JP2015104930A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示する画像を運転手が容易に認識することが出来るヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】車両のウィンドシールド越しに運転手が虚像を視認できるようにウィンドシールドまたはコンバイナに映像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、道路標識情報を取得する標識情報取得部と、標識情報取得部が取得した道路標識情報に対応する標識画像を取得する標識画像取得部と、標識画像取得部が取得した標識画像を含む映像を生成する映像生成部と、映像生成部が生成した映像をウィンドシールドまたはコンバイナに向けて投影する投影部とを有し、映像生成部は、標識情報取得部が新しい道路標識情報を取得したとき、新しい道路標識情報を、その最初の出現位置から第１の方向に移動させ、その後、第１の方向とは異なる第２の方向に移動させて運転手の視野の中に登場させる映像を生成することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。【選択図】図３

Description

本発明は、映像を車両のフロントガラスまたはコンバイナに反射させ、該映像が虚像として車両の乗員に視認されるように表示する車両用のヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来、ナビゲーションシステムをはじめ、各種情報を視覚的に表示するシステムが車両に搭載されている。なかでも、各種情報が示された映像を車両のウィンドシールド越しに虚像として車両の乗員に視認されるように表示する技術、いわゆるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が知られている（例えば特許文献１）。

特開２００５−１９９９９２号公報

ところが、ウィンドシールド越しに虚像として視認する映像は、背景に埋もれて乗員が認識しづらいという課題があった。そこで、本発明の発明者は、特に道路標識の情報をヘッドアップディスプレイに表示することについて検討を行った結果、以下の課題を新たに見出した。即ち、道路標識情報は、車両の走行に伴って刻々と変化するため、新しい道路標識情報が出現したり、制限速度が切り替わってその内容が更新されたりして表示すべき内容が刻々と変化してしまうため、そのような道路標識情報の変化を、大きく表示しすぎると運転手の視界を妨げてしまい、かと言って控えめに小さく表示すると背景や車両速度などの他のヘッドアップディスプレイ表示にも埋もれてしまい、運転手が認識しづらいという課題である。

そこで、本発明の目的は、運転手が道路標識情報の出現や変化を認識することが容易な車両用情報表示装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車両のウィンドシールド越しに運転手が虚像を視認できるようにウィンドシールドまたはコンバイナに映像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
道路標識情報を取得する標識情報取得部と、標識情報取得部が取得した道路標識情報に対応する標識画像を取得する標識画像取得部と、標識画像取得部が取得した標識画像を含む映像を生成する映像生成部と、映像生成部が生成した映像をウィンドシールドまたはコンバイナに向けて投影する投影部とを有し、映像生成部は、標識情報取得部が新しい道路標識情報を取得したとき、新しい道路標識情報を、その最初の出現位置から第１の方向に移動させ、その後、第１の方向とは異なる第２の方向に移動させて運転手の視野の中に登場させる映像を生成することを特徴としている。

これにより、運転手が容易に道路標識情報の出現や変化を認識することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、映像生成部は、第１の方向が上方向成分のベクトルを含み、第２の方向が下方向成分のベクトルを含む映像を生成することを特徴としてもよい。

これにより、道路標識情報があたかもヘッドアップディスプレイ装置の表示可能領域に投げ込まれたかのように運転手に見せることが可能となり、より容易に運転手が道路標識情報の出現や変化を認識することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、映像生成部は、第１の方向に移動する速度と、第２の方向に移動する速度を徐々に加速もしくは減速させる映像を生成することを特徴としてもよい。

これにより、道路標識情報の動きを自然界における物体の運動に近づけることができ、より自然に運転手が道路標識情報の出現や変化を認識することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、車両の速度を取得する速度取得部を更に備え、映像生成部は、速度取得部が取得した速度が所定の閾速度よりも速いときには、速度取得部が取得した速度が所定の閾速度未満のときと比べて、道路標識画像を運転手の視野の中におけるより遠方に当たる位置に道路標識画像を登場させる映像を生成することを特徴としてもよい。

これにより、速度が速くなるにつれて視野が狭くなる傾向にある運転手にとって、より容易に運転手が道路標識情報の出現や変化を認識することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、映像生成部は、速度取得部が取得した速度が所定の閾速度よりも速いときには、速度取得部が取得した速度が所定の閾速度未満のときと比べて、出現位置から第１の方向への移動量、または第２の方向の方向への移動量の少なくとも一方を大きくする映像を生成することを特徴としてもよい。

これにより道路標識画像が、運転手から見て遠方に当たる位置に登場したとしても、その登場時の移動量が大きくなるので、運転手が容易に道路標識情報の出現や変化を認識することができる。

また、請求項６に記載の発明のように、請求項４または５に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、映像生成部は、速度取得部が取得した速度が所定の閾速度よりも速いときには、速度取得部が取得した速度が所定の閾速度未満のときと比べて、登場時の標識画像の大きさを小さく表示し、その後車両の進行に伴って標識画像の大きさを徐々に大きくする映像を生成することを特徴としてもよい。

これにより、運転手から見て遠方に当たる位置に道路標識情報が投げ込まれたかのように運転手に見せることが可能となり、より自然に運転手が道路標識情報の出現や変化を認識することができる。

また、請求項７に記載の発明のように、請求項１ないし６のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、標識情報取得部は、道路標識情報を、車両が現在走行中の道路に関する走行中道路標識情報と、現在走行中の道路に交差する交差道路標識情報とを区別して取得し、標識画像取得部は、交差道路標識情報に対して交差道路標識画像を取得し、映像生成部は、交差道路標識画像が、運転手の視野の中に登場した後に車両の進行に伴って運転手の視野の中から外に出て行くように移動する映像を生成することを特徴としてもよい。

これにより、運転手は交差する道路に関する道路標識情報と現在走行中の道路に関する道路標識情報とを明確に区別しながら路標識情報の出現や変化を認識することができる。

また、請求項８に記載の発明のように、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、標識情報取得部は、過去に取得した道路標識情報が更新されたとき、更新道路標識情報を取得し、映像生成部は、過去に取得した道路標識情報に対応する道路標識画像を変形して更新道路標識情報に対応する道路標識画像を表示する映像を生成することを特徴としてもよい。

これにより、道路標識情報が新たに追加された場合と、既存の道路標識情報が更新されたことを区別して運転手に認識させることができる。

また、請求項９に記載の発明のように、請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、映像生成部は、過去に取得した道路標識情報に対応する道路標識画像を変形して更新道路標識情報に対応する道路標識画像を表示する映像を生成する際、過去に取得した道路標識情報と更新道路標識情報との相対関係に基づいて道路標識画像の変形態様を変化させる映像を生成することを特徴としてもよい。

これにより、既存の道路標識情報に対して、更新された道路標識情報が運転に及ぼす影響を運転手に直感的に認識させることができる。

請求項１０に記載の発明のように、請求項８または９に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、映像生成部は、過去に取得した道路標識情報に対応する道路標識画像を変形して更新道路標識情報に対応する道路標識画像を表示する映像を生成する際、過去に取得した道路標識情報に対応する道路標識画像を表裏反転させて更新道路標識情報に対応する道路標識画像に変形させる映像を生成することを特徴としてもよいし、請求項１１に記載の発明のように、映像生成部は、過去に取得した道路標識情報に対応する道路標識画像を変形して更新道路標識情報に対応する道路標識画像を表示する映像を生成する際、過去に取得した道路標識情報に対応する道路標識画像がめくれて、その下から更新道路標識情報に対応する道路標識画像が現れる映像を生成することを特徴としてもよい。

また、更に請求項１２に記載の発明のように、映像生成部は、過去に取得した道路標識情報に対応する道路標識画像を変形して更新道路標識情報に対応する道路標識画像を表示する映像を生成する際、過去に取得した道路標識情報を拡大、縮小、色の変更のうち少なくとも一つを行いながら変形させる映像を生成することを特徴としてもよい。

また、請求項１３に記載の発明のように、車両のウィンドシールド越しに運転手が虚像を視認できるようにウィンドシールドまたはコンバイナに映像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、ウィンドシールドまたはコンバイナに映像を投影する投影部と、道路標識情報の有無を検出する標識情報検出部と、道路標識情報に基づいて、映像中に表示する画像として道路標識画像を取得する標識画像取得部と、標識画像取得部が取得した標識画像を含む映像を生成し、映像中における画像の表示位置を設定する映像生成部と、を備え、映像生成部は、映像投影部が新しく表示する道路標識画像を、映像中の第１画像表示位置に表示した後に、第１画像表示位置から所定方向に離れた第２画像表示位置に表示し、その後、第２画像表示位置よりも第１画像表示位置に近い第３画像表示位置に表示する映像を生成するものであり、更に、投影部は、投影部が新しく表示する道路標識画像を第１画像表示位置、第２画像表示位置、第３画像表示位置とを連続的に移動する様子を映像として表示することを特徴としてもよい。

このようにすると、運転手は、道路標識画像が第１画像表示位置に表示されてから第３画像表示位置に至るまでの移動を目で追うことができるため、新しく出現した道路標識を認識しやすくすることが出来る。

また、請求項１４に記載の発明のように、請求項１３に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、第３画像表示位置に表示される道路標識画像は、運転手の視野の中において、車両の進行方向の手前側の景色に重畳するように表示される場合と、手前側と比べて奥側の景色に重畳するように表示される場合とで同等の大きさで表示され、第３画像表示位置と第２画像表示位置との間の距離は、当該道路標識画像が手前側の景色に重畳するように表示される場合に比べて、奥側の景色に重畳するように表示される場合の方が、短くなることを特徴としてもよい。

このようにすると、道路標識画像が充分な大きさで出現するため、運転手が道路標識画像の意味を認識しやすく、かつ、遠くの景色に重畳する道路標識画像ほど第３画像表示位置と第２画像表示位置との間の見かけ上の移動距離が短くなるため、運転手には、当該道路標識画像が自車両の近くに出現したり、遠くに出現したりするように見せかけることができ、よりヘッドアップディスプレイによる重畳表示感を高めることが出来る。

また、請求項１５に記載の発明のように、請求項１３に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、第３画像表示位置に表示される道路標識画像の大きさは、運転手の視野の中において、車両の進行方向の手前側の景色に重畳するように表示される場合に比べて、手前側より奥側の景色に重畳するように表示される場合の方が、小さくなり、第３画像表示位置と第２画像表示位置との距離は、当該道路標識画像が手前側の景色に重畳するように表示される場合に比べて、奥側の景色に重畳するように表示される場合の方が長くなることを特徴としてもよい。

このようにすると、道路標識画像の大きさが背景となる景色の距離に応じて変わるため、ヘッドアップディスプレイによる重畳表示感を高めることが出来る。

また、請求項１６に記載の発明のように、請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、ヘッドアップディスプレイ装置は、運転手が第３画像表示位置における道路標識画像を視認することが困難であるか否かを判定する視認困難性判定部を備え、映像生成部は、第３画像表示位置に表示される道路標識画像が運転手にとって視認が困難であると視認困難性判定部が判定した場合、道路標識画像をウィンドシールドの中央下部の第４画像表示位置に畳表示するように映像を生成し、投影部は、道路標識画像を第３画像表示位置から第４画像表示位置へと連続的に移動する様子を表示することを特徴としてもよい。

このようにすると、運転手は、車両の周囲状況が混雑するなどして、ヘッドアップディスプレイ装置の道路標識情報を表示する通常の表示エリア越しに他の車両が見えている場合など、道路標識画像を普段どおりに表示すると運転手にとって視認が困難であると判定される場合において、道路標識情報をウィンドシールドの中央下部の第４画像表示位置まで移動させるため、運転手が道路標識虚像を容易に認識することが出来る。

また、請求項１７に記載の発明のように、車両のウィンドシールド越しに運転手が虚像を視認できるようにウィンドシールドまたはコンバイナに映像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、ウィンドシールドまたはコンバイナに映像を投影する投影部と、道路標識情報の有無を検出する標識情報検出部と、道路標識情報に基づいて、道路標識画像を取得する標識画像取得部と、投影部が画像の表示を行う際に、道路標識画像が一旦表示された後、表示態様を変え、更にその後に元の表示態様へと戻るよう映像を生成する映像生成部とを備えるようにしてもよい。

このようにすると、運転手は道路標識画像の表示態様の変化を視認することで、道路標識情報の存在を認識しやすくなる。

また、請求項１８に記載の発明のように、車両のウィンドシールド越しに運転手が虚像を視認できるようにウィンドシールドまたはコンバイナに映像を投影するヘッドアップディスプレイ装置において、映像を生成する映像生成部と、映像生成部が生成した映像をウィンドシールドまたはコンバイナに向けて投影する投影部とを有し、映像生成部は、画像を、その最初の出現位置から第１の方向に移動させ、その後、第１の方向とは異なる第２の方向に移動させて運転手の視野の中に登場させる映像を生成するようにすれば、運転手が容易に新しい画像の出現や変化を認識することができる。

本発明の第１実施形態における、ヘッドアップディスプレイ装置を説明するための図である。 第１実施形態における、ヘッドアップディスプレイ装置の制御ユニット１２を含む、車載機器の接続関係を示すブロック図である。 第１実施形態において、ヘッドアップディスプレイ装置が道路標識情報を表示する様子を示す図である。 第１実施形態における、ヘッドアップディスプレイ装置の道路標識情報の表示、非表示に関するメインルーチンを示すフローチャートである。 第１実施形態における、道路標識表示ルーチンの詳細を示すフローチャートである。 第１実施形態における、道路標識削除ルーチンの詳細を示すフローチャートである。 第１実施形態において、更新道路標識情報が表示される際の変形アニメーションの例を示す図である。 第１実施形態において、更新道路標識情報が表示される際の変形アニメーションの例を示す図である。 第１実施形態において、更新道路標識情報が表示される際の変形アニメーションの例を示す図である。 第１実施形態において、現在走行中の道路に交差する道路に関する交差道路標識情報を、ヘッドアップディスプレイ装置が表示する様子を示す図である。 第２実施形態における、制御ユニット１２内のＣＰＵ１２３のなす役割を示す図である。 第２実施形態において、ヘッドアップディスプレイ装置が道路標識情報を表示する様子を示す図である。 第２実施形態における、道路標識表示ルーチンを示すフローチャートである。 その他の実施形態において、ヘッドアップディスプレイ装置が画像を表示する様子を示す図である。 その他の実施形態において、ヘッドアップディスプレイ装置が道路標識情報を検知し、画像として表示する様子を示す図である。 その他の実施形態において、ヘッドアップディスプレイ装置が道路標識情報を検知し、画像として表示する様子を示す図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態においての構成の一部のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することが出来る。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりでなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることが出来る。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置１０の構成を示している。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、道路標識画像１５０を光として投射する投影部１１、各種制御を行う制御ユニット１２を備えている。ヘッドアップディスプレイ装置１０は更に、投影部１１が照射する光を反射する反射鏡１３と、該反射鏡１３から投射された光を反射する凹面鏡１４を備えている。そして、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、凹面鏡１４が投射した光をウィンドシールド１５またはコンバイナに反射させて、運転手１００に道路標識画像１５０を虚像として視認させる。このため、投影部１１が投射する道路標識画像１５０はウィンドシールド１５またはコンバイナ越しに車両前方の風景と重畳される。

図２は、本実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置１０の制御ユニット１２を含む車載機器の接続関係を示した図である。制御ユニット１２は、入力ポート１２１、メモリ１２２、ＣＰＵ１２３、出力ポート１２４を備えている。本実施形態において、ＣＰＵ１２３は、標識情報取得部１２３１、標識画像取得部１２３２、映像生成部１２３３、速度取得部１２３４の役割を担っている。

制御ユニット１２は、情報入力部２０と車載ネットワークなどを通じてそれぞれ接続され、それらから各種情報を取得しＣＰＵ１２３で演算を行う。そして、ＣＰＵ１２３は、演算の結果に基づいて、投影部１１を制御する。

標識情報取得部１２３１は、車両前方の映像を取得する前方監視カメラ２１や、ナビ２２から、道路標識情報を取得する。例えばナビ２２は、車載の記憶装置もしくは外部サーバーに蓄えられた地図情報と、ＧＰＳ等から得られた現在地に基づいて道路標識情報の有無を判定し、標識情報取得部１２３１に伝達する。

標識画像取得部１２３２は、標識情報取得部１２３１が取得した道路標識情報に基づいて、道路標識画像１５０を取得する。具体的には、メモリ１２２に、予め道路標識情報と道路標識画像１５０とが関連付けて記憶されている。そして、標識画像取得部１２３２は、新しく取得された道路標識情報に基づいて、メモリ１２２から道路標識画像１５０を取得する。ここで本実施形態では道路標識画像１５０を車載のメモリ１２２に格納するようにしたが、道路標識画像１５０の取得方法はこれに限定されるものではなく、外部のサーバーから受信するようにしてもよい。

映像生成部１２３３は、標識画像取得部１２３２が取得した道路標識画像１５０を含む映像を生成する。この時、映像生成部１２３３は、道路標識画像１５０のヘッドアップディスプレイ装置１０の表示エリア１４９（図３参照）における表示位置なども設定する。また、映像生成部１２３３は生成した映像を、出力ポート１２４を介して投影部１１に出力する。

速度取得部１２３４は車速センサ２３からパルス信号を受け取り、該パルス信号から車両の速度を求める。ここで、本実施形態ではヘッドアップディスプレイ装置１０内部の制御ユニット１２で車両の速度をパルス信号から求めるようにしたが、もちろん、ヘッドアップディスプレイ装置１０の外部で車の速度を求め、ヘッドアップディスプレイ装置１０の制御ユニット１２は、単に計算された車両の速度を取得するだけでもよい。

投影部１１は、映像生成部１２３３が生成した映像をウィンドシールド１５またはコンバイナに投射する。投影部１１は液晶パネルと光源を備えるように構成してもよいし、マイクロレンズアレイやマイクロミラーアレイから構成されるスクリーンにレーザー光を照射する構成としてもよい。本実施形態において、投影部１１は、上述したように映像をウィンドシールド１５に向けて投射するが、ウィンドシールド１５の内側にコンバイナを設けて、コンバイナに映像を投影するようにしてもよい。

図３は、本実施形態における、ヘッドアップディスプレイ装置１０が、道路標識画像１５０を新しく表示する様子を示している。上述した投影部１１がウィンドシールド１５に投影する映像は、ヘッドアップディスプレイ装置１０の表示可能エリア１４９全体に投影されており、ウィンドシールド１５に反射した映像を見た車両の運転手は、映像中における道路標識画像１５０の表示位置が変化することで、あたかも表示エリア１４９内を道路標識画像１５０の虚像が移動しているように見える。

図３の例では、映像生成部１２３３が新しく取得された４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１および駐車禁止表示の画像１５２を含んだ映像を生成している。この際、映像生成部１２３３は、以下のような映像を生成し、作成された映像を、投影部１１が表示する。

４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１は、まず、第１画像表示位置１５１ａに表示される。そして、破線の矢印が示すように、第１画像表示位置１５１ａから第１の方向に移動し、第２画像表示位置１５１ｂを経て、第１の方向とは異なる第２の方向に移動し、第３画像表示位置１５１ｃに表示される。本実施形態においては、第１の方向は放物線状のカーブを描いて斜め上に向かう方向であり、４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１は、第１の方向に移動する際に上方向成分のベクトルを含んでいる。そして、第２の方向は同じく放物線状のカーブを描いて斜め下に向かう方向であり、４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１は、第１の方向に移動した後、第２の方向に移動する際に下方向成分のベクトルを含む。

また、４０Ｋｍ／時の制限速度表示１５１は、最初の出願位置、つまり第１画像表示位置１５１ａにおいて第１の方向に移動しだす速度が、第２画面表示位置１５１ｂで方向転換する際の速度よりも速い。そして、４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１の移動の上方向のベクトルの大きさは、最初の出願位置から第１の方向に移動するにつれて小さくなり、第１の方向から第２の方向へと移動が切り替わる時、つまり第２画像表示位置１５１ｂにおいて０になる。

そして、４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１は、第１の方向から第２の方向へと移動方向が切り替わった直後において、第２の方向に移動する速度は、第３画像表示位置１５１ｃに到達する直前と比べて遅い。つまり、本実施形態において、４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１の移動の下方向のベクトルの大きさは、４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１が第２の方向に移動するにつれて大きくなる。

換言すると、本実施形態における４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１は、第１画像表示位置１５１ａから第２画像表示位置１５１ｂを頂点とする上に凸の放物線を描いて第３画像表示位置１５１ｃまで移動される。そして、４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１の移動速度は、第１画像表示位置１５１ａを出た直後と、第３画像表示位置１５１ｃに到達する直前が最も早く、放物線の頂点をなす第２画像表示位置１５１ｂにおいて、瞬間的に上下方向の速度成分がゼロとなる。このため、道路標識画像１５０の動きを自然界における物体の運動に近づけることができ、運転手から見ると４０Ｋｍ／時の制限速度表示が、あたかも左下からウィンドシールド１５越しに見える視界中に投げ込まれて出現したように知覚することができ、容易に道路標識情報の出現や変化を認識することができる。

また、駐車禁止画像１５２も同様に、放物線を描いて運転手の視界中に出現する。図３の例においては、駐車禁止画像１５２は、４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１よりも大きく表示されるため、運転手から見ると、４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１よりも手前に出現したように見える。

一方、４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１は、駐車禁止画像１５２よりも大きさが小さい分だけ視認性が悪くなるが、第２画像表示位置と第３画像表示位置との間の距離ｄ１５１が駐車禁止画像１５２における第２画像表示位置と第３画像表示位置との間の距離ｄ１５２よりも長くなっているため、出現時に運転手の注目を惹きやすくなっている。

この画像表示位置の違いは、映像生成部１２３３が、車両の速度が所定の閾速度（例えば４０ｋｍ／ｈ）よりも速いときには、該閾速度未満の場合より、道路標識画像１５０を運転手の視野の中における、より遠方に当たる位置（ヘッドアップディスプレイ装置の表示エリアにおいて、より上方の位置）に道路標識画像１５０を登場させる映像を生成するためである。

このようにすれば、車両の速度が速くなるにつれて視野が狭くなる傾向にある運転手にとって、より容易に運転手１００が道路標識情報の出現や変化を認識することができる。

また、運転手１００の視野のより遠方にて視認される道路標識画像を小さく表示することで、道路標識画像１５０の大きさが背景となる景色の距離に応じて変わることになるため、ヘッドアップディスプレイによる重畳表示感を高めることが出来る。

次に図４〜図６を用いて、ヘッドアップディスプレイ装置１０が画像を表示する手順を説明する。図４は、制御ユニット１２が、道路標識情報を表示／非表する処理に関するするメインルーチンを示したフローチャートである。Ｓ１００において、制御ユニット１２は、道路標識画像１５０を表示するサブルーチンを実行し、Ｓ１１０において、道路標識画像１５０を削除するサブルーチンを実行する。

図５は、制御ユニット１２が道路標識情報を画像として表示するために実行する道路標識画像表示ルーチンの処理を詳しく示したフローチャートである。まず、Ｓ１０１において、標識情報取得部１２３１は、前方監視カメラ２１やナビ２２から道路標識の有無を検知する。標識情報取得部１２３１が、道路標識情報を検知した場合、Ｓ１０２に進み、そうでなければ、道路標識表示ルーチンを終了する。

Ｓ１０２において、標識画像取得部１２３２は、新しく検知された道路標識情報に対応した道路標識画像１５０がすでに表示されているかどうかを検知する。道路標識画像１５０がすでに表示されている場合、道路標識表示ルーチンを終了し、そうでなければ、Ｓ１０３に進む。

Ｓ１０３おいて、標識画像取得部１２３２は、新しく検知した道路標識に対応した道路標識画像１５０を、メモリ１２２から取得する。その後、Ｓ１０４に進む。尚、本実施形態ではメモリ２２から取得するようにしたが、本発明はもちろんこれに限定されるものではなく、遠隔地に設置されたサーバーから通信回線を経由して取得するようにしてもよい。

Ｓ１０４において、標識情報取得部１２３１は、新しく検知した道路標識情報が更新道路標識情報かどうかを検知する。更新道路標識情報であればＳ１０５に進み、そうでなければＳ１０６に進む。

Ｓ１０５において、映像生成部１２３３は、道路標識画像１５０の表示位置、大きさ、移動距離、及び変形アニメーションを設定し、映像を生成する。その後、Ｓ１０７に進む。

道路標識画像１５０の具体的な変形方法については図７〜９を用いて後述する。

Ｓ１０６において、映像生成部１２３３は、道路標識画像１５０の大きさ、第１画像表示位置、第２画像表示位置、第３画像表示位置を決定し、道路標識画像１５０が第１画像表示位置から第２画像表示位置を経由して第３画像表示位置へと順に移動する映像を生成する。このとき、道路標識画像１５０の移動速度は、第１画像表示位置から第２画像表示位置に向けて徐々に減速し、第２画像表示位置から第３画像表示位置に向けて徐々に増速するように決定される。ステップ１０６の処理を実行後、Ｓ１０７に進む。

Ｓ１０７では、投影部１１に生成された映像をウィンドシールド１５に向けて表示させ、道路標識表示ルーチンを終了する。

次に、図６を用いて、制御ユニット１２が道路標識画像１５０を消去する道路標識削除ルーチンについて説明する。Ｓ１１１において、映像生成部１２３３は、現在、投影部１１が表示している映像に含まれる道路標識画像１５０が表示不要かどうかを検知する。表示不要と判断された場合、Ｓ１１２に進み、そうでなければ道路標識削除ルーチンを終了する。表示不要となる場合は、運転中の車両が右左折などを行い、車両の進行道路が変り、制限速度が変化した場合などである。

Ｓ１１２では、映像生成部１２３３に表示不要となった道路標識画像１５０を削除した、映像を生成させ、道路標識削除ルーチンを終了する。

次に、Ｓ１０５において設定される変形アニメーションの例について、更新道路標識情報が示す制限速度が４０Ｋｍ／時から６ＯＫｍ／時に変化するときの様子を例にとって、図７〜９を用いて３パターン説明する。

図７に示された変形アニメーションの例では、図７（ａ）に示す態様において、４０と書かれた円１５４がコインのように上下に伸びる図示しない回転軸を中心に表裏反転するように回転して図７（ｂ）に示す態様１５４ａに変形し、さらに同方向に回転して図７（ｃ）に示す６０と書かれた円１５５に変化する。上記図示しない回転軸を中心とした回転は、１回転だけでも、複数回の回転でもよく、回転に伴って道路標識画像をフラッシュさせる視覚効果を伴うようにしてもよい。

図８に示された変形アニメーションの例では、図８（ａ）に示す態様において、４０と書かれた円１５４が縮小して、図８（ｂ）に示す小さな円に変形し、その後拡大して図８（ｃ）に示す６０と書かれた円１５５に変化する。図８（ａ）ないし図８（ｂ）に至る過程の縮小と拡大は、一旦行き過ぎた後に既定の値まで戻るオーバーシュートを伴うようにしてもよい。また、該拡大／縮小に伴って画像の色を変えるようにしてもよい。

図９に示された変形アニメーションの例では、図９（ａ）に示す態様において、４０と書かれた円１５４の上端がめくれ上がり、図９（ｂ）に示すように円の上下中間を結ぶ水平線で折り返されるよう変形し、さらに折り返された上端が下端と重なることで図９（ｃ）に示す６０と書かれた円１５５に変化する。この図９に示す変形アニメーションの例では制限速度が４０Ｋｍ／時から６０Ｋｍ／時へと上がったため、上端からめくれ上がるアニメーションとしたが、逆に制限速度が下がる場合は、下端からめくれ上がるようなアニメーションとすると良い。このように過去に取得した道路標識情報と更新道路標識情報との相対関係に基づいて道路標識画像の変形態様を変化させる映像を生成することで、更新された道路標識情報が運転に及ぼす影響を運転手に直感的に認識させることができる。

上記図７ないし図９を用いた説明では、制限速度の更新を例にとって説明したが、もちろん本発明はこれに限定されるものではなく、駐車禁止標識と駐停車禁止標識のように排他的な同種の道路標識を取得した場合に古い道路標識画像を新しい道路標識画像に置き換える際に同様の変形アニメーションを採用するようにしてもよい。このようにすることで、運転手は、新たな種類の道路標識情報が新たに追加された場合と、既存の道路標識情報が同種の道路標識情報で置き換えられて更新されたことを区別して認識することができる。

次に、図１０を用いて、ヘッドアップディスプレイ装置１０を用いた交差道路標識情報の表示について説明する。本実施形態における標識情報取得部１２３１は、例えばナビ２２や、図示しない外部サーバーから車両が現在走行中の道路に関する走行中道路標識情報だけでなく、現在走行中の道路に交差する交差道路標識情報も取得する。

そして標識画像取得部１２３２は、取得された交差道路標識情報に対して交差道路標識画像を取得し、映像生成部は、図１０に示すような態様で交差道路標識画像を運転手の視野の中に登場させる。

図１０は交差する道路が一方通行であり、現在走行中の道路から進入できないという情報を取得した場合の例を示したものである。映像生成部１２３３は、交差する道路の路面に対応する位置から交差道路標識画像１５３が下から上に向かって出現させ、その後車両の進行に伴って運転手の視野の中から外に出て行くように移動する映像を生成する映像を生成する（図１０（ａ）〜図１０（ｃ）参照）。

これにより、運転手は交差する道路に関する道路標識情報と現在走行中の道路に関する道路標識情報とを明確に区別しながら路標識情報の出現や変化を認識することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置１０は、図１１に示すように、ＣＰＵ１２３が視認困難性判定部１２３５を備えている点で上記第１実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置と異なる。視認困難性判定部、は他の車両や、建物など自車両周辺の情報を検知し、ドライバから見たときに他の車両や建物などの自車両周辺の情報が映像生成部１２３３が設定する第３画像表示位置と重畳しているかどうかを判別する。

図１２は、本実施形態において、ヘッドアップディスプレイ装置１０が、新しく検知した道路標識に対応する道路標識画像１５０を表示する様子を示している。映像生成部１２３３は、新しく検知された停車禁止画像１５２を含む映像を生成する際に、停車禁止画像１５２の最終的な表示位置を決定する。図１２に示された例では、視認困難性判定部１２３５が、自車両の前方に他車両９００が位置していることを検知しており、その位置は第１画像表示位置１５２ａ、第２画像表示位置１５２ｂを経て停車禁止画像１５２が表示される第３画像表示位置１５２ｃと重畳している。このまま、映像の生成が行われ、投影部１１が映像を表示すると、停車禁止画像１５２によって他車両９００と停車禁止画像１５２が視認しにくくなる。

このような問題を未然に防ぐために、視認困難性判定部１２３５が、他車両９００のような障害物の位置と新しく表示される道路標識画像１５０の第３画像表示位置１５２ｃとが重畳すると判定した場合、映像生成部１２３３は、道路標識画像１５０が第２の方向に移動して第３画像表示位置１５２ｃに到達した後、更に第３の方向に移動して、第４画像表示位置１５２ｄに至るような映像を生成する。すなわち、映像生成部１２３３は、道路標識画像１５０が第３画像表示位置から第４画像表示位置に移動するような映像を生成する。

このため、他車両９００のような障害物があるとしても、運転手１００は、新しく表示される道路標識画像１５０を視認することが可能となる。本実施形態では、第４画像表示位置１５２ｄとして、ヘッドアップディスプレイ装置１０の表示可能エリア１４９のうち、中央の下端寄りのエリアが割り当てられている。

次に、図１３のフローチャートを用いて、本実施形態における、道路標識情報の表示に関するサブルーチンを示すフローチャートを説明する。図１３の基本的な流れは、図５にて説明したフローチャートと同じであるので、図５との相違点のみ説明する。

図１３のＳ２０６ａにおいて、視認困難性判定部１２３５は、自車両付近の障害物を検知して、道路標識画像１５０の第３画像表示位置と障害物の位置とが、重畳するかどうかを検知する。重畳する場合Ｓ２０６ｂに進み、そうでなければＳ１０７に進む。

Ｓ２０６ｂにおいて、映像生成部１２３３は、道路標識画像１５０の最終的な表示位置が上記第４画像表示位置となる映像を再生成する。その後、Ｓ１０７に進む。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態では道路標識情報を運転手の視野中に投げ入れるように表示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、映像生成部が、画像を、その最初の出現位置から第１の方向に移動させ、その後、第１の方向とは異なる第２の方向に移動させて運転手の視野の中に登場させる映像を生成するようにすれば、どのようなものであってもよい。例えば、図１４に示すように合流地点において、ヘッドアップディスプレイ装置１０の表示エリア１４９の左端から「合流注意」という表示３００を図１４（ａ）に示すように左から右に向かって出現させ、図１４（ｂ）に示すように更に左から右に移動させた（第１の方向への移動）後、図１４（ｃ）に示すように逆に右から左に移動させる（第２の方向への移動）ようにしてもよい。これにより、画像がその出現位置から一旦オーバーシュートした後、既定の位置に落ち着くように移動するため、運転手が容易に新しい画像の出現や変化を容易に認識することができるようになる。

また、図１５は更に別の例を示すものであり、投影部１１が画像の表示を行う際に、道路標識画像を一旦表示した後、一旦その表示態様を変化させ、その後に元の表示態様と戻る映像を生成するよう映像生成部１２３３を構成するようにしてもよい。具体的には、図１５（ａ）ないし図１５（ｃ）における表示態様の変化のように、一旦表示した道路標識画像１５４を、図７と同じく、上下に延びる図示しない回転軸に沿った回転を表すように変化させ、その後、元の表示態様に戻すと良い。また、図１６のように、画像を一旦表示した後、その表示態様を図１６（ｂ）に示すように大きさを変化させ、その後に元の大きさに戻る映像を生成するようにしてもよい。以上のように構成すれば、運転手は道路標識画像の表示態様の変化を視認することで、道路標識情報の存在を認識しやすくなる。

また、上述したように、上記実施形態ではウィンドシールド１５によって運転手１００に向けて光を反射させる構成としたが、ウィンドシールド１５の代わりにコンバイナを用いても良い。

また、標識画像取得部１２３２は道路標識画像１５０をメモリ１２２から取得したが、外部装置５０から取得するようにしても良い。

なお、第１実施形態において、第１の方向は上方向成分を含む方向であり、第２の方向は下方向成分を含む方向としたが、これに限るものではなく、図１４に例を挙げたごとく、第１の方向と第２の方向を車両の左右方向としたり、車両の進行方向および車両の反進行方向としたりしても良い。例えば、道路標識画像が運転手の視野の遠方側を出現し、第１の方向及び第２の方向を共に互いに僅かに方向の異なる視野の手前側に向かう方向として、除々に近づいてくるような映像を生成してもよい。また、そのような場合において手前側に近づくにつれて、道路標識画像を徐々に大きくすると尚良い。

また、第１実施形態では、道路標識画像１５０が第１の方向に移動する時に、除々に減速するようにし、第２の方向に移動するときに、除々に加速するようにした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、道路標識画像１５０が第１の方向に移動する時に、除々に加速するようにし、第２の方向に移動するときに、除々に減速するようにしてもよい。

また、第１実施形態において、４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１が移動する第２画像表示位置１５１ｂと第３画像表示位置１５１ｃとの距離は、停車禁止画像１５２の第２画像表示位置と第３画像表示位置との距離より長くしている。しかしながら、変形例として、４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１と駐車禁止画像１５２との大きさを等しいものとして、４０Ｋｍ／時の制限速度表示画像１５１が移動する第２画像表示位置１５１ｂと第３画像表示位置１５１ｃとの距離を、停車禁止画像１５２の第２画像表示位置と第３画像表示位置との距離よりも短くしても良い。このようにすると、遠くの景色に重畳する道路標識画像１５０ほど第３画像表示位置と第２画像表示位置との間の見かけ上の移動距離が短くなるため、運転手１００に対して、道路標識画像１５０が自車両の近くに出現したり、遠くに出現したりするように見せかけることができる。

また、速度取得部が取得した速度が所定の閾速度よりも速いときには、映像生成部によって、所定の閾速度未満のときと比べて、画像の登場時の大きさを小さく表示し、その後車両の進行に伴って画像の大きさを徐々に大きくするようにしてもよい。

１０ ヘッドアップディスプレイ装置、１００ 運転手、１１ 投影部、１２ 制御ユニット、１２３ ＣＰＵ、１２３１ 標識情報取得部、１２３２ 標識画像取得部、１２３３ 映像生成部、１２３４ 速度取得部、１２３５ 視認困難性判定部、１３ 反射鏡、１４ 凹面鏡、１５ ウィンドシールド、１５１ 制限速度表示画像、１５１ａ 第１画像表示位置、１５１ｂ 第２画像表示位置、１５１ｃ 第１画像表示位置、１５２ 駐車禁止画像、１５２ｄ 第４画像表示位置、１５３ 交差道路標識画像、１５４ 円、１５５ 円、２０ 情報入力部、２１ 前方監視カメラ、２２ ナビ、２３ 車速センサ、９００ 他車両

Claims (18)

1. 車両のウィンドシールド越しに運転手が虚像を視認できるように前記ウィンドシールドまたはコンバイナに前記映像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   道路標識情報を取得する標識情報取得部と、
   前記標識情報取得部が取得した前記道路標識情報に対応する標識画像を取得する標識画像取得部と、
   前記標識画像取得部が取得した前記標識画像を含む映像を生成する映像生成部と、
   前記映像生成部が生成した前記映像を前記ウィンドシールドまたは前記コンバイナに向けて投影する投影部とを有し、
   前記映像生成部は、前記標識情報取得部が新しい道路標識情報を取得したとき、前記新しい道路標識情報を、その最初の出現位置から第１の方向に移動させ、その後、前記第１の方向とは異なる第２の方向に移動させて前記運転手の視野の中に登場させる映像を生成することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記映像生成部は、前記第１の方向が上方向成分のベクトルを含み、前記第２の方向が下方向成分のベクトルを含む映像を生成することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記映像生成部は、前記第１の方向に移動する速度と、前記第２の方向に移動する速度を徐々に加速もしくは減速させる映像を生成することを特徴とする請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記車両の速度を取得する速度取得部を更に備え、
   前記映像生成部は、前記速度取得部が取得した速度が所定の閾速度よりも速いときには、前記速度取得部が取得した速度が前記所定の閾速度未満のときと比べて、前記道路標識画像を前記運転手の視野の中におけるより遠方に当たる位置に前記道路標識画像を登場させる映像を生成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記映像生成部は、前記速度取得部が取得した速度が前記所定の閾速度よりも速いときには、前記速度取得部が取得した速度が前記所定の閾速度未満のときと比べて、前記出現位置から第１の方向への移動量、または前記第２の方向の方向への移動量の少なくとも一方を大きくする映像を生成することを特徴とする請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記映像生成部は、前記速度取得部が取得した速度が前記所定の閾速度よりも速いときには、前記速度取得部が取得した速度が前記所定の閾速度未満のときと比べて、登場時の前記標識画像の大きさを小さく表示し、その後前記車両の進行に伴って前記標識画像の大きさを徐々に大きくする映像を生成することを特徴とする請求項４または５に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
7. 前記標識情報取得部は、前記道路標識情報を、前記車両が現在走行中の道路に関する走行中道路標識情報と、前記現在走行中の道路に交差する交差道路標識情報とを区別して取得し、
   前記標識画像取得部は、前記交差道路標識情報に対して交差道路標識画像を取得し、
   前記映像生成部は、前記交差道路標識画像が、前記運転手の視野の中に登場した後に前記車両の進行に伴って前記運転手の視野の中から外に出て行くように移動する映像を生成することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
8. 前記標識情報取得部は、過去に取得した前記道路標識情報が更新されたとき、更新道路標識情報を取得し、
   前記映像生成部は、前記過去に取得した道路標識情報に対応する前記道路標識画像を変形して前記更新道路標識情報に対応する前記道路標識画像を表示する映像を生成する
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
9. 前記映像生成部は、前記過去に取得した道路標識情報に対応する前記道路標識画像を変形して前記更新道路標識情報に対応する前記道路標識画像を表示する映像を生成する際、前記過去に取得した道路標識情報と前記更新道路標識情報との相対関係に基づいて前記道路標識画像の変形態様を変化させる映像を生成することを特徴とする請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
10. 前記映像生成部は、前記過去に取得した道路標識情報に対応する前記道路標識画像を変形して前記更新道路標識情報に対応する前記道路標識画像を表示する映像を生成する際、前記過去に取得した道路標識情報に対応する前記道路標識画像を表裏反転させて前記更新道路標識情報に対応する前記道路標識画像に変形させる映像を生成することを特徴とする請求項８または９に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
11. 前記映像生成部は、前記過去に取得した道路標識情報に対応する前記道路標識画像を変形して前記更新道路標識情報に対応する前記道路標識画像を表示する映像を生成する際、前記過去に取得した道路標識情報に対応する前記道路標識画像がめくれて、その下から前記更新道路標識情報に対応する前記道路標識画像が現れる映像を生成することを特徴とする請求項８または９に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
12. 前記映像生成部は、前記過去に取得した道路標識情報に対応する前記道路標識画像を変形して前記更新道路標識情報に対応する前記道路標識画像を表示する映像を生成する際、前記過去に取得した道路標識情報を拡大、縮小、色の変更のうち少なくとも一つを行いながら変形させる映像を生成することを特徴とする請求項８または９に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
13. 車両のウィンドシールド越しに運転手が虚像を視認できるように前記ウィンドシールドまたはコンバイナに映像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記ウィンドシールドまたは前記コンバイナに前記映像を投影する投影部と、
    道路標識情報の有無を検出する標識情報検出部と、
    前記道路標識情報に基づいて、前記映像中に表示する画像として道路標識画像を取得する標識画像取得部と、
    前記標識画像取得部が取得した前記標識画像を含む映像を生成し、前記映像中における前記画像の表示位置を設定する映像生成部と、を備え、
    前記映像生成部は、前記映像投影部が新しく表示する前記道路標識画像を、前記映像中の第１画像表示位置に表示した後に、前記第１画像表示位置から所定方向に離れた第２画像表示位置に表示し、その後、前記第２画像表示位置よりも前記第１画像表示位置に近い第３画像表示位置に表示する前記映像を生成するものであり、
    更に、前記投影部は、前記投影部が新しく表示する前記道路標識画像を前記第１画像表示位置、前記第２画像表示位置、前記第３画像表示位置とを連続的に移動する様子を前記映像として表示することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
14. 前記第３画像表示位置に表示される前記道路標識画像は、前記運転手の視野の中において、前記車両の進行方向の手前側の景色に重畳するように表示される場合と、前記手前側と比べて奥側の景色に重畳するように表示される場合とで同等の大きさで表示され、
    前記第３画像表示位置と前記第２画像表示位置との間の距離は、当該道路標識画像が前記手前側の景色に重畳するように表示される場合に比べて、前記奥側の景色に重畳するように表示される場合の方が、短くなることを特徴とする請求項１３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
15. 前記第３画像表示位置に表示される前記道路標識画像の大きさは、前記運転手の視野の中において、前記車両の進行方向の手前側の景色に重畳するように表示される場合に比べて、前記手前側より奥側の景色に重畳するように表示される場合の方が、小さくなり、
    前記第３画像表示位置と前記第２画像表示位置との距離は、当該道路標識画像が前記手前側の景色に重畳するように表示される場合に比べて、前記奥側の景色に重畳するように表示される場合の方が長くなることを特徴とする請求項１３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
16. 前記ヘッドアップディスプレイ装置は、前記運転手が前記第３画像表示位置における前記道路標識画像を視認することが困難であるか否かを判定する視認困難性判定部を備え、
    前記映像生成部は、前記第３画像表示位置に表示される前記道路標識画像が前記運転手にとって視認が困難であると前記視認困難性判定部が判定した場合、前記道路標識画像を前記ウィンドシールドの中央下部の第４画像表示位置に畳表示するように前記映像を生成し、
    前記投影部は、前記道路標識画像を前記第３画像表示位置から前記第４画像表示位置へと連続的に移動する様子を表示することを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
17. 車両のウィンドシールド越しに運転手が虚像を視認できるように前記ウィンドシールドまたはコンバイナに前記映像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記ウィンドシールドまたは前記コンバイナに前記映像を投影する投影部と、
    道路標識情報の有無を検出する標識情報検出部と、
    前記道路標識情報に基づいて、道路標識画像を取得する標識画像取得部と、
    前記投影部が前記画像の表示を行う際に、前記道路標識画像が一旦表示された後、表示態様を変え、更にその後に元の表示態様へと戻るよう映像を生成する映像生成部とを備える
    ヘッドアップディスプレイ装置。
18. 車両のウィンドシールド越しに運転手が虚像を視認できるように前記ウィンドシールドまたはコンバイナに前記映像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
    映像を生成する映像生成部と、
    前記映像生成部が生成した前記映像を前記ウィンドシールドまたは前記コンバイナに向けて投影する投影部とを有し、
    前記映像生成部は、画像を、その最初の出現位置から第１の方向に移動させ、その後、前記第１の方向とは異なる第２の方向に移動させて前記運転手の視野の中に登場させる映像を生成することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

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