JP2015225119A

JP2015225119A - ヘッドアップディスプレイ装置

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Publication number: JP2015225119A
Application number: JP2014108315A
Authority: JP
Inventors: 亮山岡; Akira Yamaoka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2015-12-14
Anticipated expiration: 2034-05-26
Also published as: JP6221942B2; DE112015002481T5; WO2015182026A1; US20160320624A1

Abstract

【課題】乗員の各自の眼の位置に合わせた表示位置に自動で調整可能なＨＵＤ装置を提供する。【解決手段】乗員の眼を撮影する車内カメラを有した車両に搭載され、車両のウインドシールドに画像を投影することにより、虚像を視認領域において乗員により視認可能に表示するＨＵＤ装置は、姿勢が変更可能に設けられる凹面鏡を有し、凹面鏡の姿勢に応じて視認領域を移動させる光学系と、車内カメラが撮影した眼の視認領域に対する相対位置に基づいて、相対位置に関連付けられた姿勢となるように、凹面鏡の姿勢を自動調整する制御回路とを備える。【選択図】図７

Description

本発明は、移動体に搭載され、移動体の投影部材に画像を投影することにより、虚像を乗員により視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置）に関する。

従来、移動体に搭載され、移動体の投影部材に画像を投影することにより、虚像を乗員により視認可能に表示するＨＵＤ装置が知られている。特許文献１に開示のＨＵＤ装置の調整では、ＨＵＤ装置に加え、調整用ディスプレイ、調整用鏡、調整用の被撮影物を用いている。そして、調整作業として、作業者は、車両を所定位置に停止して、調整用鏡、及び被撮影物を所定位置に固定する。さらに、作業者は、車外検知カメラで被撮影物を撮影した画像及び運転者検知カメラで調整用鏡を撮影した画像が表示された調整用ディスプレイを見ながら、ＨＵＤ装置を調整する。

特開２００９−２６２６６６号公報

特許文献１のＨＵＤ装置では、上記のような煩雑極まる調整を作業者に強いるため、需要者である乗員が各自の眼の位置に合わせて表示位置を調整することは、面倒かつ困難であった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、乗員の各自の眼の位置に合わせた表示位置に自動で調整可能なＨＵＤ装置を提供することにある。

本発明は、乗員の眼（７）を撮影する撮影手段（６ａ）を有した移動体（１）に搭載され、移動体の投影部材（３）に画像を投影することにより、虚像（１０）を視認領域（１２）において乗員により視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、姿勢が変更可能に設けられる光学部材（２６，２２６）を有し、光学部材の姿勢に応じて視認領域を移動させる光学系（２０）と、撮影手段が撮影した眼の視認領域に対する相対位置に基づいて、相対位置に関連付けられた姿勢となるように、光学部材の姿勢を自動調整する調整手段（３０）とを備えることを特徴とする。

このような発明によると、光学系は、光学部材の姿勢に応じて視認領域を移動させる。これによれば、光学部材の姿勢の変更により視認領域を移動させることで、乗員の各自の眼の位置に合わせて虚像を表示することが可能となる。そして、光学部材の姿勢は、撮影された乗員の眼の視認領域に対する相対位置に基づいて、当該相対位置に関連付けられた姿勢となるように自動調整される。これによれば、実際に乗員の眼の位置を撮影して、光学部材の姿勢を自動調整することで、煩雑な調整作業を強いることなく、乗員の各自の眼の位置に合わせた表示位置に自動で調整可能なＨＵＤ装置を提供することができる。

なお、括弧内の符号は、記載内容の理解を容易にすべく、後述する実施形態において対応する構成を例示するものに留まり、発明の内容を限定するものではない。

第１実施形態におけるＨＵＤ装置の車両への搭載状態を示す模式図である。第１実施形態におけるＨＵＤ装置の光学系を示す模式図である。第１実施形態におけるＨＵＤ装置の構成を示す分解斜視図である。図１における凹面鏡の姿勢の変更について説明するための模式図である。第１実施形態における視認領域と可動領域との関係を説明するための模式図である。第１実施形態における制御回路を説明するためのブロック図である。第１実施形態における制御回路等の動作を示すフローチャートである。第２実施形態におけるＨＵＤ装置の光学系を示す模式図である。第２実施形態における視認領域と可動領域との関係を説明するための模式図であって、図５に相当する図である。第２実施形態における制御回路等の動作を示すフローチャートである。第３実施形態における手動調整スイッチを示す模式図である。第３実施形態における制御回路等の動作を示すフローチャートである。

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、各実施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構成の一部分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できる。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はなく、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せることができる。

（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態によるＨＵＤ装置１００は、移動体の一種である車両１に搭載され、インストルメントパネル２内に収容されている。ＨＵＤ装置１００は、車両１の投影部材としてのウインドシールド３に画像を投影する。これによりＨＵＤ装置１００は、車両１の室内の視認領域１２において乗員の眼７により、かかる画像を虚像１０として視認させる。すなわち、ウインドシールド３に反射される画像の光が、乗員の眼７の位置に到達し、乗員が当該光を知覚する。これによって、乗員は、車速、若しくは燃料残量等の車両状態値、又は道路情報、若しくは視界補助情報等の車両情報を、認識することができる。

車両１のウインドシールド３において、室内側の面は、画像が投影される投影面３ａを、湾曲する凹面状又は平坦な平面状等に形成している。また、ウインドシールド３は、室内側の面と室外側の面とで、各面を反射してできる虚像を重ねるための角度差を有するものであってもよい。あるいは、ウインドシールド３は、室外側の面の反射による虚像の輝度を抑制するために蒸着膜ないしはフィルム等を設けたものであってもよい。さらに、投影部材として、ウインドシールド３の代わりに、車両１と別体となっているコンバイナを車両１内に設置して、当該コンバイナに画像を投影するものであってもよい。

ここで、本実施形態では、水平面上の車両１の上下方向をｚ方向と定義する。また、前方に虚像１０を表示する車両１の前後方向をｘ方向と定義する。さらに、前方に虚像１０を表示する車両１の左右方向をｙ方向と定義する。

最初に、ＨＵＤ装置１００の具体的構成を、簡単に説明する。ＨＵＤ装置１００は、光学系２０、及び当該光学系２０を制御する制御回路３０を備えている。光学系２０は、図２，３に示すように、投射器２２、平面鏡２４、凹面鏡２６、及び防塵シート２８を有している。

投射器２２は、液晶式の投射器であり、内部の光源（図示しない）からの光を、表面の液晶パネル２２ａを透過させることで画像を形成し、当該画像の光を光束として平面鏡２４に向けて投射する。特に本実施形態では、光源として発光ダイオードからなる発光素子が採用され、また、液晶パネル２２ａとしてドットマトリクス型のカラーＴＦＴ液晶パネルが採用されている。なお、投射器２２は、画像を投射可能であれば他の構成であってもよく、例えばレーザを用いるＭＥＭＳスキャナ方式の投射器、あるいは有機ＥＬ方式の投射器であってもよい。

平面鏡２４は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面２４ａとしてアルミニウムを蒸着させること等により、形成されている。反射面２４ａは、滑らかな平面状に形成されている。かかる形状により、平面鏡２４は、投射器２２からの画像の光を凹面鏡２６に向けて反射する。

凹面鏡２６は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面２６ａとしてアルミニウムを蒸着させること等により、形成されている。反射面２６ａは、凹面鏡２６の中央が凹む凹面として、滑らかな曲面状に形成されている。より詳細には、ウインドシールド３の投影面３ａに投影される画像の虚像に生ずる歪みを抑制するため、当該投影面３ａの形状に応じた非球面状、より厳密には自由曲面状に形成されている。かかる非球面状の形状は、後述する第１軸２６ｃまわりの回動駆動による凹面鏡２６の姿勢に応じた虚像１０の上下移動を考慮して設定されている。かかる形状により、凹面鏡２６は、平面鏡２４からの画像の光を、防塵シート２８を通して、ＨＵＤ装置１００よりも上方に位置する車両１のウインドシールド３に向けて反射する。

また、凹面鏡２６は、凹面鏡２６の中央を通るように配置され、ｙ方向に沿った第１軸２６ｃを有している。そして、凹面鏡２６は、後述する制御回路３０からの駆動信号に従って、ステッピングモータ２６ｂにより、凹面鏡２６を第１軸２６ｃまわりに回動駆動される。すなわち、凹面鏡２６は、姿勢が変更可能に設けられる光学部材をなしている。

防塵シート２８は、ポリカーボネイト樹脂等の合成樹脂により、透光性を有する板状に形成されている。防塵シート２８は、光学系２０を収容するハウジング４０の開口を塞ぐことで、凹面鏡２６からの画像の光を車両１のウインドシールド３に向けて透過させると共に、ＨＵＤ装置１００外の塵等が装置１００の内部に侵入することを防止している。

このようにウインドシールド３に投影された画像の光は、光束として、ウインドシールド３に対して後方の視認領域１２に到達することとなる。そして、乗員の眼７の位置ＰＥが視認領域１２内であれば、画像の光を前方の虚像１０として視認することができ、視認領域１２外であれば、画像の光を虚像１０として十分に視認することができない。

このような光学系２０における、凹面鏡２６の姿勢の変更について、図４，５を用いて以下に説明する。凹面鏡２６が軸２６ｃまわりに回動駆動すると、凹面鏡２６の姿勢、すなわち反射面２６ａの角度が変更されることにより、画像の光の反射角が変更される。そして、反射角が変更された画像の光のウインドシールド３における投射箇所及び入射角も変更され、これに応じて、光束としての画像の光が到達する範囲も変更される。要するに、凹面鏡２６の姿勢が変更されると、凹面鏡２６の姿勢に応じて視認領域１２が移動することとなる。

特に本実施形態では、図４に示すように、具体的に、凹面鏡２６の姿勢が第１軸２６ｃまわりの一方に回動駆動すると、例えば視認領域１２はｚ方向であって車両１に対して上方に移動する。この場合、車両１の前方に表示される虚像１０の表示位置は、例えばｚ方向であって車両１に対して下方に移動する。また、凹面鏡２６の姿勢が第１軸２６ｃまわりの他方に回動駆動すると、例えば視認領域１２はｚ方向であって車両１に対して下方に移動する。この場合、虚像１０の表示位置は、例えばｚ方向であって車両１に対して上方に移動する。

このように、光学系２０は、第１軸２６ｃまわりの回動駆動によって凹面鏡２６の姿勢を変更することにより、視認領域１２をｚ方向に移動させる。

ここで、本実施形態では、光学系２０により凹面鏡２６の姿勢に応じて視認領域１２がｚ方向に移動する範囲を可動領域１４と定義する。ｙ方向に沿った第１軸２６ｃまわりの回動駆動により視認領域１２がｚ方向に上下移動するＨＵＤ装置１００において、視認領域１２と可動領域１４との関係は、図５によって明らかになるであろう。なお、ここで、ｚ方向に垂直な平面上において車両１の前後方向にも垂直な方向がｙ方向である。

制御回路３０は、例えばマイクロコンピュータ（図示しない）を主体として形成される電子回路である。図６に示すように、制御回路３０は、投射器２２、及び凹面鏡２６のステッピングモータ２６ｂと電気的に接続されている。また、制御回路３０は、車内カメラ６ａ、メータ４、及び乗員が着座するシート５のポジションを検出するシートセンサ５ａ等と車内ＬＡＮ９により通信可能となっている。そして、制御回路３０は、車内カメラ６ａ、メータ４、シートセンサ５ａから入力される信号に基づいて、投射器２２における表示状態、及び凹面鏡２６の姿勢を制御すると共に、メータ４に信号を出力することが可能となっている。

メータ４は、詳細を図示しないが、例えば、指針による指標としての目盛を指示することで、車両状態値を表示すると共に、液晶ディスプレイ等による画像表示により、車両情報、及び警告等を表示する車両用表示装置である。

また、車内カメラ６ａは、例えば赤外光の検出に対応したＣＣＤカメラであって、図１，４に示すように、ウインドシールド３の上方に配置されており、当該カメラ６ａの光軸に近い位置に図示しない赤外光源を備えている。車内カメラ６ａは、乗員である運転者の表情を撮影することで、例えば眠気を感じていると予測された運転者に対し警報音を発生させるモニタリングシステム６に用いられているため、乗員である運転者の眼７を撮影可能となっている。

次に、車両１のエンジンスイッチがオンされた時点で、第１実施形態における制御回路３０が、モニタリングシステム６と連携して、コンピュータプログラムの実行により実施するフローチャートを、図７に基づいて詳細に説明する。

ステップＳ１０では、乗員の眼７の撮影を行なう。具体的には、車内カメラ６ａが乗員の眼７を含む表情を撮影し、その撮影画像データが制御回路３０へと入力される。ステップＳ１０の処理後、ステップＳ２０に移る。

ステップＳ２０では、乗員の眼７の位置ＰＥの算出を行なう。例えば、ステップＳ１０にて得られた撮影画像データから、赤外光源による乗員の眼７の角膜反射像を抽出する。そして、車内カメラ６ａ、及び赤外光源の配置を考慮し、撮影画像データにおける角膜反射像の位置から眼７の位置ＰＥを算出する。なお、他の方法により眼７の位置を算出してもよい。ステップＳ２０の処理後、ステップＳ３０に移る。

ステップＳ３０では、眼７の位置ＰＥがｚ方向において可動領域１４内であるか否かを判定する。具体的には、制御回路３０のメモリ（図示しない）が予め可動領域１４のｚ方向における範囲を記憶しており、ステップＳ２０にて算出された眼７の位置ＰＥが、ｚ方向において当該範囲内であるか否かを判定する。特に本実施形態では、右眼７及び左眼７それぞれを判定して、両眼７が範囲内でなければ否定判定を下すようにする。なお、片眼７が範囲内であれば肯定判定を下すようにしてもよい。ステップＳ３０において肯定判定を下すと、ステップＳ４０に移る。一方、ステップＳ３０において否定判定を下すと、ステップＳ３２に移る。

ステップＳ４０では、凹面鏡２６の理想の姿勢の算出を行なう。具体的には、ステップＳ２０にて算出された眼７の位置ＰＥに関連付けられた凹面鏡２６の理想の姿勢を算出する。そして、ステップＳ２０にて算出された眼７の現在の視認領域１２に対する相対位置に基づいて、凹面鏡２６が理想の姿勢となるような第１軸２６ｃの回動駆動量を算出する。

ここで、本実施形態における理想の姿勢とは、ｚ方向において、ステップＳ２０にて算出された眼７の位置ＰＥが、視認領域１２の範囲の中心となるような凹面鏡２６の姿勢を示す。ただし、ｚ方向において、眼７の位置ＰＥが可動領域１４の境界に近い場合は、視認領域１２を中心とするように移動させることができないため、中心に近づくための第１軸２６ｃの回動駆動の限界における姿勢を、理想の姿勢とする。ステップＳ４０の処理後、ステップＳ５０に移る。

ステップＳ５０では、凹面鏡２６の姿勢の調整を行なう。ステップＳ４０にて算出された第１軸２６ｃの回動駆動量に基づいて、駆動信号を入力されたステッピングモータ２６ｂが、凹面鏡２６を第１軸２６ｃまわりに回動駆動させ、姿勢が変更される。ステップＳ５０を以って一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ３０にて乗員の眼７の位置ＰＥが可動領域１４からｚ方向に外れていると判定された場合のステップＳ３２では、乗員に警告を行なう。具体的には、制御回路３０がメータ４に警告信号を出力すると、メータ４の液晶ディスプレイに警告メッセージが表示される。特に本実施形態では、乗員が着座するシート５の高さＨＳを変更するように警告するようになっている。ステップＳ３２の処理の所定時間後、ステップＳ３４に移る。

ステップＳ３４では、シート５の高さＨＳが変更されたか否かを判定する。具体的には、乗員によってシート５の高さＨＳが変更されたことをシートセンサ５ａが検出し、当該シートセンサ５ａの検出信号が制御回路３０に入力されているか否かを判定する。ステップＳ３４において肯定判定を下すと、再びステップＳ１０の撮影を開始する。すなわち、姿勢を自動調整するための動作を開始する。

このようにして、制御回路３０は、車内カメラ６ａが撮影した乗員の眼７の視認領域１２に対する相対位置に基づいて、当該相対位置に関連付けられた理想の姿勢となるように、凹面鏡２６の姿勢を自動調整する。ここで、自動調整とは、制御回路３０が車内カメラ６ａ等から入力される信号等に基づいて、凹面鏡２６の姿勢を変更することを意味する。

なお、第１実施形態では、車内カメラ６ａが「撮影手段」を構成し、ステップＳ５０を実行する制御回路３０が「調整手段」を構成し、ステップＳ３０を実行する制御回路３０が「判定手段」を構成し、ステップＳ３２を実行する制御回路３０が「警告手段」を構成する。

（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に説明する。

第１実施形態によると、光学系２０は、凹面鏡２６の姿勢に応じて画像の視認領域１２を移動させる。これによれば、凹面鏡２６の姿勢の変更により視認領域１２を移動させることで、乗員の各自の眼７の位置ＰＥに合わせて虚像１０を表示することが可能となる。そして、凹面鏡２６の姿勢は、撮影された乗員の眼７の視認領域１２に対する相対位置に基づいて、当該相対位置に関連付けられた姿勢となるように自動調整される。これによれば、実際に乗員の眼７の位置ＰＥを撮影して、凹面鏡２６の姿勢を自動調整することで、煩雑な調整作業を強いることなく、乗員の各自の眼７の位置ＰＥに合わせた表示位置に自動で調整可能なＨＵＤ装置１００を提供することができる。

また、第１実施形態によると、制御回路３０は、乗員の眼７の位置ＰＥがｚ方向において可動領域内であると判定した場合、第１軸２６ｃまわりの回動駆動によって、凹面鏡の姿勢を自動調整する。これによれば、乗員の眼７の位置ＰＥがｚ方向において視認領域１２外であった場合でも、乗員の各自の眼７の位置ＰＥに合わせた表示位置に自動で調整することができる。

また、第１実施形態によると、制御回路３０は、乗員の眼７の位置ＰＥが可動領域１４からｚ方向に外れていると判定した場合、乗員が着座するシート５の高さＨＳを変更するように乗員に警告する。これによれば、乗員にシート５の高さＨＳを変更し、乗員の眼７の位置ＰＥがｚ方向の可動領域１４内に入ることを促すことで、ＨＵＤ装置１００が故障しているために虚像１０が見えないのではないということを、乗員に認識させることができる。

また、第１実施形態によると、制御回路３０は、乗員がシート５の高さＨＳを変更した場合、凹面鏡２６の姿勢の自動調整を開始する。これによれば、乗員がシート５の高さＨＳを変更することで、乗員の眼７の位置ＰＥが可動領域内に入った状態で自動調整することができる。

（第２実施形態）
図８〜１０に示すように、本発明の第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第２実施形態のＨＵＤ装置２００の凹面鏡２２６は、反射面２６ａの形状こそ第１実施形態と同様である。ところが凹面鏡２２６は、図８に示すように、凹面鏡２２６の中央を通るように配置され、第１軸２６ｃに加え、凹面鏡２２６の中央において第１軸２６ｃと交差し、第１軸２６ｃに垂直な第２軸２２６ｄを有している。そして、凹面鏡２２６は、後述する制御回路３０からの駆動信号に従って、ステッピングモータ２６ｂにより、凹面鏡を第１軸まわりに回動駆動されるようになっている。また、凹面鏡２２６は、別のステッピングモータ２２６ｅにより、凹面鏡２２６を第２軸２２６ｄまわりに回動駆動されるようになっている。すなわち、凹面鏡２２６は、姿勢が変更可能に設けられる光学部材をなしている。

このような凹面鏡２２６の姿勢の変更について、第１軸２６ｃまわりの回動駆動によっては、第１実施形態と同様である。一方、第２軸２２６ｄまわりの回動駆動によって凹面鏡２２６の姿勢が変更されても、凹面鏡２２６の姿勢に応じて視認領域１２が移動することとなる。

具体的に、凹面鏡２２６の姿勢が第２軸２２６ｄまわりに回動駆動すると、視認領域１２はｙ方向であって車両１に対して左右方向に移動する。すなわち、光学系２０は、第２軸２２６ｄまわりの回動駆動によって凹面鏡２２６の姿勢を変更することにより、視認領域１２をｙ方向に移動させる。この場合、虚像１０の表示位置は、ｙ方向であって車両１に対して左右方向に移動する。

しかし、ｙ方向となる左右方向に幅をもって表示されている虚像１０が左右に移動すると、虚像１０の拡大率が虚像の中心を挟む左右で非対称となるため、左右で歪みに違いが生じ、歪みが目立ち易い状態となる。したがって、第２軸２２６ｄは、第１軸２６ｃまわりの回動駆動だけでは、乗員に画像の光を虚像１０として十分に視認されることができない場合の補助的な軸として用いられる。ここで、第２軸２２６ｄまわりの回動駆動に対する視認領域１２の移動において、虚像１０の中心を挟む左右で虚像１０の拡大率の差が極小となる視認領域１２の位置に応じた凹面鏡２２６の姿勢を、初期姿勢とする。

第２実施形態における可動領域２１４は、第１実施形態と同様に光学系２０により凹面鏡２６の姿勢に応じて視認領域１２がｚ方向に移動する範囲と定義される。ただし、第１軸２６ｃに垂直な第２軸２２６ｄまわりの回動駆動により視認領域１２がｙ方向に左右移動もするＨＵＤ装置２００では、図９に示すように、初期姿勢に対して視認領域１２がｚ方向に移動する範囲を可動領域２１４とする。また、第２軸２２６ｄまわりの回動駆動に伴い、視認領域１２が可動領域からｙ方向にずれることとなるが、視認領域１２が可動領域２１４からｙ方向に移動する範囲を、拡張領域２１６と定義する。特に本実施形態では、初期姿勢において、第１軸２６ｃがｙ方向に沿った状態となり、ｙ方向における拡張領域２１６の中間に視認領域１２が位置する。なお、図９では、初期姿勢に応じた視認領域１２が実線で示され、初期姿勢に応じた視認領域１２を包含する可動領域２１４も実線で示され、拡張領域２１６は破線で示されている。

次に、車両１のパーキング状態が解除された時点で、第１実施形態における制御回路３０が、モニタリングシステム６と連携して、コンピュータプログラムの実行により実施するフローチャートを、図１０に基づいて詳細に説明する。なお、車両１のパーキング状態の解除とは、パーキングブレーキ及びシフトレバーにおけるパーキングレンジの両方の解除を意味する。

ステップＳ２１０〜Ｓ２２０は、第１実施形態のステップＳ１０〜Ｓ２０と同様の処理を行なう。ステップＳ２２０の処理後、ステップＳ２３５に移る。

ステップＳ２３０は、第１実施形態のステップＳ３０と同様の判定を行なう。ステップＳ２３０において肯定判定を下すと、ステップＳ２３６に移る。ステップＳ２３０において否定判定を下すと、ステップＳ２３２に移る。ステップＳ２３２，Ｓ２３４は、第１実施形態のステップＳ３２，Ｓ３４と同様の処理を行なうこととなる。

一方、ステップＳ２３０にて乗員の眼７の位置ＰＥがｚ方向において可動領域２１４内であると判定された場合のステップＳ２３６では、眼７の位置ＰＥがｙ方向において可動領域２１４内であるか否かを判定する。具体的には、制御回路３０のメモリ（図示しない）が予め可動領域２１４のｙ方向における範囲を記憶しており、ステップＳ２２０にて算出された眼７の位置ＰＥが、ｙ方向において当該範囲内であるか否かを判定する。特に本実施形態では、両眼７が範囲内でなければ否定判定を下すようにしているが、片眼７が範囲内であれば肯定判定を下すようにしてもよい。ステップＳ２３６において肯定判定を下すと、ステップＳ２３７に移る。一方、ステップＳ２３６において否定判定を下すと、ステップＳ２４４に移る。

ステップＳ２３７では、視認領域１２が可動領域２１４内であるか否かを判定する。具体的には、凹面鏡２２６の姿勢が初期姿勢であれば、視認領域１２が可動領域２１４内であるため、肯定判定が下すこととなる。一方、初期姿勢の第２軸２２６ｄに対して、現在の第２軸２２６ｄが回動している状態であれば、視認領域１２がｙ方向において可動領域２１４からずれている状態であるため、否定判定が下すこととなる。ステップＳ２３７において肯定判定を下すと、ステップＳ２４０に移る。一方、ステップＳ２３７において否定判定を下すと、ステップＳ２４２に移る。

眼７の位置ＰＥがｙ方向及びｚ方向において可動領域２１４内であり、かつ、視認領域１２がｙ方向において可動領域２１４内であると判定された場合のステップＳ２４０では、第１軸２６ｃまわりの回動駆動による凹面鏡２２６の理想の姿勢の算出を行なう。具体的には、第２軸２２６ｄまわりの回動駆動を停止させ、初期姿勢を維持することを前提として、ステップＳ２２０にて算出された眼７の位置ＰＥに関連付けられた凹面鏡２２６の理想の姿勢を算出する。そして、ステップＳ２２０にて算出された眼７の現在の視認領域１２に対する相対位置に基づいて、凹面鏡２２６が理想の姿勢となるような第１軸２６ｃの回動駆動量を算出する。ステップＳ２４０の処理後、ステップＳ２５０に移る。

ステップＳ２５０では、第１軸２６ｃまわりの回動駆動による凹面鏡２２６の姿勢の調整を行なう。ステップＳ２４０にて算出された第１軸２６ｃの回動駆動量に基づいて、駆動信号を入力されたステッピングモータ２６ｂが、凹面鏡２２６を第１軸２６ｃまわりに回動駆動させ、姿勢が変更される。ステップＳ２５０を以って一連の処理を終了する。

また、眼７の位置ＰＥがｙ方向及びｚ方向において可動領域２１４内であり、かつ、視認領域１２がｙ方向において可動領域２１４からずれていると判定された場合のステップＳ２４２では、第１軸２６ｃまわりの回転駆動と、第２軸２２６ｄまわりの回転駆動とによる凹面鏡２２６の理想の姿勢の算出を行なう。具体的には、凹面鏡２２６の姿勢を、初期姿勢とすることを前提として、ステップＳ２２０にて算出された眼７の位置ＰＥに関連付けられた凹面鏡２２６の理想の姿勢を算出する。そして、ステップＳ２２０にて算出された眼７の現在の視認領域１２に対する相対位置に基づいて、凹面鏡２２６が理想の姿勢となるような第１軸２６ｃ及び第２軸２２６ｄの回動駆動量を算出する。ステップＳ２４２の処理後、ステップＳ２５２に移る。

ステップＳ２５２では、第１軸２６ｃまわりの回転駆動と、第２軸２２６ｄまわりの回転駆動とによる凹面鏡２２６の姿勢の調整を行なう。ステップＳ２４０にて算出された第１軸２６ｃ及び第２軸２２６ｄの回動駆動量に基づいて、駆動信号を入力されたステッピングモータ２６ｂ，２２６ｅが、凹面鏡２２６を第１軸２６ｃまわり及び第２軸２２６ｄまわりに回動駆動させることで、姿勢が変更される。すなわち、ステップＳ２５２によって、視認領域１２は可動領域２１４内に移動することとなる。ステップＳ２５２を以って一連の処理を終了する。

また、ステップＳ２３０にて乗員の眼７の位置ＰＥが可動領域２１４からｙ方向に外れていると判定された場合のステップＳ２４４では、第１軸２６ｃまわりの回転駆動と、第２軸２２６ｄまわりの回転駆動とによる凹面鏡２２６の理想の姿勢の算出を行なう。具体的には、第１軸２６ｃまわりの回転駆動と、第２軸２２６ｄまわりの回転駆動との両方を行なうことを前提として、ステップＳ２２０にて算出された眼７の位置ＰＥに関連付けられた凹面鏡２２６の理想の姿勢を算出する。そして、ステップＳ２２０にて算出された眼７の現在の視認領域１２に対する相対位置に基づいて、凹面鏡２２６が理想の姿勢となるような第１軸２６ｃ及び第２軸２２６ｄの回動駆動量を算出する。ステップＳ２４４の処理後、ステップＳ２５４に移る。

ステップＳ２５４では、第１軸２６ｃまわりの回転駆動と、第２軸２２６ｄまわりの回転駆動とによる凹面鏡２２６の姿勢の調整を行なう。ステップＳ２４０にて算出された第１軸２６ｃ及び第２軸２２６ｄの回動駆動量に基づいて、駆動信号を入力されたステッピングモータ２６ｂ，２２６ｅが、凹面鏡２２６を第１軸２６ｃまわり及び第２軸２２６ｄまわりに回動駆動させることで、姿勢が変更される。すなわち、ステップＳ２５４によって、視認領域１２はｙ方向において可動領域２１４からずれた状態となる。ステップＳ２５４を以って一連の処理を終了する。

ここで、第２実施形態における理想の姿勢は、第１軸２６ｃの回動駆動については、第１実施形態と同様の考え方を適用する。一方、第２軸２２６ｄの回動駆動については、初期姿勢を基準として、ステップＳ２２０にて算出された眼７の位置ＰＥが、視認領域１２内となるための最小限の第２軸２２６ｄまわりの回動駆動による姿勢を、理想の姿勢とする。

第２実施形態においても、制御回路３０は、車内カメラ６ａが撮影した乗員の眼７の視認領域１２に対する相対位置に基づいて、当該相対位置に関連付けられた姿勢となるように、凹面鏡２２６の姿勢を自動調整する。したがって、第２実施形態によっても、第１実施形態に準じた作用効果を奏することが可能となる。

また、第２実施形態によると、ｙ方向となる左右方向に幅をもって表示される虚像１０は、凹面鏡２２６の第２軸２２６ｄまわりの回動駆動によって虚像１０の中心を挟む左右で歪みに違いが生ずるおそれがある。そこで、撮影された乗員の眼７の位置ＰＥがｙ方向及びｚ方向において可動領域２１４内であり、かつ、視認領域１２がｙ方向において可動領域２１４内であると判定された場合、第２軸２２６ｄまわりの回動駆動を停止させ、第１軸２６ｃまわりの回動駆動によって、凹面鏡２２６の姿勢を自動調整する。これによれば、虚像１０に左右の歪みに違いを生じさせることを抑制して、自動調整することができる。

また、第２実施形態によると、眼７の位置ＰＥがｙ方向及びｚ方向において可動領域２１４内であり、かつ、視認領域１２がｙ方向において可動領域２１４からずれていると判定された場合、第１軸２６ｃまわりの回動駆動と、第２軸２２６ｄまわりの回動駆動とによって、凹面鏡２２６の姿勢を自動調整する。これによれば、虚像１０に左右の歪みに違いを生じさせることを抑制して、自動調整することができる。

また、第２実施形態によると、撮影された乗員の眼７の位置ＰＥが可動領域２１４からｙ方向に外れていると判定された場合、第１軸２６ｃまわりの回動駆動と、第２軸２２６ｄまわりの回動駆動とによって、凹面鏡２２６の姿勢を自動調整する。これによれば、視認領域１２をｙ方向に外れた乗員に対して、虚像１０を視認可能に表示させることができる。

また、第２実施形態によると、車両１のパーキング状態が解除された時点で、凹面鏡２２６の姿勢を自動調整するための動作を開始する。これによれば、乗員が運転姿勢の状態で、凹面鏡２２６の姿勢を自動調整することが可能となるので、運転中の乗員の各自の眼７の位置ＰＥに合わせた表示位置に自動で調整可能なＨＵＤ装置２００を提供することができる。

なお、第２実施形態では、車内カメラ６ａが「撮影手段」を構成し、ステップＳ２５０，Ｓ２５２，Ｓ２５４を実行する制御回路３０が「調整手段」を構成し、ステップＳ２３０，Ｓ２３６，Ｓ２３７を実行する制御回路３０が「判定手段」を構成し、ステップＳ２３２を実行する制御回路３０が「警告手段」を構成する。

（第３実施形態）
図１１〜１２に示すように、本発明の第３実施形態は第１実施形態の変形例である。第３実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第３実施形態の制御回路３０は、図６のブロック図に加え、図１１に示す手動調整スイッチ３０８と電気的に接続されている。手動調整スイッチ３０８は、上下に傾斜可能に形成されている。制御回路３０が手動調整スイッチ３０８の入力を許可する手動調整モードにおいて、手動調整スイッチ３０８は、上側が押されると、凹面鏡２６の姿勢が第１軸２６ｃまわりに回動駆動して、虚像１０の表示位置がｚ方向であって車両１に対して上方に移動するようになっている。また、手動調整スイッチ３０８は、下側が押されると、先程とは逆まわりに回動駆動して、虚像１０の表示位置がｚ方向であって車両１に対して下方に移動するようになっている。その他、図示しないが、制御回路３０は、輝度調整スイッチと電気的に接続されている。手動調整モードにおいて、輝度調整スイッチを操作すると、投射器の光源の出力を手動調整して、虚像の輝度を調整することができる。

次に、車両１のエンジンスイッチがオンされた時点で、第１実施形態における制御回路３０が、モニタリングシステム６と連携して、コンピュータプログラムの実行により実施するフローチャートを、図１２に基づいて説明する。

ステップＳ３１０〜Ｓ３３０は、第１実施形態のステップＳ１０〜Ｓ３０と同様の制御を行なう。また、ステップＳ３３０にて乗員の眼７の位置ＰＥがｚ方向において可動領域１４内であると判定された場合のステップＳ３４０〜Ｓ３５０は、第１実施形態のステップＳ４０〜Ｓ５０と同様の制御を行なう。ステップＳ３５０の処理後、すなわち凹面鏡２６の姿勢を自動調整した後、ステップＳ３６０に移る。

ステップＳ３６０では、手動調整モードへの移行を行なう。すなわち、制御回路３０が手動調整スイッチ３０８の入力を許可することで、乗員は、手動調整スイッチ３０８により、凹面鏡２６の姿勢を手動調整可能となる。ステップＳ３６０を以って一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ３３０にて乗員の眼７の位置ＰＥが可動領域１４からｚ方向に外れていると判定された場合のステップＳ３３２〜Ｓ３３４も、第１実施形態のステップＳ３２〜３４と同様の制御を行なう。ただし、ステップＳ３３４において否定判定を下すと、ステップＳ３６０に移るようになっている。

第３実施形態においても、制御回路３０は、車内カメラ６ａが撮影した乗員の眼７の視認領域１２に対する相対位置に基づいて、当該相対位置に関連付けられた姿勢となるように、凹面鏡２６の姿勢を自動調整する。したがって、第３実施形態によっても、第１実施形態に準じた作用効果を奏することが可能となる。

また、第３実施形態によると、凹面鏡２６の姿勢を自動調整した後、乗員が凹面鏡２６の姿勢を手動調整可能とする。これによれば、虚像１０が視認されない状態からの調整が困難な乗員であっても、ＨＵＤ装置３００の制御回路３０が虚像１０の見える凹面鏡２６の姿勢まで自動調整した後、乗員の各自の好みに合った見え具合に微調整等の手動調整をすることができる。

なお、第３実施形態では、車内カメラ６ａが「撮影手段」を構成し、ステップＳ３５０を実行する制御回路３０が「調整手段」を構成し、ステップＳ３３０を実行する制御回路３０が「第１判定手段」を構成し、ステップＳ３３２を実行する制御回路３０が「警告手段」を構成する。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に、第１〜３実施形態に関する変形例１としては、姿勢が変更可能に設けられる光学部材は、凹面鏡２６以外の、例えば平面鏡２４であってもよい。

第１〜３実施形態に関する変形例２としては、理想の姿勢は、他の考え方に基づいて算出されてもよい。例えば、第１軸２６ｃの回動駆動について、ステップＳ２０，Ｓ２２０，Ｓ３２０にて算出された眼７の位置ＰＥが、視認領域１２内となるための最小限の第１軸２６ｃまわりの回動駆動による凹面鏡２６の姿勢を、理想の姿勢としてもよい。

第１〜３実施形態に関する変形例３としては、ステップＳ２０，Ｓ３０，Ｓ３２，Ｓ３４，Ｓ４０，Ｓ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２３２，Ｓ２３４，Ｓ２３６，Ｓ２３７，Ｓ２４０，Ｓ２４２，Ｓ３２０，Ｓ３３０，Ｓ３３２，Ｓ３３４，Ｓ３４０の処理は、制御回路３０以外の、例えばメータ４が行なってもよい。

第１〜３実施形態に関する変形例４としては、ステップＳ３２，Ｓ２３２，Ｓ３３２における警告は、車両１のナビ画面に警告メッセージを表示してもよく、音声で警告するようにしてもよい。

第１〜３実施形態に関する変形例５としては、ステップＳ３２，Ｓ２３２，Ｓ３３２における警告の後に、シートの高さが変更された場合、乗員が車両１に備えられた自動調整ボタンを押した時点で、再びステップＳ１０，Ｓ２１０，Ｓ３１０の撮影を開始するようにしてもよい。

第１，３実施形態に関する変形例６としては、エンジンスイッチのオンに代えて、パーキング状態が解除された時点で、凹面鏡２６の姿勢を自動調整するための動作、すなわちステップＳ１０，Ｓ３１０を開始するようにしてもよい。

第２実施形態に関する変形例７としては、凹面鏡２２６の姿勢を自動調整した後、乗員により凹面鏡２２６の姿勢を手動調整可能とするＳ３６０に相当する処理が追加されてもよい。

第２実施形態に関する変形例８としては、パーキング状態の解除に代えて、エンジンスイッチがオンされた時点で、凹面鏡２２６の姿勢を自動調整するための動作、すなわちステップＳ２１０を開始するようにしてもよい。

第２実施形態に関する変形例９としては、パーキングブレーキ及びシフトレバーにおけるパーキングレンジの少なくとも一方が解除された時点を、パーキング状態が解除された時点としてもよい。

第１〜３実施形態に関する変形例１０としては、エンジンスイッチのオン又はパーキング状態の解除に代えて、乗員が車両１に備えられた自動調整ボタンを押した時点で、凹面鏡２６の姿勢を自動調整するための動作、すなわちステップＳ１０，Ｓ２１０，Ｓ３１０を開始するようにしてもよい。

第１〜３実施形態に関する変形例１１としては、ＨＵＤ装置１００は、車両以外の船舶ないしは飛行機等の各種移動体（輸送機器）に、本発明を適用してもよい。

１００，２００，３００ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）、１車両（移動体）、３ウインドシールド（投影部材）、５シート、６ａ車内カメラ、７眼、１０虚像、１２視認領域、１４，２１４可動領域、２０光学系、２６，２２６凹面鏡（光学部材）、２６ｃ第１軸、２２６ｄ第２軸、３０制御回路、ＨＳ高さ、ＰＥ位置

Claims

乗員の眼（７）を撮影する撮影手段（６ａ）を有した移動体（１）に搭載され、前記移動体の投影部材（３）に画像を投影することにより、虚像（１０）を視認領域（１２）において前記乗員により視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
姿勢が変更可能に設けられる光学部材（２６，２２６）を有し、前記光学部材の姿勢に応じて前記視認領域を移動させる光学系（２０）と、
前記撮影手段が撮影した前記眼の前記視認領域に対する相対位置に基づいて、前記相対位置に関連付けられた姿勢となるように、前記光学部材の姿勢を自動調整する調整手段（Ｓ５０，Ｓ２５０，Ｓ２５２，Ｓ２５４，Ｓ３５０）とを備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
前記移動体の上下方向をｚ方向と定義し、前記光学系により前記視認領域が前記ｚ方向に移動する範囲を可動領域（１４，２１４）と定義すると、
前記撮影手段が撮影した前記眼の位置（ＰＥ）が前記可動領域内であるか否かを判定する判定手段（Ｓ３０，Ｓ２３０，Ｓ２３６，Ｓ２３７，Ｓ３３０）を備え、
前記光学部材は、第１軸（２６ｃ）を有し、
前記光学系は、前記第１軸まわりの回動駆動によって前記光学部材の姿勢を変更することにより、前記視認領域を前記ｚ方向に移動させ、
前記調整手段は、前記眼の位置が前記ｚ方向において前記可動領域内であると前記判定手段により判定された場合、前記第１軸まわりの回動駆動によって、前記光学部材の姿勢を自動調整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。
前記撮影手段が撮影した前記眼の位置が前記可動領域から前記ｚ方向に外れていると前記判定手段により判定された場合、前記乗員が着座するシート（５）の高さ（ＨＳ）を変更するように前記乗員に警告する警告手段（Ｓ３２，Ｓ２３２，Ｓ３３２）を備えることを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
前記調整手段は、前記シートの高さが変更された場合、前記光学部材の姿勢の自動調整を開始することを特徴とする請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
前方に前記虚像を表示する前記移動体の左右方向をｙ方向と定義すると、
前記虚像は、前記移動体の前記前方において、前記ｙ方向となる前記左右方向に幅をもって表示され、
前記光学部材（２２６）は、第２軸（２２６ｄ）を有し、
前記光学系は、前記第２軸まわりの回動駆動によって前記光学部材の姿勢を変更することにより、前記視認領域を前記ｙ方向に移動させ、
前記調整手段（Ｓ２５０）は、前記眼の位置が前記ｙ方向及び前記ｚ方向において前記可動領域（２１４）内であり、かつ、前記視認領域が前記ｙ方向において前記可動領域内であると前記判定手段（Ｓ２３０，Ｓ２３６，Ｓ２３７）により判定された場合、前記第２軸まわりの回動駆動を停止させ、前記第１軸まわりの回動駆動によって、前記光学部材の姿勢を自動調整することを特徴とする請求項２から４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。
前記調整手段（Ｓ２５２）は、前記眼の位置が前記ｙ方向及び前記ｚ方向において前記可動領域内であり、かつ、前記視認領域が前記ｙ方向において前記可動領域からずれていると前記判定手段により判定された場合、前記第１軸まわりの回動駆動と、前記第２軸まわりの回動駆動とによって、前記光学部材の姿勢を自動調整することを特徴とする請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
前記調整手段（Ｓ２５４）は、前記眼の位置が前記可動領域から前記ｙ方向に外れていると前記判定手段により判定された場合、前記第１軸まわりの回動駆動と、前記第２軸まわりの回動駆動とによって、前記光学部材の姿勢を自動調整することを特徴とする請求項５又は６に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
前記移動体のパーキング状態が解除された時点で、前記光学部材の姿勢を自動調整するための動作を開始することを特徴とする請求項１から７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。
前記調整手段は、前記光学部材の姿勢を自動調整した後、前記乗員により前記光学部材の姿勢を手動調整可能とすることを特徴とする請求項１から８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。