JP7048358B2 - 車両用表示投影装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両運転者の運転時の視界内またはその近傍に可視情報を投影する車両用表示投影装置に関する。
自動車などの車両においては、運転者が必要とする情報をヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を用いて表示する場合がある。ヘッドアップディスプレイを利用する場合は、運転者が視認可能な可視情報が、車両前方の窓ガラス（ウインドシールド）の領域を透過して運転者の視野の中に映る道路などの風景と重畳した状態になるか、又はその近傍の位置で視認できるように、虚像として投影表示される。
したがって、ヘッドアップディスプレイの表示を利用する場合には、運転者は視点を大きく移動することなく運転に必要な道路の状況など風景を視認しつつ、同じ視野内に映る虚像表示を同時に視認することになる。
一方、特許文献１の運転支援情報表示装置は、ヘッドアップディスプレイなどを利用する場合に、車外の障害物の視認性を向上させるための技術を示している。具体的には、表示面上に運転支援情報を表示させる制御部と、車外の障害物の位置を検出する障害物検出部と、運転者の眼球の位置を検出する眼球検出部とを備えている。そして、制御部は検出される眼球の位置と障害物の位置とに基づいて、運転支援情報の表示位置を眼球の位置と障害物の位置とを結ぶ直線上に重畳しない位置に変更する。
特開２０１７－１４９３３５号公報
ヘッドアップディスプレイを利用する場合には、運転者の視界には実際に存在している実像と、ヘッドアップディスプレイが投影した虚像とが重なった状態で現れる。したがって、拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）の技術を採用することにより、ヘッドアップディスプレイの表示する虚像が、実像を拡張した状態で運転者に視認されるように表示することも可能である。
例えば、運転者の目の位置や視線の方向などを考慮して、虚像の表示位置を実像の三次元空間内に正確に位置合わせすることにより、実際には存在しない道路標識や標示などを道路の路面上や道路脇の位置に実在するかのように、適切な位置に適切な大きさで重ね合わせて虚像により仮想表示することが可能である。このようなディスプレイは、重畳ヘッドアップディスプレイ、又はＡＲ－ＨＵＤと呼ばれている。
しかしながら、上記のような重畳ヘッドアップディスプレイを利用する場合には、運転者が視認すべき重要な実像、例えば、歩行者や他の車両などの障害物が仮想表示された虚像によって視認しにくい状態になる可能性がある。そのため、運転の安全性の確保が困難になったり、視野内の虚像表示を運転者が煩わしく感じたりすることが考えられる。
そのため、例えば特許文献１の技術を採用することが想定される。しかし、例えば運転者の眼球の位置と障害物の位置とを結ぶ直線上に位置する虚像の仮想表示を、重畳しない他の位置に単純に移動した場合には、別の問題が発生する可能性がある。
例えば、近くに存在している障害物に運転者が気づいていないにもかかわらず、移動した仮想表示を目で追いかけるように運転者が視線を移動すると、障害物の発見が遅れることになり、安全の確保が困難になる。逆に、存在している障害物を運転者が十分に認識できているにもかかわらず、運転者の視認したい仮想表示が他の位置に移動すると、その都度、運転者が視線を大きく移動しなければならないので、このような表示を運転者が煩わしく感じることになる。
また、例えば運転者が認識している障害物の近傍に更に他の障害物が存在しているような場合には、複数の障害物の一方だけしか運転者が認識しないまま視線を移動する可能性があるので、この場合も安全の確保が困難になる。また、複数の仮想表示がそれぞれ別の位置に表示されている場合に、障害物と重なった仮想表示だけを別の位置に移動すると、仮想表示が全体として視認しにくいレイアウトになってしまう可能性があり、運転者が煩わしく感じることになる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、新たに現れた障害物や、重要度が高くなった障害物に対して運転者が気づきやすくすると共に、表示しているコンテンツに対して運転者が煩わしさを感じるのを抑制することが可能な車両用表示投影装置を提供することにある。
前述した目的を達成するために、本発明に係る車両用表示投影装置は、下記（１）～（４）を特徴としている。
（１） 運転者の視界内またはその近傍に実像と重なる状態で可視情報を投影する車両用表示投影装置であって、
前記運転者に提示すべき表示コンテンツの情報を生成する表示情報生成部と、
前記表示情報生成部が生成した複数の前記表示コンテンツに対して表示の優先順位を割り当てる優先順位割当部と、
車両の運転に影響を及ぼす可能性のある障害物を検知する障害物検知部と、
少なくとも前記障害物検知部が新たな障害物を検知した場合に、複数の前記表示コンテンツの表示位置を、割り当てられた前記優先順位に応じて変更し再配置する表示位置調整部と、
を備え、
前記表示位置調整部は、各前記表示コンテンツの重要度およびその変化を監視し、当該変化が所定以上であることを検知した場合には、複数の前記表示コンテンツの表示位置を、割り当てられた前記優先順位に応じて変更し再配置する、
車両用表示投影装置。
（２） 前記表示位置調整部は、複数の前記表示コンテンツの中で、前記障害物検知部が検知した新たな障害物と関連のある特定表示コンテンツに割り当てられた第１の優先順位と、他の表示コンテンツに割り当てられた前記優先順位とを比較し、前記第１の優先順位よりも優先順位が低い表示コンテンツを前記再配置の対象とする、
上記（１）に記載の車両用表示投影装置。
（３） 前記表示位置調整部は、複数の前記表示コンテンツのうち、表示する可視情報と実像との重ね合わせが必要な特定表示コンテンツ以外の表示コンテンツを、移動前の表示位置よりも運転者に近い所定領域に移動して表示を継続する、
上記（１）に記載の車両用表示投影装置。
（４） 前記表示位置調整部は、前記再配置により移動した後の各前記表示コンテンツの表示位置が、前記障害物検知部の検知した障害物の領域と重なる場合には、該当する前記表示位置を前記障害物の領域の外側に更に移動する、
上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の車両用表示投影装置。
上記（１）の構成の車両用表示投影装置によれば、新たな障害物が検知された時に、表示位置調整部が複数の表示コンテンツを再配置するので、検知された障害物に運転者が気づきやすい状態にすることができる。しかも、変更後の表示位置は各表示コンテンツに割り当てられた優先順位を反映するので、優先順位の高い表示コンテンツと優先順位の低い表示コンテンツとを互いに異なる条件を適用して再配置することができる。これにより、障害物に対する気づきやすさを改善しつつ、虚像表示視認の煩わしさを解消することが可能になる。
更に、上記（１）の構成の車両用表示投影装置によれば、新たな障害物が検出されない場合であっても、運転状況の変化を反映して、複数の表示コンテンツを再配置することができる。例えば、既に長い間検出されていた障害物が急に車両に接近した場合のように、重要度が高くなった場合に、表示コンテンツを再配置できる。また、この再配置を重要度の所定以上の変化を検知した場合のみに限定することにより、再配置が頻繁に発生するのを避けることができ、運転者の感じる煩わしさを解消できる。
上記（２）の構成の車両用表示投影装置によれば、検知した新たな障害物を気づきやすくするための特定表示コンテンツよりも優先順位の低い表示コンテンツを移動して再配置するので、例えば前記特定表示コンテンツの存在をより強調することが可能になる。これにより、運転者が新たな障害物に気づきやすくなる。
上記（３）の構成の車両用表示投影装置によれば、特定表示コンテンツ以外、すなわち実像との直接の関連が小さい表示コンテンツを運転者に近い位置に移動して表示するので、運転者が表示コンテンツをより視認しやすい状態になり、移動に伴う煩わしさが解消される。また、再配置を実行するとき以外は、実像と重なる位置に前記表示コンテンツを表示することにより、例えば実像に合わせた立体的な表示が可能になり、運転者に対する演出効果を与えることができる。
上記（４）の構成の車両用表示投影装置によれば、各表示コンテンツの移動先の表示位置が不適切であった場合でも、再び位置を移動することにより、障害物の領域と重ならない状態にすることができる。したがって、障害物の視認性が低下するのを避けることができる。
本発明の車両用表示投影装置によれば、新たに現れた障害物や、重要度が高くなった障害物に対して運転者が気づきやすくすると共に、表示しているコンテンツに対して運転者が煩わしさを感じるのを抑制することが可能である。
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
図１は、車体を側方から視た状態における主要な構成要素のレイアウトおよび接続状態の概要を示すブロック図である。 図２は、車両運転者の運転時の前方視界の例を示す正面図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、それぞれ車両運転者の前方視界に映る実像および表示コンテンツの虚像の例を示す正面図である。 図４は、運転者の目の位置、視線および各像の位置関係の例を示す斜視図である。 図５は、検出された障害物の実像および運転者の注視点と各領域との関係の例を示す正面図である。 図６は、検出された障害物の実像および運転者の注視点と各領域との関係の例を示す正面図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、それぞれ検出された障害物の実像および運転者の注視点と各領域との関係の例を示す正面図である。 図８は、車両用表示投影装置の主要な動作例－１を示すフローチャートである。 図９は、車両用表示投影装置の主要な動作例－２を示すフローチャートである。
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
＜車両用表示投影装置の構成例＞
図１は、本発明を実施する車両用表示投影装置を搭載した自動車の車体１０を側方から視た状態における主要な構成要素のレイアウトおよび接続状態の概要である。図１において左側および右側が、それぞれ車体１０のフロント側およびリア側である。
図１に示した車両用表示投影装置は、ＨＵＤ本体１１、重畳描画制御部（ＡＲ－ＥＣＵ）１２、ナビゲーション装置１３、視線検出装置１４、先進運転支援装置（ＡＤＡＳ）１５、および障害物検出装置１６を備えている。
ＨＵＤ本体１１は、例えば液晶表示器などの二次元画面に表示した像をバックライトなどの照明光を用いてウインドシールド（前方の窓ガラス）ＷＳに投影することができる。ＨＵＤ本体１１が投影した光像は、ウインドシールドＷＳの表面、又はその近傍のコンバイナで反射して、運転者１９のアイポイントＥＰに向かう。
したがって、運転者１９は、ＨＵＤ本体１１が投影した像を、ウインドシールドＷＳよりも前方の位置に存在するかのように結像される虚像１７として視認することができる。また、運転者１９は、ウインドシールドＷＳを透過した状態で路面等の車外風景の実像を視認できるので、この実像とＨＵＤ本体１１が投影した虚像１７とを重ねた状態で同時に視認することができる。
重畳描画制御部１２は、ＨＵＤ本体１１で投影する様々な表示コンテンツを生成して画面に描画する機能を有する電子制御ユニットである。また、本実施形態の重畳描画制御部１２は、拡張現実（ＡＲ）を実現するための機能を備えている。すなわち、重畳描画制御部１２は、ＨＵＤ本体１１が虚像１７として投影する表示コンテンツを、あたかも３次元の現実空間内に存在するかのように運転者１９が視認できるよう、表示位置や大きさなどを制御する。つまり、重畳描画制御部１２は、運転者１９のアイポイントＥＰの位置や、その位置で運転者１９が実際に視認可能な３次元の現実空間の風景等の各座標位置を反映し、状況の変化に合わせて各表示コンテンツの位置や大きさを逐次決定する。
ナビゲーション装置１３は、精細な地図情報や、自車位置から周辺の道路状況を表す情報を提供するものである。具体的には、ナビゲーション装置１３は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信器を用いて自車位置を計測したり、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport Systems）を用いて必要な情報を取得する。高度道路交通システムは、人と道路と自動車の間で情報の受発信を行い、道路交通における事故、渋滞、環境対策など様々な課題を解決するために必要な情報を提供することができる。
視線検出装置１４は、運転者１９の視線位置情報を取得する機能を有している。具体的には、視線検出装置１４は、ステアリングホイール１８の近傍のインストルメントパネル上に配置されたカメラを用いて、運転者１９の顔や眼球の位置、眼球の向きなどを検出し、計算により視線の方向を表す情報を取得できる。
先進運転支援装置１５は、障害物検出装置１６や、その他の各種センサを利用して、車両の運転と関連のある障害物や路面の位置などを認識する機能を有している。先進運転支援装置１５は、例えばミリ波レーダや、赤外線レーザを利用したセンサを備え、例えば車両の進行方向前方の所定範囲を走査し、様々な障害物や、走行中の道路における各部の位置および形状や、道路上の各走行レーンの位置などを検出することができる。
障害物検出装置１６は、車両の前方などを撮影する車載ステレオカメラを含み、撮影した映像に基づいて車両の運転に影響を及ぼす可能性のある様々な障害物、例えば車両周辺の歩行者や車両以外の様々な車両の位置および距離を検出することができる。
＜前方視界の具体例－１＞
図２は、運転者１９の運転時の前方視界の例である。図２においてＸ軸方向は車両の左右方向を表し、Ｙ軸方向は車両の上下方向を表している。また、図２の紙面に対して垂直な方向が車両の進行方向前方であり、視界の奥行き方向（Ｚ）でもある。
図２の例では、この前方視界の中に、障害物検出装置１６の検出した複数の独立した検出障害物Ｄ０１およびＤ０２が現れている。検出障害物Ｄ０１は先行車両であり、検出障害物Ｄ０２は歩行者である。
図２において、検出障害物Ｄ０１を囲む矩形状の範囲として形成された配置禁止領域Ａ０は、ＨＵＤ本体１１の表示する虚像が検出障害物Ｄ０１の視認を妨げるのを避けるために虚像表示を制限する領域である。また、検出障害物Ｄ０２を囲む矩形状の範囲として形成された配置禁止領域Ａ１は、虚像が検出障害物Ｄ０２の視認を妨げるのを避けるために割り当てた領域である。これらの配置禁止領域Ａ０、Ａ１は、障害物検出装置１６が検出した障害物毎に、その障害物中心位置Ｐｃに基づいて決定される。
注視中心位置Ｐｐは、視線検出装置１４が検出した運転者１９の視線の先にある視界内の注視点の座標を表す。したがって、例えば運転者１９がアイポイントＥＰを移動したり、頭や目を動かして視線の向きを移動すると、注視中心位置Ｐｐの位置も変化する。
図２に示した例では、複数のコンテンツ表示領域２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄのそれぞれの範囲内に、重畳描画制御部１２の生成した様々な表示コンテンツの可視情報が虚像１７として表示される。各コンテンツ表示領域２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの位置や表示サイズは、各時点の運転者１９の視界における実像の状況に合わせて、拡張現実としてうまく重なるように重畳描画制御部１２が制御する。
重畳描画制御部１２が生成する表示コンテンツの具体例としては、次のようなものがある。
（１）各障害物に気づきやすくするためのマークなどの注意喚起表示。
（２）交差点などにおける進路変更方向を指示する矢印パターン。
（３）走行中の道路において実在しない仮想的な標識や路面標示のパターン。
（４）現在の車両の車速など車両の走行状態を表す文字情報。
つまり、重畳描画制御部１２は、上記のような表示コンテンツを虚像として運転者１９の視界内に表示し、安全な運転を支援する。しかし、例えば図２中に示した例のように、前方視界上で各コンテンツ表示領域２０Ｂ、２０Ｄが検出障害物Ｄ０２と近い位置にあると、表示した虚像が実像に重なって、実像の視認を阻害する可能性がある。また、運転者１９が虚像表示の視認に惑わされて、その近くに現れた検出障害物Ｄ０２に対する視認動作が遅れる可能性がある。このような課題を解消するために、重畳描画制御部１２は後述する制御を実施する。
＜前方視界の具体例－２＞
図３（ａ）および図３（ｂ）は、それぞれ運転者１９の前方視界に映る実像および表示コンテンツの虚像の例である。
実際に道路上で車両を運転しているときに、運転者１９の視界内に映る状況が例えば図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態に変化する場合がある。図３（ａ）の例では、車両の運転に関連のある障害物として先行車両に相当する検出障害物Ｄ０１だけが存在し、各コンテンツ表示領域２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの範囲内にそれぞれ必要な表示コンテンツが虚像として表示されている。一方、図３（ｂ）は、車両の運転に関連のある障害物として、検出障害物Ｄ０１の他に、歩行者が検出障害物Ｄ０２として新たに現れた状況を表している。
したがって、例えば検出障害物Ｄ０２を運転者１９がまだ認識していない場合には、安全な運転を支援するために、図３（ｂ）の状態ではシステムが運転者１９に検出障害物Ｄ０２を気づかせるための注意喚起を行うことが望ましい。
そこで、重畳描画制御部１２は、コンテンツ表示領域２０Ａ内のように実際の検出障害物Ｄ０２のすぐ近くの位置に、例えば点滅する矢印パターンのように、注意喚起のための表示コンテンツを表示する。また、重畳描画制御部１２は、これ以外の重要度の低い表示コンテンツについて、検出障害物Ｄ０２に対する運転者１９の視認動作を妨害しないように、注視中心位置Ｐｐや検出障害物Ｄ０２から離れた位置に移動するように再配置する。
つまり、各コンテンツ表示領域２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの表示位置は、図３（ｂ）中に示す各移動ベクトル２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄのような移動により、図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態に変化する。これにより、運転者１９が新たな検出障害物Ｄ０２に気づきやすい状態になる。
図３（ａ）および図３（ｂ）に示した例では、ヘッドアップディスプレイで投影表示する虚像１７の表示内容として以下の４種類の表示コンテンツＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、およびＣＤが存在する場合を想定している。
ＣＡ：障害物の注意喚起表示用、優先順位＝１（最高）
ＣＢ：２番目のコンテンツ、優先順位＝２
ＣＣ：３番目のコンテンツ、優先順位＝３
ＣＤ：４番目のコンテンツ、優先順位＝４（最低）
表示コンテンツＣＢ、ＣＣ、およびＣＤは、それぞれコンテンツ表示領域２０Ｂ、２０Ｃ、および２０Ｄの位置に表示される。また、表示コンテンツＣＡは、例えば障害物範囲Ａ２に隣接する位置に表示される。また、上記の例では、４種類の表示コンテンツＣＡ～ＣＤのそれぞれに優先順位が割り当てられている。なお、優先順位は、運転状況の変化を反映して変化する可能性がある。
したがって、図３（ｂ）に示したようにコンテンツ表示領域２０Ｂ、２０Ｃ、および２０Ｄを再配置する際には、該当する領域に表示する表示コンテンツＣＢ～ＣＤに割り当てられた優先順位を考慮して位置を調整する。例えば、最も優先順位の低い表示コンテンツＣＤが表示されるコンテンツ表示領域２０Ｄは、比較的遠方の位置に移動しても問題がない。また、比較的優先順位の高い表示コンテンツＣＢは、運転者１９に近い位置に移動した方が視認性の点で好ましい。
＜位置関係の具体例－１＞
運転者１９の目の位置（ＥＰ）、視線および各像の位置関係の例を図４に示す。
図４に示すように、視線検出装置１４が検出した運転者１９のアイポイントＥＰの位置と、視線の方向とに基づいて、例えば二次元平面３０における注視中心位置Ｐｐを算出することができる。また、この視線を延長したＺ方向の先のコンテンツ表示領域２０Ｂなどに表示される各表示コンテンツの虚像１７や、検出障害物Ｄ０２、配置禁止領域Ａ１と、注視中心位置Ｐｐとの相対的なＸ－Ｙ方向の位置関係を算出することができる。
＜位置関係の具体例－２＞
図５は、検出された障害物の実像および運転者の注視点と各領域との関係の例である。
図５に示した例では、運転者１９の前方視界内に検出障害物Ｄ０２として歩行者が現れ、且つ注視中心位置Ｐｐが障害物範囲Ａ２内に収まっていない場合を想定している。
ここで、障害物範囲Ａ２は、障害物検出装置１６が検出した検出障害物Ｄ０２の障害物中心位置Ｐｃを基準とし、これを囲む矩形の領域として重畳描画制御部１２が決定する。この障害物範囲Ａ２は、例えば二次元平面３０上のＸ－Ｙ座標上の左上座標ＰＬＴ、および右下座標ＰＲＢの各点の位置により特定される。
図５に示した例では、検出障害物Ｄ０２に対する配置禁止領域Ａ１は、障害物範囲Ａ２および注視中心位置Ｐｐに基づいて決定される。すなわち、障害物範囲Ａ２の範囲を含み、且つ障害物範囲Ａ２と比較して距離Ｌｍｉｎの広さ分拡張した範囲を有する、角が丸い矩形の形状の領域として配置禁止領域Ａ１が決定される。ここで、距離Ｌｍｉｎは注視中心位置Ｐｐから障害物範囲Ａ２の外側に接するまでの最小の距離として決定される。但し、距離Ｌｍｉｎが表示範囲の半分以上の幅を有する場合には、距離Ｌｍｉｎが表示範囲の半分の幅に固定されるように、配置禁止領域Ａ１の範囲を決定する。
＜位置関係の具体例－３＞
図６は、検出された障害物の実像および運転者の注視点と各領域との関係の例である。
図６に示した例では、運転者１９の前方視界内に検出障害物Ｄ０２として歩行者が現れ、且つ注視中心位置Ｐｐが障害物範囲Ａ２内に収まっている場合を想定している。
ここで、障害物範囲Ａ２は、障害物検出装置１６が検出した検出障害物Ｄ０２の障害物中心位置Ｐｃを基準とし、これを囲む矩形の領域として重畳描画制御部１２が決定する。この障害物範囲Ａ２は、例えば二次元平面３０上のＸ－Ｙ座標上の左上座標ＰＬＴ、および右下座標ＰＲＢの各点の位置により特定される。
図６に示した例では、検出障害物Ｄ０２に対する配置禁止領域Ａ１Ｂは、注視中心位置Ｐｐの座標を中心とし、距離Ｌｍａｘの半径を有する円形の範囲として決定される。ここで、距離Ｌｍａｘは注視中心位置Ｐｐから障害物範囲Ａ２の外側に接する位置までの最大の距離として決定される。但し、距離Ｌｍａｘの値が表示範囲の半分以上の幅を有する場合には、距離Ｌｍａｘが表示範囲の半分の幅に固定されるように、配置禁止領域Ａ１Ｂの範囲を決定する。
＜位置関係の具体例－４＞
検出された障害物の実像および運転者の注視点と各領域との関係の例を図７（ａ）および図７（ｂ）にそれぞれ示す。
図７（ａ）および図７（ｂ）に示した例では、運転者１９の前方視界内の二次元平面３０を、注視中心位置Ｐｐを基準として４つの領域、すなわち第１領域Ａ０１、第２領域Ａ０２、第３領域Ａ０３、および第４領域Ａ０４に区分する場合を想定している。第１領域Ａ０１は注視中心位置ＰｐのＸ－Ｙ座標位置に対して右側且つ下側の範囲、第２領域Ａ０２は注視中心位置ＰｐのＸ－Ｙ座標位置に対して右側且つ上側の範囲、第３領域Ａ０３は注視中心位置ＰｐのＸ－Ｙ座標位置に対して左側且つ下側の範囲、第４領域Ａ０４は注視中心位置ＰｐのＸ－Ｙ座標位置に対して左側且つ上側の範囲である。
また、実際の運転者１９の視界においては、第１領域Ａ０１および第３領域Ａ０３は注視中心位置Ｐｐよりも奥行き方向（Ｚ）の実際の距離が運転者１９に近い領域に相当し、第２領域Ａ０２および第４領域Ａ０４は実際の距離が運転者１９から遠い領域に相当する。図７（ａ）および図７（ｂ）に示した例では、検出障害物Ｄ０１が第４領域Ａ０４内に存在し、検出障害物Ｄ０２が第２領域Ａ０２内に存在している。
図７（ａ）に示した例では、新たに現れた検出障害物Ｄ０２に対して割り当てられた配置禁止領域Ａ１と重なる位置にコンテンツ表示領域２０Ｂが初期状態で割り当てられている。したがって、この重なりを避けるために、重畳描画制御部１２がコンテンツ表示領域２０Ｂを移動ベクトル２１Ｂのように注視中心位置Ｐｐから放射方向に移動して再配置する。
しかし、図７（ａ）に示した例のようにコンテンツ表示領域２０Ｂ等を再配置した後でも、依然としてコンテンツ表示領域２０Ｂが配置禁止領域Ａ１と重なった状態になる可能性もある。そのような場合には、更に図７（ｂ）に示した例のようにコンテンツ表示領域２０Ｂ等を再配置する。
図７（ｂ）に示した例では、注視中心位置Ｐｐと障害物中心位置Ｐｃとの２点を結んだ直線を基準とし、注視中心位置Ｐｐを中心とする様々な角度の方向に前記直線を回転し、配置禁止領域Ａ１に含まれない方向を探し出す。そして、その方向の直線の位置に基づいて、コンテンツ表示領域２０Ｂが配置禁止領域Ａ１の外側になるよう移動ベクトル２１Ｂの方向に再配置する。
また、重畳ヘッドアップディスプレイの表示画面においては、拡張現実と同じように実像に合わせて３次元の配置ができるので、各コンテンツ表示領域２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの再配置を行う場合にも、奥行き方向の位置を考慮して各表示コンテンツの虚像１７を表示することができる。例えば、新たな検出障害物Ｄ０２が現れたような場合に、各コンテンツ表示領域２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの奥行き方向（Ｚ）の位置を現在よりも遠い位置に移動し、且つ二次元平面３０において配置禁止領域Ａ１と重ならない位置に移動する。
＜動作例－１＞
図８は、車両用表示投影装置の主要な動作例－１である。重畳描画制御部１２は、必要に応じて生成した各表示コンテンツの像をＨＵＤ本体１１で投影すると共に、拡張現実の技術を適用して虚像１７と実像との重畳表示を行う。この重畳表示の際に、図８に示した制御を重畳描画制御部１２が実施する。図８の制御について以下に説明する。
運転者１９の前方視界の中で、ＨＵＤ本体１１の表示範囲内に障害物が接近した場合には、障害物検出装置１６又は先進運転支援装置１５がこの障害物の存在および位置や形状を検出する。重畳描画制御部１２は、先進運転支援装置１５から検出された障害物の位置を含む情報を取得する（Ｓ１１）。
Ｓ１１とほぼ同時に、重畳描画制御部１２は視線検出装置１４から運転者１９の最新の視線位置を表す情報を取得する（Ｓ１２）。
また、重畳描画制御部１２は表示する複数の表示コンテンツのそれぞれに優先順位を割り当ててその情報を取得する（Ｓ１３）。なお、優先順位を割り当てる処理については、例えば定期的に繰り返し実行する処理の中で実施してもよい。割り当てる優先順位は、該当するコンテンツの重要度を反映するように決定される。例えば、危険度と要求される情報の鮮度とに基づいてコンテンツ毎に重要度を算出し、これに基づいて優先順位を割り当てる。
重畳描画制御部１２は、Ｓ１２で取得した視線位置（方向）の情報に基づいて、この視線の先にある注視点の座標（注視中心位置Ｐｐ）を特定できる。表示範囲内に接近する新たな障害物を検知したような場合には、重畳描画制御部１２はＳ１１で取得した障害物の位置情報と、注視点の座標とを比較しながらこれらを監視し、一定時間の間に注視中心位置Ｐｐが障害物範囲Ａ２内にあるか否かを識別する（Ｓ１４）。
一定時間の間に注視中心位置Ｐｐが障害物範囲Ａ２内にある場合、つまり運転者１９がこの障害物を既に認識している場合にはＳ１４からＳ１５に進む。この場合は、該当する障害物が存在していること自体を運転者１９に認識させるための注意喚起は不要であるが、これ以降の障害物の視認を虚像１７が妨げないようにする必要がある。したがって、重畳描画制御部１２は全ての表示コンテンツを再配置の対象とするために、全ての表示コンテンツの配置調整フラグをオン（ＯＮ）にする（Ｓ１５）。
一方、一定時間の間に注視中心位置Ｐｐが障害物範囲Ａ２内になかった場合、つまり運転者１９がこの障害物にまだ気づいていない可能性が高い場合には、Ｓ１４からＳ１６に進む。この場合は、該当する障害物を運転者１９に早く気づかせることが重要になる。そこで、重畳描画制御部１２は該当の障害物に対する注意喚起表示の表示コンテンツ（ＣＡ）よりも優先順位の低い表示コンテンツのみを再配置の対象とし、これらの配置調整フラグをオンにする（Ｓ１６）。
重畳描画制御部１２は、Ｓ１５又はＳ１６で再配置の対象になった各表示コンテンツ、すなわち配置調整フラグがオンになっている表示コンテンツについて、Ｓ１７～Ｓ２３で順番に表示位置の調整を実施する。つまり、最初にＳ１７で優先順位が最も低い表示コンテンツ（ＣＤ）を今回の位置調整対象として選択し、選択した１つの表示コンテンツの位置調整が終了すると、Ｓ２３で次に優先順位の高い表示コンテンツを位置調整対象として選択し、配置調整フラグがオンになっている場合に、同じ処理の繰り返しにより順番に表示位置を調整する。
実際の位置調整は次のように処理する。まず、障害物検出装置１６で該当する障害物までの距離を測定し、運転者１９のアイポイントＥＰから視線方向の先にある障害物までの奥行き方向（Ｚ）の距離の情報を重畳描画制御部１２が取得する（Ｓ１９）。
重畳描画制御部１２は、今回調整対象の表示コンテンツの表示位置を、二次元平面３０内で配置禁止領域Ａ０、Ａ１の範囲外（投影面の範囲内）にすると共に、Ｓ１９で取得した距離の情報を利用して、該当する障害物よりも遠方の位置に移動する（Ｓ２０）。例えば、路面に沿って当該表示コンテンツを表示している場合には、現在の表示位置よりも遠方の道路位置の路面に位置合わせして表示するように表示位置を変更する。表示位置の調整が終了した表示コンテンツに対しては、その配置調整フラグをオフ（ＯＦＦ）にする（Ｓ２１）。
なお、Ｓ２０の処理により表示位置を調整した結果、実像の路面やその他の物体に位置合わせして表示することができない場合には、該当する表示コンテンツを一定期間だけアイコンに置き換えて表示する。
図８に示した動作は、重畳描画制御部１２により繰り返し実行される。したがって、少なくとも障害物検出装置１６が新たな障害物を検出する度に図８に示した動作が行われ、各表示コンテンツが必要に応じて再配置される。
また、例えば運転者１９が座席の位置や姿勢を調整したり、自分の頭や顔の位置を変更した場合には、視線検出装置１４が検出するアイポイントＥＰの位置や視線の方向が変化するので、これに合わせて各表示コンテンツの表示位置も自動的に調整される。つまり、運転者の前方視界において実像との相対的な位置関係が変化しないように、適切な位置に各表示コンテンツの虚像１７が表示される。
＜動作例－２＞
図９は、車両用表示投影装置の主要な動作例－２である。図９に示した動作は、図８に示した動作例－１の変形例である。重畳描画制御部１２は、生成した各表示コンテンツの像をＨＵＤ本体１１で投影すると共に、拡張現実の技術を適用して虚像１７と実像との重畳表示を行う。この重畳表示の際に、図９に示した制御を重畳描画制御部１２が実施する。図９の制御について以下に説明する。
重畳描画制御部１２は、複数の表示コンテンツ（ＣＡ～ＣＤ）のそれぞれについて、定期的に重要度を算出し、把握している重要度を更新する（Ｓ３１）。例えば、車両の走行速度の変化、検出した各障害物との距離の変化、検出した障害物の数の変化、走行している道路の特性の変化、環境の明るさの変化、時間帯の変化などを反映するように各表示コンテンツの重要度を適切に算出することが想定される。
そして、重畳描画制御部１２は各表示コンテンツの重要度の変化量を予め定めた閾値と比較する（Ｓ３２）。重要度の変化量が閾値以上になった場合には、Ｓ３３以降の処理に進み、各表示コンテンツの再配置を実行する。つまり、図９に示した動作においては、新たな障害物が検出されたり、運転者１９の視線が大きく変化するようなイベントの有無とは無関係に、重要度の変化に合わせて各表示コンテンツの再配置が行われる。なお、再配置の実行タイミングを重要度の変化が大きい場合のみに限定することにより、再配置が頻繁に行われるのを避けることができ、視認性の低下や煩わしさを解消できる。
重畳描画制御部１２は、Ｓ３１で更新した最新の重要度に基づいて、各表示コンテンツに優先順位を割り当てる（Ｓ３３）。つまり、重要度の値が大きい表示コンテンツの優先順位は高くして、重要度の値が小さい表示コンテンツの優先順位は低くする。
重畳描画制御部１２は、処理対象の各表示コンテンツについて、実像との重ね合わせが必要なものと必要でないものとを区別する（Ｓ３４）。例えば、障害物に対して注意喚起するための表示コンテンツや、道路の標識や路面標示のような表示コンテンツは、実像における障害物や道路の位置に合わせて表示することが必要である。一方、例えば車両の走行速度などの状態を表す表示コンテンツは、実像と重ねるように位置を調整する必要はない。
重畳描画制御部１２は、実像との重ね合わせが必要な表示コンテンツを処理する場合には、Ｓ３４からＳ３５に進む。そして、処理対象の表示コンテンツにＳ３３で割り当てられた優先順位を反映した状態で、二次元平面３０における表示位置を注視中心位置Ｐｐから放射方向の外側に向かって移動するように変更する（Ｓ３５）。但し、例えば障害物の注意喚起のための表示コンテンツのように優先順位の高いものは再配置の対象外になる。
また、重畳描画制御部１２は、実像との重ね合わせが不要な表示コンテンツを処理する場合には、Ｓ３４からＳ３６に進む。そして、処理対象の表示コンテンツを移動前よりも運転者１９に近い領域に表示位置を移動する（Ｓ３６）。これにより、再配置した表示コンテンツの視認性が改善される。
例えば、図７（ａ）、図７（ｂ）に示した例では、注視中心位置Ｐｐよりも下側の第１領域Ａ０１および第３領域Ａ０３は奥行き方向の距離が運転者に近く、注視中心位置Ｐｐよりも上側の第２領域Ａ０２および第４領域Ａ０４は奥行き方向の距離が運転者から遠い位置にある。したがって、実像との重ね合わせが不要な表示コンテンツの移動先は、実像の位置とは無関係に、第１領域Ａ０１又は第３領域Ａ０３に定め、更に移動前よりも下側、又は放射方向の外側の位置に移動する。
また、Ｓ３６で再配置した結果、該当する表示コンテンツの表示位置が配置禁止領域Ａ１と重なる場合がある。その場合は、重畳描画制御部１２はＳ３７からＳ３８の処理に進み、該当する表示コンテンツの表示位置を外側に再び移動する。
具体的には、図７（ｂ）に示すように、注視中心位置Ｐｐと障害物中心位置Ｐｃの２点を結ぶ直線を基準とし、この直線の向きを注視中心位置Ｐｐを中心として回転し、配置禁止領域Ａ１の外側になる角度の方向を探索し、この角度に基づいて配置禁止領域Ａ１を外れる位置にコンテンツ表示領域２０Ｂなどを移動する。
また、各表示コンテンツを再配置する際に、重畳描画制御部１２は三次元の配置調整も実施する（Ｓ３９）。すなわち、二次元平面３０における放射方向の外側に表示位置を移動する場合には、例えば実像、すなわち車両の車外の風景における奥行き方向の位置に合わせて、現在の表示位置よりも遠方の位置、且つ配置禁止領域Ａ０、Ａ１の外側に移動する。
＜車両用表示投影装置の利点＞
上述の車両用表示投影装置においては、ヘッドアップディスプレイで投影する虚像を実像に重ね合わせて表示する際に、例えば新たな障害物が現れると、虚像の表示コンテンツが障害物の実像の視認を妨げないように表示コンテンツを再配置する（Ｓ１５）ので、安全の確保が容易になる。また、運転者１９が障害物に気づいていない状況においては、障害物に対する注意喚起するための表示コンテンツＣＡを該当する障害物の近傍に表示したまま、それよりも優先順位の低い表示コンテンツを障害物から離れた位置に再配置する（Ｓ１６）ので、運転者１９が障害物の存在に気づきやすくなる。
また、新たな障害物が現れない場合であっても、状況の変化に応じて各表示コンテンツの重要度に大きな変化が現れると、各表示コンテンツの再配置（Ｓ３５、Ｓ３６）が可能になるので、運転に影響を及ぼす可能性の高い障害物が虚像表示と重なるのを避けて、安全を確保することが容易になる。また、実像との重畳表示が不要な表示コンテンツはより視認が容易な運転者に近い位置に移動して表示する（Ｓ３６）ので、虚像の表示コンテンツの視認性を確保すると共に、表示の再配置に伴う煩わしさを解消できる。
また、各表示コンテンツの重要度に大きな変化が発生した場合に（Ｓ３２）再配置を実行するので、再配置が頻繁に生じるのを避けることができる。また、移動後の虚像表示位置が障害物の領域と重なるような場合には、再び再配置を実行して表示位置を調整する（Ｓ３８）ので、虚像と障害物の実像との重なりを確実に防止できる。
ここで、上述した本発明の実施形態に係る車両用表示投影装置の特徴をそれぞれ以下［１］～［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 運転者の視界内またはその近傍に実像と重なる状態で可視情報を投影する車両用表示投影装置であって、
前記運転者に提示すべき表示コンテンツの情報を生成する表示情報生成部（重畳描画制御部１２）と、
前記表示情報生成部が生成した複数の前記表示コンテンツに対して表示の優先順位を割り当てる優先順位割当部（Ｓ１３、Ｓ３３）と、
車両の運転に影響を及ぼす可能性のある障害物を検知する障害物検知部（障害物検出装置１６、Ｓ１１）と、
少なくとも前記障害物検知部が新たな障害物を検知した場合に、複数の前記表示コンテンツの表示位置を、割り当てられた前記優先順位に応じて変更し再配置する表示位置調整部（Ｓ１６）と、
を備えたことを特徴とする車両用表示投影装置。
［２］ 前記表示位置調整部は、複数の前記表示コンテンツの中で、前記障害物検知部が検知した新たな障害物と関連のある特定表示コンテンツ（ＣＡ）に割り当てられた第１の優先順位と、他の表示コンテンツ（ＣＢ、ＣＣ、ＣＤ）に割り当てられた前記優先順位とを比較し、前記第１の優先順位よりも優先順位が低い表示コンテンツを前記再配置の対象とする（Ｓ１６）、
上記［１］に記載の車両用表示投影装置。
［３］ 前記表示位置調整部は、複数の前記表示コンテンツのうち、表示する可視情報と実像との重ね合わせが必要な特定表示コンテンツ以外の表示コンテンツを、移動前の表示位置よりも運転者に近い所定領域（Ａ０１）に移動して表示を継続する（Ｓ３６）、
上記［１］に記載の車両用表示投影装置。
［４］ 前記表示位置調整部は、各前記表示コンテンツの重要度およびその変化を監視し（Ｓ３１、Ｓ３２）、当該変化が所定以上であることを検知した場合には、複数の前記表示コンテンツの表示位置を、割り当てられた前記優先順位に応じて変更し再配置する（Ｓ３５）、
上記［１］に記載の車両用表示投影装置。
［５］ 前記表示位置調整部は、前記再配置により移動した後の各前記表示コンテンツの表示位置が、前記障害物検知部の検知した障害物の領域と重なる場合には、該当する前記表示位置を前記障害物の領域の外側に更に移動する（Ｓ３８）、
上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の車両用表示投影装置。
１０ 車体
１１ ＨＵＤ本体
１２ 重畳描画制御部
１３ ナビゲーション装置
１４ 視線検出装置
１５ 先進運転支援装置
１６ 障害物検出装置
１７ 虚像
１８ ステアリングホイール
１９ 運転者
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ コンテンツ表示領域
２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ 移動ベクトル
３０ 二次元平面
Ａ０，Ａ１，Ａ１Ｂ 配置禁止領域
Ａ２ 障害物範囲
Ａ０１ 第１領域
Ａ０２ 第２領域
Ａ０３ 第３領域
Ａ０４ 第４領域
Ｄ０１，Ｄ０２ 検出障害物
ＥＰ アイポイント
Ｐｃ 障害物中心位置
Ｐｐ 注視中心位置
ＰＬＴ 左上座標
ＰＲＢ 右下座標
ＷＳ ウインドシールド

Claims (4)

  1. 運転者の視界内またはその近傍に実像と重なる状態で可視情報を投影する車両用表示投影装置であって、
    前記運転者に提示すべき表示コンテンツの情報を生成する表示情報生成部と、
    前記表示情報生成部が生成した複数の前記表示コンテンツに対して表示の優先順位を割り当てる優先順位割当部と、
    車両の運転に影響を及ぼす可能性のある障害物を検知する障害物検知部と、
    少なくとも前記障害物検知部が新たな障害物を検知した場合に、複数の前記表示コンテンツの表示位置を、割り当てられた前記優先順位に応じて変更し再配置する表示位置調整部と、
    を備え、
    前記表示位置調整部は、各前記表示コンテンツの重要度およびその変化を監視し、当該変化が所定以上であることを検知した場合には、複数の前記表示コンテンツの表示位置を、割り当てられた前記優先順位に応じて変更し再配置する、
    車両用表示投影装置。
  2. 前記表示位置調整部は、複数の前記表示コンテンツの中で、前記障害物検知部が検知した新たな障害物と関連のある特定表示コンテンツに割り当てられた第１の優先順位と、他の表示コンテンツに割り当てられた前記優先順位とを比較し、前記第１の優先順位よりも優先順位が低い表示コンテンツを前記再配置の対象とする、
    請求項１に記載の車両用表示投影装置。
  3. 前記表示位置調整部は、複数の前記表示コンテンツのうち、表示する可視情報と実像との重ね合わせが必要な特定表示コンテンツ以外の表示コンテンツを、移動前の表示位置よりも運転者に近い所定領域に移動して表示を継続する、
    請求項１に記載の車両用表示投影装置。
  4. 前記表示位置調整部は、前記再配置により移動した後の各前記表示コンテンツの表示位置が、前記障害物検知部の検知した障害物の領域と重なる場合には、該当する前記表示位置を前記障害物の領域の外側に更に移動する、
    請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両用表示投影装置。
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