JP6443236B2 - 虚像提示システム、画像投射装置および虚像提示方法 - Google Patents

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Description

本発明は、虚像提示技術に関し、特に画像表示光に基づく画像を虚像としてユーザに提示するための虚像提示システム、画像投射装置および虚像提示方法に関する。
近年、車両用表示装置としてヘッドアップディスプレイが用いられている。ヘッドアップディスプレイは、画像表示光を車両のウィンドシールドなどに向けて投射し、画像表示光に基づく虚像を車外の風景に重畳して表示する。高速道路などを走行している場合と市街地を走行している場合とでは運転者の視線が上下方向に異なることがあるため、走行中の道路の種類に応じて虚像の表示位置の高さを切り替えることで虚像の視認性が高められる(例えば、特許文献1参照)。
特開2009−113710号公報
車両を一定速度で走行させているような場合、運転者は車両が走行する車線の中央遠方に向かう方向に視線を固定していることが多い。このとき、車両の走行位置が車線に対して左右に動くと、車外の風景のうち車両の近くに位置する手前側に見える物ほど左右に大きく動くように見える。一方で、ヘッドアップディスプレイ装置は車両に固定されていることから、走行中に表示される虚像の表示位置は車両に対して固定された位置となる。そうすると、車両の動きによって左右に動いて見える風景に対して固定された位置に虚像が重畳されることとなり、虚像の見え方が不自然になることがあった。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車外の風景と重畳して表示される虚像の視認性を高める技術を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の虚像提示システムは、車両に設けられる虚像提示面に向けて画像表示光を投射し、運転者に虚像を提示する投射部と、車両の外部にある対象物の位置を特定するための情報を取得する取得部と、取得部が取得する情報に基づいて対象物と車両の位置関係を特定するための情報を生成する特定部と、特定部が生成する情報に基づいて運転者から見た虚像の提示位置を調整する虚像位置調整部と、を備える。
本発明の別の態様は、画像投射装置である。この装置は、車両に設けられる虚像提示面に向けて画像表示光を投射し、運転者に虚像を提示する投射部と、車両の外部にある対象物の位置を特定するための情報の入力を受けて対象物と車両の位置関係を特定するための情報を生成する特定部と、特定部が生成する情報に基づいて運転者から見た虚像の提示位置を調整する虚像位置調整部と、を備える。
本発明のさらに別の態様は、虚像提示方法である。この方法は、車両の外部にある対象物の位置を特定するための情報に基づいて対象物と車両の位置関係を特定するための情報を生成するステップと、生成される位置関係を特定するための情報に基づいて車両に設けられる虚像提示面に提示される虚像の提示位置を調整するステップと、調整される提示位置に虚像が提示されるように虚像提示面に向けて画像表示光を投射するステップと、を備える。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、車外の風景と重畳して表示される虚像の視認性を高めることができる。
実施の形態に係る虚像提示システムにより提示される虚像の見え方を模式的に示す図である。 比較例に係る虚像提示システムにより提示される虚像の見え方を模式的に示す図である。 実施の形態に係る虚像提示システムの構成を示す図である。 画像投射装置の内部構成を模式的に示す上面図である。 投射鏡駆動部の動作例を模式的に示す図である。 虚像提示システムの機能構成を示すブロック図である。 図7(a)及び(b)は、車両前方の映像から車両位置を特定する方法を模式的に示す図である。 図8(a)及び(b)は、画像表示素子の動作例を模式的に示す図である。 虚像提示システムにより提示位置が調整された虚像の見え方を模式的に示す図である。 虚像提示システムの動作の流れを示すフローチャートである。 変形例に係る虚像提示システムの構成を示す図である。 変形例に係る車載カメラにより撮影される映像を模式的に示す図である。 図13(a)及び(b)は、虚像の提示位置を調整する様子を模式的に示す図である。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施の形態は、虚像提示システムである。虚像提示システムは、車両に設けられる虚像提示面に向けて画像表示光を投射して運転者に虚像を提示する。虚像システムは、さらに、車両の外部にある対象物の位置を特定するための情報を取得する取得部と、取得部が取得する情報に基づいて対象物と車両との位置関係を特定するための情報を生成する特定部と、特定部が生成する情報に基づいて運転者から見た虚像の提示位置を調整する虚像位置調整部と、を備える。
ここで、車両の外部にある対象物とは、例えば、道路の走行車線を区画するため区画線であり、例えば、実線や破線で構成される白線などである。本実施の形態では、車両と区画線との位置関係を特定することによって、車両が走行車線の中央付近を走行しているのか、または、走行車線において右寄りまたは左寄りに走行しているのかを把握する。さらに車両の走行位置に応じて虚像の提示位置を調整し、例えば、車両が走行車線を右寄りに走行している場合には、虚像の提示位置を反対側の左側にずらす。これにより、虚像の提示位置が走行車線の中央付近に位置するようにし、虚像の視認性を高めることとする。
図1は、実施の形態に係る虚像提示システム100により提示される虚像70の見え方を模式的に示す図である。虚像提示システム100は、車両50に搭載される虚像提示面であるコンバイナ28に向けて画像表示光を投射し、コンバイナ28を介して虚像70を運転者に提示する。コンバイナ28は、例えば、運転者の正面の位置に設けられ、より具体的には、車両50のインスツルメントパネル54やステアリングホイール56と運転者を結ぶ直線上に配置される。コンバイナ28は、車外からの光を透過するように構成されており、運転者は、コンバイナ28を介して車外の風景と虚像70とを同時に見ることができる。
運転者に提示される虚像70として、インスツルメントパネル54に示される車両の走行速度などを表示するための画像や、ナビゲーション装置62による目的地までのルート案内に関する情報を示すための画像が用いられる。このような画像は、車両前方の約1.7m〜2.0m程度の位置に見えるように提示され、運転者は、車外の風景に重畳された虚像を視認する。
なお、本明細書における説明において、図1に示すようなx軸、y軸、z軸で規定される直角座標系を用いる。x軸は、車両の幅方向に延び、y軸は、車両の高さ方向に延び、z軸は、車両の長さ方向に延びる。また、x軸、y軸、z軸のそれぞれの正の方向は、図1の矢印方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。
また、このような直角座標系に加えて、方向を示すために、前方・後方、左方・右方、上方・下方を使用することもある。前方・後方は、車両50の前方向および後方向、つまり、車両の進行方向とする。つまり、前方は、z軸の正方向に相当し、後方は、z軸の負方向に相当する。左方・右方は、車両50の左側方向および右側方向とする。つまり、左方は、x軸の正方向に相当し、右方は、x軸の負方向に相当する。上方・下方は、車両50が走行する路面に垂直な方向であり、その路面に対し車両側の方向およびその反対方向を意味する。つまり、上方は、y軸の正方向に相当し、下方は、y軸の負方向に相当する。
図1では、直線的に延びる走行車線80の中央付近を車両50が走行しているときの様子を示している。ウインドシールド52からは、地平線86に向かって延びる走行車線80が見えており、左区画線82および右区画線84のそれぞれが地平線86に向かって走行車線80に沿って延びている。車両50は、左区画線82と右区画線84の間の中央付近を走行している。このような道路にて車両50を一定速度で走行させる場合、運転者は、走行車線80の中央遠方に向かう方向に視線を固定していることが多い。運転者が中央遠方に向かう方向に視線を固定しているとき、運転者からは左区画線82と右区画線84のちょうど間の位置に虚像70が配置されるように見える。
図2は、比較例に係る虚像提示システム200により提示される虚像170の見え方を模式的に示す図である。虚像提示システム200は、実施の形態と異なり、車両50の走行位置に拘わらず車両50に対して固定された位置に虚像170を提示する。虚像提示システム200は、図1に示す虚像70と同じ位置に固定して虚像170を提示するように構成されており、車両前方の約1.7m〜2.0m先の位置に虚像170を提示する。
図2では、走行車線80の右寄りを車両50が走行しているときの様子を示している。車両50の走行位置が右寄りであるため、右区画線84は、図1の右区画線(図2にて破線で図示)よりも左側にΔxだけずれて見える。同様に、左区画線82も、図1の左区画線(図2にて細実線で図示)よりも左側にずれて見える。このように、車両50の走行位置が走行車線80に対して左右に動くと車外の風景が左右にずれて見える。また、車外の風景のうち、車両の近くに位置する手前側に見える物ほど左右に大きくずれるように見える。このため、虚像170が提示される車両前方の約2mの位置における左右のずれは、運転者が位置のずれを有意に認識できる程度に大きいと言える。
一方、虚像170は車両50に対して固定されているため、運転者から見た虚像170の位置は左右にずれない。その結果、虚像170が提示される車両前方の約2mの位置における車外の風景は左右にずれるのに対し、虚像170だけが左右にずれないという見え方が生じる。逆の見方をすれば、車外の風景に対して虚像170の位置だけが左右にずれ、あたかも虚像170の提示位置が走行車線80の右側にずれたかのような見方が生じうる。そのため、虚像170の提示位置を固定することによって、虚像170が不自然に見えるおそれが生じる。
そこで、本実施の形態では、車両の走行位置に応じて虚像70の提示位置を調整することにより、虚像70が車外の風景と一体となっているかのような自然な見え方を提供する。以下、実施の形態に係る虚像提示システム100の構成について詳述する。
図3は、実施の形態に係る虚像提示システム100の構成を示す図である。虚像提示システム100は、画像投射装置10と、車載カメラ42と、車載センサ44と、外部装置60と、を備える。
画像投射装置10は、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置であり、虚像提示面であるコンバイナ28に画像表示光を投射することで虚像70を運転者Eに提示する。運転者Eは、コンバイナ28およびウインドシールド52を介して、車外の風景に重畳される虚像70を見ることができる。そのため、運転者Eは、車両の運転中に視線をほとんど動かすことなく虚像70に示される情報を得ることができる。
画像投射装置10は、投射部12と、投射鏡20と、投射鏡駆動部24と、コンバイナ28と、制御部30とを有する。投射部12は、虚像70を提示するための画像表示光を生成し、生成した画像表示光を投射鏡20に投射する。投射鏡20は、凹面鏡であり、投射部12からの画像表示光を拡大してコンバイナ28に向けて反射させる。投射鏡駆動部24は、投射鏡20の反射角度を調整して虚像70の提示位置を調整する。制御部30は、投射部12および投射鏡駆動部24の動作を制御する。
車載カメラ42は、車両前方の映像を撮影するための撮像装置である。車載カメラ42は、道路上の区画線といった車両外部の対象物が撮影可能な位置に配置され、例えば、図1に示すようにリアビューミラー58の近傍に配置される。車載カメラ42は、制御部30に直接または間接的に接続されており、撮影した映像のデータを制御部30に送信する。
車載センサ44は、車両50の位置や向きなどを特定するための装置である。車載センサ44は、例えば、車速センサ、舵角センサ、加速度センサ、角加速度センサ、GPS受信器などを含む。車載センサ44は、制御部30に直接または間接的に接続されており、測定したデータを制御部30に送信する。
外部装置60は、虚像70として表示される画像の元データを生成する装置である。外部装置60は、例えば、ナビゲーション装置や、携帯電話やスマートフォン、タブレットといったモバイル装置などを含む。外部装置60は、車両の走行に関する情報をインスツルメントパネル54に表示するための電子制御ユニット(ECU;Electronic Control Unit)であってもよい。外部装置60は、制御部30に接続されており、虚像70の表示に必要な画像データ等を制御部30に送信する。
図4は、画像投射装置10の内部構成を模式的に示す上面図である。
投射部12は、光源14、画像表示素子16、投射レンズ18を含む。投射部12は、その他、図示しない光学レンズやフィルタ、鏡などの各種光学素子を含んでもよい。投射部12は、画像表示素子16に光源14からの光を照明することにより画像表示光を生成し、生成した画像表示光を投射レンズ18を通じて投射鏡20に向けて投射する。
画像表示素子16は、制御部30から送信される画像データを受け、画像データに対応する画像表示光を生成するように動作する。画像表示素子16として、例えば、反射型液晶表示素子であるLCOS(Liquid Crystal On Silicon)や、透過型液晶表示素子であるLCD(Liquid Crystal Display)などが用いられる。なお、光源14および画像表示素子16の代わりに、自発光型の画像表示素子である有機EL(Electro Luminescence)素子が用いられてもよい。
投射鏡駆動部24は、投射鏡駆動軸21、投射鏡ギア22、モータ25、モータギア26、中間ギア27を有する。投射鏡駆動軸21は、投射鏡20の裏面などに取り付けられ、その回転により投射鏡20の向きを変化させる。投射鏡駆動軸21には、同軸の投射鏡ギア22が設けられる。モータ25の回転軸にはモータギア26が設けられ、中間ギア27を介してモータ25の回転力が投射鏡ギア22に伝達される。
投射鏡駆動部24は、モータ25を駆動することにより、投射鏡駆動軸21を矢印で示すように回転させ、投射鏡20に投射される画像表示光の反射角を調整する。投射鏡駆動部24は、画像表示光の反射角を調整することにより、コンバイナ28を介して提示される虚像70の提示位置を調整する。本実施の形態において、投射鏡駆動部24は、虚像70の提示位置が左右方向に移動可能となるように構成される。
図5は、投射鏡駆動部24の動作例を模式的に示す図であり、投射鏡20を矢印で示すように反時計回りに回転させた様子を示している。投射鏡20の向きを変化させることにより、投射鏡20により反射されてコンバイナ28に投射される画像表示光の投射位置が左側にずれる。これにより、コンバイナ28を介して提示される虚像70の提示位置が左側にずらすことができる。
図6は、虚像提示システム100の機能構成を示すブロック図である。虚像提示システム100は、画像投射装置10と、取得部40と、外部装置60と、を備える。
本明細書のブロック図において示される各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのCPUをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者に理解されるところである。
取得部40は、車載カメラ42や車載センサ44などを含み、車両50の外部にある対象物の位置を特定するための情報を取得して画像投射装置10に送信する。外部装置60は、ナビゲーション装置62、モバイル装置64、電子制御ユニット66などを含み、虚像70の表示に用いる画像データを画像投射装置10に送信する。
制御部30は、画像処理部32と、特定部34と、虚像位置調整部36とを含む。画像処理部32は、外部装置60から受信する画像データを用いて虚像70を表示するための画像信号を生成し、生成した画像信号に基づいて投射部12を駆動させる。
特定部34は、取得部40からの情報に基づいて車両50と対象物との位置関係を特定する情報を生成する。特定部34は、車載カメラ42が撮影する車両前方の映像から対象物となる区画線の位置を画像認識し、走行車線80の左右に位置する左区画線82および右区画線84の配置から車両50と区画線の位置関係を特定する。
図7(a)及び(b)は、車両前方の映像から車両位置を特定する方法を模式的に示す図である。図7(a)は、車両50が走行車線80の中央付近を走行している場合に撮影される映像であり、上述の図1に示す走行状況に対応する。車載カメラ42により撮影される車両前方の映像には、走行車線80、左区画線82、右区画線84、地平線86などが含まれる。一方、図7(b)は、車両50が走行車線80の右側を走行している場合に撮影される映像であり、上述の図2に示す走行状況に対応する。
特定部34は、撮影される映像に対して中央基準線90と水平基準線92を設定する。中央基準線90は、車両50の進行方向(z方向)または高さ方向(y方向)に延びるように設定される基準線であり、車両50の中央位置または運転席の横方向(x方向)の位置を示す。水平基準線92は、横方向(x方向)に延びるように設定される基準線であり、虚像70が提示される位置を示す。水平基準線92の高さhは、虚像70が提示される約1.7m〜2.0m先の位置として設定される。
中央基準線90および水平基準線92の位置は、制御部30に予め記憶される。例えば、虚像提示システム100が車両50の専用品として搭載されるような場合には、コンバイナ28や車載カメラ42の設置位置等に応じて適切な値が予め設定される。なお、虚像提示システム100が車両50に後から搭載されるような汎用品である場合には、ユーザの操作によって中央基準線90および水平基準線92の位置が設定されてもよい。また、中央基準線90の位置は、車載カメラ42からの映像から割り出すこととしてもよい。例えば、左区画線82および右区画線84(または、これらの延長線)の交点の位置から中央基準線90の位置を求めることができる。
特定部34は、設定される中央基準線90および水平基準線92を用いて、中央基準線90から左区画線82までの水平基準線92に沿った長さaと、中央基準線90から右区画線84までの水平基準線92に沿った長さbを計測する。特定部34は、計測した長さa、bを用いて、車両50の走行位置の左右ずれの割合c=(a−b)/(a+b)を求める。例えば、図7(a)に示すように車両50の走行位置が中央であり、それぞれの長さa,bが等しい場合、割合c=0となる。一方、車両50の走行位置が左区画線82の真上である場合には、c=−1となり、車両50の走行位置が右区画線84の真上である場合には、c=1となる。図7(b)に示すように、それぞれの長さの比a:b=2:1の場合には、c=1/3となる。特定部34は、このようにして車両50の走行位置がどの程度左右にずれているかを示す割合cを算出し、走行車線80に対する車両50の走行位置を特定する。特定部34は、特定した車両50の走行位置に関する情報を虚像位置調整部36に通知する。
また、特定部34は、車載センサ44からの情報に基づいて車両50の進行方向、言いかえれば、車両50が直進しているか、左右に曲がって進んでいるを特定する。さらに、特定部34は、車載センサ44からの情報に基づいて車両50の振動の状況を特定する。特定部34は、例えば、舵角センサ、加速度センサ、角加速度センサなどの情報に基づいて車両50の進行方向や振動の状態を特定する。特定部34は、特定した車両50の進行方向および振動状態に関する情報を虚像位置調整部36に通知する。
虚像位置調整部36は、特定部34からの情報に基づいて投射部12および投射鏡駆動部24の動作を制御して虚像70の提示位置を調整する。虚像位置調整部36は、画像位置調整部37と、投射位置調整部38とを有する。投射位置調整部38は、図5に示すように投射鏡駆動部24の動作を制御することにより、画像表示光の投射位置を調整する。一方、画像位置調整部37は、画像表示素子16の動作を制御することにより、投射部12により生成される画像表示光に含まれる画像の位置を調整する。
図8(a)及び(b)は、画像表示素子16の動作例を模式的に示す図であり、画像位置調整部37による画像表示素子16の制御例を模式的に示している。図8(a)は、画像表示素子16の有効表示領域16aの中央に画像表示領域16bが割り当てられる様子を示しており、この場合、虚像70の提示位置は投射される画像表示光の中央付近となる。一方、図8(b)は、有効表示領域16aのうち左上の位置に画像表示領域16bが割り当てられる様子を示している。この場合、虚像70の提示位置は投射される画像表示光の左上の方となる。画像位置調整部37は、このように画像表示領域16bの位置を調整することで虚像70の提示位置を調整する。
虚像位置調整部36は、特定部34からの情報に基づいて虚像70の提示位置の調整量および調整方向を決定する。車両50の走行位置が右寄りであると特定される場合、つまり、特定部34が算出した割合c>0の場合、虚像70の提示位置が左側へずれるように提示位置を調整する。逆に、車両50の走行が左寄りであると特定される場合、つまり、特定部34が算出した割合c<0の場合、虚像70の提示位置が右側にずれるようにする。
虚像位置調整部36は、特定部34が算出したずれの量、つまり、割合cの絶対値の大きさに応じて虚像70の提示位置のずれ量を設定する。虚像位置調整部36は、例えば、割合cの大きさに所定の比例定数を乗算することにより虚像70の提示位置の調整量を決定する。虚像位置調整部36は、割合cの大きさの範囲ごとに虚像70の提示位置の調整量が対応づけられたテーブルを参照することにより、虚像70の提示位置の調整量を決定してもよい。後者の場合、テーブルに設定された割合cの大きさの一定範囲内においては、虚像70の提示位置の調整量が一定となるようにテーブルの値が設定されてもよい。例えば、割合cの値が−0.05≦c≦0.05の範囲となる場合に、虚像70の提示位置が中央となるようにテーブルの値が設定されてもよい。
図9は、虚像提示システム100により提示位置が調整された虚像70の見え方を模式的に示す図である。図9は、車両50が走行車線80の右側を走行している場合を示しており、図7(b)に示す車両前方の映像が撮影される場合に対応する。この場合、特定部34にて算出される割合c=1/3であるから、虚像位置調整部36は、虚像70が左側にずれて提示されるように提示位置を調整する。その結果、虚像70は、図示されるように、ステアリングホイール56の中央位置から左側にずれた位置に提示され、例えば、走行車線80の中央付近に提示される。このようにして虚像70の提示位置を調整することにより、運転者から見た虚像70と左区画線82および右区画線84との位置関係が車両50の走行中において所定の位置関係に維持されるようにすることができる。
虚像位置調整部36は、特定部34が特定する車両50の進行方向に応じて虚像70の提示位置を調整してもよい。例えば、車両50が右にカーブする道路に沿って走行していると特定される場合、虚像位置調整部36は、虚像70が右側にずれて提示されるように提示位置を調整してもよい。これにより、右カーブの先に向けられる運転者の視線方向に虚像70を提示することができる。逆に、車両50が左にカーブする道路に沿って走行していると特定される場合には、虚像70が左側にずれて提示されるように提示位置を調整してもよい。また、車両50が上り坂を走行していると特定される場合、虚像位置調整部36は、虚像70が下側にずれて提示されるように提示位置を調整してもよい。逆に、車両50が下り坂を走行していると特定される場合、虚像70が上側にずれて提示されるように提示位置を調整してもよい。
虚像位置調整部36は、特定部34が特定する車両50の振動状態に応じて虚像70の提示位置を調整してもよい。具体的には、車両50の振動方向と逆向きに虚像70がずれて提示されるように提示位置を調整してもよい。これにより、車両50の振動によって虚像70がぶれて見えてしまう影響を緩和できる。
虚像位置調整部36は、特定部34が特定する情報の種類に応じて、画像位置調整部37および投射位置調整部38を使い分けて虚像70の提示位置を調整してもよい。例えば、特定部34が特定する車両50の走行位置に応じて提示位置を調整する場合には、投射位置調整部38が虚像70の提示位置を調整してもよい。また、特定部34が特定する車両50の振動状態に応じて提示位置を調整する場合には、画像位置調整部37が虚像70の提示位置を調整してもよい。なお、画像位置調整部37および投射位置調整部38のいずれか一方のみを用いて提示位置の調整をしてもよいし、双方による調整機能を組み合わせて提示位置を調整してもよい。
以上の構成による虚像提示システム100の動作を説明する。図10は、虚像提示システム100の動作の流れを示すフローチャートである。車両の外部にある対象物の位置を特定するための情報を取得し(S10)、対象物と車両の位置関係を特定するための情報を生成する(S12)。生成される位置関係を特定するための情報に基づいて虚像提示位置を調整し(S14)、調整された提示位置に虚像が提示されるように画像表示光を投射する(S16)。
本実施の形態に係る虚像提示システム100によれば、車両外部の対象物と車両50との位置関係を特定し、その位置関係に基づいて虚像70の提示位置を調整することができる。特に、虚像70が提示される車両前方の約2m先の位置に見える車外の風景の動きと揃うように虚像70の提示位置を調整することができる。その結果、車外の風景に対して虚像70があたかも動いているかのように見えるという不自然な見え方を緩和させることができる。これにより、提示する虚像70の視認性を高めることができる。
つづいて、変形例について説明する。図11は、変形例に係る虚像提示システム100の構成を模式的に示す図である。本変形例は、車載カメラ42が運転者Eの視点とほぼ同じ位置に設けられており、車載カメラ42が車外の風景と虚像70とを同時に撮影できる点で上述の実施の形態と相違する。以下、本変形例について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。
図12は、変形例に係る車載カメラ42により撮影される映像を模式的に示す図である。図示されるように、本変形例に係る車載カメラ42により撮影される映像には、走行車線80、左区画線82、右区画線84および地平線86を含む車外の風景とともに虚像70が含まれる。車載カメラ42により撮影された映像は、制御部30に送信される。
特定部34は、撮影された映像に対して水平基準線94を設定する。水平基準線94の高さhは、上述の実施の形態と異なり、虚像70が提示される高さ位置よりも遠方に設定される。水平基準線94の位置hは、例えば、車両前方の10m〜20m程度先の位置に設定される。また特定部34は、画像認識により水平基準線94と左区画線82の交点を基準点83として設定する。
特定部34は、さらに、虚像水平位置検出線96および虚像高さ位置検出線98を設定する。虚像水平位置検出線96は、虚像70の水平位置を示す検出線であり、虚像高さ位置検出線98は、虚像70の高さ位置を示す検出線である。特定部34は、画像認識により虚像70の左上の位置を検出点99として設定し、検出点99を通る水平方向および上下方向に延びる検出線をそれぞれ虚像水平位置検出線96および虚像高さ位置検出線98として設定する。
特定部34は、基準点83から虚像水平位置検出線96までの距離uと、基準点83から虚像高さ位置検出線98までの距離vとを計測し、基準点83と検出点99の位置関係を特定する。特定部34は、特定した基準点83と検出点99の位置関係を示す情報を虚像位置調整部36に送信する。特定部34は、例えば、虚像70を提示すべき基準となる位置を規定するための基準距離u,vを保持し、計測した距離と基準距離との差u−u,v−vの値を虚像位置調整部36に送信する。
虚像位置調整部36は、基準点83と検出点99の位置関係が所定の位置関係となるように、虚像70の提示位置を調整するフィードバック制御を行う。虚像位置調整部36は、特定部34から送信される計測距離と基準距離との差u−u,v−vに基づいて提示位置の調整方向および調整量を決定する。これにより、虚像70の検出点99と基準点83との距離が基準距離u,vに維持されるように調整する。
図13(a)及び(b)は、虚像70の提示位置を調整する様子を模式的に示す図である。図13(a)は、調整前の虚像70の位置を示し、図13(b)は調整後の虚像70の位置を示している。図13(a)に示されるように、車載カメラ42からの映像を用いて基準点83と検出点99の位置関係を示す距離u,vが計測される。計測した距離u,vに基づいて虚像70の提示位置を調整することにより、図13(b)に示すように基準点83から検出点99までの距離が基準距離u,vにとなるように虚像70の提示位置が調整される。これにより、対象物である左区画線82と虚像70の位置が所定の位置関係となるように維持しながら虚像70を提示することができる。
本変形例では、車両前方の約10m〜20mの位置に設けられる水平基準線94を基準にして虚像70の位置が調整される。左区画線82と水平基準線94の交点である基準点83の位置は、上述の実施の形態に係る中央基準線90の位置とは異なり、車両50の走行位置に応じて変化しうる。しかしながら、水平基準線94は虚像70よりも車両前方の遠い位置に設けられるため、走行位置の違いによる基準点83の左右位置のずれは、虚像70の左右位置のずれよりも小さい。したがって、基準点83を基準としても虚像70の左右位置のずれを有意に検出して虚像70の提示位置を調整することができる。
水平基準線94が設定される車両前方の約10m〜20mの位置は、車両50が一定速度で走行しているような状況であれば、前方を走る車両などが通常存在しない領域である。したがって、車両50の走行中において前方車両等によって左区画線82が遮られてしまい、基準点83が検出できない状況となる可能性が少ないと言える。本変形例において水平基準線94をこのような位置に設定することで、基準点83が適切に検出されるようにすることができる。これにより、虚像70の提示位置を好適に調節することができる。
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
上述の実施の形態では、虚像位置調整部36が画像位置調整部37と投射位置調整部38の双方を含む構成を示した。さらなる変形例においては、虚像位置調整部36が画像位置調整部37および投射位置調整部38のいずれか一方のみを含んでもよい。この場合、画像表示素子16および投射鏡駆動部24のいずれか一方によってのみ虚像提示位置が調整されてもよい。
上述の実施の形態では、投射鏡20の向きが投射鏡駆動部24により左右方向に調整可能である構成を示した。さらなる変形例においては、投射鏡20の向きが上下方向に調整可能であってもよいし、左右方向および上下方向の双方に調整可能であってもよい。上下方向に向きが調整可能な投射鏡20を用いることで、虚像70の提示位置を上下方向に調整してもよい。
上述の実施の形態では、画像表示素子16および投射鏡駆動部24を用いて虚像70の提示位置を調整する場合を示した。さらなる変形例においては、これらとは別の構成要素を用いて虚像70の提示位置を調整することとしてもよい。例えば、投射部12に含まれる投射レンズ18を用いて虚像70の提示位置を調整してもよい。例えば、投射レンズ18の位置を画像表示光の光軸に対して変位させることにより、画像表示光の投射方向を変化させて虚像70の提示位置を調整してもよい。
上述の実施の形態では、特定部34が車載カメラ42および車載センサ44の双方からの情報に基づいて虚像70の提示位置の調整に用いられる情報を生成することとした。さらなる変形例においては、車載カメラ42および車載センサ44のいずれか一方の情報のみに基づいて虚像70の提示位置の調整に用いられる情報を生成してもよい。例えば、車載カメラ42の情報のみを用いる場合は、車外の対象物との位置関係のずれを緩和させる目的のためにのみ虚像70の提示位置を調整してもよい。一方、車載センサ44からの情報のみを用いる場合は、例えば、車両50の振動による虚像70のぶれを緩和させる目的のために虚像70の提示位置を調整してもよい。さらなる変形例においては、車載カメラ42の情報を用いて車両50の振動を検出してもよいし、車載センサ44の情報を用いて車両50の走行位置を検出してもよい。
上述の実施の形態では、対象物として道路の車線を区画するための区画線を用いる場合を示した。さらなる変形例においては、車両の周辺にあって運転者が視認可能な異なる物体を目標物として用いてもよい。例えば、自車の前方を走行する車両の位置を対象物とし、前方車両の位置を用いて自車の走行位置を特定してもよい。
上述の実施の形態では、虚像提示面としてコンバイナ28を用いる場合を示した。さらなる変形例においては、車両50のウインドシールド52を虚像提示面として用いてもよい。また、虚像提示面は、運転者の正面の位置に設けられなくてもよく、運転者の正面から少しずれた車両中央の位置に設けられてもよい。
上述の実施の形態では、虚像70の提示位置が車両前方の約1.7m〜2.0mである場合を示した。さらなる変形例においては、虚像の提示位置が車両前方のさらに遠い位置であってもよい。例えば、虚像の提示位置が車両前方の約5m〜10m程度となるように画像投射装置10が構成されてもよい。この場合、走行位置の検出に用いる水平基準線92の位置は、虚像の提示位置と同じ車両前方の5m〜10m程度の位置となるように設定されることが望ましい。
E…運転者、10…画像投射装置、12…投射部、20…投射鏡、24…投射鏡駆動部、28…コンバイナ、30…制御部、34…特定部、36…虚像位置調整部、40…取得部、42…車載カメラ、44…車載センサ、50…車両、52…ウインドシールド、60…外部装置、70…虚像、80…走行車線、82…左区画線、84…右区画線、100…虚像提示システム。

Claims (5)

  1. 車両に設けられる虚像提示面に向けて画像表示光を投射し、運転者に虚像を提示する投射部と、
    前記車両の外部にある対象物の位置を特定するための情報を取得する取得部と、
    前記取得部が取得する情報に基づいて前記対象物と前記車両の位置関係を特定するための情報を生成する特定部と、
    前記特定部が生成する情報に基づいて運転者から見た虚像の提示位置を調整する虚像位置調整部と、を備え、
    前記取得部は、前記車両が走行する車線に沿って延びる区画線を含む車両前方の映像を撮影する撮像装置を含み、前記撮像装置は、前記虚像提示面に提示される虚像と前記区画線の双方が含まれる映像が撮影可能な位置に設けられ、
    前記特定部は、前記撮像装置が撮影する映像から前記虚像と前記区画線の位置関係を特定するための情報を生成し、
    前記虚像位置調整部は、前記特定部が生成する前記虚像と前記区画線の位置関係を特定するための情報に基づいて前記虚像の提示位置を調整することを特徴とする虚像提示システム。
  2. 前記虚像位置調整部は、運転者から見た前記対象物と前記虚像の位置関係が所定の位置関係に維持されるよう前記虚像の提示位置を調整することを特徴とする請求項1に記載の虚像提示システム。
  3. 前記特定部は、前記車両が走行する車線の左右それぞれに延びる二つの区画線と前記車両の位置関係を特定するための情報を生成することを特徴とする請求項1または2に記載の虚像提示システム。
  4. 車両に設けられる虚像提示面に向けて画像表示光を投射し、運転者に虚像を提示する投射部と、
    前記虚像提示面に提示される虚像と前記車両が走行する車線に沿って延びる区画線の双方が含まれる映像に基づいて、前記虚像と前記区画線の位置関係を特定するための情報を生成する特定部と、
    前記特定部が生成する前記虚像と前記区画線の位置関係を特定するための情報に基づいて運転者から見た虚像の提示位置を調整する虚像位置調整部と、を備えることを特徴とする画像投射装置。
  5. 車両に設けられる虚像提示面に提示される虚像と前記車両が走行する車線に沿って延びる区画線の双方が含まれる映像に基づいて、前記虚像と前記区画線の位置関係を特定するための情報を生成するステップと、
    前記生成される前記虚像と前記区画線の位置関係を特定するための情報に基づいて運転者から見た虚像の提示位置を調整するステップと、
    前記調整される提示位置に虚像が提示されるように前記虚像提示面に向けて画像表示光を投射するステップと、を備えることを特徴とする虚像提示方法。
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