JP2006142897A - 車両用表示装置、および車両用表示装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員に提供する情報を車外風景に重畳させて表示する車両用表示装置において、表示情報と車外風景との間の変位を抑制するように情報の表示位置を補正する。
【解決手段】車両用表示装置１００は、乗員が着座した状態で体圧測定を行い、人体データベース部１０４を検索して乗員の体格および着座姿勢を推定する。車両用表示装置１００は、推定した体格および姿勢に類似する人の頭部振動伝達関数を読出し、車両運動の検出データを用いて、乗員の頭部（とくに眼球）運動の推定値を算出する。車両用表示装置１００は、車両運動を示す検出データを用いて、車両の回転運動にともなうフロントガラスのピッチ方向（上下方向）の移動量を算出する。車両用表示装置１００は、乗員の眼球位置およびフロントガラスの位置を用いて両者の相対変位を求め、相対変位の変化に起因する投影画像の相対移動をキャンセルするように、画像表示部１０９によってフロントガラスに投影する画像の位置を上記相対移動の向きと逆方向に移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のガラスなどに像を投影する車両用表示装置に関する。

車両のフロントガラスなどに光学像を投影する車両用表示装置において、車両の乗員の目の位置を検出し、検出位置に基づいて投影する画像を変更する技術が知られている（特許文献１参照）。特許文献１には、ルームミラーに配設した角度検出器による角度検出信号に基づいて乗員の目の位置を推定し、推定した目の位置に適した画像をフロントガラスに投影する技術が開示されている。

特開２００４−１６８２３０号公報

特許文献１に記載の技術は、乗員の目の位置を車両走行前の静的な初期位置として推定するものであり、実際の車両走行における車両の揺動に起因する乗員の頭部（とくに目）および車両間の相対変位の変動については考慮されていない。このため、静的状態で乗員の目に適した画像が投影されていても、車両が揺動するとフロントガラス越しに観察される外部前景とフロントガラスに投影される画像との間に位置ずれが生じ、表示が見づらく、表示内容も分かり難くなってしまう。

本発明は、車両の乗員の眼球位置を計測もしくは推定し、乗員の眼球位置情報を用いて、乗員に提供する情報を車外風景に重畳させて表示する表示手段によって重畳表示される情報と車外風景との間の変位を抑制するように、表示手段による情報の表示位置を補正するものである。

本発明によれば、乗員に提供する情報を車外風景に重畳させて表示する表示手段が重畳表示する情報と車外風景との間の変位を抑制するように、表示手段による情報の表示位置を補正したので、車外風景と重畳表示される情報とが正しく重ねられる結果、乗員にとって見易く、分かり易い表示を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態による車両用表示装置の構成を説明する図である。図１において、車両用表示装置１００は、眼球初期位置推定部１０１と、車両運動検出部１０２と、座面圧力検出部１０３と、人体データベース部１０４と、乗員運動推定部１０５と、表示画像生成部１０６と、制御部１０７と、画像変位部１０８と、画像表示部１０９とを有する。車両の乗員である観察者（運転者）は、車両内の座席（不図示）に着座して画像表示部１０９によって表示される情報を観察する。

眼球初期位置推定部１０１は、ルームミラー（不図示）の調節角度を検出する角度センサを含む。角度センサ（不図示）は、着座した乗員の運転姿勢に応じて向きが調節されたルームミラーの向きを示す角度検出信号を出力する。角度検出信号は、たとえば、左右方向（水平面内）の角度を示す信号、および上下方向（鉛直面内）の角度を示す信号によって構成される。眼球初期位置推定部１０１は、上記角度検出信号に基づいて乗員の眼球の静的な初期位置を推定し、推定した眼球の初期位置を示す情報を制御部１０７へ送出する。ここで、静的とは、車両が揺動しておらず、静止している状態に対応する。車両運動検出部１０２は、車両の並進運動および車両の回転運動をそれぞれ検出し、検出信号を乗員運動推定部１０５および制御部１０７の双方へ出力する。

座面圧力検出部１０３は、乗員が着座した座席上の体圧分布を検出し、検出信号を乗員運動推定部１０５へ出力する。人体データベース部１０４は、体圧分布と乗員の体格との関係を示すデータ、体圧分布と乗員の着座姿勢との関係を示すデータ、および車両揺動に対する人体頭部の振動伝達関数を示すデータをそれぞれ格納する。格納データは、あらかじめ体格が異なる複数の被験者に関して計測したデータがデータベース化されたものである。車両揺動は、車両運動の検出値によって示される。

乗員運動推定部１０５は、車両運動を示す検出信号、ならびに乗員による耐圧分布を示す検出信号を用いて、当該乗員の体格および姿勢と類似する人の頭部運動を示す情報を人体データベース部１０４から読み出し、乗員の頭部、とくに眼球の運動（変位）を推定する。乗員運動推定部１０５は、推定した眼球の変位を示す情報を制御部１０７へ送出する。

表示画像生成部１０６は、画面表示部１０９で表示すべき元の画像を生成し、生成した画像信号（表示データ）を画像変位部１０８へ送出する。制御部１０７は、乗員の眼球初期位置、車両運動および乗員の眼球の変位に基づいて、画像表示部１０９によって表示される画像の表示位置および画像の変位量を決定する。画像の変位量は、画像表示部１０９の表示画面内で画像の表示位置をリアルタイムに移動させる（画像シフトする）移動量である。制御部１０７は、画像の表示位置および変位量を決定する他に、車両表示装置１００の各部を制御するように構成されている。

画像変位部１０８は、制御部１０７によって決定された表示位置および変位量にしたがって、画像表示部１０９による画像の表示位置が移動する（画像シフトする）ように表示データを加工する。データ加工後の表示データは、画像表示部１０９の入力インターフェイスに応じた表示信号として画像表示部１０９へ出力される。

画像表示部１０９は、インストルメントパネル内の表示体からフロントシールドガラスに光学像を投影するＨＵＤ(head up display)によって構成される。画像表示部１０９は、入力された表示信号による画像などをフロントガラスに投影表示する。

上述した車両用表示装置１００の制御部１０７で行われる投影表示処理の流れについて、図２のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１０において、制御部１０７は、画像表示部１０９の画面電源がオンされているか否かを判定する。制御部１０７は、画面電源がオンされている場合にステップＳ１０を肯定判定してステップＳ２０へ進み、画面電源がオンされていない場合にはステップＳ１０を否定判定し、ステップＳ１０の判定処理を繰り返す。

ステップＳ２０において、制御部１０７は、眼球初期位置推定部１０１にルームミラー（不図示）の向きを示す角度を測定するように指令を出してステップＳ３０へ進む。ステップＳ３０において、制御部１０７は、角度検出信号に基づいて乗員の静的な眼球初期位置を推定するように眼球初期位置推定部１０１へ指令を出してステップＳ４０へ進む。

ステップＳ４０において、制御部１０７は、座面圧力検出部１０３に指令を出力し、乗員が着座している座席上の体圧分布を検出させて（体圧測定）ステップＳ５０へ進む。ステップＳ５０において、制御部１０７は、乗員運動推定部１０５に指令を出力し、乗員の体格および姿勢を推定させてステップＳ６０へ進む。これにより、乗員運動推定部１０５が人体データベース部１０４を検索し、検出された体圧分布に最も近い体圧分布に対応する体格および姿勢を、乗員の体格および姿勢の推定値とする。

ステップＳ６０において、制御部１０７は、車両運動検出部１０２に指令を出力し、車両の運動を検出させて（運動測定）ステップＳ７０へ進む。これにより、車両運動検出部１０２が車両の並進運動および回転運動をそれぞれ検出する。ステップＳ７０において、制御部１０７は、乗員の姿勢変化があるか否かを判定する。制御部１０７は、前回の姿勢推定値と今回の姿勢推定値とを比較し、両者が異なる場合にステップＳ７０を肯定判定してステップＳ８０へ進み、両者が一致する場合にはステップＳ７０を否定判定してステップＳ９０へ進む。

ステップＳ８０において、制御部１０７は、乗員運動推定部１０５に指令を出力し、人体振動伝達関数を選択させてステップＳ９０へ進む。これにより、乗員運動推定部１０５が人体データベース部１０４を検索し、現在推定されている乗員の体格・姿勢、ならびに最新の車両運動の検出値（振動特性）に対応する人体振動伝達関数をデータベースより選択する。なお、乗員の体格・姿勢および車両運動の検出値の少なくとも１つに応じて人体振動伝達関数を選択する構成としてもよい。

ステップＳ９０において、制御部１０７は、乗員運動推定部１０５に指令を出力し、乗員の頭部の運動を推定させてステップＳ１００へ進む。これにより、乗員運動推定部１０５が人体振動伝達関数、ならびに車両運動の検出値を用いて乗員の頭部（とくに眼球）運動の推定値を算出する。ステップＳ１００において、制御部１０７は、車両運動を示す検出信号を用いて車両の回転運動にともなうフロントガラスの上下方向の移動量を算出し、ステップＳ１１０へ進む。この場合のフロントガラスの移動量は、画像表示部１０９による投影面の移動量に対応する。

ステップＳ１１０において、制御部１０７は、フロントガラスおよび眼球間の相対変位を算出し、ステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０において、制御部１０７は、フロントガラスの上下移動量および上記相対変位を用いて、フロントガラスに投影表示されている画像を乗員の視線上で前方風景（目標物）と一致させる（重畳させる）ために必要な投影画像の変位量を算出し、ステップＳ１３０へ進む。

ステップＳ１３０において、制御部１０７は、算出した画像変位量を示す情報を画像変位部１０８へ送るとともに、画像シフトを行うように指令を出力してステップＳ１４０へ進む。これにより、画像変位部１０８が表示画像生成部１０６から入力された表示データに対し、上記変位量に応じて表示データを加工する。

ステップＳ１４０において、制御部１０７は、画像表示部１０９へ指令を送り、加工後の表示データによる画像を投影表示させてステップＳ１５０へ進む。これにより、フロントガラスの投影面を移動した画像が投影表示される。ステップＳ１５０において、制御部１０７は、画像表示部１０９の画面電源がオフされたか否かを判定する。制御部１０７は、画面電源がオフされた場合にステップＳ１５０を肯定判定し、図２による処理を終了する。一方、制御部１０７は、画面電源がオフされていない場合にはステップＳ１５０を否定判定し、ステップＳ２０へ戻って上述した処理を繰り返す。

投影画像シフトの詳細について説明する。車両の加減速にともなうピッチ方向の回転運動について着目する場合、乗員の眼球とフロントガラスとの相対位置の変位は、次の２つに大別される。
〔１〕車両側に生じるピッチ動（上下動）に起因するもの
〔２〕乗員側（とくに眼球）に生じるピッチ動（上下動）に起因するもの

上記〔１〕について、投影画像と前景目標物との位置ずれ（変位）を説明する図３(a)を参照して説明する。一般に、車両が減速すると車両の前部が沈むノーズダイブ現象が生じる。画像表示部１０９がフロントガラスに投影するＨＵＤによって構成される場合は、乗員に対してフロントガラスが車両の進行方向に位置するので、ノーズダイブによってフロントガラスにピッチ方向（この場合下向き）の回転運動が生じる。このため、乗員の頭部（とくに眼球）の位置が移動しない場合には、乗員には投影画像が前方風景に対して下方に移動するように見える。

図３(b)は、前景（目標物）と重畳された投影画像を説明する図である。重畳像３１は車両静止時の重畳像であり、重畳像３２はノーズダイブ時の重畳像であり、重畳像３３はスクワット時の重畳像である。制御部１０７は、ノーズダイブに起因して重畳像３２において下方に相対移動する投影画像（図の例では☆印）の移動をキャンセルするように、投影画像を反対方向（この場合上向き）に変位させるための表示データ加工を行う。これにより、静止時の重畳像３１と同様に、投影画像が前景目標物（図の例では直方体）と一致するようになる。

車両減速時のノーズダイブと反対に、車両が加速すると車両の後部が沈むスクワット現象が生じる。この場合はスクワットによってフロントガラスにピッチ方向（この場合上向き）の回転運動が生じる。このため、乗員の頭部（とくに眼球）の位置が移動しない場合には、乗員には投影画像が前方風景に対して上方に移動するように見える。制御部１０７は、スクワットに起因して重畳像３３において上方に相対移動する投影画像（☆印）の移動をキャンセルするように、投影画像を反対方向（この場合下向き）に変位させるための表示データ加工を行う。これにより、静止時の重畳像３１と同様に、投影画像が前景目標物（直方体）と一致するようになる。

上記〔２〕について、投影画像と前景目標物との位置ずれ（変位）を説明する図４(a)を参照して説明する。実際の車両減速時・加速時においては、乗員の頭部にもピッチ方向の回転運動が生じる。車両加速時に乗員の頭部が後方に回転すると、フロントガラスの位置が移動しない場合には乗員の頭部（とくに眼球）の相対位置が高くなるため、乗員には投影画像が前方風景に対して下方に移動するように見える。

図４(b)は、前景（目標物）と重畳された投影画像を説明する図である。重畳像４１は車両静止時の重畳像であり、重畳像４２は頭部後方回転時の重畳像であり、重畳像４３は頭部前方回転時の重畳像である。制御部１０７は、頭部後方回転（相対位置が上方へ移動）によって重畳像４２において下方に相対移動する投影画像（☆印）の移動をキャンセルするように、投影画像を反対方向（この場合上向き）に変位させるための表示データ加工を行う。これにより、静止時の重畳像４１と同様に、投影画像が前景目標物（直方体）と一致するようになる。

車両加速時と反対に、車両が減速すると乗員の頭部が前方に回転する。フロントガラスの位置が移動しない場合には、乗員の頭部（とくに眼球）の相対位置が低くなるため、乗員には投影画像が前方風景に対して上方に移動するように見える。制御部１０７は、頭部前方回転（相対位置が下方へ移動）によって重畳像４３において上方に相対移動する投影画像（☆印）の移動をキャンセルするように、投影画像を反対方向（この場合下向き）に変位させるための表示データ加工を行う。これにより、静止時の重畳像４１と同様に、投影画像が前景目標物（直方体）と一致するようになる。

乗員頭部（とくに眼球）の上下動は、上述した頭部の回転の他に、乗員が座席上で上下に振動した場合にも生じる。制御部１０７は、この場合にも乗員の上下振動によって生じる投影画像（☆印）の相対移動をキャンセルするように、投影画像を反対方向に変位させるための表示データ加工を行う。

以上説明した第一の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）乗員が着座した状態で体圧測定を行い、人体データベース部１０４を検索して乗員の体格および着座姿勢を推定するようにしたので、大人や子供、男性や女性などの個人差、ならびに着座姿勢にかかわらず、適切な人体頭部の振動伝達関数を選択することができる。

（２）上記（１）による振動伝達関数と、車両運動の検出データとを用いて、乗員の頭部（とくに眼球）運動の推定値を算出するので、乗員の頭部などに運動検出センサを設けなくても、乗員の眼球位置を得ることができる。乗員に検出センサを取り付けないので、コスト上昇が抑えられる上に、乗員に負担を与えることもない。

（３）車両運動を示す検出データを用いて、車両の回転運動にともなうフロントガラスのピッチ方向（上下方向）の移動量を算出するので、フロントガラスに運動検出センサを設けなくても、画像表示部１０９による投影画像の位置を得ることができる。

（４）上記（２）の眼球位置および上記（３）のフロントガラスの位置を用いて両者の相対変位を求めるので、それぞれが異なる運動状態であっても、両者間の変位を得ることができる。

（５）フロントガラスのピッチ方向（上下方向）の移動量、ならびに、上記（４）の相対変位の変化に起因する投影画像の相対移動をキャンセルするように、画像表示部１０９によってフロントガラスに投影する画像の位置を上記相対移動の向きと逆方向に移動させた（画像シフトした）ので、乗員にとってフロントガラス越しに見える前方風景に重畳される投影画像が、前景の目標物と一致して見えるようになる。投影画像が目標物と正しく重なった状態で観察されるため、乗員にとって見易く、分かり易い表示を行うことができる。

上述した人体データベース部１０４は、車両揺動に対する人体各部（とくに頭部）の振動の情報として伝達関数を示すデータを格納するようにした。この代わりに、実際に人体各部（とくに頭部）の振動特性を計測したデータをテーブル化して格納してもよい。具体的には、ＬＵＴ(look up table)を構成し、車両の運動を示す値をＬＵＴに入力すると、当該車両運動に対応する人体振動を示す値が推定値として当該ＬＵＴから出力されるようにする。

車両の回転運動にともなうフロントガラスの上下方向の移動量を実際に計測した数値モデル（車両挙動予測モデル）をテーブル化してもよい。この場合には、車両の運動を示す値をＬＵＴに入力すると、当該車両運動に対応するフロントガラスの上下方向の移動量を示す値が推定値として当該ＬＵＴから出力されるようにする。

以上の説明では、車両および乗員頭部のピッチ動（上下動）に起因する前方風景（目標物）と投影画像との間の位置ずれ（変位）の補正を中心に説明したが、車両および乗員頭部のロール、ヨー、左右動に起因する前景の目標物と投影画像との間の位置ずれ（変位）についても、同様の方法にて補正することができる。これにより、車両および乗員頭部の運動態様にかかわらず、投影画像が目標物と正しく重なった状態で観察されるように補正できるため、乗員にとって見易く、分かり易い表示を行うことができる。

（第二の実施形態）
図５は、本発明の第二の実施形態による車両用表示装置の構成を説明する図である。図５において、車両用表示装置２００は、眼球位置計測部２０１と、車両運動検出部２０２と、乗員運動推定部２０３と、目標物距離算出部２０４と、表示画像生成部２０５と、制御部２０６と、画像変位部２０７と、画像表示部２０８とを有する。車両の乗員である観察者（運転者）は、車両内の座席（不図示）に着座して画像表示部２０８によって表示される情報を観察する。

眼球位置計測部２０１は、乗員の顔面を撮影するカメラ（不図示）を含む。眼球位置計測部２０１は、カメラで撮影した顔面画像のデータを用いて乗員の眼球の初期位置を算出し、算出した眼球の初期位置を示す情報を制御部２０６および乗員運動推定部２０３へそれぞれ送出する。

車両運動検出部２０２は、車両の並進運動および車両の回転運動をそれぞれ検出し、検出信号を乗員運動推定部２０３および制御部２０６の双方へ出力する。

乗員運動推定部２０３には人体振動応答モデル（振動特性データ）が格納されている。乗員運動推定部２０３は、車両運動を示す検出信号、眼球の初期位置を示す情報、および人体振動応答モデルを用いて、乗員の頭部運動、とくに動的な眼球位置を推定する。乗員運動推定部２０３は、推定した眼球の位置を示す情報を制御部２０６へ送出する。

目標物距離算出部２０４は、前方目標物までの距離を測定する。たとえば、車両の前方へ電波を送信し、この送信波と受信される目標物からの反射波との間の位相差に基づいて、目標物までの距離を算出する。目標物距離算出部２０４は、算出した距離を示す情報を制御部２０６へ送出する。

表示画像生成部２０５は、画面表示部２０８で表示すべき元の画像を生成し、生成した画像信号（表示データ）を画像変位部２０７へ送出する。制御部２０６は、乗員の眼球位置、および車両運動データに基づいて、画像表示部２０８によって表示される画像の表示位置および画像の変位量を決定する。制御部２０８は、画像の表示位置および変位量を決定する他に、車両表示装置２００の各部を制御するように構成されている。

画像変位部２０７は、制御部２０６によって決定された表示位置および変位量にしたがって、画像表示部２０８による画像の表示位置が移動する（画像シフトする）ように表示データを加工する。データ加工後の表示データは、画像表示部２０８の入力インターフェイスに応じた表示信号として画像表示部２０８へ出力される。

画像表示部２０８はＨＵＤによって構成され、入力された表示信号による画像などをフロントガラスに投影表示する。

上述した車両用表示装置２００の制御部２０６で行われる投影表示処理の流れについて、図６のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ２１０において、制御部２０６は、画像表示部２０８の画面電源がオンされているか否かを判定する。制御部２０６は、画面電源がオンされている場合にステップＳ２１０を肯定判定してステップＳ２２０へ進み、画面電源がオンされていない場合にはステップＳ２１０を否定判定し、ステップＳ２１０の判定処理を繰り返す。

ステップＳ２２０において、制御部２０６は眼球位置計測部２０１に対し、乗員の眼球の初期位置を算出するように指令を出してステップＳ２３０へ進む。ステップＳ２３０において、制御部２０６は、車両運動検出部２０２に指令を出力し、車両の運動を検出させて（運動測定）ステップＳ２４０へ進む。これにより、車両運動検出部２０２が車両の並進運動および回転運動をそれぞれ検出する。

ステップＳ２４０において、制御部２０６は、乗員運動推定部２０３に指令を出力し、乗員の頭部の運動を推定させてステップＳ２５０へ進む。これにより、乗員運動推定部２０３が乗員の眼球の初期位置、車両運動の検出値、ならびに人体振動応答モデルを用いて乗員の動的な眼球位置を推定する。

ステップＳ２５０において、制御部２０６は、動的な眼球位置の推定値（振動特性）とステップＳ２２０で算出された眼球の初期位置との偏差Ｄ１を算出してステップＳ２６０へ進む。ステップＳ２６０において、制御部２０６は｜Ｄ１｜＞｜Ｄ０｜が成立するか否かを判定する。制御部２０６は、偏差Ｄ１の大きさが所定値Ｄ０の大きさより大の場合にステップＳ２６０を肯定判定してステップＳ２７０へ進み、偏差Ｄ１の大きさが所定値Ｄ０の大きさ以下の場合にはステップＳ２６０を否定判定し、ステップＳ２８０へ進む。

ステップＳ２７０において、制御部２０６は、乗員運動推定部２０３に人体振動応答モデルのパラメータを修正（補正）させてステップＳ２８０へ進む。これにより、乗員運動推定部２０３で推定される動的な眼球位置が補正される。

ステップＳ２８０において、制御部２０６は、目標物距離算出部２０４に指令を出力し、目標物までの距離を算出させてステップＳ２９０へ進む。ステップＳ２９０において、制御部２０６は、車両運動を示す検出信号を用いて車両の回転運動にともなうフロントガラスの上下方向の移動量を算出し、ステップＳ３００へ進む。この場合のフロントガラスの移動量は、画像表示部２０８による投影面の移動量に対応する。

ステップＳ３００において、制御部２０６は、フロントガラスおよび眼球間の相対変位を算出し、ステップＳ３１０へ進む。ステップＳ３１０において、制御部２０６は、フロントガラスの上下移動量、上記相対変位および目標物までの距離を用いて、フロントガラスに投影表示されている画像を乗員の視線上で前方目標物と一致させる（重畳させる）ために必要な投影画像の変位量を算出し、ステップＳ３２０へ進む。

ステップＳ３２０において、制御部２０６は、算出した画像変位量を示す情報を画像変位部２０７へ送るとともに、画像シフトを行うように指令を出力してステップＳ３３０へ進む。これにより、画像変位部２０７が表示画像生成部２０５から入力された表示データに対し、上記変位量に応じて表示データを加工する。

ステップＳ３３０において、制御部２０６は、画像表示部２０８へ指令を送り、加工後の表示データによる画像を投影表示させてステップＳ３４０へ進む。これにより、フロントガラスの投影面を移動した画像が投影表示される。ステップＳ３４０において、制御部２０６は、画像表示部２０８の画面電源がオフされたか否かを判定する。制御部２０６は、画面電源がオフされた場合にステップＳ３４０を肯定判定し、図６による処理を終了する。一方、制御部２０６は、画面電源がオフされていない場合にはステップＳ３４０を否定判定し、ステップＳ２２０へ戻って上述した処理を繰り返す。

ステップＳ３１０による処理について、図７および図８を参照してさらに詳細に説明する。図７は、車両（フロントガラス）と乗員（眼球）との間の相対変位が０の場合を説明する図である。図７において、車両自体に上下動が生じ、乗員の眼球およびフロントガラスが一体として（相対変位０を保持しながら）上下方向に変位している。この場合、目標物と投影画像との間の位置ずれ（変位）を補正するために必要な補正量（画像シフト量）は、目標物が遠距離にあるほど小さくなり、目標物が近距離にあるほど大きくなる。制御部２０６は、このようにフロントガラスの上下移動量が検出され、フロントガラスおよび眼球間の相対変位が０もしくは０に近い場合には、目標物までの距離に反比例して補正量の大きさを変化させる。

図８は、車両（フロントガラス）と乗員（眼球）との間の相対変位が０でない場合を説明する図である。図８において、シート上で乗員（眼球）に上下動が生じ、乗員の眼球およびフロントガラス間に上下方向の相対変位が生じている。この場合、目標物と投影画像との間の位置ずれ（変位）を補正するために必要な補正量（画像シフト量）は、目標物が遠距離にあるほど大きくなり、目標物が近距離にあるほど小さくなる。目標物がフロントガラス位置の場合は、補正量は０でよい。制御部２０６は、このようにフロントガラスの上下移動量が０もしくは０に近く、フロントガラスおよび眼球間の相対変位が検出された場合には、目標物までの距離に比例して補正量の大きさを変化させる。なお、車両のピッチ動に対しては、目標物までの距離に関係なくピッチ動と同一量の補正を行う。

以上説明した第二の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）フロントガラスの上下移動量、フロントガラスおよび眼球間の相対変位、目標物までの距離のそれぞれを用いて、フロントガラスに投影表示されている画像を乗員の視線上で前方目標物と一致させる（重畳させる）ために必要な投影画像の変位量（補正量）を算出するようにした。これにより、乗員にとってフロントガラス越しに見える前方風景に重畳される投影画像が、前景の目標物と常に正しく重なって見えるようになる。この結果、乗員にとって見易く、分かり易い表示を行うことができる。

（２）眼球位置計測部２０１による眼球の初期位置を示す情報を、初期位置計測時（ステップＳ２０）および人体振動応答モデルのパラメータを補正するための処理（ステップＳ５０）のみに用いるようにした。したがって、カメラで撮影した顔面画像のデータを用いて眼球の初期位置を算出する処理にタイムラグが生じたとしても、投影画像の投影位置および移動量を制御する処理に遅延などの影響を及ぼすことがなく、リアルタイムに投影画像を変位（補正）制御できる。

（３）人体振動応答モデルのパラメータを補正可能に構成したので、人体振動応答に個人差があっても、各人の応答特性に応じたパラメータを適用することができる。

第二の実施形態では、フロントガラスの上下移動量（車両の動き）、フロントガラスおよび眼球間の相対変位（車両内における乗員の動き）、目標物までの距離のそれぞれを用いて、投影画像の補正量を決定したが、フロントガラスの上下移動量、フロントガラスおよび眼球間の相対変位、目標物までの距離の少なくとも１つを用いて投射画像を補正量を決定してもよい。

以上の説明では、車両のフロントシールドガラスに光学像を投影するＨＵＤを例に説明したが、フロントガラスの代わりにリアガラスやサイドガラスなどに投影するものでもよい。

画像表示部は、上述したＨＵＤの他に、風防ガラスの前方（外側）、後方（内側）もしくは風防ガラスと同一面に配設される透過型液晶ディスプレイや透過型スクリーンなどによって構成してもよい。

特許請求の範囲における各構成要素と、発明を実施するための最良の形態における各構成要素との対応について説明する。
（第一の実施形態）
車外風景は、たとえば、前方風景が対応する。表示手段は、たとえば、画像表示部１０９によって構成される。眼球位置検出手段は、たとえば、制御部１０７および乗員運動推定部１０５によって構成される。表示位置補正手段は、たとえば、制御部１０７および画像変位部１０８によって構成される。人体振動応答モデルは、たとえば、データベース部１０４によって構成される。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

（第二の実施形態）
車外風景は、たとえば、前方風景が対応する。表示手段は、たとえば、画像表示部２０８によって構成される。眼球位置検出手段は、たとえば、制御部２０６および乗員運動推定部２０３によって構成される。表示位置補正手段は、たとえば、制御部２０６および画像変位部２０７によって構成される。人体振動応答モデルは、たとえば、乗員運動推定部２０３内の格納データによって構成される。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

本発明の第一の実施形態による車両用表示装置の構成を説明する図である。 制御部で行われる投影表示処理の流れについて説明するフローチャートである。 (a)投影画像と前景目標物との位置ずれを説明する図、(b)前景目標物と重畳された投影画像を説明する図である。 (a)投影画像と前景目標物との位置ずれを説明する図、(b)前景目標物と重畳された投影画像を説明する図である。 本発明の第二の実施形態による車両用表示装置の構成を説明する図である。 制御部で行われる投影表示処理の流れについて説明するフローチャートである。 車両（フロントガラス）と乗員（眼球）との間の相対変位が０の場合を説明する図である。 車両（フロントガラス）と乗員（眼球）との間の相対変位が０でない場合を説明する図である。

符号の説明

１００、２００…車両用表示装置
１０１…眼球初期位置推定部
１０２、２０２…車両運動検出部
１０３…座面圧力検出部
１０４…人体データベース部
１０５、２０３…乗員運動推定部
１０６、２０５…表示画像生成部
１０７、２０６…制御部
１０８、２０７…画像変位部
１０９、２０８…画像表示部
２０１…眼球位置計測部
２０４…目標物距離算出部

Claims (6)

1. 乗員に提供する情報を車外風景に重畳させて表示する表示手段と、
   前記乗員の眼球位置を計測もしくは推定する眼球位置検出手段と、
   前記眼球位置検出手段により検出された乗員の眼球位置情報を用いて、前記表示手段によって重畳表示される情報と前記車外風景との間の変位を抑制するように、前記表示手段による情報の表示位置を補正する表示位置補正手段とを備えることを特徴とする車両用表示装置。
2. 請求項１に記載の車両用表示装置において、
   車両の動きを検出する車両運動検出手段をさらに備え、
   前記眼球位置検出手段は、前記車両運動検出手段による車両運動検出データおよび人体振動応答モデルを用いて前記乗員の眼球位置を推定し、
   前記表示位置補正手段は、前記推定した乗員の眼球位置情報、および前記車両運動検出データもしくは車両挙動予測モデルを用いて、前記重畳表示される情報と前記車外風景との間の変位を予測することを特徴とする車両用表示装置。
3. 請求項２に記載の車両用表示装置において、
   前記人体振動応答モデルは、乗員の体格、着座姿勢、および実際に計測された車両の振動特性の少なくとも一つに応じて、前記モデルのパラメータが補正される、もしくは複数のモデルから１つのモデルが選択されることを特徴とする車両用表示装置。
4. 請求項３に記載の車両用表示装置において、
   前記表示位置補正手段は、前記車両の動き、前記車両内での前記乗員の動き、および前記車両から前記車外風景における所定の目標物までの距離の少なくとも一つを用いて、前記重畳表示される情報と前記車外風景との間の変位を補正することを特徴とする車両用表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用表示装置において、
   前記表示手段は、風防ガラスの前方、後方、もしくは同一面に配設された透過型表示装置、もしくは、インストルメントパネル内の表示体から投影される表示情報を前記風防ガラスの反射体で反射させる投影表示装置によって構成されることを特徴とする車両用表示装置。
6. 車両の乗員の眼球位置を計測もしくは推定によって取得し、
   前記取得した乗員の眼球位置情報を用いて、乗員に提供する情報を車外風景に重畳させて表示する表示手段によって重畳表示される前記情報と前記車外風景との間の変位を抑制するように、前記表示手段による情報の表示位置を補正することを特徴とする車両用表示装置の制御方法。

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