JP6888617B2 - 検査装置、検査方法 - Google Patents

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Description

本発明は、検査装置、検査方法に関する。
ヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置とする）は、車両に搭載され、表示器が生成した画像を凹面鏡で拡大して車両のウィンドシールドに投影し、画像の虚像を車両の内部から運転者に視認可能に表示させる装置である。運転者による虚像の視認性を向上するため、虚像である最終像の品質を検査することは重要である。
ＨＵＤ装置では凹面鏡を介して画像を投影するため、最終像の品質を検査する際は、凹面鏡を含むユニットを用いて検査する方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。しかし、凹面鏡を含むユニットを用いると装置構成が大がかりとなるため、凹面鏡を含むユニットを用いない簡便な検査装置が望まれている。
しかしながら、凹面鏡を介さずに画像をウィンドシールドに投影すると、ある固定視点の像は凹面鏡を介したものと一致するが、視点を移動させた場合には一致しないため、検査の精度が低下することが懸念される。
特開２０１５−７５３８１号公報
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、凹面鏡を用いずにＨＵＤ装置の最終像を検査する検査装置において、検査の精度を向上することを目的とする。
本検査装置は、表示器から出力した画像を凹面鏡で拡大して車両のウィンドシールドに投影し、前記画像の虚像を前記車両の内部から視認可能に表示させるヘッドアップディスプレイ装置における前記虚像を検査する検査装置であって、ウィンドシールドと、画像を生成して、凹面鏡を介さずに前記画像を前記ウィンドシールドに投影する表示器と、前記ウィンドシールドに投影された前記画像の虚像を撮像する撮像器と、予め設定された、前記ウィンドシールドの形状と、前記ウィンドシールド、前記表示器、及び、前記撮像器の位置関係と、のデータを格納した記憶手段と、前記撮像器を所定位置に移動させる撮像器位置制御手段と、移動後の前記撮像器の位置に対応した前記データに基づいて前記凹面鏡による像歪み補正を計算し、前記像歪み補正を考慮した前記画像を生成するように前記表示器を制御する表示制御手段と、前記撮像器が撮像した前記虚像の歪みを検査する画像検査手段と、を備えることを要件とする。
開示の技術によれば、凹面鏡を用いずにＨＵＤ装置の最終像を検査する検査装置において、検査の精度を向上することができる。
本実施の形態に係る検査装置の一例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る検査装置の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る検査装置を用いた検査方法を示すフローチャートの一例である。 運転者の視点が変わった場合に凹面鏡で生じる歪を含む画像（虚像）の一例を示す図である。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
［検査装置の概要］
図１は、本実施の形態に係る検査装置の一例を示すブロック図である。図２は、本実施の形態に係る検査装置の一例を示す模式図である。但し、図２では、図１の構成要素の一部のみを図示している。
図１及び図２を参照するに、検査装置１は、投影部１０と、検査部２０と、記憶手段３０と、表示手段４０とを有しており、凹面鏡を用いずにＨＵＤ装置の最終像の歪を検査する装置であり、必要に応じて反射二重像を検査することもできる。但し、表示手段４０はオプションであり、検査装置１は、表示手段４０を備えていなくてもよい。以下、検査装置１について、詳しく説明する。
投影部１０は、表示制御手段１１と、表示器１２と、ウィンドシールド１３とを有している。
表示制御手段１１は、表示器１２に表示させる画像を計算し、表示器１２を制御して、計算した画像を表示させる手段である。表示制御手段１１は、記憶手段３０と接続されており、検査に必要な情報を記憶手段３０から取得することができる。記憶手段３０としては、例えば、フラッシュメモリ等の半導体、ハードディスク、光ディスク等を用いることができる。
ここで、検査に必要な情報とは、例えば、ウィンドシールド１３の形状に関する情報、ウィンドシールド１３とＨＵＤ装置との位置関係に関する情報、ＨＵＤ装置内の光学系の情報等である。なお、ウィンドシールド１３の形状に関する情報は、ウィンドシールド１３の上下方向及び左右方向の曲率、車両取り付け角度、断面形状（平坦、楔状）等を含むものである。
表示器１２は、表示制御手段１１の制御により画像１２ａを生成し、画像１２ａをウィンドシールド１３に投影する機器である。画像１２ａは、凹面鏡を介さずにウィンドシールド１３に直接投影される。但し、画像１２ａは、平面鏡等の、歪を生じない光学素子を介してウィンドシールド１３に投影されてもよい。表示器１２としては、例えば、液晶パネル等を用いることができる。
画像１２ａは、例えば、検査に都合のよい任意の幾何学的な形状を虚像として表示させる画像とすることができる。ここでは、一例として、虚像として長方形を表示させるものとする。この場合、ウィンドシールド１３の形状によって生じる虚像の歪みを加味し、画像１２ａは図１に示すような長方形に意図的に逆歪みを持たせた画像となる。
ウィンドシールド１３は、表示器１２によって生成された画像１２ａが投影される部材である。ウィンドシールド１３に投影された画像１２ａは、所定の位置から最終像１３ａ（虚像）として視認可能となる。画像１２ａは、ウィンドシールド１３によって発生する歪みと画像１２ａの逆歪みとが相殺され、長方形の最終像１３ａ（虚像）が視認される。
検査部２０は、撮像器２１と、撮像器位置制御手段２２と、画像検査手段２３とを有している。
撮像器２１は、ウィンドシールド１３に投影された画像１２ａの最終像１３ａ（虚像）を撮像画像２１ａとして撮像する手段である。撮像器２１は、最終像１３ａを撮像可能とするため、撮像方向が水平面内及び垂直面内で任意の角度に調整可能に構成されている。又、撮像器２１は、前後左右、上下に移動可能に構成されている。なお、撮像方向は、実使用時における車両の運転者の視線方向と対応する。撮像器２１としては、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）カメラ等を用いることができる。
撮像器位置制御手段２２は、撮像器２１を所定位置（角度も含む）に制御する手段である。撮像器位置制御手段２２は、最終像１３ａが撮像可能な位置に撮像器２１を制御する。画像検査手段２３は、撮像画像２１ａ（＝最終像１３ａ）の歪みを検査する機器であり、必要に応じて反射二重像を検査することもできる。
表示手段４０としては、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等を用いることができる。
図３は、本実施の形態に係る検査装置を用いた検査方法を示すフローチャートの一例である。まず、ステップＳ１０１では、ウィンドシールド１３（ＷＳ）をセッティングし、ウィンドシールド１３と表示器１２とを所定の位置関係にする。実使用時のウィンドシールド１３とＨＵＤ装置との位置関係は車種ごとに設定されているので、ここでは、ウィンドシールド１３と表示器１２との位置関係が実使用時の上記設定に対応するように、ウィンドシールド１３を所定位置にセッティングする。ウィンドシールド１３は、例えば、ベルトコンベアーに搭載されて運ばれ、ロボットを用いて所定位置にセッティングすることができるが、これには限定されない。
なお、表示器１２を移動可能に構成しておき、表示器１２の位置を制御する表示器移動手段を設けてもよい。この場合には、表示器移動手段は、記憶手段３０に格納された、ウィンドシールド１３と表示器１２との位置関係を示すデータ、及び撮像器２１の位置情報を示すデータを読み出し、読み出したデータに基づいて表示器１２の位置を制御する。これにより、所定位置にセッティングされたウィンドシールド１３と表示器１２とが正規の位置関係になるように、表示器１２の位置を微調整することができる。
次に、ステップＳ１０２では、撮像器位置制御手段２２は、最終像１３ａを撮像可能な所定位置に撮像器２１を移動（位置決め）する。具体的には、撮像器位置制御手段２２は、記憶手段３０に格納された、ウィンドシールド１３、表示器１２、及び、撮像器２１の位置関係を示すデータを読み出し、読み出したデータに基づいて撮像器２１の位置を制御する。撮像器２１を配置すべき位置は、実使用時の運転者の視点位置に対応する。
次に、ステップＳ１０３では、表示制御手段１１は、記憶手段３０から読み出したデータに基づいて（すなわち、ウィンドシールド１３の形状と、ウィンドシールド１３、表示器１２、及び、移動後の撮像器２１の位置関係と、に基づいて）、ステップＳ１０２で移動後の撮像器２１の位置に対応した凹面鏡による像歪み補正を計算して、像歪み補正を考慮した画像１２ａを計算する。表示制御手段１１は、例えば、光線追跡により、像歪み補正を考慮した画像１２ａを計算することができる。
なお、凹面鏡を含むＨＵＤ装置の光学系は、ウィンドシールドの形状によって生じる虚像の歪みを補正する役割を持つ。ステップＳ１０３で計算する像歪み補正は、凹面鏡を含むＨＵＤ装置の光学系による歪み補正に対応するものである。実使用時の運転者の視点位置が変わると歪み補正の値も変わる。そのため、検査装置１において、撮像器２１の位置を移動させた場合には、移動後の撮像器２１の位置に対応する像歪み補正を、改めて計算する必要がある。
次に、ステップＳ１０４では、表示制御手段１１は表示器１２を制御し、表示器１２により、ステップＳ１０３で計算した像歪み補正を考慮した画像１２ａを生成し、凹面鏡を介さずに画像１２ａをウィンドシールド１３に投影する。画像１２ａはウィンドシールド１３に投影され、虚像である最終像１３ａとなる。なお、必要に応じて、撮像器２１の位置に対応して表示器１２を移動させてもよい。
次に、ステップＳ１０５では、撮像器２１により、ウィンドシールド１３に投影された最終像１３ａ（画像１２ａの虚像）を撮像する。
次に、ステップＳ１０６では、画像検査手段２３は、撮像器２１が撮像した撮像画像２１ａ（＝最終像１３ａ）の歪みを検査する。画像検査手段２３は、例えば、撮像画像２１ａの情報を取得し、画素ごとの受光データを画像処理により解析することで、最終像１３ａの歪みを検査する。画像検査手段２３は、必要な場合には、画素ごとの受光データを画像処理により解析することで、反射二重像を検査することもできる。
次に、ステップＳ１０７では、表示手段４０は、虚像と画像検査手段２３の検査結果（歪みや反射二重像のグラフや数値）を表示する。以上により、運転者の視点位置の１つに対応する撮像器２１の位置における最終像１３ａの検査は終了となる。
次に、ステップＳ１０８では、検査部２０は、撮像器２１の位置を変えて検査するか否かを判定する。撮像器２１の位置を変えて検査する場合には、ステップＳ１０２に移行して上記と同様の処理を繰り返す。
なお、ＨＵＤ装置において、運転者の視点位置が変わった場合には、表示器からの光が凹面鏡に入射する位置が変わる。すなわち、撮像器２１の位置を変えて検査する場合には、ステップＳ１０４において、撮像器２１の位置に対応して表示器１２が生成する画像１２ａの位置を動かす必要がある。表示器１２が大きい場合には、表示器１２内で画像１２ａを移動させればよいが、表示器１２が小さい場合には、表示器１２自体を移動（傾ける場合も含む）させる場合がある。
撮像器２１の位置を変えて検査しない場合には、ステップＳ１０９に移行する。例えば、検査部２０内に測定条件を外部から入力する入力手段を設けておき、検査装置１の操作者が入力手段を介して予め検査回数（何カ所の撮像器２１の位置において検査するか）を入力しておく。検査部２０が入力手段から入力された検査回数に到達したと判定するまで、ステップＳ１０２からＳ１０８までの処理が繰り返される。
次に、ステップＳ１０９では、検査部２０は、ウィンドシールド１３（ＷＳ）を他のＷＳに変えて検査するか否かを判定する。ウィンドシールド１３を変えて検査する場合には、ステップＳ１０１に移行して上記と同様の処理を繰り返す。ウィンドシールド１３を変えて検査しない場合には、全ての検査が終了する。例えば、検査部２０内に測定条件を外部から入力する入力手段を設けておき、検査装置１の操作者が予め検査すべきウィンドシールドの個数を入力しておく。検査部２０が入力手段から入力された個数に到達したと判定するまで、ステップＳ１０１からＳ１０９までの処理が繰り返される。
運転者の視点位置が変わると最終像１３ａの品質も変わるため、撮像器２１を順次異なる位置に変えて（移動させて）検査することにより、運転者の視点位置が変わった場合の最終像１３ａの品質を検査することができる。
ＨＵＤ装置において、運転者の視点位置が変わった場合には、表示器からの光が凹面鏡に入射する位置が変わり、それに伴って凹面鏡で生じる歪も変わる。図４は、運転者の視点が変わった場合に凹面鏡で生じる歪を含む画像（虚像）の一例を示す図である。図４の例では、運転者の視点位置が中央にある場合、及び中央から上下方向に移動した場合には、あまり大きな歪は生じていない。これに対して、運転者の視点位置が中央から左右方向に移動した場合には、平行四辺形状の比較的大きな歪が生じている。
そこで、凹面鏡を有していない検査装置１では、撮像器２１の位置を変えた場合には、表示制御手段１１により、移動後の撮像器２１の位置に対応した像歪み補正を計算する。そして、表示器１２は、移動後の撮像器２１の位置に対応した像歪み補正がなされた画像を生成する。この際、必要に応じて表示器１２中の像の位置を移動させる。例えば、撮像器が運転者の視線の中央に対応する位置にある場合には、大きな歪は発生させず、撮像器が運転者の視線の左右に対応する位置にある場合には、図４と同様な平行四辺形状の比較的大きな歪を発生させる。
これにより、撮像器２１の位置を変えた場合にも、凹面鏡を有している場合と同様の像歪み補正がなされた画像を表示できるため、精度のよい検査が可能となる。
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、上記の実施の形態では、ウィンドシールドがフロントガラスであることを前提にして説明しているが、これには限定されず、ウィンドシールドはフロントガラス以外のガラスでもよい。
本国際出願は２０１６年４月１４日に出願した日本国特許出願２０１６−０８１５３１号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１６−０８１５３１号の全内容を本国際出願に援用する。
１ 検査装置
１０ 投影部
１１ 表示制御手段
１２ 表示器
１２ａ 画像
１３ ウィンドシールド
１３ａ 最終像
２０ 検査部
２１ 撮像器
２２ 撮像器位置制御手段
２３ 画像検査手段
３０ 記憶手段
４０ 表示手段

Claims (8)

  1. 表示器から出力した画像を凹面鏡で拡大して車両のウィンドシールドに投影し、前記画像の虚像を前記車両の内部から視認可能に表示させるヘッドアップディスプレイ装置における前記虚像を検査する検査装置であって、
    ウィンドシールドと、
    画像を生成して、凹面鏡を介さずに前記画像を前記ウィンドシールドに投影する表示器と、
    前記ウィンドシールドに投影された前記画像の虚像を撮像する撮像器と、
    予め設定された、前記ウィンドシールドの形状と、前記ウィンドシールド、前記表示器、及び、前記撮像器の位置関係と、のデータを格納した記憶手段と、
    前記撮像器を所定位置に移動させる撮像器位置制御手段と、
    移動後の前記撮像器の位置に対応した前記データに基づいて前記凹面鏡による像歪み補正を計算し、前記像歪み補正を考慮した前記画像を生成するように前記表示器を制御する表示制御手段と、
    前記撮像器が撮像した前記虚像の歪みを検査する画像検査手段と、を備える検査装置。
  2. 前記画像検査手段は、前記撮像器が撮像した前記虚像の歪みを検査すると共に、前記撮像器が撮像した前記虚像の反射二重像を検査する、請求項１に記載の検査装置。
  3. 前記表示器を所定位置に移動させる表示器移動手段を備える、請求項１又は２に記載の検査装置。
  4. 前記画像検査手段の検査結果を表示する表示手段を備える、請求項１乃至３の何れか一項に記載の検査装置。
  5. 前記表示器が生成した前記画像は、前記凹面鏡を含めた光学系を全く介さずに前記ウィンドシールドに直接投影される、請求項１乃至４の何れか一項に記載の検査装置。
  6. 前記表示器が生成した前記画像は、前記ウィンドシールドの形状によって生じる虚像の歪みを加味し、逆歪みを持たせた画像である、請求項１乃至５の何れか一項に記載の検査装置。
  7. 表示器から出力した画像を凹面鏡で拡大して車両のウィンドシールドに投影し、前記画像の虚像を前記車両の内部から視認可能に表示させるヘッドアップディスプレイ装置における前記虚像を検査する検査方法であって、
    ウィンドシールドと表示器を所定の位置関係に配置するステップと、
    撮像器を所定位置に移動するステップと、
    前記ウィンドシールドの形状と、前記ウィンドシールド、前記表示器、及び、移動後の前記撮像器の位置関係と、に基づいて凹面鏡による像歪み補正を計算するステップと、
    前記表示器により、前記像歪み補正を考慮した画像を生成し、凹面鏡を介さずに前記画像を前記ウィンドシールドに投影するステップと、
    前記撮像器により、前記ウィンドシールドに投影された前記画像の虚像を撮像するステップと、
    前記撮像器が撮像した前記虚像の歪みを検査するステップと、を備えた検査方法。
  8. 前記撮像器が撮像した前記虚像の反射二重像を検査するステップを備えた、請求項７に記載の検査方法。
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