视觉确认的方式生成控制信号，并将生成的控制信号向光学系统控制器170输出。
存储部154例如通过ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、闪存器等来实现。在存储部154中例如存储有设定信息及其他的信息。
接着，说明通过显示装置100重叠于风景且作为虚像VI而能够供驾驶员视觉确认的图像的一例。图5是表示重叠于风景的虚像VI的一例的图。在图5的例子中，示出通过显示装置100而与经由前风窗玻璃20被视觉确认的风景(存在道路L1、标识MK等的实际空间的风景)重叠的虚像VI的一例。
在虚像VI中包含一个以上的像要素IE。像要素IE例如包含上述的第一图像或第二图像。在图5的例子中，像要素IE1表示车辆M的速度，为第一图像的一例。像要素IE2表示方向指示，像要素IE3表示执行中的驾驶支援功能类别，像要素IE4表示标识，像要素IE5表示搭载于车辆M的电话功能中的电话来电，分别为第二图像的一例。
显示形态控制部152在显示装置100的起动后(接通状态)，使包含与车辆状态相应的像要素的图像从投光装置120输出。使用图5的例子进行具体地说明时，例如，在显示装置100起动的情况下，图像生成部151生成像要素IE1。在该情况下，显示形态控制部152使生成的像要素IE1在从驾驶员观察时显示于虚像VI的右下方。
在车辆M行驶于交叉路口附近的情况下，图像生成部151生成包含像要素IE2的图像，该像要素IE2与基于驾驶支援控制装置200的驾驶支援功能得到的方向指示信息的显示指示对应。在该情况下，显示形态控制部152使像要素IE2在虚像VI的中心显示。在由驾驶支援控制装置200判断为车辆M可能脱离道路L1的车道的情况下，图像生成部151生成与“LKAS”的文字对应的像要素IE3。在该情况下，显示形态控制部152使生成的像要素IE3在虚像VI的左上方显示。在由环境传感器166识别出车辆M的前方的规定的标识MK的情况下，图像生成部151生成与标识对应的像要素IE4。规定的标识MK例如为暂时停止、最高速度(限制速度)、禁止车辆进入、禁止越线通行、单向通行等的标识。在该情况下，显示形态控制部152使生成的像要素IE4在虚像VI的左侧中央显示。图像生成部151在通过搭载于车辆M的电话功能接受到来电的情况下，生成与表示电话的来电的图像对应的像要素IE5。在该情况下，显示形态控制部152使生成的像要素IE5在虚像VI的左下方显示。显示形态控制部152在不满足像要素IE的显示条件的情况下，结束该像要素IE的显示。
[显示形态控制部]
接着，使用附图来说明显示形态控制部152的功能的详情。显示形态控制部152进行用于抑制因车辆M的行为产生的俯角θ的变动(更具体而言，虚像VI的颤动)的颤动修正控制。图6是用于说明由车辆M的行为引起的俯角θ的变动的图。在图6中，车辆M在道路L1上等速行驶，在道路L1上存在台阶ST。时刻T1、T2(T1＜T2)下的车辆M分别用M(T1)、M(T2)表示，俯角θ分别用θ(T1)、θ(T2)表示。车辆M的左右的前轮为Wfl、Wfr，左右的后轮为Wrl、Wrr。
在时刻T1的情况下，车辆M(T1)沿水平方向(沿着X轴方向)行驶。
在该情况下，显示装置100基于设定信息，在从驾驶员的视线位置P1离开虚像视觉确认距离D的位置、且成为俯角θ(T1)的位置显示虚像VI。
在此，在时刻T2的情况下，车辆M(T2)的左右的前轮Wfl、Wfr存在于台阶ST的下层台阶，左右的后轮Wrl、Wrr存在于台阶的上层台阶，因此车辆M(T2)成为前倾的状态。在该情况下，虚像VI的位置成为如下位置，即，虚像视觉确认距离D恒定，且俯角通过显示装置100而成为在俯角θ(T1)上加上车辆M(T2)前倾的角度(例如，与相对于车辆M的俯仰角近似的角度)而得到的俯角θ(T2)(θ(T1)＜θ(T2))。在这样的情况下，从驾驶员观察的虚像VI向下方向颤动，因此视觉确认性有时降低。因而，显示形态控制部152的位置修正控制部152a在上述那样的车辆M的行为发生了变化的情况下，进行以使俯角θ(T1)成为恒定那样的控制。
具体而言，位置修正控制部152a计算从俯角θ(T1)转变为θ(T2)的情况的上下方向的变动幅度，并以使计算出的变动幅度近似为零(0)的方式进行俯角的调节。图7是表示上下方向的变动幅度W的计算例的图。因时刻T1及T2下的车辆M的姿态、通过台阶ST引起的振动等而驾驶员的姿态、眼睛的位置不同，但其变化量与虚像视觉确认距离D相比极小，因此作为不考虑的事项进行说明。因而，根据以下的计算得到的变动幅度W成为实际的变动幅度的近似值。
在图7的例子中，位置修正控制部152a计算俯角θ(T1)下的从水平面到虚像VI的中央位置的距离(上下方向的高度)h1。距离h1例如通过h1＝Dsinθ(T1)来计算。位置修正控制部152a计算俯角θ(T2)下的从水平面到虚像VI的中央位置的距离h2。距离h2例如通过h2＝Dsinθ(T2)来计算。俯角θ(T2)例如可以基于由环境传感器166所包含的俯仰角传感器检测的俯仰角和由显示形态控制部152决定的俯角θ1来导出，也可以基于由在前轮Wfl、Wfr和后轮Wrl、Wrr设置的高度传感器检测出的值来导出。然后，位置修正控制部152a通过距离h2与距离h1的差量(h2-h1)来计算变动幅度W。
位置修正控制部152a也可以代替上述的计算方法，预先将变动幅度W和俯角θ(T1)与俯角θ(T2)的差量值或距离h2与距离h1的差量值建立了对应关系的一览表(LUT)存储于存储部154，在取得了俯角θ(T1)、θ(T2)、距离h1、h2时，根据其差量值并参照LUT来取得建立了对应关系的变动幅度W。
位置修正控制部152a以使取得到的变动幅度W近似为零(0)的方式进行俯角θ的修正控制，但在使用凹面镜致动器182进行修正的情况下，因马达的驱动时间等的影响而响应延迟。因此，在车辆M的行为的变化的时机与俯角θ的修正控制的时机上产生时间的偏差，从而虚像VI可能与车辆M的摆动方向相反地向上下振动。因此，位置修正控制部152a通过响应性高的由显示器控制器172进行的显示控制，来调节从投光装置120投射的光在投射面中的投射位置，从而进行俯角θ的修正控制。
图8是表示在时刻T1下驾驶员能够视觉确认的虚像VI的一例的图。在图8的例子中，简要地示出虚像VI相对于可显示区域A1的位置。以后的类似的附图也同样。在时刻T1下，显示形态控制部152使包含表示车辆M的速度的像要素IE1的虚像VI显示于俯角θ(T1)的位置。在此，在因通过道路L1上的台阶ST而车辆M的行为发生变化的情况下，位置修正控制部152a根据该变化来进行俯角θ的颤动修正控制。
图9是表示在时刻T2下驾驶员能够视觉确认的虚像VI的一例的图。位置修正控制部152a对显示器控制器172进行控制，使包含由显示元件120B的多个像素生成的像要素IE1的图像的位置变更，并使光向变更后的位置投射，以使虚像VI的位置向上方向移动变动幅度W。位置修正控制部152a与上述的向上方向的摆动修正同样，也进行向下方向的摆动修正。由此，位置修正控制部152a能够抑制因车辆M的行为的变动产生的生俯角的变动。上述的位置修正控制部152a能够通过基于显示元件120B进行的图像的显示控制来实现，因此响应性高，且与通过凹面镜致动器182来调节凹面镜126的反射角度φ相比，能够更迅速地进行。因此，能够根据车辆M的行为的变化而在更适当的时机进行颤动修正。
位置修正控制部152a判定变动幅度W是否为阈值以上，在变动幅度W为阈值以上的情况下，可以进行上述的俯角θ的修正控制。
[处理流程]
图10是表示由第一实施方式的显示装置100执行的处理的流程的流程图。图10的处理例如在通过操作开关130使显示装置100成为了接通状态之后，在规定的时机反复执行。
首先，图像生成部151基于存储于存储部154的设定信息等，来生成重叠于风景的图像(步骤S100)。接着，显示形态控制部152决定生成的图像的显示形态(步骤S102)。接着，驱动控制部153基于由显示形态控制部152决定出的显示形态，通过光学系统控制器170对凹面镜致动器182进行控制，来调节凹面镜126的反射角度φ，以使虚像VI能够以由显示形态表示的俯角被视觉确认(步骤S104)。接着，显示形态控制部152通过显示器控制器172，使包含基于显示形态而生成的图像的光从投光装置120投射(步骤S106)。
在此，显示形态控制部152通过车辆行为取得装置300来取得车辆M的行为(步骤S108)，并判定是否因车辆M的行为使俯角产生了变动(步骤S110)。在判定为俯角产生了变动的情况下，位置修正控制部152a调节从投光装置120投射的光在投射面中的投射位置(步骤S112)。由此，本流程图的处理结束。在步骤S110的处理中，判定为未因车辆的行为使俯角产生变动的情况下，本流程图的处理结束。在步骤S110的处理中，也可以基于几秒前的俯角的变化量，来判定是否产生了阈值以上的变化或者将来可能产生变化。
根据上述的第一实施方式，在显示装置100中具备：投光装置120，其具有二维的投射面，且投射包含图像的光；光学机构122，其设置于光的路径上，且能够调节从规定的位置到光形成为虚像的位置的距离；凹面镜126，其将通过光学机构122后的光朝向反射体反射；凹面镜致动器182，其调节凹面镜126的反射角度；以及控制装置(显示控制装置150、光学系统控制器170、显示器控制器172)，其控制投光装置120及凹面镜致动器182，控制装置调节从投光装置120投射的光在投射面中的投射位置，以便抑制因车辆M的行为产生的俯角θ的变动，从而能够显示使观看者更容易观察的图像。
根据第一实施方式，在存在由驾驶员通过操作开关130进行的俯角θ的上下方向的操作指示的情况下，使凹面镜致动器182驱动来调节俯角θ，在抑制因车辆M的行为产生的俯角θ的变动的情况下，调节从投光装置120投射的光在投射面中的投射位置。由此，在为不良道路等的行驶中的情况下，能够在更适当的时机抑制虚像VI的颤动，因此能够使观看者的虚像VI的视觉确认性提高。
(第二实施方式)
接着，对显示装置的第二实施方式进行说明。第二实施方式是将由光学系统控制器170进行的使凹面镜致动器182驱动的俯角θ的调节和由显示器控制器进行的使用了投光装置120的俯角θ的调节组合的实施方式。以下，在第二实施方式的显示装置100#的说明中，在与第一实施方式的显示装置100同样的结构标注同样的名称及符号，并省略在此的具体的说明。图11是表示第二实施方式中的以显示控制装置150为中心的显示装置100#的结构例的图。显示装置100#与显示装置100相比较时，不同点在于，在显示控制装置150中代替显示形态控制部152而具备显示形态控制部152#，并具备通知控制部155。在图11的例子中，与图4所示的第一实施方式相比较而具备HMI(Human Machine Interface)400。HMI400为“通知部”的一例。因此，以下，主要以显示形态控制部152#、通知控制部155及HMI400为中心进行说明。
HMI400对车辆M的驾驶员提示各种信息，并接受由驾驶员进行的输入操作。HMI400例如包括第一显示部50-1、第二显示部50-2、其他的各种显示装置、扬声器、蜂鸣器、触摸面板、开关、按键等。
显示形态控制部152#除了具备与显示形态控制部152同样的功能之外，还基于由操作开关130进行的调节操作来调节俯角θ的位置，并且在通过凹面镜致动器182的驱动引起的凹面镜126的驱动达到了界限的情况下，进一步通过显示器控制器172来调节从投光装置120投射的光在投射面中的投射位置，从而调节俯角θ。凹面镜126的驱动达到了界限例如是指，因结构上等的理由而凹面镜126的绕Y轴的旋转角度达到了在同方向上无法进一步地旋转的界限角度。凹面镜126的驱动达到了界限例如在考虑由驾驶员进行的设定或第一实施方式中的颤动修正控制量而设定有虚像VI的上限或下限的情况下，是指该虚像VI的至少一端达到了上限或下限。
图12是用于说明凹面镜126的驱动达到了界限的情况的虚像VI的位置的图。在图12的例子中，在可显示区域A1中由驾驶员设定有虚像VI的显示的上限UL。例如，显示形态控制部152#通过调节开关134来接受使虚像VI的位置向上方向移动的指示，并基于接受到的指示来使虚像VI的位置向可显示区域A1的上方向移动。在此，如图12所示，在虚像VI的上端达到了上限UL且基于调节开关134进行的向上方向的调节操作持续的情况下，显示形态控制部152#通过投光装置120来执行比上限UL更向上方向的移动。显示形态控制部152#在上述的条件下进一步通过投光装置120来调节俯角θ时，也可以向驾驶员询问是否进行俯角θ的调节。
图13是表示显示于HMI400的询问画面的一例的图。通知控制部155在通过凹面镜致动器182的驱动而达到了上限UL的情况下，生成图13所示那样的图像IM，并使第二显示部50-2显示生成的图像IM。
在图13所示的图像IM中包含询问是否使虚像VI的显示进一步向上方向移动的询问信息、许可向上方向的移动的图标IC1及拒绝向上方向的移动的图标IC2。
在此，在由驾驶员选择了图标IC1的情况下，显示形态控制部152#进一步通过投光装置120的控制使虚像VI的位置向上方向移动。图14是用于说明通过投光装置120的控制而移动到比上限UL更靠上方向的位置的虚像VI的图。显示形态控制部152#在由驾驶员选择了图标IC1的情况下，如图14所示，使虚像VI的位置比上限UL更向上方向移动。在第二实施方式中，也可以在不进行向驾驶员的询问的情况下进行由投光装置120实施的虚像VI的向上方向的移动控制。在由驾驶员选择了图标IC2的情况下，不进行由投光装置120实施的虚像VI的向上方向的移动控制。这样，根据第二实施方式，能够扩大虚像VI的显示位置。通过进行图13所示那样的询问，从而能够在驾驶员想要进行视觉确认的位置显示虚像VI。
在第二实施方式中，显示形态控制部152#也可以首先通过投光装置120调节俯角θ，之后通过凹面镜致动器的驱动对凹面镜的绕Y轴的旋转角度进行调节来调节俯角θ。由此，能够加快虚像VI的初始移动的时机。
显示形态控制部152#也可以在通过投光装置120调节俯角θ之后，使由凹面镜致动器182进行的俯角θ的调节追随。图15是用于说明基于投光装置120产生的俯角变化和基于凹面镜致动器182产生的俯角变化的图。图15的横轴表示时刻T，纵轴表示俯角θ。例如，显示形态控制部152#当在时刻Ta的时机下接受俯角的位置的变更指示时，通过显示器控制器172来控制投光装置120，使俯角θ从当前的角度移动+θ1。显示形态控制部152#执行用于通过凹面镜致动器182使俯角的位置移动+θ1的控制。在此，显示形态控制部152#基于由凹面镜角度传感器164检测出的凹面镜126的角度，根据由凹面镜126引起的俯角θ的变化，通过显示器控制器172利用投光装置120来调节俯角，从而进行通过投光装置120和凹面镜致动器182各自的俯角控制来维持俯角(+θ1)的控制。在通过凹面镜致动器182的驱动使俯角θ从变更前的角度移动了+θ1的时刻Tb下，由投光装置120进行的俯角控制结束。这样，在抑制因车辆M的行为产生的变动以外的用途中进行基于投光装置120的俯角的调节，由此能够使显示的虚像VI以驾驶员容易观察的方式显示。
[处理流程]
图16是表示由第二实施方式的显示装置100#执行的处理的流程的流程图。图16的处理例如在通过操作开关130使显示装置100#成为接通状态之后，在规定的时机反复执行。
首先，图像生成部151基于存储于存储部154的设定信息等，来生成重叠于风景的图像(步骤S200)。接着，显示形态控制部152#决定生成的图像的显示形态(步骤S202)，并基于决定出的显示形态使虚像VI在可显示区域A1内显示(步骤S204)。
接着，显示形态控制部152#接受由操作开关130进行的俯角的调节操作(步骤S206)，并基于接受到的调节操作内容来使凹面镜致动器182驱动，进而使凹面镜126绕Y轴旋转来调节反射角度φ，使俯角θ变更(步骤S208)。接着，显示形态控制部152#判定凹面镜126的绕Y轴的旋转角度是否达到了界限(步骤S210)。在判定为达到了界限的情况下，通知控制部155使用HMI400进行是否进一步进行俯角的变更的询问(步骤S212)。接着，显示形态控制部152#基于询问结果来判定是否执行基于投光装置120的俯角的变更(步骤S214)。在判定为执行俯角的变更的情况下，显示形态控制部152#通过显示器控制器172来调节从投光装置120投射的光在投射面中的投射位置，从而变更俯角(步骤S216)。由此，本流程图的处理结束。在步骤S210的处理中，在判定为未达到界限的情况下，或者在步骤S214的处理中判定为不执行基于投光装置120的俯角的变更的情况下，本流程图的处理结束。
根据上述的第二实施方式，除了能够起到与第一实施方式同样的效果之外，通过组合使凹面镜致动器182驱动的俯角θ的调节和由显示器控制器进行的使用了投光装置120的俯角θ的调节，还能够使虚像VI宽范围且迅速地移动。因此，能够根据车辆M的行为使虚像VI在更适当的位置供视觉确认。
上述的第一实施方式及第二实施方式也可以组合其他的实施方式的一部分或全部。显示装置100及显示装置100#可以代替向前风窗玻璃20直接投影图像，而向在驾驶员的位置与前风窗玻璃20之间设置的合成器等光透过性反射构件投影图像。
以上，使用实施方式说明了本发明的具体实施方式，但本发明丝毫不被这样的实施方式限定，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变形及替换。

Claims (5)

1.一种显示装置，其中，
所述显示装置具备：
投光装置，其具有二维的投射面，且投射包含图像的光；
光学机构，其设置于所述光的路径上，且能够调节从规定的位置到所述光形成为虚像的位置的距离；
凹面镜，其将通过所述光学机构后的光朝向反射体反射；
凹面镜致动器，其调节所述凹面镜的反射角度；
控制装置，其控制所述投光装置及所述凹面镜致动器；以及
操作部，其从车辆的乘客接受水平面与线段所成的角度的调节操作，所述水平面通过由所述凹面镜形成的图像的规定的位置，所述线段从所述规定的位置到所述光形成为虚像的位置，
所述控制装置调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置，以便抑制所述水平面与所述线段所成的角度的因所述车辆的行为产生的变动，
而且，所述控制装置在由所述操作部接受到所述角度的调节操作的情况下，基于所述调节操作使所述凹面镜致动器驱动来调节所述角度，在基于接受到的所述调节操作而由所述凹面镜致动器的驱动引起的所述凹面镜的驱动达到了界限的情况下，进一步调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置，从而调节所述水平面与所述线段所成的角度。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述显示装置还具备通知控制部，该通知控制部通过通知部向所述车辆的乘客通知信息，
所述通知控制部在由所述凹面镜致动器的驱动引起的所述凹面镜的驱动达到了界限的情况下，通过所述通知部向所述乘客询问是否进行从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置的调节。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述控制装置在调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置之后，调节由所述凹面镜致动器的驱动引起的所述凹面镜的反射角度，从而调节所述水平面与所述线段所成的角度。
4.一种显示控制方法，该显示控制方法用于控制显示装置，其中，
所述显示装置具备：投光装置，其具有二维的投射面，且投射包含图像的光；光学机构，其设置于所述光的路径上，且能够调节从规定的位置到所述光形成为虚像的位置的距离；凹面镜，其将通过所述光学机构后的光朝向反射体反射；凹面镜致动器，其调节所述凹面镜的反射角度；控制装置，其控制所述投光装置及所述凹面镜致动器；以及操作部，其从车辆的乘客接受水平面与线段所成的角度的调节操作，所述水平面通过由所述凹面镜形成的图像的规定的位置，所述线段从所述规定的位置到所述光形成为虚像的位置，
所述显示控制方法使所述显示装置进行如下处理：
调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置，以便抑制所述水平面与所述线段所成的角度的因所述车辆的行为产生的变动，
而且，在由所述操作部接受到所述角度的调节操作的情况下，基于所述调节操作使所述凹面镜致动器驱动来调节所述角度，在基于接受到的所述调节操作而由所述凹面镜致动器的驱动引起的所述凹面镜的驱动达到了界限的情况下，进一步调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置，从而调节所述水平面与所述线段所成的角度。
5.一种存储介质，其存储有程序，该存储介质用于显示装置中，其中，
所述显示装置具备：投光装置，其具有二维的投射面，且投射包含图像的光；光学机构，其设置于所述光的路径上，且能够调节从规定的位置到所述光形成为虚像的位置的距离；凹面镜，其将通过所述光学机构后的光朝向反射体反射；凹面镜致动器，其调节所述凹面镜的反射角度；控制装置，其控制所述投光装置及所述凹面镜致动器；以及操作部，其从车辆的乘客接受水平面与线段所成的角度的调节操作，所述水平面通过由所述凹面镜形成的图像的规定的位置，所述线段从所述规定的位置到所述光形成为虚像的位置，
所述程序使所述显示装置进行如下处理：
调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置，以便抑制所述水平面与所述线段所成的角度的因所述车辆的行为产生的变动，
而且，在由所述操作部接受到所述角度的调节操作的情况下，基于所述调节操作使所述凹面镜致动器驱动来调节所述角度，在基于接受到的所述调节操作而由所述凹面镜致动器的驱动引起的所述凹面镜的驱动达到了界限的情况下，进一步调节从所述投光装置投射的光在所述投射面中的投射位置，从而调节所述水平面与所述线段所成的角度。
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