JP2018103888A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視認者の視点の位置の変化に影響されることなく、視認者に適切な虚像を提供可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置は、車外の風景のうち対象物に重畳するように虚像を表示し、画像取得部と、画像抽出部と、視点位置取得部と、画像生成部と、光学系と、を備える。画像取得部は、風景の画像を取得する。画像抽出部は、画像取得部により取得された風景の画像から対象物を抽出し、当該抽出した対象物に対応する風景の対象物に重畳させる虚像を表す特定画像を取得する。視点位置取得部は、鉛直方向における視認者の視点の位置を取得する。画像生成部は、視点位置取得部によって取得される視認者の視点の位置の鉛直方向における基準位置からのずれ量に応じて、虚像が対象物からずれることを抑制するように特定画像を補正し、当該補正後の特定画像に基づき表示画像を生成する。【選択図】図３

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ−Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置は、車両に搭載され、フロントガラスなどの投射部材に反射される表示画像の光を用いて運転者に虚像を視認させる。

ＨＵＤ装置を備える車両の運転者は、視線を移動させることなく、他の車両、障害物、センターライン等に関する情報を与える虚像を、フロントガラス越しに見える風景と重畳して視認することができる。

特許文献１に記載のＨＵＤ装置は、運転者の視点位置に応じて画像表示部の表示面の使用領域を変化させる。これにより、運転者から見たときの虚像が表示される虚像領域をユーザーの視点位置に関わらず一定とすることができる。

特開２０１６−１５５４４６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のＨＵＤ装置においては、虚像が風景の重畳対象物に重畳している場合に、運転者の視点が高さ方向に移動すると、虚像が重畳対象物からずれ、運転者に適切な虚像を提供できないおそれがある。特に、上記特許文献１に記載のＨＵＤ装置では、運転者の視点が高さ方向に移動する際、画像表示部の表示面の使用領域が変化するため、それも加味したうえで、運転者に適切な虚像を提供することが求められている。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、視認者の視点の位置の変化に影響されることなく、視認者に適切な虚像を提供可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、
車外の風景のうち対象物に重畳するように虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記風景の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された前記風景の画像から前記対象物を抽出し、当該抽出した前記対象物に対応する前記風景の前記対象物に重畳させる前記虚像を表す特定画像を取得する画像抽出部と、
鉛直方向における視認者の視点の位置を取得する視点位置取得部と、
前記視点位置取得部によって取得される前記視認者の前記視点の位置の鉛直方向における基準位置からのずれ量に応じて、前記虚像が前記対象物からずれることを抑制するように前記特定画像を補正し、当該補正後の前記特定画像に基づき表示画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部が生成した前記表示画像を示す表示光を表示器により出射し、前記表示光を投射部材へ導くことで前記表示画像に対応する前記虚像を表示する光学系と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、視認者の視点の位置の変化に影響されることなく、視認者に適切な虚像を提供することができる。

実施の形態に係るＨＵＤ装置が搭載された車両を示す図である。 実施の形態に係るＨＵＤ装置の構成を示す図である。 実施の形態に係るＨＵＤ装置を搭載された車両の電気的構成を示したブロック図である。 実施の形態に係るＨＵＤ装置が表示する虚像を視認する視認者の目の位置を示す図である。 実施の形態に係るＨＵＤ装置の表示面における使用領域を示す図である。 実施の形態に係るＨＵＤ装置の表示面における使用領域を示す図である。 実施の形態に係るＨＵＤ装置の表示面における使用領域を示す図である。 実施の形態に係るＨＵＤ装置における運転者の視点位置と、運転者が視認する虚像と、虚像に重畳する路面の重畳範囲と、の関係を示す図である。 実施の形態に係るずれ量と比率との関係を示すテーブルである。 実施の形態に係る表示処理を示すフローチャートである。 実施の形態に係る前景を撮像した画像を説明するための図である。 実施の形態に係る特定画像を抽出した画像を説明するための図である。 実施の形態に係る表示画像を説明するための図である。 実施の形態に係るＨＵＤ装置が表示する虚像を説明するための図である。 比較例に係るＨＵＤ装置が表示する虚像を説明するための図である。 変形例に係る特定画像を示す画像を説明するための図である。 変形例に係る表示画像を説明するための図である。 変形例に係る表示画像を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を図面を参照しながら説明する。

本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と称する）１００は、図１に示すように、自動車などの車両３００のダッシュボードに搭載されている。ＨＵＤ装置１００は、被投射部材の一例であるフロントガラス３１０に向けて画像を表示する表示光Ｎを出射する。視認者（主に運転者Ｅ）は、フロントガラス３１０に反射した表示光Ｎを受けて、フロントガラス３１０を通して見える実景ＲＩに重畳する虚像Ｖを視認可能となる。

ＨＵＤ装置１００は、図２に示すように、各部材を収納する筐体１１０と、表示光Ｌを出射する表示器１２０と、表示光Ｌが入射することで結像し、その結像した表示画像に対応する表示光Ｎを出射するスクリーン１３０と、表示光Ｎをフロントガラス３１０へ反射する凹面鏡（反射部材）１４０と、フロントガラス３１０への虚像の表示を制御する制御部２００と、を備える。

筐体１１０は、箱状の形状を有し、黒色の遮光性樹脂から構成される。筐体１１０の一部には、スクリーン１３０から出射された表示光Ｎが通過する開口部を有する。開口部は、透明の樹脂製カバーで覆われている。

表示器１２０は、発光素子および表示素子から構成される。発光素子は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ハロゲンランプなどから構成される。表示素子は、液晶ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＬＣＯＳ（登録商標：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｌｉｃｏｎ）等の反射型表示素子、またはＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）液晶パネルなどの透過型表示素子から構成される。表示器１２０は、制御部２００から入力される制御信号により、図５に示すように、表示面４１０の使用領域４２０Ｂに画像を表示し、使用領域４２０Ｂに表示した画像を示す表示光Ｌを出射する。

図１に戻って、スクリーン１３０は、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等から構成される透過型スクリーンから構成される。スクリーン１３０は表示光Ｌの光路上に設置されている。表示器１２０からスクリーン１３０の一方の面に表示光Ｌが入射すると、他方の面に画像が表示される。これに伴って、スクリーン１３０上に表示される画像に対応する表示光Ｎが、凹面鏡１４０に向けて出射される。

凹面鏡１４０は、入射した表示光Ｎを、フロントガラス３１０へ向けて反射する。この凹面鏡１４０は、合成樹脂やガラス等から形成された基材と、基材の表面に形成された金属の反射膜と、から構成される。表示器１２０、スクリーン１３０および凹面鏡１４０は、表示光Ｎをフロントガラス３１０へ導く光学系を構成する。フロントガラス３１０に導かれた表示光Ｎは、運転者Ｅのアイボックスに向けて反射する。これにより、運転者Ｅは、フロントガラス３１０の向こう側に虚像Ｖを視認することができる。

ＨＵＤ装置１００が搭載される車両３００は、図３に示すように、車両前方の画像を撮像する前方画像撮像部３２０と、車室内の画像を撮像する室内画像撮像部３３０と、を備える。前方画像撮像部３２０および室内画像撮像部３３０は、ＨＵＤ装置１００と通信可能に構成され、ＨＵＤ装置１００は、これらの装置から送信された各種信号に基づいて、各種情報を示す虚像Ｖを表示する。虚像Ｖは、運転者Ｅから見て、直交する面に表示される。

前方画像撮像部３２０は、車両３００の天井に配置され、車両前方の画像を撮像する車外カメラから構成される。この車外カメラは、ドライブレコーダー等に用いられているものと共用であってもよく、ＨＵＤ装置１００専用のものであってもよい。前方画像撮像部３２０は、撮像した車両前方の画像を後述する画像取得部２１０に出力する。

室内画像撮像部３３０は、車室内の画像を撮像する車内カメラから構成され、車両盗難等を防止する目的で取り付けられるものと共用であってもよく、ＨＵＤ装置１００専用の車内カメラ等であってもよい。室内画像撮像部３３０は、図４に示すように、運転者Ｅの視点位置を運転者Ｅの視点位置よりも鉛直方向下側から撮像することが好ましく、ステアリングホイールに取り付けられていてもよい。室内画像撮像部３３０は、運転者Ｅの視点位置をより正確に取得できるように、ステレオカメラから構成されてもよい。室内画像撮像部３３０は、取得した車室内の画像を後述する視点位置取得部２３０に出力する。

図３に戻って、制御部２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と記憶部から構成され、記憶部に記憶されている制御プログラムを実行することにより、画像取得部２１０、画像抽出部２２０、視点位置取得部２３０、表示位置調整部２４０、および画像生成部２５０としての機能を実現する。

画像取得部２１０は、前方画像撮像部３２０から出力された車両前方の画像を取得する。前方画像撮像部３２０は、車両３００の天井に配置されているので、車両前方の風景を運転者Ｅの視点の基準位置Ｂで撮像した場合と比較して、上から見下ろして撮像している。このため、前方画像撮像部３２０が撮像した画像は、運転者Ｅの視点の基準位置Ｂから見た風景と比べて、遠景に対して近景が相対的に小さく写っている。画像取得部２１０は、遠景に対する近景の相対的大きさが、運転者Ｅの視点の基準位置Ｂから見た風景と同じになるように、画像の下部の水平方向の長さを上部の水平方向の長さに対して大きく補正した画像（基準画像ＢＶ）を取得し、この基準画像ＢＶを記憶部に格納する。

画像抽出部２２０は、公知の画像処理、パターンマッチング手法などを用いて、画像取得部２１０が記憶部に格納した基準画像ＢＶを解析する。画像抽出部２２０は、基準画像ＢＶから、車両前方の対象物（車線、白線）を抽出し、当該抽出した対象物に対応する実景ＲＩの対象物に重畳させる虚像Ｖを表す特定画像ＳＶを取得する。具体的には、特定画像ＳＶは、運転者Ｅが運転している車両が走行しているレーンの両側の車線（一対の車線）を含む画像である。画像抽出部２２０は、取得した特定画像ＳＶを記憶部に格納する。

視点位置取得部２３０は、公知の画像処理、パターンマッチング法等を用いて、室内画像撮像部３３０が取得した車室内の画像を解析し、図４に示すように、鉛直方向における運転者Ｅの視点位置を得る。視点位置取得部２３０は、鉛直方向における基準位置Ｂと運転者Ｅの視点位置とのずれ量ｈを取得する。上にずれている場合、ずれ量ｈは正の値であり、下にずれている場合、ずれ量ｈは負の値とする。視点位置取得部２３０は、ずれ量ｈを視点の位置情報として記憶部に格納する。

表示位置調整部２４０は、視点位置取得部２３０が取得したずれ量ｈに応じて、図５〜図７に示すように、表示器１２０の表示面４１０のうちの一部である特定画像ＳＶの表示に使用する使用領域４２０Ｂ、４２０Ｈ、４２０Ｌを決定する。使用領域４２０Ｂは、運転者Ｅが基準位置Ｂから見たときに使用する領域である。図８に示すように、運転者Ｅの視点の位置が基準位置Ｂより上の位置ＥＨにある場合（ずれ量ｈが正の値の場合）、運転者Ｅが虚像ＶＨを見たときの垂直方向の視野角５００Ｈは、基準位置Ｂから虚像ＶＢを見たときの視野角５００Ｂに比べて大きくなる。その一方で、運転者Ｅの視点の位置が基準位置Ｂより下の位置ＥＬにある場合（ずれ量ｈが負の値の場合）、運転者Ｅが虚像ＶＬを見たときの鉛直方向における視野角５００Ｌは、視野角５００Ｂより小さくなる。鉛直方向における運転者Ｅの視点の位置に影響されることなく路面５１０における重畳範囲５２０を一定にするために、運転者Ｅの視点の位置が基準位置Ｂより上の位置ＥＨにある場合、図６に示すように、使用領域４２０Ｈの鉛直方向の位置を上に移動するだけでなく、鉛直方向の長さ４２１Ｈを使用領域４２０Ｂの鉛直方向の長さ４２１Ｂより長くする。同様に、運転者Ｅの視点の位置が基準位置Ｂより下の位置ＥＬにある場合、図７に示すように、使用領域４２０Ｌの鉛直方向の位置を下に移動するだけでなく、鉛直方向の長さ４２１Ｌを使用領域４２０Ｂの鉛直方向の長さ４２１Ｂより短くする。すなわち、鉛直方向における運転者Ｅの視点の位置に応じて、使用領域４２０Ｂ、４２０Ｈ、４２０ＬのＩｙ軸（垂直軸）における位置及びＩｙ軸における長さを適切に決定することによって、鉛直方向における運転者Ｅの視点の位置に影響されることなく、重畳範囲５２０を一定にすることができる。

画像生成部２５０は、視点位置取得部２３０が取得したずれ量ｈに基づいて、画像抽出部２２０が取得した特定画像ＳＶが実景ＲＩに重畳するように補正するために、特定画像ＳＶの最上端ドット行の水平方向の長さＬ１（以下、長さＬ１と称する）に対する最下端ドット行の水平方向の長さＬ２（以下、長さＬ２と称する）の比率Ｒを決定する。具体的には、画像生成部２５０は、ずれ量ｈと、ずれ量ｈに対応した長さＬ１に対する長さＬ２の比率Ｒと、が対応付けられた図９に示すテーブルを予め記憶部に記憶している。画像生成部２５０は、ずれ量ｈをキーとして、長さＬ１に対する長さＬ２の比率Ｒをテーブルから読み出す。このテーブルは、運転者Ｅの視点の位置が上に移動するにつれて、特定画像ＳＶの長さＬ１に対して長さＬ２が小さくなる。ずれ量ｈが正の値である場合、長さＬ１に対する長さＬ２は小さい。ずれ量ｈが負の値である場合、長さＬ１に対する長さＬ２は大きい。画像生成部２５０は、特定画像ＳＶの上部の水平方向の長さに対する下部の水平方向の長さが、比率Ｒになるように補正し表示画像ＣＶを生成する。具体的には、図１３に示すように、特定画像ＳＶの最上行のドット行の長さをＬ１に維持しつつ、特定画像ＳＶの最下行のドット行の長さＬ２がＬ１・Ｒとなるように補正する。さらに、その間の各ドット行については、比率Ｒをそのドット行と最上行と最下行との距離Ｄ１、Ｄ２で案分して得られる比率を乗じた長さとする。例えば、全ドット行数ｋとし、最上行からｎ行目（ｎ、ｋは自然数であり、ｎ＝１、２・・・ｋ−１、ｋである）の位置にある水平方向のドット行の長さＬｎが、Ｌ１（（ｋ−ｎ）／ｋ＋Ｒ（ｎ・ｋ））となるように補正する。画像生成部２５０は、補正した表示画像ＣＶを示す画像情報を、表示器１２０に出力する。

次に、ＨＵＤ装置１００の表示処理について、本実施の形態の理解を容易にするために、図１０のフローチャートおよび図１１〜図１４を参照しつつ説明する。

運転者Ｅが、車両３００のイグニッションをオフからオンに切り替えたことに応答し、制御部２００は、表示処理を開始する。

まず、画像取得部２１０は、前方画像撮像部３２０から出力された車両前方の画像を取得する（ステップＳ１１）。画像取得部２１０は、図１１に示すように、遠景に対する近景の相対的大きさが、運転者Ｅの視点の基準位置Ｂから見た風景と同じになるように、画像の下部の水平方向の長さを上部の水平方向の長さに対して大きく補正した画像（基準画像ＢＶ）を取得し、この基準画像ＢＶを記憶部に格納する。

次に、画像抽出部２２０は、記憶部に格納された基準画像ＢＶに基づいて、車両前方の対象物（車線、白線）を抽出し、当該抽出した対象物に対応する実景ＲＩの対象物に重畳させる前記虚像を表す特定画像ＳＶを取得する（ステップＳ１２）。具体的には、特定画像ＳＶは、図１２に示すように、運転者Ｅが運転している車両が走行しているレーンの両側の車線を含む画像である。画像抽出部２２０は、取得した特定画像ＳＶを記憶部に格納する。

次に、画像抽出部２２０は、特定画像ＳＶにレーンの両側の車線を含む画像が含まれているか否かを判定する（ステップＳ１３）。

図１２に示す例では、特定画像ＳＶにレーンの両側の車線を含む画像を含んでいるので、画像抽出部２２０は、特定画像ＳＶにレーンの両側の車線を含む画像が含まれていると判定する（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）。次に、視点位置取得部２３０は、室内画像撮像部３３０に車室内の画像を撮像させ、運転席に座る運転者Ｅの顔を撮像した画像を取得する（ステップＳ１４）。なお、特定画像ＳＶがレーンの両側の車線を含む画像を含んでいない場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、ステップＳ１１〜ステップＳ１３を繰り返す。

次に、視点位置取得部２３０は、運転席に座る運転者Ｅの顔を撮像した画像を解析し、鉛直方向における運転者Ｅの視点位置を取得する（ステップＳ１５）。視点位置取得部２３０は、鉛直方向における基準位置Ｂと運転者Ｅの視点位置とのずれ量ｈを取得する。この例では、図４に示すように、運転者Ｅの視点位置は、基準位置Ｂより上にずれているので、ずれ量ｈは正の値である。視点位置取得部２３０は、ずれ量ｈを視点位置の情報として記憶部に格納する。

次に、表示位置調整部２４０は、虚像Ｖの表示位置を調整する（ステップＳ１６）。視点位置取得部２３０が取得したずれ量ｈが正の値であるので、表示器１２０の表示面４１０のうちの一部である特定画像ＳＶの表示に使用する領域を図６に示す使用領域４２０Ｈに決定する。これにより、運転者Ｅは、虚像Ｖの遠景部とフロントガラス３１０を通して見える実景ＲＩの遠景部とを重畳して視認する。

次に、画像生成部２５０は、視点位置取得部２３０が取得したずれ量ｈに基づいて、画像抽出部２２０が取得した特定画像ＳＶを補正するための長さＬ１に対する長さＬ２の比率Ｒを決定する（ステップＳ１７）。具体的には、画像生成部２５０は、記憶部に記憶している図９に示すテーブルから、ずれ量ｈをキーに、ずれ量ｈに対応した長さＬ１に対する長さＬ２の比率Ｒを読み出す。

画像生成部２５０は、特定画像ＳＶの上部の水平方向の長さＬ１に対する下部の水平方向の長さＬ２が、比率Ｒになるように、特定画像ＳＶの下部の水平方向の長さを比率Ｒで縮小する補正を実行し、図１３に示す台形の表示画像ＣＶを生成する（ステップＳ１８）。具体的には、画像生成部２５０は、特定画像ＳＶの最上ドット行の長さをＬ１に維持しつつ、特定画像ＳＶの最下ドット行の長さＬ２がＬ１・Ｒとなるように補正する。さらに、その間の各ドット行については、比率Ｒをそのドット行と最上行と最下行との距離で案分して得られる比率を乗算した長さとなるように補正する。全ドット行数ｋとし、最上行からｎ行目の位置にある水平方向のドット行の長さＬｎが、Ｌ１（（ｋ−ｎ）／ｋ＋Ｒ（ｎ／ｋ））となるように補正する。この補正により、図１３に示す表示画像ＣＶに含まれる車線を示すラインの為す角度θ２は、図１２に示す特定画像ＳＶに含まれる車線を示すラインの為す角度θ１より小さくなる。画像生成部２５０は、補正した表示画像ＣＶを示す画像情報を表示器１２０に出力する。次に、表示器１２０は、表示画像ＣＶを示す表示光Ｌをスクリーン１３０に出射する（ステップＳ１９）。スクリーン１３０は、表示光Ｌが入射することで結像し、その結像した表示画像に対応する表示光Ｎを、投射部材の一例であるフロントガラス３１０に向けて出射する。運転者Ｅは、フロントガラス３１０に反射した表示光Ｎを受けて、図１４に示すように、フロントガラス３１０を通して見える実景ＲＩに重畳する虚像Ｖを視認可能となる。なお、図１４には、虚像Ｖを点線で示しており、実景ＲＩを実線で示している。

運転者Ｅがイグニッションをオフにするまで、ステップＳ１１〜ステップＳ１８を繰り返す。運転者Ｅがイグニッションをオフにすると、表示処理を終了する。

本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００は、ずれ量ｈにより決定された特定画像ＳＶを補正するための長さＬ１に対する長さＬ２に基づいて、特定画像ＳＶを補正した表示画像ＣＶを虚像Ｖとして表示している。このため、図１４に示すように、運転者Ｅから見て、ＨＵＤ装置１００が表示する虚像Ｖは、フロントガラス３１０を通して見える実景ＲＩとずれなく重畳して見える。従って、本実施の形態のＨＵＤ装置１００は、視認者の視点の位置の変化に影響されることなく、運転者Ｅに適切な虚像を提供することができる。
これに対して、ＨＵＤ装置が、表示位置調整部２４０により、虚像Ｖの表示位置を調整しただけでは、図１５に示すように、運転者Ｅから見て、虚像Ｖの近景部とフロントガラス３１０を通して見える実景ＲＩの近景部は重畳するが、遠景部では、虚像Ｖと実景ＲＩにずれが生じる。これは、運転者Ｅの視点が上に移動した場合、運転者Ｅが視認する虚像Ｖの表示位置を上下に移動させているだけでは、フロントガラス３１０を通して見える遠景は虚像Ｖが表示されている面と離れているので、虚像Ｖの上部の水平方向の長さが、実景ＲＩの水平方向の長さと一致しないからである。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
るものではなく、種々の変形および応用が可能である。

上述の実施の形態において、画像生成部２５０が、ずれ量ｈと、長さＬ１、Ｌ２の比率Ｒと、を格納したテーブルに基づいて、特定画像ＳＶを補正するための長さＬ１に対する長さＬ２を決定する場合について説明したが、画像生成部２５０は、演算式により、特定画像ＳＶを補正するための長さＬ１に対する長さＬ２の比率Ｒを決定してもよい。演算式は、例えば比率Ｒ＝ｆ（ｈ）である。

上述の実施の形態において、画像生成部２５０は、最上行のドット行と最下行のドット行と間の各ドット行については、案分して得られる比率を乗じて補正したが、中間のドット行については、実態として違和感なく補正することができればどのような補完方法を用いて補正してもよい。

上述の実施の形態において、画像抽出部２２０が、基準画像ＢＶから、車両前方の特定の情報を抽出した特定画像ＳＶを取得する場合について説明したが、画像抽出部２２０は、車両前方の情報として一対の車線を抽出し、図１６に示すように、一対の車線を一対のライン形状のアイコンに置き換えた特定画像ＳＶを取得してもよい。アイコンに置き換えることで、運転者Ｅにより明確に走行しているレーンの車線を示すことができる。

上述の実施の形態において、画像生成部２５０が、ずれ量ｈに応じた長さＬ１、Ｌ２の比率Ｒに基づいて、特定画像ＳＶを補正する例について説明したが、虚像を実像に１０乗させるように補正することができればどのような補正方法を用いてもよい。例えば、特定画像ＳＶがライン形状のアイコンを含む場合、このアイコンを回転させて、実景ＲＩに重畳するように補正してもよい。図１６に示す特定画像ＳＶに含まれる車線を示す一対のライン形状のアイコンの為す角度θ１を、図１７に示す表示画像ＣＶに含まれる車線を示す一対のライン形状のアイコンの為す角度θ２になるように、ずれ量ｈが大きくなるにつれて、ライン形状のアイコンの為す角度が小さくなるように変更する補正を実行してもよい。このようにすることで、ライン形状のアイコンは平行に近くなるように補正される。具体的には、ずれ量ｈに応じて、角度θ１に対する角度θ２の比率Ｒ’を決定し、θ２＝Ｒ’・θ１となるように特定画像ＳＶを補正し、表示画像ＣＶを得る。比率Ｒ’は、例えば演算式により求められる。演算式は、例えば比率Ｒ’＝ｆ’（ｈ）である。

上述の実施の形態において、表示処理で乗員画像を取得するステップおよび視点位置を取得するステップが、逐次実施される場合について説明したが、乗員画像を取得するステップ等は、逐次実施される必要はなく、表示処理で１回目に視点位置を取得するステップが実施され、２回目以降は、１回目で取得したデータを用いて処理してもよい。運転者Ｅが変更されない間は、鉛直方向における運転者Ｅの視点の位置が大きく変更される可能性が低いからである。

上述の実施形態において、虚像Ｖが、運転者Ｅから見て、直交する面に表示される場合について説明したが、虚像Ｖは、運転者Ｅから見て、路面に沿う面に表示されてもよい。

画像生成部２５０は、図１８に示すように、３次元空間のｘｚ平面である水平面Ｙに特定画像ＳＶを配置し、運転者Ｅの視点からみて、ｘｙ平面である表示面Ｚに投影された画像を取得することにより、表示画像ＣＶを生成してもよい。ｘ軸方向は車両左方向を表し、ｙ軸正方向は鉛直方向上側を表し、ｚ軸正方向は車両前方向を表す。この場合、前方画像撮像部３２０および室内画像撮像部３３０は、３次元カメラから構成されるとよい。前方画像撮像部３２０が３次元カメラから構成されることで、より正確に特定画像ＳＶを３次元空間の水平面Ｙに配置することができる。室内画像撮像部３３０が３次元カメラから構成されることで、運転者Ｅの視点の位置を３次元空間で何れの座標に位置しているか正確に特定できる。これにより、画像生成部２５０が、運転者Ｅの視点からみて、表示面Ｚに投影された画像を得ることで、表示画像ＣＶを生成する。虚像Ｖと実景ＲＩとをより正確に重畳させることができる。

上述の実施の形態において、画像抽出部２２０が、走行レーンの両側の車線を特定画像ＳＶとして抽出する場合について説明した。画像抽出部２２０が抽出する対象物は、特に限定されず、歩行者、他の車両、停止線、横断歩道、道路の幅員、車線数、交差点、カーブ、分岐路などであってもよい。特定画像ＳＶは、基準画像ＢＶから抽出した画像に基づいて描画された線図であってもよく、基準画像ＢＶから抽出した画像に基づいて、歩行者や前方を走行する車両などを示すアイコンに置き換えた画像であってもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

本発明は、車両に用いられるヘッドアップディスプレイ装置に適用可能である。

１００ ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）
１１０ 筐体
１２０ 表示器
１３０ スクリーン
１４０ 凹面鏡
２００ 制御部
２１０ 画像取得部
２２０ 画像抽出部
２３０ 視点位置取得部
２４０ 表示位置調整部
２５０ 画像生成部
３００ 車両
３１０ フロントガラス
３２０ 前方画像撮像部
３３０ 室内画像撮像部
４１０ 表示面
４２０Ｂ、４２０Ｈ、４２０Ｌ 使用領域
４２１Ｈ、４２１Ｂ、４２１Ｌ 鉛直方向の長さ
５００Ｈ、５００Ｂ、５００Ｌ 視野角
５１０ 路面
５２０ 重畳範囲
Ｖ、ＶＢ、ＶＨ、ＶＬ 虚像
ＢＶ 基準画像
ＳＶ 特定画像
ＣＶ 表示画像
Ｌ、Ｎ 表示光
Ｅ 運転者
ＲＩ 実景
Ｂ 基準位置
ｈ ずれ量
ＥＨ 上の位置
ＥＬ 下の位置
Ｌ１、Ｌ２ 水平方向の長さ
Ｒ 比率
Ｄ１、Ｄ２ 距離
Ｙ 水平面
Ｚ 表示面

Claims (6)

1. 車外の風景のうち対象物に重畳するように虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記風景の画像を取得する画像取得部と、
   前記画像取得部により取得された前記風景の画像から前記対象物を抽出し、当該抽出した前記対象物に対応する前記風景の前記対象物に重畳させる前記虚像を表す特定画像を取得する画像抽出部と、
   鉛直方向における視認者の視点の位置を取得する視点位置取得部と、
   前記視点位置取得部によって取得される前記視認者の前記視点の位置の鉛直方向における基準位置からのずれ量に応じて、前記虚像が前記対象物からずれることを抑制するように前記特定画像を補正し、当該補正後の前記特定画像に基づき表示画像を生成する画像生成部と、
   前記画像生成部が生成した前記表示画像を示す表示光を表示器により出射し、前記表示光を投射部材へ導くことで前記表示画像に対応する前記虚像を表示する光学系と、
   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。
2. 表示位置調整部を備え、
   前記表示器は、画像を表示可能な表示面を有し、
   前記表示位置調整部は、前記視点位置取得部が取得する前記視認者の視点の位置に応じて、前記表示面のうちの一部である前記特定画像の表示に使用する使用領域を決定する、
   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. 前記対象物は、一対の車線を含み、
   前記画像抽出部は、前記風景の画像から前記一対の車線を抽出し、前記一対の車線に重畳させる前記特定画像として一対のライン形状のアイコンを取得し、
   前記画像生成部は、前記視認者の前記視点の位置が上に移動するにつれて、前記一対のライン形状のアイコンが平行に近くなるように、前記特定画像を補正する、
   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. 前記視認者から見て、前記虚像は、直交する面に表示される、
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記画像生成部は、前記視認者の前記視点の位置の垂直方向における前記基準位置からのずれ量に応じて、前記特定画像の上部における水平方向の長さに対する下部における水平方向の長さの比率を決定し、該比率に基づいて、前記特定画像の下部における水平方向の長さを補正する、
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記画像生成部は、前記視認者の前記視点の位置が上に移動するにつれて、前記特定画像の上部における水平方向の長さに対して下部における水平方向の長さが小さくなるように、前記特定画像の上部における水平方向の長さに対する下部における水平方向の長さの比率を決定する、
   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。

Images