JP2020157920A - 表示装置を備える車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の姿勢角の変化に起因する虚像の表示ズレを容易かつ正確に補正できる、表示装置を備える車両を提供する。【解決手段】車両は、ウインドシールド２１０などの表示媒体に虚像を投影するとともに虚像の基準線Ｌ２を投影する投影部１０１と、実像に含まれる基準線Ｌ１までの距離を測定する測距部１０３と、ユーザーの操作量に基づいて、表示媒体への虚像の上下方向の投影位置を調整可能な投影位置調整操作部１１０と、を有する。【選択図】図４

Description

本開示は、ヘッドアップディスプレイ（Head‐Up Display、以下、ＨＵＤとも表記する）などの表示装置を備える車両に関する。

表示装置として、ヘッドアップディスプレイ（Head‐Up Display、以下、ＨＵＤとも表記する）が知られている。ＨＵＤは、透光性の表示媒体に画像を投影し、この画像を、表示媒体越しに見える物に重畳するようユーザーに提示して、いわゆるＡＲ（Augmented Reality）を実現することができる。

そして車載用のＨＵＤには、運転を支援する情報などを、ウインドシールドの前方に、現実の景色と重畳して見える虚像として運転者に提示するものがある。この種の表示装置は、例えば特許文献１、２などで開示されている。

また、特許文献３には、車両の姿勢角の変化に起因する虚像の表示ズレを低減する技術が開示されている。具体的には、特許文献３には、姿勢角センサーを用いて自動で車両の姿勢角を検知し、この検知結果に基づいて虚像の表示ズレを補正する技術が開示されている。

特開平７−２５７２２８号公報 特開２０１８−０４５１０３号公報 特開２０１８−０５８５４４号公報

ところで、特許文献３で開示された技術を用いれば、車両の姿勢角の変化に起因する虚像の表示ズレを自動で補正することができるが、姿勢角センサーに経年劣化などによって計測誤差が発生すると、再び虚像の表示ズレが生じてしまう問題がある。虚像の表示ズレを観測するのは非常に困難なため、使用時間の経過につれて虚像の表示ズレが増大していくおそれがある。また、現状のところこのようにセンサーに測定誤差がある場合などには、表示ズレが生じた虚像を正しい表示に復帰させる手段もないという課題がある。

本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、車両の姿勢角の変化に起因する虚像の表示ズレを容易かつ正確に補正できる、表示装置を備える車両を提供する。

本開示の表示装置を備える車両の一つの態様は、
ユーザーから見える外部の実像に重なるように虚像を表示する表示装置が搭載された車両であって、
表示媒体に前記虚像を投影するとともに、当該虚像の基準線を投影する投影部と、
前記実像に含まれる基準線までの距離を測定する測距部と、
ユーザーの操作量に基づいて、前記表示媒体への前記虚像の上下方向の投影位置を調整可能な投影位置調整操作部と、
を具備する。

本開示によれば、車両の姿勢角の変化に起因する虚像の表示ズレを容易かつ正確に補正できる。

ＨＵＤを備える車両を示す図 実施の形態における表示装置によって光が投射される領域の一例を示す図 前景に虚像が重なるようにして表示された一例を示す図 虚像表示位置調整機能を実現するための実施の形態の要部構成を示す図 照射部による実像の基準線の照射の様子を示す図 運転者からの前方視界を示す図 投影位置調整操作部としての機能を有するステアリングスイッチを示した図 他の実施の形態の構成例を示す図

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

＜１＞表示装置の概略構成
図１は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）である表示装置１００を備える車両２００を示す。表示装置１００は、車両２００のダッシュボード２２０の上面付近に取り付けられる。

表示装置１００は、ウインドシールド（いわゆるフロントガラス）２１０における、一点鎖線で示される運転手の視界内にある領域Ｄ１０に光を投射する。投射された光の一部はウインドシールド２１０を透過するが、他の一部はウインドシールド２１０に反射される。この反射光は、運転者の目に向かう。運転者は、目に入ったその反射光を、ウインドシールド２１０越しに見える実在の物体を背景に、ウインドシールド２１０を挟んで反対側（車両２００の外側）にある物体の像のように見える虚像Ｖｉとして知覚する。

図２は、表示装置１００によって光が投射される領域である領域Ｄ１０の一例を示す図である。領域Ｄ１０は、例えば図２に破線で囲まれた領域として示されるように、ウインドシールド２１０の運転席側の下寄りに位置する。ダッシュボード２２０に取り付けられた表示装置１００は、図１に示されるように領域Ｄ１０に光を投射することでウインドシールド２１０に画像を投影する。これにより運転者からは車両２００の外側にある物体の像のように見える虚像Ｖｉが生成される。

なお、ウインドシールド２１０に投影された画像は、その領域Ｄ１０内の上下位置によって、虚像Ｖｉにおいて運転者から異なる距離にあるように知覚され得る。例えば図１及び図２の例では、領域Ｄ１０は運転者の目の高さよりも下に位置するため、領域Ｄ１０でより低い位置にある画像は、虚像Ｖｉにおいては運転者からより近い位置に、領域Ｄ１０に投影された画像内でより高い位置にある物は、虚像Ｖｉにおいては運転者からより遠い位置にある物として知覚され得る。このように知覚される原理は、幾何学的な遠近法の一種（上下遠近法）によって説明される。

図３は、表示装置１００によって生成される虚像の一例、及びこの虚像と、走行中の車両２００の運転者から見た車両２００前方の景色との重畳の一例を示す図である。

図３全体は、車両２００を運転中の運転者（図示なし）の視界内の景色の一部を模式的に示す。ただし表示装置１００から画像が投影される領域Ｄ１０を示す破線の枠は、本実施の形態の説明の便宜上示されるものであり、存在して運転者に知覚されるものではない。参照符号２００が示すのは、車両２００の一部であるボンネットである。また、参照符号Ｖ１０が付された矢印の像は、表示装置１００によって生成されて運転者に知覚されている虚像Ｖｉの例であるＡＲ（Augmented Reality）ルートである。

図３に示されるように、虚像であるＡＲルートＶ１０は、運転者の視界内で実際に見える景色に重畳するように表示される。実際上、ＡＲルートＶ１０は、道路上に重畳して表示される。これにより、運転者はＡＲルートＶ１０で示される帯状の領域上を走行するように誘導される。

＜２＞虚像表示位置調整機能
図４は、本実施の形態の車両２００に搭載された虚像表示位置調整機能を実現するための要部構成を示す図である。

本実施の形態の車両は、投影部１０１と、照射部１０２と、測距部１０３と、投影位置調整操作部１１０と、を有する。

投影部１０１は、ＡＲルートなどの画像データを入力し、画像データに基づく虚像をウインドシールド２１０に表示させる。具体的には、投影部１０１は、光源部、走査部及び光学系などを有する。本実施の形態の投影部１０１は、ウインドシールド２１０に虚像の基準線Ｌ２を投影できるようになっている。

照射部１０２は、図５に示したように、自車前方の道路に、道路の幅方向に亘って、実像の基準線Ｌ１となる可視光を照射する。本実施の形態の場合、照射部１０２は、プロジェクタ機能を有するヘッドライトによって具現化されている。

測距部１０３は、自車から基準線Ｌ１までの距離を測定する。測距部１０３は、例えば可視光ステレオカメラなどにより具現化されている。なお、測距部１０３は、可視光ステレオカメラに限らず、基準線Ｌ１までの距離を測定できる種々のデバイスを用いることができる。測距部１０３によって得られた基準線Ｌ１までの距離情報は、投影部１０１に入力される。

投影部１０１は、測距部１０３から入力した基準線Ｌ１までの距離情報で示される距離に対応した上下位置に、虚像の基準線Ｌ２を投影する。例えば、測距部１０３により測定された基準線Ｌ１までの距離が５０ｍの場合には、５０ｍの位置の実像の基準線Ｌ１に重なって見えるような虚像の基準線Ｌ２をウインドシールド２１０に投影する。

投影位置調整操作部１１０は、ユーザーの操作量に基づいて、投影部１０１によるウインドシールド２１０への虚像の上下方向の投影位置を調整する。投影位置調整操作部１１０は、運転者が運転姿勢でウインドシールド２１０から実像及び虚像を見ながらでも手の届く範囲に設けられている。本実施の形態の場合、投影位置調整操作部１１０は、ステアリングスイッチ１１０ａにより具現化されている。

図６は、運転者からの前方視界を示す図である。運転者からは、照射部１０２から照射された実像の基準線Ｌ１が見える。また、運転者からは、投影部１０１によりウインドシールド２１０に投影された虚像の基準線Ｌ２が見える。

基準線Ｌ２は基準線Ｌ１に対応する位置に投影しているのであるから、基準線Ｌ２は基準線Ｌ１に重なって見えるべきである。しかし、車両２００の姿勢角が基本姿勢から変化すると基準線Ｌ２が基準線Ｌ１と重なって見えなくなる。例えば、後部座席に乗客が座ると車両２００は若干後方に傾く。すると、虚像の基準線Ｌ２は車両２００の後方への傾きに連動して上方へと移動する。

本実施の形態では、この車両２００の姿勢角の変化に起因する虚像の上下方向へのズレを、投影位置調整操作部１１０を用いて手動にて補正できるようになっている。

図７は、投影位置調整操作部１１０としての機能を有するステアリングスイッチ１１０ａを示した図である。左側のステアリングスイッチ１１０ａの上下方向の操作に応じて基準線Ｌ２の左端が上下し、右側のステアリングスイッチ１１０ａの上下方向の操作に応じて基準線Ｌ２の右端が上下するようになっている。これにより、図６に示したように、基準線Ｌ２が基準線Ｌ１よりも上方向にズレている場合には、左右両方のステアリングスイッチ１１０ａを下方向に操作して基準線Ｌ２を基準線Ｌ１に重なる位置まで移動させればよい。また、左右のステアリングスイッチ１１０ａの操作量によって基準線Ｌ２の左右両端の上下方向の移動量を独立して調整できるので、基準線Ｌ２が基準線Ｌ１に対して平行でなく傾斜してズレている場合でも、基準線Ｌ２を基準線Ｌ１に重なるように調整することができる。つまり、ロール補正を行うこともできる。

上述したような虚像表示位置調整処理は、運転者によって所定の操作ボタンなどの操作部（図示せず）が操作され、虚像表示位置調整モードとされたときに行われる。例えば、運転者は、これから運転を開始する前などに虚像表示位置調整モードに設定し、虚像の表示位置を調整してから運転をするとよい。つまり、乗員の座る場所などに応じて車両の姿勢角が変動するので、この姿勢角の変動による虚像の見える位置の変動を投影位置調整操作部１１０によって補正してから運転を開始するとよい。

また、虚像の調整位置をキャリブレーション値として記憶しておいてもよい。このようにすれば、例えば投影位置調整操作部１１０を使って補正したときと同じような配置で乗員が座ったときには、投影部１０１が記憶したキャリブレーション値を読み出して虚像の投影位置を補正することができるようになる。この結果、投影位置調整操作部１１０によって手動による調整回数を減らすことができる。

＜３＞まとめ
以上説明したように、本実施の形態によれば、項目＜２＞で説明したように、ウインドシールド２１０などの表示媒体に虚像を投影するとともに当該虚像の基準線Ｌ２を投影する投影部１０１と、実像に含まれる基準線Ｌ１までの距離を測定する測距部１０３と、ユーザーの操作量に基づいて、前記表示媒体への前記虚像の上下方向の投影位置を調整可能な投影位置調整操作部１１０と、を設けたことにより、車両２００の姿勢角の変化に起因する虚像の表示ズレを容易かつ正確に補正できる。

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

上述の実施の形態では、照射部１０２を設け、照射部１０２によって実像の基準線Ｌ１を形成する場合について述べたが、基準線Ｌ１は照射部１０２によって形成したものに限らない。例えば、道路上の停止ラインなどを基準線Ｌ１としてもよい。この場合、図８に示したように、照射部１０２を省略することができる。なお、ここでの省略とは、車両から照射部１０２を省略するという意味ではなく、虚像の表示位置を調整する際に照射部１０２を用いないという意味である。

ちなみに、図４では、便宜上、照射部１０２と測距部１０３とを分けて記載したが、プロジェクタ機能を有するヘッドライトなどでは決まった距離に光を照射することを目的として測距部が組み込まれることも考えられる。この場合、測距部１０３から投影部１０１へは距離情報を送らなくてもよい。何故なら、照射部１０２からは第１の距離（例えば５０ｍ）に基準線Ｌ１を形成し、投影部１０１ではこの第１の距離に対応した位置に基準線Ｌ２を投影することを予め設定しておけばよいからである。

本発明は、ヘッドアップディスプレイのように、ユーザーから見える外部の実像に重なるように虚像を表示する表示装置における、虚像の表示ズレを解消する技術として有用である。

１００ 表示装置
１０１ 投影部
１０２ 照射部
１０３ 測距部
１１０ 投影位置調整操作部
１１０ａ ステアリングスイッチ
２００ 車両
２１０ ウインドシールド
２２０ ダッシュボード
Ｌ１ 実像の基準線
Ｌ２ 虚像の基準線
Ｖｉ 虚像

Claims (5)

1. ユーザーから見える外部の実像に重なるように虚像を表示する表示装置が搭載された車両であって、
   表示媒体に前記虚像を投影するとともに、当該虚像の基準線を投影する投影部と、
   前記実像に含まれる基準線までの距離を測定する測距部と、
   ユーザーの操作量に基づいて、前記表示媒体への前記虚像の上下方向の投影位置を調整可能な投影位置調整操作部と、
   を具備する車両。
2. 前記投影部は、前記測距部により測定された距離に対応した上下位置に、前記虚像の基準線を投影する、
   請求項１に記載の車両。
3. 前記投影位置調整操作部によって調整された投影位置をキャリブレーション値として記憶する、
   請求項１又は２に記載の車両。
4. さらに、自車前方の道路に前記実像の前記基準線となる可視光を照射する照射部を具備する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の車両。
5. 前記照射部は、プロジェクタ機能を有するヘッドライトである、
   請求項４に記載の車両。

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