JP2012086831A - 車載表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い位置精度で観視者に映像を投影できる車載表示装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、映像投影部と、制御部と、を含む車載表示装置が提供される。前記映像投影部は、映像を含む光束を反射部に反射させて投影する。前記制御部は、車両の速度をＶｃとし前記車両の舵角をδとしたときに、前記光束の投影領域を、予め定められた初期位置に向けて投射された前記光束の光軸に直交する水平方向について、前記初期位置から（Ｖｃ）^２×δに実質的に比例した量の移動をさせているよう、前記映像投影部の駆動を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、車載表示装置に関する。

車載用のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）においては、車速や経路案内などの表示情報を含む光束がフロントガラスなどで反射して観視者に投影される。これにより、表示情報と外界情報とを観視者に同時に視認させる。

車両の運転中、例えばカーブする際に、観視者の姿勢は直進時から変化することがある。走行状態よって変化する姿勢の変化に伴って、観視者の目の位置も変化する。目の位置が変化した場合においても目に光束が投影されていることが必要である。

従来、例えば、車両の旋回方向に応じて表示位置を調節する方法が考えられている。
しかしながら、従来の方法では、光束の投影位置の制御の精度が低く、不十分であった。

特開平１１−１１９１４７号公報

本発明の実施形態は、高い位置精度で観視者に映像を投影できる車載表示装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、映像投影部と、制御部と、を含む車載表示装置が提供される。前記映像投影部は、映像を含む光束を反射部に反射させて投影する。前記制御部は、車両の速度をＶｃとし前記車両の舵角をδとしたときに、前記光束の投影領域を、予め定められた初期位置に向けて投射された前記光束の光軸に直交する水平方向について、前記初期位置から（Ｖｃ）^２×δに実質的に比例した量の移動をさせているよう、前記映像投影部の駆動を制御する。

第１の実施形態に係る車載表示装置の構成を例示する模式図である。 車両の走行に関する実験結果を例示するグラフ図である。 第１の実施形態に係る車載表示装置の動作を例示するグラフ図である。 第１の実施形態に係る車載表示装置の別の動作を例示するグラフ図である。 第１の実施形態に係る車載表示装置の別の動作を例示するグラフ図である。 第１の実施形態に係る車載表示装置の別の動作を例示するグラフ図である。 第２の実施形態に係る車載表示装置の構成を例示する模式図である。 第３の実施形態に係る車載表示装置の動作を例示するグラフ図である。

以下に、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施形態に係る車載表示装置の構成を例示する模式図である。
図１に表したように、実施形態に係る車載表示装置１０は、車両７３０に搭載される。車両７３０は、例えば、四輪車、三輪車、トラック、バスなどの、人が搭乗して操縦できる任意の移動体を含む。

車載表示装置１０は、映像を含む光束１１２を反射部７１１に反射させて車両７３０に搭乗する観視者１００に向けて投影する。観視者１００は、例えば車両７３０の操舵装置７３１（ハンドル、ステアリングホイール）を操作する運転者である。

反射部７１１には、例えばコンバイナが用いられる。
反射部７１１は、例えば、フロントガラス部７１０の少なくとも一部とすることができる。フロントガラス部７１０は、車両７３０のフロントガラスを含むことができる。反射部７１１は、例えば、車両７３０のフロントガラスの室内側に設けられる。

反射部７１１は、例えば、フロントガラスの車両７３０の室内側の面に設けられる。また、反射部７１１は、フロントガラスよりも車両７３０の室内側に、フロントガラスから離間して設けられても良い。反射部７１１は、車載表示装置１０に含まれても良い。反射部７１１は、車載表示装置１０に含まれる筐体に格納可能でも良い。

車載表示装置１０は、映像投影部１１５と、情報入手部２１０と、制御部２５０と、を備える。

情報入手部２１０は、車両７３０の速度Ｖｃに関する速度情報と、車両７３０の舵角δに関する舵角情報と、を含む車両情報ｓ０１を入手する。情報入手部２１０は、例えば、車両７３０に設けられる車両情報制御部７３０ａから、車両情報ｓ０１を入手する。なお、車両情報ｓ０１は、速度情報及び舵角情報の他に、車両７３０に関する任意の情報を含んでいても良い。速度情報及び舵角情報は、デジタル信号、または、アナログ信号として入手されることができる。車両情報ｓ０１は、例えば、車両７３０の加速度に関する加速度情報をさらに含んでも良い。車載表示装置１０は、加速度計７３０ｂをさらに備えても良い。加速度に関しては後述する。

速度情報は、速度Ｖｃに関する情報である。速度情報は、例えば車両７３０に設けられる速度計により計測された情報とすることができる。また、速度情報は、車輪の回転数などでも良い。例えば、車輪の回転数に基づいて速度Ｖｃが導出可能である。このように、速度情報は、速度Ｖｃを導出可能な任意の情報を含む。

舵角情報は、舵角δに関する情報である。舵角情報は、例えば操舵装置７３１の角度を測定する計測装置により計測された情報とすることができる。また、舵角情報は、操舵装置の操作によって車輪の角度が変化する過程に含まれる任意の機構の状態を計測する装置により計測された値を含むことができる。例えば、車輪の角度を制御するギアの角度などに基づいて舵角δが導出可能である。このように、舵角情報は、舵角δが導出可能な任意の情報を含む。

映像投影部１１５は、光束１１２を反射部７１１に反射させて観視者１００に向けて投影する。映像投影部１１５は、例えば、映像データ生成部１３０と、映像生成部１１０と、投影部１２０と、を含む。

映像データ生成部１３０は、表示オブジェクト１８０を含む映像に対応する映像データを生成し、映像生成部１１０に供給する。

表示オブジェクト１８０は、車載表示装置１０が観視者１００に提示する映像に設けられるものである。表示オブジェクト１８０は、例えば、車載表示装置１０が搭載される車両７３０の運行情報に関する情報を含む。表示オブジェクト１８０は、車両７３０の速度、進行方向を示す「矢印」、及び、変速機の状態などの種々の内容を含むことができる。表示オブジェクト１８０は、車両７３０の経路案内に関する情報を含むことができる。

映像生成部１１０には、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）などの光スイッチが用いられる。映像生成部１１０は、映像データ生成部１３０から供給された映像データに基づいて、映像生成部１１０の画面に映像を形成する。

投影部１２０には、例えば、各種の光源、レンズ、ミラー、及び、発散角（拡散角）を制御する各種の光学素子が用いられる。
本具体例では、投影部１２０は、光源１２１と、テーパライトガイド１２２と、光源側レンズ１２３と、アパーチャ１２４と、出射側レンズ１２５と、出射側ミラー１２６と、を含む。

光源１２１は光束１１２となる光を生成する。光束１１２となる光の進行方向に沿って、光源１２１と出射側ミラー１２６との間にテーパライトガイド１２２が配置され、テーパライトガイド１２２と出射側ミラー１２６との間に光源側レンズ１２３が配置され、光源側レンズ１２３と出射側ミラー１２６との間にアパーチャ１２４が配置され、アパーチャ１２４と出射側ミラー１２６との間に出射側レンズ１２５が配置される。

本具体例では、テーパライトガイド１２２と光源側レンズ１２３との間に、映像生成部１１０（例えばＬＣＤ）が配置されている。

光源１２１には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザなど各種のものを用いることができる。光源１２１にＬＥＤを用いることで、消費電力を低減でき、また装置を軽量化でき、小型化できる。

映像データ生成部１３０、映像生成部１１０及び投影部１２０のそれぞれの構成は、種々の変形が可能である。映像生成部１１０に含まれる要素と、投影部１２０に含まれる要素と、の配置は任意であり、例えば、投影部１２０に含まれる要素どうしの間に、映像生成部１１０（及びそれに含まれる要素）が挿入されていても良い。

例えば、光源１２１から出射された光は、テーパライトガイド１２２において発散角がある程度の範囲に制御される。その光は、映像生成部１１０を経ることで、所定の表示オブジェクト１８０を含む映像を含む光束１１２となる。

本具体例では、出射側ミラー１２６は、凹面状であり、これにより、光束１１２に含まれる映像情報の像が拡大されて観視者１００に投影される。

光束１１２は、出射側ミラー１２６で反射した後、反射部７１１で反射して、観視者１００の目１０１に到る。

観視者１００は、反射部７１１を介して、像形成位置１８１ｐの位置に形成された表示オブジェクト１８０の像１８１（虚像）を知覚する。このように、車載表示装置１０は、ＨＵＤとして使用できる。

なお、出射側ミラー１２６は可動式とすることができる。例えば、観視者１００の頭部１０５の位置や動きに合わせて、手動で、または、自動で、出射側ミラー１２６の位置や角度を調節し、光束１１２を目１０１に向けて適切に投影させることができる。

映像投影部１１５は、駆動部１２７をさらに含む。駆動部１２７は、映像投影部１１５に含まれる光学素子の角度や位置などを変化させるモータなどを含む。本具体例では、駆動部１２７は、出射側ミラー１２６の角度や位置などを変える。実施形態はこれに限らず、駆動部１２７は映像投影部１１５に含まれる任意の光学素子の角度や位置などを変えることができる。駆動部１２７によって光学素子の角度や位置を変えることで、光束１１２の出射方向が変化する。これにより、例えば観視者１００の位置における光束の投影位置１１３が制御される。
なお、映像投影部１１５は、上記の例の他に各種の変形が可能である。

車載表示装置１０の映像投影部１１５は、例えば車両７３０の中に設けられる。映像投影部１１５は、例えば、観視者１００から見て車両７３０のダッシュボード７２０の奥に設けられることができる。

一方、映像データ生成部１３０は、必ずしも映像投影部１１５と一体的に設けられなくても良く、例えば、ダッシュボード７２０の内部ではなく、車両７３０の任意の場所に設置しても良い。映像データ生成部１３０からの映像データは、電気信号や光信号などの有線または無線の方式により、映像投影部１１５（の映像生成部１１０）に供給される。

車載表示装置１０において、観視者１００は、光束１１２に含まれる映像を、片方の目または両方の目で観視する。

例えば、片方の目１０１で観視する場合、映像投影部１１５は、光束１１２を観視者１００の一方の目に投影し、光束１１２を観視者１００の両方の目に投影しない。風景を３次元で、映像を２次元で別の像として認識させることにより、脳での再合成エラーを低く保つことができる。この場合には、両目で常時観視されないように、光束１１２の広がりが制御され、光束１１２は片方の目１０１に投影される。

観視者１００の位置における光束１１２の投影領域１１４の大きさは、片方の目１０１が入り、両目が入らない大きさに設定される。観視者１００の両目（瞳）の間隔は、例えば、６０ミリメートル（ｍｍ）〜７５ｍｍであるので、観視者１００の位置における光束１１２の左右方向の幅（投影領域１１４の左右方向の幅）は、例えば７５ｍｍ以下設定される。さらに、６５ｍｍ以下に設定されても良く、さらに６０ｍｍ以下に設定されても良い。この投影領域１１４の大きさは、例えば、主に投影部１２０に含まれる光学素子によって制御される。

反射部７１１（例えばフロントガラス部７１０）は、観視者１００からの距離が２１．７ｃｍ以上の位置に配置される。これにより、観視者１００が映像を片方の目１０１で観視した場合において、知覚する奥行き感が増強され、また、表示オブジェクト１８０を所望の奥行き位置に知覚させ易くできる。

映像投影部１１５は、光束１１２を観視者１００の両目に投影しても良い。観視者１００は両目で表示オブジェクト１８０を観視しても良い。

制御部２５０は、映像投影部１１５を制御して、観視者１００の位置における光束１１２の位置（投影位置１１３）を制御する。

なお、ここで、説明の便宜上、車両７３０の後から前に向かう方向をＺ軸方向とする。そして、車両７３０の左から右に向かう方向をＸ軸方向とする。車両７３０の下から上に向かう方向をＹ軸方向とする。車両７３０の後ろから前に見たときの左から右に向かう方向がＸ軸の正の方向である。

制御部２５０は、例えばＺ軸方向における観視者１００の位置の例えばＸ−Ｙ平面内の光束１１２の位置（投影位置１１３）を制御する。特に、光束１１２のＸ軸方向に沿った位置が変更される。

例えば、情報入手部２１０から、車両情報ｓ０１または車両情報に基づく制御用情報ｓ０２が制御部２５０に供給される。制御部２５０は、例えば制御用情報ｓ０２に基づいて制御信号ｓ０３を駆動部１２７に供給する。

駆動部１２７は、制御信号ｓ０３に基づいて、映像投影部１１５に含まれる光学素子（例えば出射側ミラー１２６）の角度や位置などを変更し、投影位置１１３を変更する。

なお、制御部２５０は、必ずしも映像投影部１１５と一体的に設けられなくても良く、車両７３０の任意の場所に設置しても良い。制御部２５０からの制御信号ｓ０３は、電気信号や光信号などの有線または無線の方式により、映像投影部１１５に供給される。

実施形態に係る制御部２５０は、観視者１００の位置における光束１１２の位置（投影位置１１３）を変えるときに、情報入手部２１０が入手した速度Ｖｃ及び舵角δと、係数ｋと、を用いて、投影位置１１３を、ｋ×（Ｖｃ）^２×δの距離だけ変える。投影位置１１３の変化のときの投影位置１１３の移動距離Ｌ１は、ｋ×（Ｖｃ）^２×δとされる。ここで、（Ｖｃ）^２×δを走行状態特性値Ｐｒとすると、投影位置１１３の変化のときの投影位置１１３の移動距離Ｌ１は、ｋ×Ｐｒとされる。

例えば、速度Ｖｃの単位がｋｍ／ｈ（キロメートル毎時）であり、舵角δの単位が度である場合に、例えば、係数ｋは、４×１０^−４以上、８×１０^−４以下程度とされる。例えば、速度Ｖｃが４０ｋｍ／ｈであり、舵角δが３０度である場合には、投影位置１１３の移動距離Ｌ１は、１９．２ｍｍ以上、３８．４ｍｍ以上とされる。この係数ｋは、後述するように実験により求められた。なお、速度Ｖｃ、舵角δ及び移動距離Ｌ１の単位が変われば、係数ｋも変わる。

なお、この係数ｋは、車両７３０の仕様（例えば車両７３０の高さや、座席の形状など）、及び、観視者１００の特性や嗜好などに基づいて変更可能である。

ここで、例えば、舵角δが正である場合は、車両７３０は右方向に進行方向を変えるものとする。そして、舵角δが負である場合に、車両７３０は左方向に進行方向を変えるものとする。

舵角δが正のときの投影位置１１３の移動方向は、Ｘ軸方向の正の方向とされる。車両７３０が右方向に進行方向を変える場合（例えば右カーブまたは右折時）は、投影位置１１３は、車両７３０が直進しているときの投影位置１１３から右方向に移動される。

舵角δが負のときの投影位置１１３の移動方向は、Ｘ軸方向の負の方向とされる。車両７３０が左方向に進行方向を変える場合（例えば左カーブまたは左折時）は、投影位置１１３は、車両７３０が直進しているときの投影位置１１３から左方向に移動される。

このように、投影位置１１３の変化のときの投影位置１１３の移動距離Ｌ１をｋ×（Ｖｃ）^２×δで制御することで、高い位置精度で観視者１００に映像を投影できる。

以下、この構成を導出する基となった実験結果の例について説明する。
以下説明する実験においては、車両７３０が左カーブで走行するときの観視者１００（運転者）を撮像し、その結果から観視者１００の目１０１の位置を測定した。

図２は、車両の走行に関する実験結果を例示するグラフ図である。
図２の横軸は、走行状態特性値Ｐｒである。縦軸は、目１０１の位置であり、基準の位置からの移動距離Ｌ０１である。
この結果は、速度Ｖｃをほぼ一定とし、舵角δが変化するときの例である。

図２に表したように、走行状態特性値Ｐｒに対して目１０１の移動距離Ｌ０１はほぼ直線的に変化することが分かった。なお、このときの目１０１の移動方向は、Ｘ軸方向の負の方向（すなわち左方向）である。

なお、図２から分かるように、走行状態特性値Ｐｒの絶対値が増大するとき（カーブに入るとき）と、減少するとき（カーブから出るとき）と、で目１０１の移動距離Ｌ０１が異なる。走行状態特性値Ｐｒの絶対値が増大するときの目１０１の移動距離Ｌ０１は、走行状態特性値Ｐｒの絶対値が減少するときの目１０１の移動距離Ｌ０１よりも大きい。

この実験例は左カーブの場合であるが、右カーブの場合も同様の結果が得られた。ただし、右カーブの場合には、左カーブの場合と逆に、目１０１の移動方向は、Ｘ軸方向の正の方向であった。

このように、左カーブでは、観視者１００の頭部１０５（目１０１）は左方向に移動する。これは、左カーブにおいては、観視者１００に右方向の加速度が印加され、観視者１００はこの加速度に抗する行動をとり、頭部１０５を左方向に移動させる（傾ける）ことが原因と考えられる。逆に、右カーブでは、観視者１００の頭部１０５（目１０１）は右方向に移動する。これは、右カーブにおいては、観視者１００に左方向の加速度が印加され、観視者１００はこの加速度に抗する行動をとり、頭部１０５を右方向に移動させる（傾ける）ことが原因と考えられる。

この結果から、走行状態特性値Ｐｒを基に、観視者１００の位置における光束１１２の位置（投影位置１１３）を制御することで、車両７３０の進行方向が変化し、それに伴って観視者１００の頭部１０５（具体的には目１０１）の位置が変化することに対応させて、精度良く光束１１２を目１０１に投影させることができる。

図３は、第１の実施形態に係る車載表示装置の動作を例示するグラフ図である。
図３の横軸は、走行状態特性値Ｐｒである。図３の縦軸は、観視者１００の位置における光束１１２の投影位置１１３の基準の位置（予め定められた初期位置）からの移動距離Ｌ１である。走行状態特性値Ｐｒが正であるときは、右方向に進行方向を変える（例えば右カーブや右折など）場合に対応し、負であるときは、左方向に進行方向を変える（例えば左カーブや左折など）場合に対応する。

図３に表したように、本実施形態に係る車載表示装置１０においては、光束１１２の投影位置１１３の移動距離Ｌ１は、走行状態特性値Ｐｒに対して実質的に比例する。

すなわち、制御部２５０は、観視者１００の位置における光束１１２の位置（投影位置１１３）を変えるときに、情報入手部２１０が入手した速度Ｖｃ及び舵角δと、係数ｋと、を用いて、投影位置１１３を、ｋ×（Ｖｃ）^２×δの距離で変える。制御部２５０は、光束１１２の投影領域１１４を、水平方向について、初期位置から（Ｖｃ）^２×δに実質的に比例した量（移動距離Ｌ１）の移動をさせているように、映像投影部１１５の駆動を制御する。水平方向は、予め定められた初期位置に向けて投射された光束１１２の光軸１１４ａに対して直交する方向である。例えば、制御部２５０は、Ｖｃとδとを用いた演算により、その量（移動距離Ｌ１）を定める。

そして、走行状態特性値Ｐｒが正（例えば、車両７３０の左から右への方向）のときは、移動距離Ｌ１は正（車両７３０の左から右への方向）とされ、走行状態特性値Ｐｒが負（例えば、車両７３０の右から左への方向）のときは、移動距離Ｌ１は負（車両７３０の右から左への方向）とされる。

これにより、高い位置精度で観視者１００に映像を投影できる。

特に、車載表示装置１０において、光束１１２が片方の目１０１で観視される場合には、光束１１２の幅は狭く設定される。このような単眼視のＨＵＤにおいて、従来の方法では、光束１１２の投影位置１１３の制御の精度が低く、実用的でない。本実施形態は、このように、単眼視のＨＵＤにおいて発生する新たな課題の解決に取り組むものである。

すなわち、車載表示装置１０においては、観視者１００の位置における光束１１２の投影領域１１４の幅（左右方向の幅）が、例えば７５ｍｍ以下に設定され、このような狭い幅の光束１１２の投影位置１１３が上記のように制御される。このように、光束１１２が狭い幅である場合に、本実施形態の効果が特に顕著に発揮される。

本実施形態においては、光束１１２の移動距離Ｌ１を、走行状態特性値Ｐｒに対して直線的に変化させることで、高い位置精度が、走行状態特性値Ｐｒ（すなわち（Ｖｃ）^２×δ）を基にして、簡単な演算により求められる利点がある。

ただし、光束１１２の移動距離Ｌ１は、厳密に（Ｖｃ）^２×δに比例しなくても良く、移動距離Ｌ１には誤差が含まれていても良い。例えば、移動距離Ｌ１は、ｋ×（Ｖｃ）^２×δを中心とした、所定の範囲に設定されていても良い。

図４は、第１の実施形態に係る車載表示装置の別の動作を例示するグラフ図である。
図４の横軸は、走行状態特性値Ｐｒであり、縦軸は、観視者１００の位置における光束１１２の投影位置１１３の移動距離Ｌ１である。
図４に表したように、投影位置１１３の移動距離Ｌ１は、（Ｖｃ）^２×δに比例する制御Ｐ１において所定の誤差で制御される。この誤差の例が、図４において誤差範囲Ｐ２で示されている。誤差範囲Ｐ２は、例えば、ｋ×（Ｖｃ）^２×δのプラスマイナスｘ％の範囲である。移動距離Ｌ１は、例えば、ｋ×（Ｖｃ）^２×δのプラスマイナス２０％（すなわち、ｘ＝２０）で制御される。

例えば、制御法Ｐ３のように、移動距離Ｌ１の（Ｖｃ）^２×δに対する変化率（係数ｋ）が、誤差範囲Ｐ２（例えば、ｋ×（Ｖｃ）^２×δのプラスマイナス２０％）内で変化しても良い。光束１１２の移動距離Ｌ１は、ｋ×（Ｖｃ）^２×δのプラスマイナス２０％の範囲内で変化する曲線状（折れ線状）で制御されても良い。

このときも、図２に関して説明したように、観視者１００の目１０１の移動の特性に適合するように、光束１１２の移動距離Ｌ１は、走行状態特性値Ｐｒ（すなわち（Ｖｃ）^２×δ）に対して、実質的に（例えばプラスマイナス２０％以下で）比例してに制御される。

ここで、図２に関して説明したように、走行状態特性値Ｐｒの絶対値が増大するときの目１０１の移動距離Ｌ０１は、減少するときの移動距離Ｌ０１よりも大きい。これに対応するように、係数ｋを制御しても良い。

図５は、第１の実施形態に係る車載表示装置の別の動作を例示するグラフ図である。
図５の横軸は、走行状態特性値Ｐｒであり、縦軸は、観視者１００の位置における光束１１２の投影位置１１３の移動距離Ｌ１である。
図５に表したように、移動距離Ｌ１の走行状態特性値Ｐｒに対する直線の傾きは、移動距離Ｌ１の絶対値が増大するときの方が、減少するときよりも大きい。すなわち、移動距離Ｌ１の絶対値の（Ｖｃ）^２×δの値に対する比例係数（係数ｋ）の絶対値は、移動距離Ｌ１の絶対値が減少するときよりも移動距離Ｌ１の絶対値が増大するときの方が大きい。

同じ走行状態特性値Ｐｒに対して、走行状態特性値Ｐｒの絶対値が増大するときの光束１１２の投影位置１１３の移動距離Ｌ１の絶対値は、走行状態特性値Ｐｒの絶対値が減少するときの移動距離Ｌ１の絶対値よりも大きい。

すなわち、走行状態特性値Ｐｒ（（Ｖｃ）^２×δ）の絶対値が増大するときの係数ｋ（の絶対値）は、走行状態特性値Ｐｒ（（Ｖｃ）^２×δ）の絶対値が減少するときの係数ｋ（の絶対値）よりも大きく設定される。

例えば、走行状態特性値Ｐｒが正であり走行状態特性値Ｐｒが増大するときの第１係数ｋ１は、走行状態特性値Ｐｒが正であり走行状態特性値Ｐｒが減少するときの第２係数ｋ２よりも大きく設定される。

例えば、走行状態特性値Ｐｒが負であり走行状態特性値Ｐｒの絶対値が増大するときの第３係数ｋ３は、走行状態特性値Ｐｒが負であり走行状態特性値Ｐｒの絶対値が減少するときの第４係数ｋ４よりも大きく設定される。

これにより、目１０１の移動に関する特性により適合した光束１１２の投影位置１１３の制御が可能になる。

図６は、第１の実施形態に係る車載表示装置の別の動作を例示するグラフ図である。
図６の横軸は、走行状態特性値Ｐｒであり、縦軸は、観視者１００の位置における光束１１２の投影位置１１３の移動距離Ｌ１である。
図６に表したように、本動作においては、走行状態特性値Ｐｒに関して、第１しきい値Ｐｒ１（例えば正のしきい値）と、第２しきい値Ｐｒ２（例えば負のしきい値）と、が定められている。走行状態特性値Ｐｒが第１しきい値Ｐｒ１以下で第２しきい値Ｐｒ２以上のときには、移動距離Ｌ１は０である。走行状態特性値Ｐｒが、第１しきい値Ｐｒ１よりも大きいときに、移動距離Ｌ１は、Ｌ１＝ｋ×Ｐｒの関係で表される値である。走行状態特性値Ｐｒが負で、第２しきい値Ｐｒ２よりも小さいときに、移動距離Ｌ１は、Ｌ１＝ｋ×Ｐｒの関係で表される値である。走行状態特性値Ｐｒが、第１しきい値Ｐｒ１または第２しきい値Ｐｒ２のときに、移動距離Ｌ１の絶対値がステップ状に増大する。

この例では、制御部２５０は、走行状態特性値Ｐｒの絶対値が所定のしきい値を超えたときに、光束１１２の投影位置１１３を移動させて投影位置１１３を目１０１の移動に連動させる制御を開始する。制御部２５０は、しきい値以下の場合には、投影位置１１３を移動させない。

例えば、車両７３０の操舵装置７３１には、あそび（無感範囲）が設けられている。このため、所定の角度以下の舵角δの範囲においては、投影位置１１３を変更する必要がない場合がある。

走行状態特性値Ｐｒに関して、操舵装置７３１のあそびの角度に対応する第１しきい値Ｐｒ１（例えば正側）及び第２しきい値Ｐｒ２（例えば負側）が予め定められる。制御部２５０は、求めた走行状態特性値Ｐｒの絶対値が、第１しきい値Ｐｒ１及び第２しきい値Ｐｒ２の絶対値以下である場合は、投影位置１１３を移動させず、第１しきい値Ｐｒ１及び第２しきい値Ｐｒ２の絶対値を超えたときに投影位置１１３を移動させる処理を実施する。

制御部２５０は、ｋ×（Ｖｃ）^２×δの絶対値が予め定められた値よりも大きいときに光束１１２の位置（投影位置１１３）を変え、予め定められた値以下のときに投影位置１１３を変えない。
これにより、違和感が少なく、高い位置精度で観視者に映像を投影できる。

（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施形態に係る車載表示装置の構成を例示する模式図である。
本実施形態に係る車載表示装置２０は、既に説明した映像投影部１１５、情報入手部２１０及び制御部２５０を備える。これらの構成に関しては、車載表示装置１０と同様なので説明を省略する。

本実施形態においては、情報入手部２１０は、観視者１００の体重、観視者１００の身長、観視者１００の座高、観視者１００の年齢、及び、観視者１００から設定された値の少なくともいずれかを含む観視者情報をさらに入手する。観視者１００から設定された値は、観視者１００が自らの嗜好（要求）によって設定するものであり、係数ｋを増減させるために用いられる設定値である。また、観視者情報は、観視者の性別をさらに含んでも良い。

例えば、車載表示装置１０に接続された入力部２３０から、車両７３０の使用者が上記のような観視者情報を入力し、入力された観視者情報を情報入手部２１０が入手する。なお、上記の入力部２３０の構成は任意である。入力部２３０は、例えば、ＣＩＤ(センターインフォメーションディスプレイ)などに含まれても良い。入力部２３０には、車両７３０に設けられる任意の入力機器を用いることができる。また、入力部２３０は車載表示装置２０に含まれても良い。

係数ｋは、情報入手部２１０により入手された観視者情報に基づいて定められることができる。係数ｋは、観視者情報に基づいて変更可能である。

走行状態特性値Ｐｒが同じでも、観視者１００の特性（例えば、観視者１００の体重、観視者１００の身長、観視者１００の座高、観視者１００の年齢、及び、観視者１００の固体差など）によって、目１０１の移動距離Ｌ０１が異なることが分かった。このため、観視者１００に関する観視者情報に基づいて係数ｋを設定することで、観視者１００の目１０１の位置に、より高い精度で光束１１２の投影位置１１３を合わせることができる。

特に、観視者１００のそれぞれの要求によって、係数ｋを調整できることが望ましい。例えば、車載表示装置１０が車両７３０に搭載されて使用者が使い始めるときには、例えば車両７３０の仕様に適合するように係数ｋが設定される。その後、使用者が使い始めて見ると、使用者の特性（運転中の習慣など）により、目１０１の移動距離Ｌ０１の特性と、設定された係数ｋを用いた投影位置１１３の移動距離Ｌ１の特性と、の一致度が低い場合があり得る。このとき、使用者（観視者１００）が、自分の特性に合うように、係数ｋを設定することで、より使い易くできる。

車載表示装置２０は、観視者情報格納部２４０をさらに備えることができる。観視者情報格納部２４０は、観視者１００に関する観視者情報を格納する。係数ｋは、観視者情報格納部２４０に格納された観視者情報に基づいて定められる。係数ｋは、観視者情報に基づいて変更可能である。

車載表示装置２０を使用する度に、観視者情報を入力することは煩雑である。情報入手部２１０で入力した観視者情報を観視者情報格納部２４０に格納し、必要なときに観視者情報格納部２４０から観視者情報を取り出すことで、より便利になる。

とくに、複数の使用者が車載表示装置２０を交代で使用する場合において、複数の使用者における観視者情報を格納することで、より便利になる。

（第３の実施の形態）
図８は、第３の実施形態に係る車載表示装置の動作を例示するグラフ図である。
図８に表したように、この例では、投影位置１１３の移動距離Ｌ１は、走行状態特性値Ｐｒ（＝（Ｖｃ）^２×δ）の値の変化に対して、ステップ状に変化している。Ｐｒの算出値に対して、複数の区間が設けられている。例えば、移動距離Ｌ１が増大するときにおいて、Ｐｒの算出値に関して、第１〜第５区間Ｉ１〜Ｉ５が予め定められる。移動距離Ｌ１が減少するときにおいて、Ｐｒの算出値に関して、第１〜第５区間Ｄ１〜Ｄ５が予め定められる。この例では、第１〜第５区間Ｄ１〜Ｄ５は、第１〜第５区間Ｉ１〜Ｉ５とは異なる。ただし、実施形態はこれに限らず、第１〜第５区間Ｄ１〜Ｄ５は、第１〜第５区間Ｉ１〜Ｉ５と同じでも良い。区間の数は５に限らず、任意である。

この例では、第１区間Ｉ１のときは、移動距離Ｌ１は０である。第２区間Ｉ２のときは、移動距離Ｌ１は０よりも大きい一定の値（この例では２０ｍｍ）である。第３区間Ｉ３のときは、移動距離Ｌ１は、第２区間Ｉ２のときよりも大きい別の一定の値（この例では４０ｍｍ）である。以下、同じように、移動距離Ｌ１が区間に応じて変化する。区間どうしの境界（しきい値）において、移動距離Ｌ１はステップ状に変化する。

例えば、制御部２５０に設けられるコンピュータが、走行状態特性値Ｐｒの算出値を複数のしきい値と比較する。その結果に基づいて移動距離Ｌ１が決定される。移動距離Ｌ１は、離散的な値で設定される。このとき、図８に例示したように、走行状態特性値Ｐｒと移動距離Ｌ１との間の全体の関係は、Ｌ１＝ｋ×Ｐｒの関係とされている。

この例では、移動距離Ｌ１の変化の幅は、２０ｍｍである。ただし、実施形態はこれに限らず、移動距離Ｌ１の変化の幅は任意である。例えば、駆動部１２７には、ステッピングモータなどが用いられる。移動距離Ｌ１がステップ状に変化させられることで、より実用的な制御が可能になる。このように、制御部２５０は、移動距離Ｌ１に対して予め定めた所定の区間については、映像投影部１１５の駆動を行わない制御を行う。この所定の区間は、制御設計の目的や意図に応じて適宜変更される。例示した例では、所定の区間は、それらの例に関して説明した効果を狙いとしたものとなる。

また、図８に示した例では、第１〜第５区間Ｄ１〜Ｄ５は、第１〜第５区間Ｉ１〜Ｉ５とは異なる。すなわち、移動距離Ｌ１の制御にヒステリシス特性を導入する。

例えば、カーブの途中において、車両７３０の向きはある一定の方向に向かって変化しているときでも、舵角δが微小変化を繰り返すことがある。このようなときに、ヒステリシス特性を用いることで、実用的な制御を行うことができる。

実施形態に係る車載表示装置においては、例えば、運転を開始する前に、光束１１２の投影位置１１３が初期設定される。初期設定においては、例えば、光束１１２の投影領域１１４の中心の位置が、観視者１００の片方の目１０１の位置に設定される。制御部２５０は、例えば、運転中のＶｃ及びδの値を用いた演算により、（Ｖｃ）^２×δに比例した移動距離Ｌ１を定める。制御部２５０は、映像投影部１１５を制御して投影領域１１４を移動させるときに、その移動距離Ｌ１だけ、光束１１２の投影領域１１４を予め定められた初期位置から移動させる。これにより、カーブなどで観視者１００の目１０１の位置が左右に移動したときも、目的とする片方の目１０１に光束１１２を入射させることができる。

ただし、実施形態はこれに限らない。（Ｖｃ）^２×δに比例した移動距離Ｌ１を定めるときに、例えば、加速度を用いても良い。

（第４の実施の形態）
第４の実施形態においては、制御部２５０は、左右方向（水平方向）の加速度を用いて、移動距離Ｌ１を定める。Ｐｒ（＝（Ｖｃ）^２×δ）の値は、車両７３０がカーブするときの遠心力に比例する。遠心力は、質量×（速度）^２／回転半径で表される。回転半径は、実質的にホイルベース／舵角に比例する。このことから遠心力は、舵角×(速度）^２に比例する。運転者（観視者１００）に加わる左右方向の遠心力は、左右方向の加速度に比例する。従って、左右方向の加速度を用いることで、（Ｖｃ）^２×δに比例した移動距離Ｌ１を定めることができる。

加速度は、例えば、車両７３０に設けられる加速度計７３０ｂなどによって求められる。ここで、車両７３０の進行方向が右に変化する場合は、遠心力は左方向に加わり、車両７３０の進行方向が左に変化する場合は、遠心力は右方向に加わる。従って加速度計７３０ｂから得られる加速度の左右方向に沿う向きは、車両７３０の方向の変化の向きと、逆である。このとき、例えば、比例係数（係数ｋ）として負の値を用いることで、投影位置１１３の移動の方向を、目１０１の移動の方向に一致させることができる。また、例えば、加速度の値の極性を反転させる処理を行うことで、投影位置１１３の移動の方向を、目１０１の移動の方向に一致させることができる。

加速度を用いるときも、移動距離Ｌ１の絶対値が増大するときの、移動距離Ｌ１の（Ｖｃ）^２×δに比例した値（加速度）に対する直線の傾きが、減少するときの傾きよりも大きくても良い。また、制御部２５０は、加速度の絶対値が予め定められた値よりも大きいときに、投影領域１１４を移動させ、予め定められた値以下のときは投影領域１１４を移動させない制御を行っても良い。また、制御部２５０は、加速度に対して予め定められた複数の区間に応じて、移動距離Ｌ１を定めても良い。このときも、移動距離Ｌ１が増大するときの複数の区間が、移動距離Ｌ１が減少するときの複数の区間と異なっても良い。

実施形態によれば、高い位置精度で観視者に映像を投影できる車載表示装置が提供される。

以上、具体例を参照しつつ、実施の形態について説明した。しかし、実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、車載表示装置に含まれる映像投影部、情報入手部、制御部、映像データ生成部、映像生成部及び投影部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより実施形態を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、実施形態の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、実施形態の要旨を包含する実施形態の範囲に含まれる。

その他、実施の形態として上述した車載表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての車載表示装置も、実施形態の要旨を包含する限り、実施形態の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０、２０…表示装置、 １００…観視者、 １０１…目、 １０５…頭部、 １１０…映像生成部、 １１２…光束、 １１３…投影位置、 １１４…投影領域、１１４ａ光軸、 １１５…映像投影部、 １２０…投影部、 １２１…光源、 １２２…テーパライトガイド、 １２３…光源側レンズ、 １２４…アパーチャ、 １２５…出射側レンズ、 １２６…出射側ミラー、 １２７…駆動部、 １３０…映像データ生成部、 １８０…表示オブジェクト、 １８１…像、 １８１ｐ…像形成位置、 ２１０…情報入手部、 ２３０…入力部、 ２４０…観視者情報格納部、 ２５０…制御部、 ７１０…フロントガラス部、 ７１１…反射部、 ７２０…ダッシュボード、 ７３０…車両、 ７３０ａ…車両情報制御部、７３０ｂ…加速度計、 ７３１…操舵装置、 Ｌ０１…目の移動距離、 Ｌ１…光束の位置の移動距離、 Ｐｒ…走行状態特性値、 Ｐｒ１、Ｐｒ２…第１、第２しきい値、 ｋ…係数、 ｋ１〜ｋ４…第１〜第４係数、 ｓ０１…車両情報、 ｓ０２…制御用情報、 ｓ０３…制御信号

Claims (10)

1. 映像を含む光束を反射部に反射させて投影する映像投影部と、
   車両の速度をＶｃとし前記車両の舵角をδとしたときに、前記光束の投影領域を、予め定められた初期位置に向けて投射された前記光束の光軸に直交する水平方向について、前記初期位置から（Ｖｃ）^２×δに実質的に比例した量の移動をさせているよう、前記映像投影部の駆動を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする車載表示装置。
2. 前記制御部は、前記Ｖｃと前記δとを用いた演算により、前記（Ｖｃ）^２×δに実質的に比例した量を定める制御部である、ことを特徴とする請求項１記載の車載表示装置。
3. 前記車両の直進方向に直交する水平方向についての加速度を検出する加速度計をさらに備え、
   前記制御部は、前記加速度により前記（Ｖｃ）^２×δに実質的に比例した量を算出している制御部である、ことを特徴とする請求項１記載の車載表示装置。
4. 前記制御部は、前記映像を観視する観視者の体重、前記観視者の身長、前記観視者の座高、前記観視者の年齢、及び、前記観視者から設定された値の少なくともいずれかを含む観視者情報に基づいて定めた係数を用いて、前記（Ｖｃ）^２×δに実質的に比例した量を定める制御部である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車載表示装置。
5. 前記映像を観視する観視者に関する前記観視者情報を格納する観視者情報格納部をさらに備え、
   前記制御部は、前記観視者情報格納部に格納された前記観視者情報に基づいて定めた係数を用いて、前記（Ｖｃ）^２×δに実質的に比例した量を定める制御部である、ことを特徴とする請求項４記載の車載表示装置。
6. 前記映像投影部は、前記車両の直進方向に直交する水平方向の前記初期位置における前記光束の幅を、７５ミリメートル以下にする映像投影部である、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車載表示装置。
7. 前記制御部は、（Ｖｃ）^２×δに比例した値を算出し、前記算出した値の絶対値が予め定められた値よりも大きいときに、前記投影領域の移動をさせる制御部である、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の車載表示装置。
8. 前記制御部は、前記量の前記（Ｖｃ）^２×δに対する比例係数ついて、前記量を増大させようとしているするときの前記比例係数の絶対値を、前記量を減少させようとしているときの前記比例係数の絶対値よりも大きくさせる制御部である、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の車載表示装置。
9. 前記制御部は、前記量に対して予め定めた所定の区間については、前記映像投影部の駆動を行わない制御を行う制御部である、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の車載表示装置。
10. 前記制御部は、（Ｖｃ）^２×δに比例した値が増大しているときに前記値が予め定めた区間内にあるときは前記映像投影部の駆動を行わず、（Ｖｃ）^２×δに比例した値が減少しているときに前記値が前記区間とは異なる区間内にあるときは前記映像投影部の駆動を行わない制御を行う制御部である、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の車載表示装置。