JP2023166084A - ヘッドアップディスプレイの表示制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の利用者にとって表示の煩わしさを低減するヘッドアップディスプレイの表示制御装置を提供する。
【解決手段】プロセッサは、前景に存在する実オブジェクト(接近車両M)に対応する第1の虚像L1を第1の位置に表示する第1表示処理と、車両の利用者14が、前記実オブジェクト又は第1の虚像L1を視認したか否か推定可能な視認推定情報を取得し、前記視認推定情報に基づき、前記利用者が前記実オブジェクト又は第1の虚像L1を視認したと推定される場合、第1の虚像L1の視認性を低下させ、かつ前記実オブジェクトに関する第2の虚像L2を前記第1の位置と異なる第2の位置に表示する第2表示処理と、を実行する。
【選択図】図4

Description

本発明は、車両用のヘッドアップディスプレイの表示制御装置に関し、例えば、ウインドシールドに表示像を投影するヘッドアップディスプレイに好適である。
従来より、この種のヘッドアップディスプレイにあっては、例えば、特許文献1に記載のごとく、車両のウインドシールド(投影部材)に表示器からの表示光を投射して虚像を表示するものが知られている。
また、特許文献2のヘッドアップディスプレイでは、観察者(例えば、ドライバーなど車両の利用者)の角膜の微小運動に伴う振幅、周期、滞留時間等を検出し、これらから観察者の視線を推定し、観察者の視線が実オブジェクトに重なる虚像に所定時間一致していた場合、この虚像を観察者が認識したと判定して虚像を消去させている。すなわち、視線が向けられていない虚像の表示は維持させ、視線が向けられて認識された虚像は視認性又は目立ち具合を低下(表示の消去も含む)させることで、認識されていない虚像又は実オブジェクトに視覚的注意を向けやすくなる。
特開2003-344801号公報 特開2018-149884号公報
しかしながら、これらのシステムを車両に実装する場合には、表示内容を車両の利用者が再確認したい場合もあるため、対象の虚像を利用者が認識したと判定したとしても、この虚像を直ちに消去することは適切でない。このため、表示を消去せずとも表示の煩わしさを低減できる表示様態が望まれている。
そこで、本発明の目的は、上述した課題に着目し、車両の利用者にとって表示の煩わしさを低減するヘッドアップディスプレイの表示制御装置を提供することにある。
本発明のヘッドアップディスプレイの表示制御装置は、
車両に搭載され、画像を被投影部材に投影することで、前記画像の虚像を前記車両の前景に重ねて視認させるヘッドアップディスプレイにおける表示制御を実行する表示制御装置であって、
プロセッサと、
メモリと、
前記メモリに格納され、前記プロセッサによって実行されるように構成されるコンピュータ・プログラムと、を備え、
前記プロセッサは、
前記前景に存在する実オブジェクトに対応する第1の虚像を第1の位置に表示する第1表示処理と、
前記車両の利用者が、前記実オブジェクト又は前記第1の虚像を視認したか否か推定可能な視認推定情報を取得し、
前記視認推定情報に基づき、前記利用者が前記実オブジェクト又は前記第1の虚像を視認したと推定される場合、前記第1の虚像の視認性を低下させ、かつ前記実オブジェクトに関する第2の虚像を前記第1の位置と異なる第2の位置に表示する第2表示処理と、を実行することを特徴とする。
また、前記第2の位置は、前記第1の位置より前記利用者から見た下側であることを特徴とする。
また、前記第2の虚像のサイズは、前記第1の虚像のサイズよりも小さいことを特徴とする。
また、前記第2の虚像の輝度は、前記第1の虚像と違う色で表示することを特徴とする。
また、前記第2の虚像の色は、前記第1の虚像の輝度よりも低いことを特徴とする。
また、前記プロセッサは、前記視認推定情報に基づき、前記利用者が、前記実オブジェクト及び前記第1の虚像のいずれも視認していないと推定されることを少なくとも含む第1の条件が満たされた場合、前記第1の位置に表示していた前記第1の虚像よりサイズが大きく、かつ前記実オブジェクトに関する第3の虚像を前記第1,2の位置とは異なる第3の位置に表示する第3表示処理と、を実行することを特徴とする。
また、前記プロセッサは、前記第1表示処理において、前記実オブジェクトの位置に応じて前記第1の虚像が表示される前記第1の位置を動的に変更し、
前記第2表示処理において、前記実オブジェクトの位置に依らず前記第2の虚像が表示される前記第2の位置を変更しないことを特徴とする。
また、前記プロセッサは、
前記第1表示処理において、前記実オブジェクトの位置に応じて前記第1の虚像が表示される前記第1の位置を動的に変更し、
前記第2表示処理において、前記実オブジェクトの位置に依らず前記第2の虚像が表示される前記第2の位置を変更しない、かつ
前記第3表示処理において、前記実オブジェクトの位置に依らず前記第3の虚像が表示される前記第3の位置を変更しない、
ことを特徴とする。
また、前記プロセッサは、
前記第1表示処理において、前記車両の操舵によって変化する車両向きを算出し、算出された車両向きの変化に応じて前記第1の虚像の様態を変化させることを特徴とする。
本発明のヘッドアップディスプレイの表示制御装置は、車両の利用者にとって表示の煩わしさを低減できる。
本実施形態の車両に搭載されたヘッドアップディスプレイの概略図。 ヘッドアップディスプレイの内部構成を示す要部断面図。 画像描画に関する構成を示すブロック図 表示例を示す図。 図4から状態が変化した際の表示例を示す図。 図4から状態が変化した際の別表示例を示す図。 旋回を伴う場合の表示例を示す図。 旋回による路面に対する車両の傾き示すための説明図。 図8の各表示位置に基づく虚像の表示例を示す図。
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態として、車両用のヘッドアップディスプレイの表示制御装置に適用したものを例に挙げて説明する。
ヘッドアップディスプレイHによる投影表示は、図1に示すように車両10のインストルメントパネル11内部に設けられた表示ユニットであり、投射する表示光Lを車両10のウインドシールド13で車両10の利用者(ドライバー)14の方向に反射させ、虚像Vを表示するものである。換言すれば、ヘッドアップディスプレイHは、後述する液晶表示器(投影部)20から発せられる表示光(画像)Lをウインドシールド13に出射(投射)し、この出射によって得られた表示像(虚像)Vを利用者14に視認させるものである。これにより利用者14は、虚像Vを車両10の前方風景と重畳させて観察できる。
ヘッドアップディスプレイHは、図2に示すように液晶表示器20と、第1反射器30と、第2反射器40と、ハウジング50とから主に構成されている。
液晶表示器20は、配線基板に実装された発光ダイオードからなる光源21と、この光源21からの照明光を透過して表示光Lを形成するように光源21の前方側(真上)に位置するTFT型の液晶表示素子(表示素子)22とから主に構成される。このことは、液晶表示素子22の背後(直下)に光源21が設けられ、液晶表示素子22は、光源21から発せられる光により、所定情報(後述する表示すべき情報)を表示することを意味している。
また液晶表示素子22は、図示しない素子駆動回路によって表示すべき情報、例えば車両10の速度やエネルギー残量、時刻、経路案内画像を、数値やアイコン等の画像を用いて表示する。液晶表示器20は、可視波長域の光からなる表示光Lを出力するもので、例えば、白色を発する光源21を適用でき、この光源21から発する光を液晶表示素子22が透過することで所望の画像を含む表示光Lを出力する。なお、前記表示すべき情報は、車両の速度やエネルギー残量などの車両情報に限らず、あらゆる表示形態を採用できる。
第1反射器30は、コールドミラー31を備えている。なお、コールドミラー31は、液晶表示器20の発光波長域を含む可視波長域(450~750nm)の光を高い反射率(例えば80%以上)で反射し、前記可視波長域以外の光を低い反射率で反射するものである。この場合、コールドミラー31は、前記可視波長域以外の特に赤外波長域の光(赤外線あるいは太陽光の熱線)を低い反射率(例えば15%以下)にて反射するものが適用される。なお、コールドミラー31の反射層にて反射されない光は、コールドミラー31を透過するように構成される。
第2反射器40は、コールドミラー31(つまり、液晶表示素子22)からの表示光Lを反射させる凹面鏡41と、この凹面鏡41を保持するミラーホルダ42とを備えている。
凹面鏡41は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に第2の反射層41aを蒸着形成している。かかる凹面鏡41は、その第2の反射層41aがコールドミラー31並びに前記透光性カバーに対向し、前記透光性カバーから臨める位置に傾斜状態にて設けられる。
また凹面鏡41は、コールドミラー31からの表示光Lを拡大しつつ、前記透光性カバー(車両10のウインドシールド13)側へ反射(投射)させるものである。このことは、凹面鏡41が、コールドミラー31によって反射された表示光Lを拡大し、この拡大された表示光Lを前記透光性カバーを通じてウインドシールド13に投射することを意味している。なお、凹面鏡41は、ミラーホルダ42に両面粘着部材により接着されている。ミラーホルダ42は、合成樹脂(例えばABS樹脂)からなるものであり、ハウジング50に固定される。
ハウジング50は、例えば黒色の遮光性合成樹脂材料からなり、略箱型形状に形成され、その内部空間である空間部51に液晶表示器20や第1反射器30、並びに第2反射器40を保持して収容するものであり、第2反射器40における凹面鏡41の上部(ウインドシールド13側)が開口する開口窓部52を備えてなる。
またハウジング50には、開口窓部52を塞ぐように出射部である透光性カバー53が設けられている。かかる透光性カバー53は、透光性の合成樹脂材料(例えばアクリル樹脂)を適用しており、湾曲形状(曲面形状)に形成され、凹面鏡41で反射された表示光Lが透過(通過)する光透過性部材としての機能を有している。つまり、コールドミラー31並びに凹面鏡41によって反射された表示光Lは、ハウジング50に形成された透光性カバー53を通じてウインドシールド13に投影され、これにより虚像Vの表示が行われることになる。
また、図3に示すように、ヘッドアップディスプレイHは、車載ECU(電子制御ユニット)からの各種信号を入力し、液晶表示器20の出力内容を演算する制御部60を実装する図示しない回路基板を備えている。この場合、該回路基板はヘッドアップディスプレイHのハウジング50に保持される。
制御部60は、図示しない車載バッテリから供給される電力を用いて駆動し、所定プログラムや各種データの格納、演算時の記憶領域などに用いる図示しないROMやRAM等のデータ格納部(メモリ)60aと、前記所定プログラムにしたがって演算処理するCPU(プロセッサ)60bと、入出力インターフェース等を設けたマイクロコンピュータを適用できる。
なお、制御部60は、各種車載ECUとの間でネットワーク接続されており、経路案内を行うナビゲーションシステムや車両周辺状況を撮像カメラ等で判別する運転支援装置から車両外情報を入力したり、車速やステアリングの操舵角度など各種車載センサに基づいて計測された車両情報を入力する入力ポート61を備えている。また制御部60は、液晶表示器20に接続され、入力した車両外情報や車両情報に基づいて、液晶表示器20に表示するための画像を生成する描画処理部62を備えている。制御部60は、描画処理部62によって生成された画像が表示されるように促す駆動信号を液晶表示器20に出力する。
また、制御部60は、車両内搭載された撮像手段によって、利用者14の視点や視線を判別する視線判別処理と、運転支援装置から接近する車両10の位置情報を入力する位置情報取得処理とを行うことができ、これら処理によって得られる接近車両Mの位置と利用者14の視線方向とによって、利用者14が近づく接近車両Mを認識しているか否かを判別する視認推定情報を演算によって取得できる。
次に、制御部60によって生成される表示光(画像)Lの例について、図4乃至図6を用いて説明する。これら図は、交差点に自車両10が近づく際、右方向から交差点に近づく車両(実オブジェクト)Mがある場合を示している。この交差点に近づく車両は以下、接近車両Mと記す。
制御部60は、図4に示すように、右方向から交差点に近づく接近車両Mがあり、更に利用者14の視線が直進方向であるため、利用者14が接近車両Mを認識していないと推定した場合に、路面やガードレールなどの接近車両Mに付随した位置(第1の位置)に第1の虚像L1を表示させる。この場合、制御部60は、接近車両Mと自車両10との相対距離や方向によって、表示するか否かを決定できる。また、第1の位置は、表示範囲LA内において、接近車両Mと利用者14の視線との間に設定されることで、視認性が良く、かつ注意すべき方向を把握するために好適である。また、第1の虚像L1は、該車両10の進行方向(接近方向)を示すマークで表現され、この場合、複数の矢頭がアニメーションを伴って表現される。
制御部60は、図5に示すように、右方向から交差点に近づく接近車両Mがあり、更に利用者14の視線が前方右側方向であるため、利用者14が第1の虚像L1または接近車両Mを認識したと推定した場合に、第1の虚像L1が表示される第1の位置と異なる位置(第2の位置)に、表示位置を移して第2の虚像L2として表示させる。この場合、制御部60は、第1の虚像L1のサイズを小さくした第2の虚像L2を、第1の位置よりも下側の第2の位置に表示させる。第2の虚像L2は、サイズを小さくするだけでなく、第1の虚像L1よりも輝度を低減したり、色合いを淡くする(路面の色に近づける)などして、表示コントラストを小さくすることで、利用者13にとって表示の煩わしさを低減しつつ内容確認を行うことができる。また、第2の虚像L2は、アニメーションによる表示変化をゆっくりにしたり停止するなどして第1の虚像L1よりも目立たないようにできる。なお、制御部60は、液晶表示器20の光源21輝度を部分的に低減したり、液晶表示素子22の色合いを部分的に濃くすることによって、ウインドシールド13に投影される第1,第2の虚像L1,L2輝度を調整できる。
制御部60は、図6に示すように、右方向から交差点に近づく接近車両Mがあり、更に利用者14の視線が接近車両Mの反対方向(前方左側)であるため、利用者14が第1の虚像L1または接近車両Mを認識していないと推定した場合に、第1,第2の虚像L1,L2が表示される第1,第2の位置と異なる位置(第3の位置)に、第3の虚像L3として表示させる。この場合、制御部60は、第1の虚像L1のサイズを大きくした第3の虚像L3を、第1の位置よりも利用者14の視線側である第3の位置に表示させる。第3の虚像L3は、サイズを大きくするだけでなく、第1の虚像L1よりも輝度を高めたり、色合いを鮮明にする(路面の色に対して補色側に近づける)などして、表示コントラストを大きくすることで、利用者14にとって表示を気付き易くする、ひいては自車両10に近づく接近車両Mを気付き易くできる。また、第3の虚像L3は、アニメーションによる表示変化を早めるなどして第1の虚像L1よりも目立つようにできる。
上述のように、第1の虚像L1の表示を基準に、第2,第3の虚像l2,l3に表示遷移するものを例に挙げて説明したが、更に、自車両10の挙動に合わせて表示を回転させることもできる。この回転表示について図7乃至図9を用いて説明する。
制御部3は、図7に示すように、図4で示す状態から自車両10が操舵されて左側へ旋回した際に、複数の矢頭で示すマーク表示を傾けて表示させる。
なお、制御部60は、車両外部を検出するセンサーによって走行している道路面の進行方向を検知し、更に自車両10の進行方向とのギャップに基づいて、路面に対する自車両10の傾き量(操舵による傾き量)を検出できる。また、その他にも、外部からの走行している交通情報と自車両10の走行している方向とのギャップから検出したり、ステアリングホイールの操舵量や、タイヤホイールの傾き量などから検出したり、これら何れかを組み合わせることで、制御部60は自車両の状態を判別できる。
また、図8,9に示すように、自車両10の真上から見下ろした際に、自車両10の中心を基点に自車両10が走行している道路との進行方向軸を0度する左右方向の自車両10の傾きを回転量とし、回転量が0度,15度,30度の時は、それぞれ表示位置a,b,cに対応する傾いた虚像表示L5,L6,L7を行うことができ、接近車両Mの接近方向に合わせることが可能となる。
斯かるヘッドアップディスプレイHは、車両(自車両10)に搭載され、画像を被投影部材に投影することで、前記画像の虚像Vを前記車両の前景に重ねて視認させるヘッドアップディスプレイHにおける表示制御を実行する表示制御装置であって、プロセッサ(CPU60b)と、メモリ(データ格納部60a)と、前記メモリに格納され、前記プロセッサによって実行されるように構成されるコンピュータ・プログラムと、を備え、前記プロセッサは、 前記前景に存在する実オブジェクト(接近車両M)に対応する第1の虚像L1を第1の位置に表示する第1表示処理と、自車両10の利用者(ドライバー)14が、前記実オブジェクト又は第1の虚像L1を視認したか否か推定可能な視認推定情報を取得し、前記視認推定情報に基づき、利用者14が前記実オブジェクト又は第1の虚像L1を視認したと推定される場合、第1の虚像L1の視認性を低下させ、かつ前記実オブジェクトに関する第2の虚像L2を前記第1の位置と異なる第2の位置に表示する第2表示処理と、を実行する。
これにより、自車両10の利用者14にとって表示の煩わしさを低減するヘッドアップディスプレイの表示制御装置となる。
また、前記第2の位置は、前記第1の位置より利用者14から見た下側であることによって、車両走行中に利用者14が注意を払う頻度が高い車両前方左右から外れた視覚領域にて虚像を表示させることで、利用者14にとって表示の煩わしさを低減するヘッドアップディスプレイの表示制御装置となる。
また、第2の虚像L2のサイズは、第1の虚像L1のサイズよりも小さくする、または、第2の虚像L2の輝度は、第1の虚像L1の輝度よりも低いことによって、対象の虚像表示内容を出力しつつ目立たなくすることで、自車両10の利用者14にとって表示の煩わしさを低減するヘッドアップディスプレイの表示制御装置となる。
また、前記プロセッサは、前記視認推定情報に基づき、利用者14が、前記実オブジェクト及び第1の虚像L1のいずれも視認していないと推定されることを少なくとも含む第1の条件が満たされた場合、前記第1の位置に表示していた第1の虚像L1よりサイズが大きく、かつ前記実オブジェクトに関する第3の虚像L3を前記第1,2の位置とは異なる第3の位置に表示する第3表示処理と、を実行することによって、前記実オブジェクトへの認識を促すことができ、結果として、上述した第2の虚像L2へ早期に表示遷移させることができる。
前記プロセッサは、前記第1表示処理において、前記実オブジェクトの位置に応じて第1の虚像L1が表示される前記第1の位置を動的に変更し、前記第2表示処理において、前記実オブジェクトの位置に依らず第2の虚像L2が表示される前記第2の位置を変更しないことによって、第2の虚像L2を第1の虚像L1よりも目立たない表現にできる。
また、前記プロセッサは、前記第1表示処理において、自車両10の操舵によって変化する車両向き(回転の量)を算出し、算出された前記車両向きの変化に応じて第1の虚像L1の様態を変化させることによって、車両10の利用者14の表示認識において違和感を低減できる。
なお、ヘッドアップディスプレイを上述した実施形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。例えば、上述実施形態にあっては、表示器として液晶表示器20を適用したものを示したが、表示器としてDMD(デジタルミラーデバイス)や、電磁駆動式のレーザ光走査型MEMSミラーを用いるなどして、画像を含む表示光を生成するものであればよく、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ウインドシールド13ではなく、専用のコンバイナに投影して表示する構成であっても適用できる。
また、虚像を矢頭形状のマーク(アイコン)として例示したが、他の形状であってもよい。特に、案内画像として適用する場合は、方向性が示されるものが好適である。
また、制御部60は、接近車両Mだけでなく、歩行者を実オブジェクトとして、同様の表示遷移にて表現を行うことによって、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。また、経路案内情報を表示する場合、目的地側の路面を実オブジェクトとして、同様の表示遷移を適用することが考えられる。
また、制御部60を有する回路基板は、ヘッドアップディスプレイHに設ける例を示したが、別の車載ECU側に設けることもできる。この場合、ヘッドアップディスプレイHは、通信線を介して映像信号を入力して液晶表示器20に画像を形成させる構成で実現できる。
本発明は、ヘッドアップディスプレイの表示制御装置に関して、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載され、車両情報やターンバイターン表示、路線案内表示等の経路案内、道路情報などを投影表示させる表示制御装置として好適である。
10 自車両(車両)
11 インストルメントパネル
13 ウインドシールド
14 利用者(ドライバー)
20 液晶表示器(投影器)
60 制御部
60a データ格納部(メモリ)
60b CPU(プロセッサ)
L1 第1の虚像
L2 第2の虚像
L3 第3の虚像
M 接近車両(実オブジェクト)
H ヘッドアップディスプレイ

Claims (9)

  1. 車両に搭載され、画像を被投影部材に投影することで、前記画像の虚像を前記車両の前景に重ねて視認させるヘッドアップディスプレイにおける表示制御を実行する表示制御装置であって、
    プロセッサと、
    メモリと、
    前記メモリに格納され、前記プロセッサによって実行されるように構成されるコンピュータ・プログラムと、を備え、
    前記プロセッサは、
    前記前景に存在する実オブジェクトに対応する第1の虚像を第1の位置に表示する第1表示処理と、
    前記車両の利用者が、前記実オブジェクト又は前記第1の虚像を視認したか否か推定可能な視認推定情報を取得し、
    前記視認推定情報に基づき、前記利用者が前記実オブジェクト又は前記第1の虚像を視認したと推定される場合、前記第1の虚像の視認性を低下させ、かつ前記実オブジェクトに関する第2の虚像を前記第1の位置と異なる第2の位置に表示する第2表示処理と、を実行する
    ことを特徴とするヘッドアップディスプレイの表示制御装置。
  2. 前記第2の位置は、前記第1の位置より前記利用者から見た下側である
    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の表示制御装置。
  3. 前記第2の虚像のサイズは、前記第1の虚像のサイズよりも小さい
    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の表示制御装置。
  4. 前記第2の虚像の輝度は、前記第1の虚像と違う色で表示する
    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の表示制御装置。
  5. 前記第2の虚像の色は、前記第1の虚像の輝度よりも低い
    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の表示制御装置。
  6. 前記プロセッサは、前記視認推定情報に基づき、前記利用者が、前記実オブジェクト及び前記第1の虚像のいずれも視認していないと推定されることを少なくとも含む第1の条件が満たされた場合、前記第1の位置に表示していた前記第1の虚像よりサイズが大きく、かつ前記実オブジェクトに関する第3の虚像を前記第1,2の位置とは異なる第3の位置に表示する第3表示処理と、を実行する
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れかに記載のヘッドアップディスプレイの表示制御装置。
  7. 前記プロセッサは、
    前記第1表示処理において、前記実オブジェクトの位置に応じて前記第1の虚像が表示される前記第1の位置を動的に変更し、
    前記第2表示処理において、前記実オブジェクトの位置に依らず前記第2の虚像が表示される前記第2の位置を変更しない
    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の表示制御装置。
  8. 前記プロセッサは、
    前記第1表示処理において、前記実オブジェクトの位置に応じて前記第1の虚像が表示される前記第1の位置を動的に変更し、
    前記第2表示処理において、前記実オブジェクトの位置に依らず前記第2の虚像が表示される前記第2の位置を変更しない、かつ
    前記第3表示処理において、前記実オブジェクトの位置に依らず前記第3の虚像が表示される前記第3の位置を変更しない
    ことを特徴とする請求項6に記載のヘッドアップディスプレイの表示制御装置。
  9. 前記プロセッサは、
    前記第1表示処理において、前記車両の操舵によって変化する車両向きを算出し、算出された前記車両向きの変化に応じて前記第1の虚像の様態を変化させる
    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の表示制御装置。
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