JP2016175618A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】車両姿勢が変化した場合であっても、実景の特定領域に対して表示を維持させることができる。
【解決手段】車両の姿勢変化に基づき、虚像を表示可能な虚像領域２００の位置を、リレー光学系を移動または／および回転させることで実景３の所定の基準実景領域３ｒと重なる位置に調整する。さらに、前方検出部が報知対象Ｗを検出する検出領域５１の位置を、実景３の基準実景領域３ｒと重なる位置に設定する補正データを生成し、前方検出部に出力する。
【選択図】図７

Description

本発明は、虚像を表示するヘッドアップディスプレイに関するものである。

ヘッドアップディスプレイは、自車両前方の風景（実景）に重畳画像を重ねて表示することで、実景に情報などを付加・強調した拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）を生成し、車両運転するユーザの視線移動を極力抑えつつ、所望の情報を的確に提供することで、安全で快適な車両運行に寄与するものである。

例えば特許文献１は、表示装置を開示し、この表示装置は、コンバイナに表示画像を投射することで視認者に虚像を視認させる。特許文献１に開示されるような表示装置は、車両前方の実景（車線）に案内経路を示す矢印などの虚像を重畳させることで、視認者が視線を大きく移動することなく経路案内情報などを認識させている。

特開２０１１−１２１４０１号公報

例えば、車両の後部の荷室に荷物を積んだりした場合、車両前方が鉛直方向上側に上がってしまい、ヘッドアップディスプレイの虚像を表示する表示領域と、実景の特定の領域とがずれてしまうことがある。通常、実景の特定の領域に対して虚像を表示できていたとしても、前述したように車両姿勢の変化により、ヘッドアップディスプレイの表示領域と実景の特定領域とがずれてしまうことで、実景の特定の領域に対して所望の虚像を重畳して表示できないという問題があった。

本発明の１つの目的は、車両姿勢が変化した場合であっても、実景の特定領域に対して表示を維持させることができるヘッドアップディスプレイを提供することである。

本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明は、車両の姿勢変化に基づき、虚像を表示可能な虚像領域の位置を、リレー光学系を移動または／および回転させることで実景の基準実景領域と重なる位置に調整する。さらに、前方検出部が報知対象を検出する検出領域の位置を、実景の基準実景領域と重なる位置に設定する補正データを生成し、前方検出部に出力する。これにより、本発明のヘッドアップディスプレイは、基準実景領域に虚像が表示可能となり、さらに、基準実景領域に存在する報知対象の位置を示す情報を前方検出部から入力可能となり、基準実景領域に存在する報知対象に対応する適切な位置に虚像を表示することができる、ことをその要旨とする。

本発明におけるヘッドアップディスプレイは、車両に搭載され、前記車両前方の実景のうち基準となる基準実景領域に重なるように虚像を表示可能な虚像領域を生成するヘッドアップディスプレイであって、所定の検出領域に重なる前記実景に存在する報知対象の位置に関する報知対象位置情報を前方検出部から取得する前方情報取得手段と、表示画像を表示する表示面を有し、前記前方情報取得手段が取得した前記報知対象位置情報に応じて、前記報知対象の位置に対応した前記表示面上の位置に前記表示画像を表示する画像表示部と、前記画像表示部が表示する前記表示画像の画像光を視認者の前方に配置される透過反射部に向けるリレー光学系と、前記リレー光学系を移動または／および回転させることで前記実景に対する前記虚像領域の位置を調整するように駆動可能なアクチュエータと、前記車両の姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報を取得する車両姿勢情報取得手段と、前記車両姿勢情報取得手段が取得した前記車両姿勢情報に基づいて前記アクチュエータを制御し、前記基準実景領域を領域内に含むように前記虚像領域を移動させるアクチュエータ制御部と、前記車両姿勢情報取得手段が取得した前記車両姿勢情報、もしくは前記アクチュエータ制御部が前記アクチュエータを制御する制御量に関する制御量情報に基づいて、前記報知対象位置情報の対象となる前記検出領域の位置を変更する補正データを生成し、前記前方検出部に出力する検出位置補正部と、を備える。

車両姿勢が変化した場合であっても、実景の特定領域に対して表示を維持させることができる。

本発明のヘッドアップディスプレイの構成の例を示す図である。 図１に示される画像表示部の構成の例を示す図である。 図１に示される制御部の構成の例を示す図である。 図１に示されるヘッドアップディスプレイが生成する虚像領域と基準実景領域との位置関係を説明する図であり、（ａ）は、虚像領域が基準実景領域に重なっている場合を示し、（ｂ）は、虚像領域が基準実景領域からずれている場合を示す。 図１に示されるヘッドアップディスプレイが実行する補正処理の例を示すフローチャートである。 図１に示されるヘッドアップディスプレイが実行する表示処理の例を示すフローチャートである。 図１に示されるヘッドアップディスプレイが実行する補正処理の過程を示した図であり、（ａ）〜（ｄ）の左図は、実空間におけるＸ−Ｙ平面における、実景と前方検出部の検出可能領域及び検出領域との位置関係を示した図であり、（ａ）〜（ｄ）の右図は、実空間におけるＸ−Ｙ平面における実景とヘッドアップディスプレイが生成する仮想的な虚像領域との位置関係を示した図である。

以下に説明する実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられ、当業者は、本発明が以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

図１を参照して、本発明のヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと記載）１００の構成と、ＨＵＤ１００が生成する仮想的な虚像領域２００について説明する。以下の説明を容易にするために、図１に示されるように、実空間において、例えば、車両１の前方を向いた左右方向をＸ軸（右方向がＸ軸正方向）に規定し、鉛直方向をＹ軸（鉛直方向上側がＹ軸正方向）に規定し、前後方向をＺ軸（前方向がＺ軸正方向）に規定する。

図１に示すように、ＨＵＤ１００は、車両（移動体の一適用例）１に搭載される。例えばＨＵＤ１００は、車両１のフロントウインドシールド（透過反射部の一例）１ａの一部に車両情報等の画像光Ｋを投影する。フロントウインドシールド１ａは、画像光Ｋを視認者側のアイボックス２に向けて反射する。視認者は、視点（視認者の眼の位置）をアイボックス２内におくことで、フロントウインドシールド１ａを介した前方に仮想的に生成される虚像領域２００内で虚像２０１を視認することができる。なお、虚像２０１は、アイボックス２（視点の位置）から前方方向（車両１の進行方向）に、例えば、５ｍ〜１０ｍの位置に離れて視認される。なお、図１において、虚像領域２００を１つのみ記載しているが、後述する画像表示部１０を複数備える、または／および後述するリレー光学系２０に基づき画像表示部１０から出射される画像光Ｋの結像距離を調整する、など公知の技術を用いることで、アイボックス２からの距離が異なる複数の虚像領域２００を生成し、それぞれの虚像領域２００上に虚像２０１を表示してもよい。

図１の車両１には、車両１の前方にある先行車両や障害物など、視認者に報知すべき報知対象Ｗを検出する前方検出部５が搭載されている。図１の前方検出部５は、例えば、車両１の前方の実景３を撮像する撮像部（図示しない）と、この撮像部が撮像した前方撮像画像（前方情報）を解析する画像解析部（図示しない）と、を備える。前記撮像部は、例えば、単眼または複眼の可視光カメラや赤外線カメラなどであり、前記画像解析部は、例えば、公知の画像処理、パターンマッチング法などを用いて前記撮像部が撮像した撮像画像を画像解析することで、車両１の前方における前方情報（車線、白線、停止線、歩行者、先行車両、障害物などの位置や大きさ）などを検出し、報知対象Ｗの位置に関する情報をＨＵＤ１００（制御部４０）に出力する。前方検出部５は、所定の検出可能領域５０を有し、検出可能領域５０に含まれる実景３において報知対象Ｗを検出可能である。また、前方検出部５は、検出可能領域５０内に検出可能領域５０よりも狭い所定の検出領域５１を有し、この検出領域５１は、実景３内の特定の領域である基準実景領域３ｒを含むように設定される。前方検出部５は、検出領域５１に含まれる実景３（基準実景領域３ｒ）に存在する報知対象Ｗの位置を報知対象位置情報ＷＰとしてＨＵＤ１００（制御部４０）に出力する。

報知対象位置情報ＷＰは、例えば、車両１の左右方向に沿ったＸ軸方向の座標と、鉛直方向に沿ったＹ軸方向の座標と、により少なくとも構成される。報知対象位置情報ＷＰは、具体的に例えば、検出領域５１内にある所定の基準点Ｏを基準としたＸ座標とＹ座標により報知対象Ｗの位置を示す。報知対象位置情報ＷＰの報知対象Ｗの位置を示す座標の基準点Ｏは、検出領域５１内でなくても、例えば検出可能領域５０内の所定の位置であってもよい。なお、報知対象位置情報ＷＰを生成する対象となる基準実景領域３ｒの位置は、予め設定される不変の位置であってもよく、また、所定の条件に基づいて自動的に設定されてもよく、また、視認者が適宜調整可能であってもよい。

なお、前方検出部５は、前述した可視光カメラや赤外線カメラ以外に、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波センサ、その他の公知のセンサ等を有していてもよい。このとき、前方検出部５は、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波センサ、その他の公知のセンサ等が出力する前方情報を入力して解析することによって、前述したよう報知対象位置情報ＷＰを生成してもよい。また、前方検出部５は、前述したようなカメラやセンサを複数種類用いて、これらが出力するデータを組み合わせて解析することで前述したような前方検出部５を生成してもよい。

また、図１の車両１には、車両１の姿勢を検出する車両姿勢検出部６が搭載されている。車両姿勢検出部６は、例えば、三軸加速度センサ（図示しない）と、前記三軸加速度センサが検出した三軸加速度を解析することで、水平面を基準とした車両１のピッチ角（車両姿勢）を推定し、車両１のピッチ角に関する情報を含む車両姿勢情報ＧをＨＵＤ１００（制御部４０）に出力する。なお、車両姿勢検出部６は、前述した三軸加速度センサ以外に、車両１のサスペンション近傍に配置されるハイトセンサ（図示しない）で構成されてもよい。このとき、車両姿勢検出部６は、前記ハイトセンサが検出する車両１の地面からの高さを解析することで、前述したように車両１のピッチ角を推定し、車両１のピッチ角に関する情報を含む車両姿勢情報ＧをＨＵＤ１００（制御部４０）に出力する。なお、車両姿勢検出部６が、車両１のピッチ角を求める方法は、前述した方法に限定されず、公知のセンサや解析方法を用いて車両１のピッチ角を求めてもよい。さらに、車両姿勢検出部６は、車両１のピッチ角以外に、車両１の地面からの高さに関する情報を含む車両姿勢情報ＧをＨＵＤ１００に出力してもよい。

図１のＨＵＤ１００は、例えば、画像表示部１０、リレー光学系２０、アクチュエータ３０及び制御部４０を有する。ＨＵＤ１００は、一般的に車両１のダッシュボードの中に収納されるが、画像表示部１０、リレー光学系２０、アクチュエータ３０及び制御部４０の全部または一部がダッシュボードの外部に配置されてもよい。ＨＵＤ１００（制御部４０）は、車両１に搭載される車載ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などからなるバス４に接続され、このバス４から車両情報の一部又は全部を入力することができる。

図２は、図１に示される画像表示部１０の構成の例を示す図である。以下の説明を容易にするため、図２に示されるように、画像表示部１０の表示面１１を正面から視認した際、表示面１１の左右方向をｄｘ軸（右方向をｄｘ軸正方向）と規定し、上下方向をｄｙ軸（上方向をｄｙ軸正方向）と規定する。なお、図２に示される表示面１１におけるｄｘ軸正方向は、例えば、図１の実空間におけるＸ軸正方向、すなわち車両１の右方向に対応する。同様に、図２に示される表示面１１におけるｄｙ軸正方向は、例えば、図１の実空間におけるＹ軸正方向、すなわち鉛直方向上側に対応する。なお、画像表示部１０からの画像光Ｋがアイボックス２へ到達するまでにリレー光学系２０などで反射される場合、図２の表示面１１のｄｘ軸正方向または／およびｄｙ軸正方向と、図１の実空間のＸ軸正方向または／およびＹ軸正方向とのそれぞれの関係が反転する場合がある。

図２に示したように、画像表示部１０は、表示画像１２を表示する表示面１１と、後述する制御部４０が生成する画像データＤに基づいて表示面１１に表示画像１２を表示させる図示しない駆動回路と、を有する。画像データＤは、表示画像１２を表示する位置に関する表示位置情報（以下では、表示位置とも呼ぶ）Ｑを含む。表示位置情報Ｑは、例えば、表示面１１の左右方向のｄｘ軸方向の座標と、上下方向のｄｙ軸方向の座標と、により少なくとも構成される。画像表示部１０の表示面１１から出射される画像光Ｋは、リレー光学系２０によりフロントウインドシールド１ａに導かれ、フロントウインドシールド１ａが視認者側に反射した画像光Ｋにより、虚像２０１を表示可能な仮想的な虚像領域２００が生成される。表示面１１に表示される表示画像１２は、虚像領域２００上で虚像２０１として表示される。すなわち、画像表示部１０は、画像データＤに含まれる表示位置情報Ｑに基づき、表示面１１上の表示画像１２が表示されるｄｘ軸方向の座標と、ｄｙ軸方向の座標とを変えることで、虚像領域２００上の虚像２０１が視認される実空間におけるＸ軸方向の座標と、Ｙ軸方向の座標とを調整することができる。

なお、画像表示部１０には、例えば、液晶表示素子などの透過型表示パネルや、有機ＥＬ素子などの自発光表示パネルや、ＤＭＤやＬＣｏＳ（登録商標）などの反射型表示パネルや、レーザー光を走査する走査型表示装置などを適用することができる。また、リレー光学系２０には、平面鏡、曲面鏡、自由曲面鏡などの反射光学系や、曲面レンズ、自由曲面レンズなどの透過型，屈折型の光学系や、ハーフミラーなどの半透過型光学系などを適用可能である。リレー光学系２０は、典型的には、画像表示部１０が生成する画像光Ｋを拡大する機能、フロントウインドシールド１ａの歪みを補正し、歪みのない虚像２０１を視認させる機能、虚像２０１を視認者から所定の距離だけ離れた位置で結像させる機能を有する。また、図１では、画像表示部１０及びリレー光学系２０を１つずつ図示してあるが、それぞれは複数設けられてもよい。

図３は、図１の制御部４０の概略構成例を示す。図３に示されるように、制御部４０は、例えば、処理部４１、記憶部４２及びインターフェース４３を含む。処理部４１は、例えばＣＰＵやＲＡＭで構成され、記憶部４２は、例えばＲＯＭで構成され、インターフェース４３は、バス４に接続される入出力通信インターフェースで構成される。例えば、インターフェース４３は、バス４を介して車両情報や後述する報知対象位置情報ＷＰ，車両姿勢情報Ｇ等を取得することができ、記憶部４２は、入力した報知対象位置情報ＷＰに基づいて画像データＤを生成するためのデータ、及び入力した車両姿勢情報Ｇに基づいて補正データＣ，駆動データＴを生成するためのデータを記憶することができ、処理部４１は、記憶部４２からのデータを読み取り、所定の動作を実行することで画像データＤ，補正データＣ，駆動データＴを生成することができる。なお、インターフェース４３は、例えば、バス４を介して前方検出部５から報知対象Ｗの位置に関する情報を含む報知対象位置情報ＷＰと、車両姿勢検出部６から車両１の姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報Ｇと、を取得することができ、本発明の請求項に記載の前方情報取得手段，車両姿勢情報取得手段としての機能も有する。また、制御部４０は、本発明の請求項に記載のアクチュエータ３０を制御するアクチュエータ制御部、補正データＣを生成し前方検出部５に出力する検出位置補正部、としての機能も有する。なお、制御部４０は、ＨＵＤ１００の内部にあってもよく、その一部または全部の機能がＨＵＤ１００の外側の車両１側に設けられてもよい。

図４は、従来のＨＵＤにおいて、車両１の傾斜より、実景３に対する虚像領域２００の位置がずれる様子を説明するための図である。図４（ａ）に示されるように、車両１が傾斜していない場合、実景３の基準実景領域３ｒに重なるように虚像領域２００が配置される。しかし、例えば、車両１の荷室に多くの荷物が積まれたことなどに起因して、車両１の前方が鉛直方向上側に傾斜した場合、図４（ｂ）に示されるように、ＨＵＤ１００の虚像領域２００は、実景３の基準実景領域３ｒから鉛直方向上側にずれてしまう。すなわち、車両１の傾斜により、虚像領域２００が重なる実景３の位置が変わってしまう。これにより、通常では、実景３の所定位置に存在する報知対象Ｗに対して虚像２０１を表示できていたにも関わらず、車両１が傾いてしまった場合、実景３の所定位置に存在する報知対象Ｗに対して虚像２０１を表示できなくなってしまうおそれがある。本発明のＨＵＤ１００は、以下に説明する補正処理を実行することで、車両姿勢が変化した場合であっても、実景３の基準実景領域３ｒに対して虚像２０１を重ねて表示することが可能となる。

図５は、ＨＵＤ１００が実行する補正処理の例を示すフローチャートである。ＨＵＤ１００の前記補正処理は、例えば、車両１が起動されたとき、又は、車両１の電子機器に電力が供給されたとき、又は、車両１の起動または車両１の電子機器の電力供給から所定時間経過したときであり、かつ車両１が走行状態でない場合に開始される。

ステップＳ０１では、制御部４０は、車両姿勢検出部６から車両１の車両姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報Ｇを取得する。

ステップＳ０２では、制御部４０は、ステップＳ０１で取得した車両姿勢情報Ｇに対応するアクチュエータ３０の駆動量を含む駆動データＴを決定し、この駆動データＴに基づいてアクチュエータ３０を駆動する。具体的には、制御部４０は、記憶部４２に予め記憶されたテーブルデータを読み出し、ステップＳ０１で取得した車両姿勢情報Ｇに対応する駆動データＴを決定し、決定した駆動データＴに基づいてアクチュエータ３０を駆動することでリレー光学系２０を移動または／および回転させ、ＨＵＤ１００の虚像領域２００を、実景３の基準実景領域３ｒの位置に移動させる。なお、ステップＳ０２で、制御部４０は、車両姿勢情報Ｇから駆動データＴを予め設定された算出式を用いて演算により求めてもよい。

ステップＳ０３では、制御部４０は、ステップＳ０１で取得した車両姿勢情報Ｇ、またはＳ０２で決定した駆動データＴに基づいて、座標補正データＣを決定し、この座標補正データＣを前方検出部５に出力する。具体的には、制御部４０は、記憶部４２に予め記憶されたテーブルデータを読み出し、車両姿勢情報Ｇまたは駆動データＴに対応する座標補正データＣを決定し、決定した座標補正データＣを前方検出部５に出力する。なお、ステップＳ０３で、制御部４０は、車両姿勢情報Ｇまたは駆動データ（制御量情報）Ｔから駆座標補正データＣを予め設定された算出式を用いて演算により求めてもよい。ちなみに、ステップＳ０２とステップＳ０３は、必ずしもこの順番である必要はなく、順番が入れ替わっても、または同時に実行されてもよい。

ステップＳ０４では、前方検出部５は、ＨＵＤ１００から座標補正データＣを入力する。ステップＳ０５では、前方検出部５は、ステップＳ０４で入力した座標補正データＣに基づいて、検出領域５１の位置を実景３の基準実景領域３ｒの位置に補正する。

以上に説明した補正処理では、ステップＳ０１からＳ０３により、ＨＵＤ１００は、虚像２０１を表示可能な虚像領域２００の位置を、リレー光学系２０をアクチュエータ３０により移動または／および回転させることで実景３の基準実景領域３ｒと重なる位置に調整する。これにより、ＨＵＤ１００は、基準実景領域３ｒに重なる位置に虚像２０１が表示可能となる。また、補正処理のステップＳ０４とＳ０５により、前方検出部５は、報知対象Ｗを検出して報知対象位置情報ＷＰとして出力される検出領域５１の位置を、実景３の基準実景領域３ｒと重なる位置に設定する。これにより、前方検出部５は、基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗの位置を示す報知対象位置情報ＷＰをＨＵＤ１００に出力可能となる。

図６は、ＨＵＤ１００が実行する表示処理の例を示すフローチャートである。ＨＵＤ１００の表示処理は、例えば、前記補正処理が完了した後に開始される。

ステップＳ１１では、前方検出部（撮像部）５は、車両１の前方の実景３を撮像する。ステップＳ１２では、前方検出部（画像解析部）５は、前記撮像部が撮像した前記前方撮像画像を解析し、検出領域５１内に報知対象Ｗが存在するかを判定する。

検出領域５１内に報知対象Ｗが存在しない（ステップＳ１２でＮｏ）場合、前方検出部５は、ステップＳ１１に戻り、車両１の前方の実景３を再び撮像する。
検出領域５１内に報知対象Ｗが存在する（ステップＳ１２でＹｅｓ）場合、ステップＳ１３では、前方検出部５は、検出領域５１内における報知対象Ｗの位置に関する情報を含む報知対象位置情報ＷＰを生成し、ＨＵＤ１００（制御部４０）に出力する。なお、例えば、ステップＳ１１の車両１の前方の実景３の撮像、ステップＳ１２の報知対象Ｗの有無の判定、ステップＳ１３の報知対象位置情報ＷＰの生成と出力は、車両１が起動している間、連続的に繰り返し行われ、前方検出部５は、検出領域５１内に報知対象Ｗの存在が確認される度に報知対象位置情報ＷＰを直ちに生成及び出力を行う。

ステップＳ１４では、制御部４０は、前方検出部５から報知対象位置情報ＷＰを入力する。そして、ステップＳ１５では、制御部４０が、入力した報知対象位置情報ＷＰに基づき、検出領域５１上の報知対象Ｗの位置に対応した表示面１１の表示位置Ｑに表示画像１２を表示するように画像データＤを生成する。ステップＳ１６では、画像表示部１０は、制御部４０が生成した画像データＤに基づき、表示面１１上の表示位置Ｑに所望の表示画像１２を表示する。これにより、ＨＵＤ１００は、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗの位置に対応した位置に虚像２０１を表示することができる。

図５，図７を用いて、ＨＵＤ１００が実行する補正処理について、具体的に説明する。図７は、（ａ）から（ｄ）まででＨＵＤ１００が実行する前記補正処理の過程を示し、（ａ）〜（ｄ）それぞれにおける左図は、実空間におけるＸ−Ｙ平面における、実景３と前方検出部５の検出可能領域５０及び検出領域５１との位置関係を示した図であり、（ａ）〜（ｄ）それぞれにおける右図は、実空間におけるＸ−Ｙ平面における実景３とＨＵＤ１００が生成する仮想的な虚像領域２００との位置関係を示した図である。なお、図７では、車両１の傾きにより、前方検出部５の検出領域５１またはＨＵＤ１００の虚像領域２００が実景３中の基準実景領域３ｒからずれる様子をわかりやすくするため、実景３中に報知対象Ｗを図示し、報知対象Ｗの報知対象位置情報ＷＰが補正される過程を示してあるが、ＨＵＤ１００が実行する補正処理においては、実景３内に報知対象Ｗが存在している必要はない。

図７（ａ）は、車両１の車両姿勢が傾いていない場合を示し、前方検出部５の検出領域５１は、実景３の基準実景領域３ｒに重なっており、ＨＵＤ１００の虚像領域２００も、同様に実景３の基準実景領域３ｒに重なっている。この際、ＨＵＤ１００が表示処理を実行すると、前方検出部５は、検出領域５１内にある基準点Ｏを基準とした報知対象Ｗの位置を示す報知対象位置情報ＷＰ１（Ｘａ，Ｙａ）を生成し、ＨＵＤ１００の制御部４０に出力する。制御部４０は、報知対象位置情報ＷＰ１に基づいた表示面１１上の表示位置Ｑ１（ｘａ，ｙａ）に表示画像１２を表示することで、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗに対応した位置に虚像２０１を表示させることができる。

図７（ｂ）は、車両１の車両姿勢が傾いた場合を示し、前方検出部５の検出領域５１は、実景３の基準実景領域３ｒの鉛直方向上側にずれており、ＨＵＤ１００の虚像領域２００も、実景３の基準実景領域３ｒの鉛直方向上側にずれている。この段階でＨＵＤ１００が表示処理を実行しようとすると、前方検出部５は、報知対象Ｗが検出領域５１の外側にあるので、報知対象Ｗの位置を示す報知対象位置情報ＷＰ２を、ＨＵＤ１００の制御部４０に出力しない。また、ＨＵＤ１００の虚像領域２００も実景３に存在する報知対象Ｗから大きくずれてしまうため、報知対象Ｗに対応する位置に虚像２０１を表示することができない。

図７（ｃ）は、ＨＵＤ１００が図５に示す補正処理のステップＳ０２を実行し、アクチュエータ３０を駆動することでリレー光学系２０を移動または／および回転させ、ＨＵＤ１００の虚像領域２００を、実景３の基準実景領域３ｒの位置に移動させた場合を示している。ＨＵＤ１００の虚像領域２００は、実景３の基準実景領域３ｒと重なっているため、基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗに対して虚像２０１を表示可能である。しかし、前方検出部５の検出領域５１が実景３の基準実景領域３ｒに重なっていないため、前方検出部５は、基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗの報知対象位置情報ＷＰ２を、ＨＵＤ１００の制御部４０に出力しない。したがって、ＨＵＤ１００は、前方検出部５から報知対象位置情報ＷＰ２が入力されないため、虚像２０１を表示できない。

図７（ｄ）は、前方検出部５が図５に示す補正処理のステップＳ０５を実行し、検出領域５１の位置を実景３の基準実景領域３ｒの位置に補正した場合を示している。前方検出部５は、検出可能領域５０における基準実景領域３ｒと重なる位置に検出領域５１を設定する。これにより、前方検出部５は、基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗの報知対象位置情報ＷＰ３（Ｘａ，Ｙａ）を生成し、ＨＵＤ１００の制御部４０に出力する。制御部４０は、報知対象位置情報ＷＰ３に基づいた表示面１１上の表示位置Ｑ３（ｘａ，ｙａ）に表示画像１２を表示させることで、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗに対応した位置に虚像２０１を表示させることができる。

以上に説明したように、本発明のＨＵＤ１００は、車両１に搭載され、車両１の前方の実景３のうち基準となる基準実景領域３ｒに重なるように虚像２０１を表示可能なＨＵＤ１００であって、所定の検出領域５１に重なる実景３に存在する報知対象Ｗの位置に関する報知対象位置情報ＷＰを前方検出部５から取得するインターフェース４３（前方情報取得手段）と、表示画像１２を表示する表示面１１を有し、インターフェース４３から取得した報知対象位置情報ＷＰに応じて、報知対象Ｗの位置に対応した表示面１１上の表示位置Ｑに表示画像１２を表示する画像表示部１０と、画像表示部１０が表示する表示画像１２の画像光Ｋを視認者の前方に配置されるフロントウインドシールド１ａ（透過反射部）に向けるリレー光学系２０と、リレー光学系２０を移動または／および回転させることで実景３に対するＨＵＤ１００の虚像領域２００の位置を調整するように駆動可能なアクチュエータ３０と、車両１の姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報Ｇを取得するインターフェース４３（車両姿勢情報取得手段）と、インターフェース４３から取得した車両姿勢情報Ｇに基づいてアクチュエータ３０を制御し、基準実景領域３ｒを領域内に含むように虚像領域２００を移動させる制御部４０（アクチュエータ制御部）と、インターフェース４３から取得した車両姿勢情報Ｇ、もしくは制御部４０がアクチュエータ３０を制御する制御量に関する駆動データＴ（制御量情報）に基づいて、報知対象位置情報ＷＰの対象となる検出領域５１の位置を変更する補正データＣを生成し、前方検出部５に出力する制御部４０（検出位置補正部）と、を備える。斯かる構成により、車両１の車両姿勢の変化した場合であっても、ＨＵＤ１００が虚像２０１を表示する虚像領域２００の位置と、前方検出部５が報知対象Ｗを検出する検出領域５１の位置と、を実景３の基準実景領域３ｒに調整することができ、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗに対して虚像２０１を重ねて表示することができる。

また、インターフェース４３は、前方検出部５が検出可能な検出可能領域５０よりも狭い検出領域５１に重なる実景３に存在する報知対象Ｗの位置を報知対象位置情報ＷＰとして取得し、制御部４０は、補正データＣにより、前方検出部５の検出領域５１が基準実景領域３ｒを含む位置に変更させてもよい。このように、制御部４０（インターフェース４３）は、前方検出部５の検出可能領域５０よりも狭い検出領域５１において検出した報知対象位置情報ＷＰを取得するため、制御部４０は、前方検出部５が検出可能な検出可能領域５０における情報を処理する必要がなく、報知対象位置情報ＷＰを処理する負荷を軽減することができる。

また、報知対象位置情報ＷＰは、検出領域５１内における報知対象Ｗの相対的な位置情報を含んでもよい。報知対象位置情報ＷＰが、検出領域５１内の少ない座標で表現可能であるため、報知対象位置情報ＷＰを処理する制御部４０の負荷を軽減することができる。

また、ＨＵＤ１００の制御部４０（インターフェース４３）は、車両１の停止を示す停止情報を取得する停止情報取得手段（図示しない）としての機能をさらに備え、制御部４０は、前記停止情報取得手段が取得した前記停止情報により車両１が停止していると判定された場合、補正データＣを生成するものである。このように、車両１が停止している際に前記補正処理を実行することで、車両１の車両姿勢情報Ｇを正確に検出することができるため、前記補正処理におけるＨＵＤ１００の虚像領域２００の位置調整、及び前方検出部５の検出領域５１の位置調整を精度よくおこなうことができる。

また、ＨＵＤ１００の制御部４０（インターフェース４３）は、車両１のドアの開閉状態を示すドア状態情報を取得するドア状態情報取得手段（図示しない）としての機能をさらに備え、制御部４０は、補正データＣを連続的または断続的に複数回生成し、前記ドア状態情報により最後に前記車両のドアが開状態から閉状態になった後に生成した補正データＣを前方検出部５に出力する。斯かる構成により、車両１の姿勢が変化する乗員の乗り降り、または荷物の積み下ろしが完了した後に、前記補正処理におけるＨＵＤ１００の虚像領域２００の位置調整、及び前方検出部５の検出領域５１の位置調整を精度よくおこなうことができる。

また、画像表示部１０は、車両姿勢情報Ｇ、もしくは制御部４０がアクチュエータ３０を制御する制御量に関する駆動データＴ（制御量情報）に基づいた表示画像１２のワーピングを行うものであってもよい。斯かる構成により、リレー光学系２０の移動または／および回転に伴う虚像２０１の歪を軽減することができる。

１…車両、１ａ…フロントウインドシールド（透過反射部）、２…アイボックス、３…実景、３ｒ…基準実景領域（特定領域）、４…バス、５…前方検出部、６…車両姿勢検出部、１０…画像表示部、２０…リレー光学系、３０…アクチュエータ、４０…制御部（アクチュエータ制御部，検出位置補正部）、４１…処理部、４２…記憶部、４３…インターフェース（前方情報取得手段，車両姿勢情報取得手段，停止情報取得手段，ドア状態情報取得手段）、５０…検出可能領域（検出可能な実景領域）、５１…検出領域、１００…ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、２００…虚像領域、２０１…虚像、Ｃ…補正データ、Ｄ…画像データ、Ｇ…車両姿勢情報、Ｋ…画像光、Ｑ…表示位置情報（表示位置）、Ｗ…障害物、ＷＰ…報知対象位置情報、Ｔ…駆動データ（制御量情報）

Claims (7)

1. 車両に搭載され、前記車両前方の実景のうち基準となる基準実景領域に重なるように虚像を表示可能な仮想的な虚像領域を生成するヘッドアップディスプレイであって、
   所定の検出領域に重なる前記実景に存在する報知対象の位置に関する報知対象位置情報を前方検出部から取得する前方情報取得手段と、
   表示画像を表示する表示面を有し、前記前方情報取得手段が取得した前記報知対象位置情報に応じて、前記報知対象の位置に対応した前記表示面上の位置に前記表示画像を表示する画像表示部と、
   前記画像表示部が表示する前記表示画像の画像光を視認者の前方に配置される透過反射部に向けるリレー光学系と、
   前記リレー光学系を移動または／および回転させることで前記実景に対する前記虚像領域の位置を調整するように駆動可能なアクチュエータと、
   前記車両の姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報を取得する車両姿勢情報取得手段と、
   前記車両姿勢情報取得手段が取得した前記車両姿勢情報に基づいて前記アクチュエータを制御し、前記基準実景領域を領域内に含むように前記虚像領域を移動させるアクチュエータ制御部と、
   前記車両姿勢情報取得手段が取得した前記車両姿勢情報、もしくは前記アクチュエータ制御部が前記アクチュエータを制御する制御量に関する制御量情報に基づいて、前記報知対象位置情報の対象となる前記検出領域の位置を変更する補正データを生成し、前記前方検出部に出力する検出位置補正部と、を備える、
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
2. 前記前方情報取得手段は、前記前方検出部が検出可能な実景領域よりも狭い前記検出領域に重なる前記実景に存在する前記報知対象の位置を前記報知対象位置情報として取得し、
   前記検出位置補正部は、前記補正データにより、前記前方検出部の前記検出領域を、前記基準実景領域を含む位置に変更させる、
   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。
3. 前記報知対象位置情報は、前記検出領域内における前記報知対象の相対的な位置情報を含む、
   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。
4. 前記車両の停止を示す停止情報を取得する停止情報取得手段をさらに備え、
   前記検出位置補正部は、前記停止情報取得手段が取得した前記停止情報により前記車両が停止していると判定された場合、前記補正データを生成する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。
5. 前記車両のドアの開閉状態を示すドア状態情報を取得するドア状態情報取得手段をさらに備え、
   前記検出位置補正部は、前記補正データを連続的または断続的に複数回生成し、前記ドア状態情報取得手段が取得した前記ドア状態情報により最後に前記車両のドアが開状態から閉状態になった後に生成した前記補正データを前記前方検出部に出力する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。
6. 前記車両姿勢情報取得手段が取得する前記車両姿勢情報は、前記車両のピッチ角に関する情報を含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。
7. 前記画像表示部は、前記車両姿勢情報取得手段が取得した前記車両姿勢情報、もしくは前記アクチュエータ制御部が前記アクチュエータを制御する制御量に関する制御量情報に基づいた前記表示画像のワーピングを行う、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。
   
   

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