JP7320736B2 - 表示システム - Google Patents

Description

本開示は、像の表示位置を移動体の動きに応じて制御する表示システムに関する。

特許文献１は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置を用いて、拡張現実（ＡＲ）表示を行う車両情報投影システムを開示している。ＨＵＤ装置は、車両のフロントガラスに虚像を表す光を投影することで、車両の乗員である視認者に、車両の外界の実景とともに虚像を視認させている。例えば、車両の案内経路を表す虚像を実景内の表示対象（例えば、道路）に対応付けて表示する。これにより、乗員は、実景を視認しながら案内経路を確認することができる。特許文献１の車両情報投影システムは、車速センサを備え、加速度に応じて虚像の表示位置を補正している。これにより、車両の急減速及び急加速時に、虚像の位置ずれが生じることを抑制している。

特開２０１５－１０１３１１号公報

本開示は、像の位置ずれを精度良く抑制する表示システムを提供する。

本開示の表示システムは、移動体の位置および移動体の外の情報を取得する情報取得装置と、情報取得装置が取得した情報に基づいて、像の表示を制御する表示処理装置と、移動体の姿勢変動を検出する姿勢検出装置と、移動体の姿勢変動に基づいて像の表示位置の補正量を設定する補正処理装置と、を備え、表示処理装置と補正処理装置が双方向に通信する。

これらの概括的かつ特定の態様は、システム、方法、及びコンピュータプログラム、並びに、それらの組み合わせにより、実現されてもよい。

本開示の表示システムによれば、像の表示を制御する表示処理装置と、移動体の姿勢変動に基づいて像の表示位置の補正量を設定する補正処理装置とが双方向に通信する。これにより、像の位置ずれを精度良く抑制することができる。具体的には、移動体の姿勢の検出誤差を抑制でき、精度の良い移動体の姿勢の検出が可能になる。

ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムを説明するための図 第１実施形態～第４実施形態における表示システムの構成を示すブロック図 車両が傾いていないときの例を示す図 フロントガラスから見える実景の例を示す図 虚像が基準位置に表示される例を示す図 拡張現実（ＡＲ）表示の一例を示す図 車両の前傾姿勢を示す図 車両が前傾姿勢のときに虚像の位置ずれが生じる例を説明するための図 補正後の虚像の表示例を示す図 センサのノイズによる虚像の位置ずれを説明するための図 第１実施形態における表示処理を示すフローチャート 第１実施形態における補正処理を示すフローチャート 補正量をゼロにリセットする一例を示す説明図 第２実施形態における表示処理を示すフローチャート 第２実施形態における補正処理を示すフローチャート 第３実施形態における補正処理を示すフローチャート 補正量を一定量小さくする一例を示す説明図 補正量を一定量小さくする一例を示す説明図 第４実施形態における補正処理を示すフローチャート 補正量を一定量小さくする一例を示す説明図 補正量をゼロにリセットする一例を示す説明図 第５実施形態における表示装置の構成を示すブロック図

（本開示の基礎となった知見）
センサの出力に基づいて検出した移動体の状態（例えば、姿勢）に応じて像の表示位置を補正する場合、センサのノイズに起因した補正誤差が発生する。よって、常時もしくは長時間、センサの出力に基づいた補正をしていると、補正誤差が累積されて、像の表示位置が、実景内の所定の表示対象（例えば、道路）に対して大きくずれる場合がある。

例えば、路面の凹凸などの形状による移動体の振動を高精度に検出するために、ジャイロセンサを使用することが考えられる。移動体の３軸方向の角度（ロール角、ピッチ角、及びヨー角）は、ジャイロセンサによって検出される角速度を積分演算することによって得られる。しかし、ジャイロセンサは、デバイスの特性により、静止状態でも出力の角速度がゼロにならない、所謂、ドリフトが発生する。よって、角速度の積分演算において、ドリフトによる誤差が累積され、得られる角度に誤差が生じる。この場合、ジャイロセンサの出力に基づいて、像の表示位置を補正し続けると、補正誤差が大きくなる。よって、視認者は、像の表示に対して違和感を覚える。

本開示の表示システムは、像が表示されていないときに、像の表示位置を基準位置に戻す。これにより、移動体の姿勢変動を検出するセンサのノイズに起因した補正誤差を低減する。例えば、ジャイロセンサのドリフトに起因した補正誤差を低減する。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。第１実施形態では、移動体が自動車などの車両であり、表示システムが車両のフロントガラスの前方に像として虚像を表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムである場合を例にして説明する。

１． 表示システムの構成
図１は、ＨＵＤシステムを説明するための図である。図１において、車両２００のロール軸をＸ軸とし、車両２００のピッチ軸をＹ軸とし、車両２００のヨー軸をＺ軸としている。すなわち、Ｘ軸は、Ｙ軸及びＺ軸と直交し、虚像Ｉｖを視認する乗員Ｄの視線方向に沿った軸である。Ｙ軸は、虚像Ｉｖを視認する乗員Ｄから見て左右方向に沿った軸である。Ｚ軸は、車両２００の高さ方向に沿った軸である。

本実施形態の表示システム１００は、車両２００のフロントガラス２１０の前方の実景に虚像Ｉｖを重畳する、所謂、拡張現実（ＡＲ）表示を行うＨＵＤシステムである。虚像Ｉｖは、所定の情報を示す。例えば、虚像Ｉｖは、目的地へ案内するための経路、目的地への到達予想時刻、進行方向、速度、種々の警告などを示す図形及び文字である。表示システム１００は、車両２００に設置され、虚像Ｉｖを表す表示光Ｌｃを車両２００のフロントガラス２１０の表示領域２２０内に投影する。本実施形態において、表示領域２２０は、フロントガラス２１０の一部の領域である。なお、表示領域２２０は、フロントガラス２１０の全領域であってもよい。表示光Ｌｃは、フロントガラス２１０によって、車内の方向に反射される。これにより、車両２００内の乗員（視認者）Ｄは、反射された表示光Ｌｃを、車両２００の前方にある虚像Ｉｖとして視認する。

表示システム１００は、投影装置１０、情報取得装置２０、表示処理装置３０、姿勢検出装置４０、及び補正処理装置５０を含む。

投影装置１０は、虚像Ｉｖを表す表示光Ｌｃを表示領域２２０内に投影する。投影装置１０は、例えば、虚像Ｉｖの画像を表示する液晶表示素子、液晶表示素子を照明するＬＥＤなどの光源、液晶表示素子が表示する画像の表示光Ｌｃを表示領域２２０に反射するミラー及びレンズなどを含む。投影装置１０は、例えば、車両２００のダッシュボード内に設置される。

情報取得装置２０は、車両の位置及び車外の情報を取得する。具体的には、情報取得装置２０は、車両２００の位置を測定して位置を示す位置情報を生成する。情報取得装置２０は、さらに、対象物、及び対象物までの距離などを示す車外情報を取得する。対象物は、人、標識、道路などである。情報取得装置２０は、車両２００の位置情報及び車外情報を含む車両関連情報を出力する。

表示処理装置３０は、情報取得装置２０から得られる車両関連情報などに基づいて、虚像Ｉｖの表示を制御し、虚像Ｉｖの画像データを投影装置１０に出力する。表示処理装置３０は、虚像Ｉｖの表示タイミング（表示時間）、又は車両関連情報と表示タイミングの組合わせに基づいて、虚像Ｉｖの表示を制御してもよい。表示タイミングは、例えば、１０秒間の表示と１秒間の非表示とを繰り返すことである。

姿勢検出装置４０は、車両２００の姿勢変動を検出する。

補正処理装置５０は、姿勢検出装置４０によって検出された車両２００の姿勢変動に基づいて、虚像Ｉｖの表示位置の補正量を算出する。

図２は、表示システム１００の内部構成を示すブロック図である。

本実施形態において、情報取得装置２０は、地理座標系における車両２００の現在地を示す位置を検出するＧＰＳ（Global Positioning System）モジュール２１を含む。具体的には、ＧＰＳモジュール２１は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、受信した地点の緯度及び経度を測位する。ＧＰＳモジュール２１は、測位した緯度及び経度を示す位置情報を生成する。情報取得装置２０は、さらに、外景を撮像して撮像データを生成するカメラ２２を含む。情報取得装置２０は、例えば、画像処理により撮像データから対象物を特定し、対象物までの距離を測定する。情報取得装置２０は、対象物及び対象物までの距離を示す情報を車外情報として生成する。情報取得装置２０は、位置情報及び車外情報を含む車両関連情報を表示処理装置３０に出力する。なお、カメラ２２によって生成された撮像データが表示処理装置３０に出力されてもよい。

表示処理装置３０は、通信部３１、表示制御部３２、及び記憶部３３を含む。

通信部３１は、所定の通信規格（例えば、ＬＡＮ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＵＳＢ、ＨＤＭＩ（登録商標）、ＣＡＮ（controller area network）、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface））に準拠して外部機器との通信を行う回路を含む。

表示制御部３２は、半導体素子などで実現可能である。表示制御部３２は、例えば、マイコン、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣで構成することができる。表示制御部３２の機能は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。表示制御部３２は、記憶部３３に格納されたデータやプログラムを読み出して種々の演算処理を行うことで、所定の機能を実現する。

記憶部３３は、表示処理装置３０の機能を実現するために必要なプログラム及びデータを記憶する記憶媒体である。記憶部３３は、例えば、ハードディスク（ＨＤＤ）、ＳＳＤ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、強誘電体メモリ、フラッシュメモリ、磁気ディスク、又はこれらの組み合わせによって実現できる。

記憶部３３には、虚像Ｉｖを表す複数の画像データ３３ｉが格納されている。表示制御部３２は、情報取得装置２０から得られる車両関連情報に基づいて、表示する虚像Ｉｖを決定する。表示制御部３２は、決定した虚像Ｉｖの画像データ３３ｉを記憶部３３から読み出して、投影装置１０に出力する。さらに、表示制御部３２は、虚像Ｉｖの表示位置を設定する。表示制御部３２は、虚像Ｉｖを表示するか否か又は表示中か否かを示す表示情報を補正処理装置５０に出力する。

本実施形態において、姿勢検出装置４０は、角速度を検出するジャイロセンサ４１を含む。ジャイロセンサ４１は、検出した角速度を、車両２００の姿勢変動を示す姿勢変動情報として補正処理装置５０に出力する。

補正処理装置５０は、通信部５１と補正制御部５２とを含む。

通信部５１は、所定の通信規格（例えばＬＡＮ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＵＳＢ、ＨＤＭＩ（登録商標）、ＣＡＮ（controller area network）、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface））に準拠して外部機器との通信を行う回路を含む。

補正制御部５２は、半導体素子などで実現可能である。補正制御部５２は、例えば、マイコン、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣで構成することができる。表示制御部３２の機能は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。補正制御部５２は、補正処理装置５０内の図示しない記憶部に格納されたデータやプログラムを読み出して種々の演算処理を行うことで、所定の機能を実現する。

補正制御部５２は、機能的構成として、ずれ量算出部５２ａ及び補正量算出部５２ｂを含む。

ずれ量算出部５２ａは、姿勢検出装置４０が出力する姿勢変動情報に基づいて、車両２００の姿勢（角度のずれ量）を算出する。例えば、ずれ量算出部５２ａは、ジャイロセンサ４１が検出した角速度を積分演算することによって、車両２００の３軸方向の角度（ロール角、ピッチ角、及びヨー角）を算出する。これにより、図１に示すＸ軸（ロール軸）、Ｙ軸（ピッチ軸）、及びＺ軸（ヨー軸）方向における車両２００のずれ量（角度）を算出することができる。なお、本実施形態では、３軸方向の全ての角度を算出するが、１軸又は２軸方向の角度を算出してもよい。例えば、Ｙ軸及びＺ軸方向の角度のみを算出してもよい。

補正量算出部５２ｂは、車両２００の姿勢（角度のずれ量）に応じて、虚像Ｉｖの表示位置の補正量を算出する。具体的には、補正量算出部５２ｂは、ずれ量算出部５２ａが算出した角度（ピッチ角及びヨー角）のずれ量を画素数に換算して、ずれている分の画素数（以下、「ずれ画素数」ともいう）を元に戻すような補正量を決定する。ロール角については、角度のまま出力される。例えば、ずれ量算出部５２ａは、ロール角のずれ量を元に戻すような補正量を決定する。本実施形態では、補正量は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向における画素数によって示される。補正量算出部５２ｂは、算出した補正量を表示処理装置３０に出力する。

表示処理装置３０と補正処理装置５０は、通信部３１，５１により、双方向に通信する。表示処理装置３０は、補正処理装置５０に表示情報を出力する。補正処理装置５０は、表示処理装置３０に補正量を出力する。

図３Ａ～図３Ｄを参照して、ＡＲ表示について説明する。図３Ａは、車両２００が傾いていないときの例を示している。図３Ｂは、図３Ａに示す車両２００のフロントガラス２１０から見える実景の例を示している。図３Ｃは、表示領域２２０から見える虚像Ｉｖの一例を示している。図３Ｄは、図３Ｂに示す実景に図３Ｃに示す虚像Ｉｖが重なって表示される例を示している。表示システム１００は、図３Ｂに示す実景に図３Ｃに示す虚像Ｉｖを重畳させる。虚像Ｉｖの基準位置（初期位置）Ｐ０は、虚像Ｉｖの種類、車両２００の状態（位置及び姿勢）、及び地図データなどに基づいて、決定された位置であり、当該基準位置Ｐ０は、外部装置により決定される。例えば、表示対象２３０が走行車線であって、虚像Ｉｖが進行方向を示す矢印の場合、基準位置Ｐ０は走行車線の中央である。基準位置Ｐ０は、例えば、図３Ｃにおいて、表示領域２２０内におけるＹ座標とＺ座標の値で設定される。基準位置Ｐ０は、外部装置から取得される。外部装置は、例えば、マイコン、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、または、ＡＳＩＣと、ＧＰＳモジュール２１とで構成することができる。外部装置の機能は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。外部装置から出力される基準位置Ｐ０は、乗員数、荷重の変動、及びガソリンの減少などによる姿勢の変動に基づいて変化する場合があるため、例えば、最初に取得した基準位置（初期位置）と異なる場合がある。それ故、表示処理装置３０は、外部装置から取得される基準位置Ｐ０を、乗員数、荷重の変動、及びガソリンの減少などによる姿勢の変動に基づいて変更してもよい。なお、表示処理装置３０が、車両関連情報及び地図データなどに基づいて、基準位置Ｐ０を設定してもよい。表示処理装置３０は、車両関連情報に基づいて、虚像Ｉｖの大きさを設定してもよい。

図４Ａは、車両２００が前傾姿勢になった状態の例を示している。図４Ｂは、車両２００の姿勢変動に応じて、虚像Ｉｖの表示位置が表示対象２３０からずれた場合を例示している。図４Ｃは、補正後の虚像Ｉｖの表示位置を示している。

路面の凸凹、車両２００の急加速又は急減速などにより、車両２００が傾く場合がある。例えば、車両２００が急減速すると、図４Ａに示すように車両２００は前傾姿勢になる。この場合、図４Ｂに示すように、フロントガラス２１０から見える表示対象２３０の位置が車両２００の傾きに応じて変動する。そのため、虚像Ｉｖを基準位置Ｐ０に表示した場合、虚像Ｉｖが表示対象２３０からずれる。例えば、図４Ｂに示すように矢印の先が対向車線２３１内になる。よって、表示システム１００は、車両２００の姿勢に応じたずれを戻す方向に虚像Ｉｖの表示位置を調整する。具体的には、図４Ｃに示すように、補正処理装置５０が、車両２００の角度に起因した表示位置のずれがない位置Ｐ１となるように補正量Ｃを算出する。すなわち、表示処理装置３０は、虚像Ｉｖの表示位置を「基準位置Ｐ０＋補正量Ｃ」に設定する。これにより、投影装置１０は、虚像Ｉｖを表示対象２３０に対応する位置Ｐ１に表示することができる。このように、車両２００が傾いた場合であっても、虚像Ｉｖの表示位置を補正量Ｃに基づいて基準位置Ｐ０から変更することで、実景内の表示対象２３０に対応する位置Ｐ１に虚像Ｉｖを表示することができる。

図５は、ジャイロセンサ４１などのセンサのノイズによって、虚像Ｉｖの表示位置が表示対象２３０からずれた場合を例示している。上述したように、例えば、ジャイロセンサ４１が検出する角速度にはドリフトによる誤差が含まれるため、角速度の積分演算に基づく補正量の算出を長期間継続すると、その補正量に含まれる誤差が大きくなる。この場合、例えば、車両２００が実際には傾いていないときであっても、車両２００が傾いていることが検出され、補正量Ｃがゼロにならなくなる。そのため、虚像Ｉｖの補正処理の継続時間が長くなるほど、虚像Ｉｖの表示位置（＝基準位置Ｐ０＋補正量Ｃ）が表示対象２３０より大きくずれてくる。例えば、実際に表示される位置Ｐ１（＝基準位置Ｐ０＋補正量Ｃ）が、表示対象２３０に対して表示させたい位置Ｐ２とならない。本実施形態は、このセンサのノイズに起因した位置ずれＥを低減するために、後述するように、虚像Ｉｖが非表示のときに、補正量Ｃをゼロにリセットする。これにより、虚像Ｉｖが非表示のときに、虚像Ｉｖの表示位置を表示させたい位置Ｐ２に戻す。

２． 表示処理装置の動作
図６は、表示処理装置３０の表示制御部３２が行う表示処理を示している。図６に示す表示処理は、例えば、車両２００のエンジンが始動したとき、又は虚像Ｉｖの表示開始を指示するためのボタンが操作されたときなどに開始される。

表示制御部３２は、情報取得装置２０から車両関連情報を取得する（Ｓ１０１）。表示制御部３２は、車両関連情報に基づいて、表示対象に対応する虚像Ｉｖを表示するか否かを決定する（Ｓ１０２）。表示制御部３２は、虚像Ｉｖを表示するか否か又は表示中か否かを示す表示情報を補正処理装置５０に出力する（Ｓ１０３）。表示制御部３２は、虚像Ｉｖを表示することを決定した場合（Ｓ１０４でＹｅｓ）、虚像Ｉｖの基準位置Ｐ０を外部装置から取得する（Ｓ１０５）。表示制御部３２は、補正処理装置５０から出力される表示位置の補正量Ｃを取得する（Ｓ１０６）。

表示制御部３２は、基準位置Ｐ０と補正量Ｃとに基づいて、投影装置１０に虚像Ｉｖを表示させる（Ｓ１０７）。例えば、表示制御部３２は、表示対象に対応する虚像Ｉｖの画像データ３３ｉを記憶部３３から読み出し、虚像Ｉｖの表示位置を「基準位置Ｐ０＋補正量Ｃ」に設定して、投影装置１０に出力する。

表示制御部３２は、表示処理を継続するか否かを判断する（Ｓ１０８）。例えば、車両２００のエンジンが停止したとき、又は虚像Ｉｖの表示の終了を指示するためのボタンが操作されたときなどに、表示制御部３２は表示処理を終了する。表示処理を継続する場合は、ステップＳ１０１に戻る。表示制御部３２は、虚像Ｉｖを表示しないことを決定した場合は（Ｓ１０４でＮｏ）、虚像Ｉｖを非表示にする（Ｓ１０９）。

３． 補正処理装置の動作
図７は、補正処理装置５０の補正制御部５２が行う補正処理を示している。図７に示す補正処理は、例えば、車両２００のエンジンが始動したとき、又は虚像Ｉｖの表示開始を指示するためのボタンが操作されたときなどに開始される。図７の補正処理は、例えば、図６の表示処理と共に開始される。なお、図７に示す補正処理は、虚像Ｉｖの位置補正の開始を指示するためのボタンが操作されたときに開始されてもよい。

ずれ量算出部５２ａは、ジャイロセンサ４１から出力される角速度を示す姿勢変動情報を取得する（Ｓ２０１）。ずれ量算出部５２ａは、取得した姿勢変動情報に基づいて、車両２００の姿勢、すなわち、３軸方向に対する角度であるずれ量を算出する（Ｓ２０２）。具体的には、ずれ量算出部５２ａは、角速度を積分演算することによって、車両２００の角度を算出する。補正量算出部５２ｂは、３軸方向に対するずれ量に基づいて、虚像Ｉｖの表示位置の補正量Ｃを算出する（Ｓ２０３）。具体的には、補正量算出部５２ｂは、ピッチ角及びヨー角について車両２００の角度であるずれ量を画素数に換算して、画素数で示されるずれ量を相殺するような補正量Ｃを決定する。ロール角については、角度のまま、ずれ量を相殺する補正量Ｃを決定する。

本実施形態では、補正量Ｃを「補正量Ｃ＝－（現時点のずれ量）＋（非表示中のずれ量）」として定義する。以下、非表示中のずれ量をオフセット値とも称する。オフセット値は、後述するステップＳ２０８において設定される。オフセット値の初期値は、例えばゼロである。ステップＳ２０３の補正量の算出において、ずれ量算出部５２ａが、角度単位で、「－現時点の姿勢（角度）＋オフセット値（角度）」を算出して補正量算出部５２ｂに出力し、補正量算出部５２ｂは入力した値を画素数に換算してもよい。また、ずれ量算出部５２ａは、現時点の姿勢（角度）を補正量算出部５２ｂに出力し、補正量算出部５２ｂが、姿勢（角度）を画素数に換算した後で、「－現時点のずれ量（画素数）＋オフセット値（画素数）」を算出してもよい。

補正量算出部５２ｂは、表示処理装置３０から送信される表示情報を取得する（Ｓ２０４）。表示情報は、虚像Ｉｖを表示するか否か又は表示中か否かを示す。

虚像が表示される場合又は既に表示中であれば（Ｓ２０５でＹｅｓ）、補正量算出部５２ｂは、算出した補正量Ｃを表示処理装置３０に出力する（Ｓ２０６）。これにより、虚像Ｉｖが「基準位置Ｐ０＋補正量Ｃ」で示される位置に表示される。

虚像が表示されない場合は（Ｓ２０５でＮｏ）、補正制御部５２は、補正量Ｃをゼロにリセットする（Ｓ２０８）。具体的には、例えば、ずれ量算出部５２ａが、オフセット値（角度）を「オフセット値（角度）＝姿勢（角度）」に設定する。これにより、ずれ量算出部５２ａから補正量算出部５２ｂに、「－姿勢（角度）＋オフセット値（角度）」で示される角度、すなわち０度が出力される。又は、補正量算出部５２ｂは、ずれ量算出部５２ａが算出した姿勢（角度）を画素数（ずれ画素数）に換算し、オフセット値（画素数）を「オフセット値（画素数）＝ずれ画素数」に設定する。これにより、「－ずれ量（画素数）＋オフセット値（画素数）」で算出される補正量Ｃがゼロになる。図８は、補正量Ｃをゼロにリセットする一例を説明する説明図である。例えば、時刻ｔ１で補正量Ｃが即時にゼロにリセットされる。このようにして、虚像Ｉｖが非表示のときに、表示位置が基準位置Ｐ０に戻される。

補正制御部５２は、補正処理を継続するか否かを判断する（Ｓ２０７）。例えば、車両２００のエンジンが停止したとき、又は虚像Ｉｖの表示の終了を指示するためのボタンが操作されたときなどに、補正制御部５２は補正処理を終了する。補正処理を継続する場合は、ステップＳ２０１に戻る。ステップＳ２０１に戻った後は、次のＳ２０３の補正量の算出において、前のステップＳ２０８で設定したオフセット値が使用される。補正量Ｃがゼロにリセットされた後も、ずれ量に基づいて表示位置の補正が継続される。

以上のように、本実施形態では、虚像Ｉｖが表示されていないときに、「オフセット値＝ずれ量」に設定することで、補正量Ｃをゼロにする。換言すると、虚像Ｉｖが非表示のときに、表示位置が基準位置Ｐ０にリセットされる。「補正量Ｃ＝－ずれ量＋オフセット値」であるため、次に虚像Ｉｖを表示するとき（図６のステップＳ１０７）の表示位置である「基準位置Ｐ０＋補正量Ｃ」は、「基準位置Ｐ０＋オフセット値－ずれ量」に相当する。このオフセット値が、虚像Ｉｖが非表示のときのずれ量に設定されることで、補正処理装置５０から表示処理装置３０に出力される、センサのノイズに起因した補正誤差がリセットされる。

４． 効果及び補足等
本開示の表示システム１００は、車両２００の位置および車外の情報を取得する情報取得装置２０と、情報取得装置２０が取得した情報とに基づいて虚像Ｉｖの表示を制御する表示処理装置３０と、車両２００の姿勢変動を検出する姿勢検出装置４０と、車両２００の姿勢変動に基づいて虚像Ｉｖの表示位置の補正量Ｃを設定する補正処理装置５０と、を備える。表示処理装置３０と補正処理装置５０は、双方向に通信する。

これにより、姿勢検出装置４０のノイズに起因した車両姿勢の検出誤差を抑制でき、精度の良い車両姿勢の検出が可能になる。

表示システム１００は、虚像Ｉｖが表示されているときは、基準位置Ｐ０と補正量Ｃに基づいて虚像Ｉｖを表示し、虚像Ｉｖが表示されていないときに、虚像Ｉｖの表示位置を基準位置Ｐ０に戻す。具体的には、補正処理装置５０は、虚像Ｉｖが表示されていないときに、補正量Ｃをゼロにリセットする。

補正量Ｃをゼロにリセットすることによって、車両姿勢を検出するために用いられるセンサのノイズの累積に起因した表示位置のずれ量を低減することができる。また、虚像Ｉｖが表示されていないときにリセットを行うため、虚像Ｉｖの表示位置がリセットにより変動することによって視認者が違和感を覚えることを抑制することができる。また、虚像Ｉｖが非表示になる度に補正量がリセットされるため、補正量のリセットの機会が増加する。よって、センサのノイズに起因した車両姿勢の検出誤差を抑制でき、精度の良い車両姿勢の検出が可能になるまた、虚像Ｉｖが表示されているときは、車両姿勢に基づいた補正量Ｃで表示位置が補正される。よって、車両姿勢に起因した表示位置のずれを抑制することができる。

本実施形態では、虚像Ｉｖが表示されているときの補正量Ｃは、虚像Ｉｖが表示されているときの車両２００の姿勢変動に基づく表示位置のずれ量と、虚像が表示される前の車両２００の姿勢変動に基づく表示位置のずれ量（オフセット値）とに基づいて設定される。

表示処理装置３０は、車両２００の位置及び車外の情報などに基づいて、虚像Ｉｖを表示するか否かを決定する。これにより、実景の中の表示対象に対応付けて虚像Ｉｖを表示させることができる。よって、視認者に違和感なく、虚像Ｉｖで示される情報を視認させることができる。

本実施形態の表示システム１００は、虚像を表す光を投影する投影装置１０をさらに含む。本実施形態において、移動体は、車両であり、像は、車両のフロントガラスの前方に表示される虚像である。本実施形態によれば、虚像の表示位置のずれを精度良く抑制することができる。

なお、ステップＳ２０８において、補正量Ｃをゼロにリセットする方法は任意である。本実施形態では、「補正量Ｃ＝－ずれ量＋オフセット値」としたが、補正量Ｃを「補正量Ｃ＝－ずれ量」としてもよい。この場合、ずれ量自体をゼロにすることで、補正量Ｃをゼロにリセットする。具体的には、ジャイロセンサ４１の出力に基づいて車両姿勢を算出する場合に、ずれ量算出部５２ａにおいて算出される角速度の積分量をゼロにリセットする。

（第２実施形態）
第１実施形態では、オフセット値によって補正量Ｃを変更した。具体的には、虚像Ｉｖを表示するときは表示位置を「基準位置Ｐ０＋補正量Ｃ」に設定し、このときの補正量Ｃを「補正量Ｃ＝－ずれ量＋オフセット値（非表示中のずれ量）」に設定した。本実施形態では、「補正量Ｃ＝－ずれ量」とし、「基準位置Ｐ０’＝基準位置Ｐ０＋オフセット値（非表示中のずれ量）」として、基準位置をオフセット値によって変更する。オフセット値の初期値は、例えば、ゼロである。

図９は、表示処理装置３０の表示制御部３２が行う表示処理を示している。第２実施形態の図９のステップＳ３０１～Ｓ３０５，Ｓ３０８，Ｓ３０９は、第１実施形態の図６のステップＳ１０１～Ｓ１０５，Ｓ１０８，Ｓ１０９と同一である。本実施形態では、表示制御部３２は、虚像を表示させるときに、補正量と共にオフセット値（画素数）を補正処理装置５０から取得する（Ｓ３０６）。表示制御部３２は、虚像Ｉｖの表示位置を「基準位置Ｐ０’（＝基準位置Ｐ０＋オフセット値）＋補正量Ｃ（＝－ずれ量）」に設定して、投影装置１０に虚像Ｉｖを表示させる（Ｓ３０７）。

図１０は、補正処理装置５０の補正制御部５２が行う補正処理を示している。第２実施形態の図１０のステップＳ４０１～Ｓ４０５，Ｓ４０７は、第１実施形態の図７のステップＳ２０１～Ｓ２０５，Ｓ２０７と同一である。本実施形態では、補正制御部５２は、虚像Ｉｖが表示されるときに、補正量と共にオフセット値（画素数）を表示処理装置３０に出力する（Ｓ４０６）。このオフセット値は、虚像Ｉｖが非表示のときに設定される（Ｓ４０８）。具体的には、オフセット値を「オフセット値＝非表示のときのずれ量」に設定する。これにより、図９のステップＳ３０７において、「基準位置Ｐ０’（＝基準位置Ｐ０＋オフセット値）」で示される虚像Ｉｖの基準位置Ｐ０’がオフセット値によって基準位置Ｐ０からシフトされる。

（第３実施形態）
第１実施形態では、補正制御部５２は、虚像Ｉｖを表示していないときに補正量Ｃをゼロにリセットした。本実施形態では、補正制御部５２は、補正量Ｃの大きさを一定量ずつ小さくする。

図１１は、第３実施形態における補正処理を示している。第３実施形態の図１１のステップＳ５０１～Ｓ５０７は、第１実施形態の図７のステップＳ２０１～Ｓ２０７と同一である。

本実施形態では、虚像Ｉｖが表示されない場合（Ｓ５０５でＮｏ）、補正量算出部５２ｂは、ステップＳ５０３で算出した補正量Ｃがゼロか否かを判断する（Ｓ５０８）。補正量Ｃがゼロでなければ、補正量Ｃの大きさを一定量小さくする（Ｓ５０９）。具体的には、例えば、補正量算出部５２ｂは、「補正量Ｃ＝－（ずれ量－オフセット値）」において、「オフセット値＝一定量」に設定する。一定量は、虚像Ｉｖの表示領域２２０内の表示位置に応じて、設定されてもよい。図１２Ａおよび図１２Ｂは、補正量Ｃの大きさを一定量小さくする説明図である。図１２Ａに示すように、例えば、時刻ｔ１において、補正量Ｃの大きさが、一定量のオフセット値だけ小さくなる。また、図１２Ｂに示すように補正量Ｃを段階的に小さくしてもよい。例えば、時刻ｔ１で補正量Ｃの大きさを一定のオフセット値だけ小さくし、時刻ｔ２でもう一度オフセット値だけ小さくしてもよい。なお、小さくする回数は３回以上でもよいし、回数によって、オフセット値を変えてもよい。補正量Ｃがゼロであれば、ステップＳ５０７に進む。

このように、補正処理装置５０は、虚像Ｉｖが表示されていないときに、補正量Ｃを一定量ずつ小さくするため、虚像Ｉｖの位置は徐々に基準位置Ｐ０に戻る。虚像Ｉｖの位置が急に大きく変わらないため、乗員Ｄが、虚像Ｉｖの表示位置の変化に対して違和感を覚えることを抑制することができる。すなわち、表示位置のシフトによる見た目の違和感を抑制することができる。

なお、補正量Ｃを一定量小さくすることに代えて、第２実施形態で示すオフセット値を、非表示の時のずれ量より一定量小さな値に設定してもよい。

（第４実施形態）
虚像を表示していないときに、第１実施形態では補正量Ｃをゼロにリセットし、第３実施形態では補正量Ｃの大きさを一定量小さくした。本実施形態では、補正量Ｃの大きさに応じて補正量Ｃに対する処理を変更する。具体的には、補正量Ｃが閾値以上の場合は補正量Ｃを一定量小さくし、補正量Ｃが閾値未満のときは、補正量をゼロにリセットする。

図１３は、第４実施形態における補正処理を示している。第４実施形態の図１３のステップＳ６０１～Ｓ６０７は、第１実施形態の図７のステップＳ２０１～Ｓ２０７及び第３実施形態の図１１のステップＳ５０１～Ｓ５０７と同一である。

本実施形態では、虚像が表示されない場合（Ｓ６０５でＮｏ）、補正量算出部５２ｂは、ステップＳ６０３で算出した補正量Ｃが閾値Ｓｖ以上か否かを判断する（Ｓ６０８）。図１４Ａに示すように、補正量Ｃが閾値Ｓｖ以上であれば、補正量Ｃを一定量小さくする（Ｓ６０９）。具体的には、例えば、補正量算出部５２ｂは、「補正量Ｃ＝－（ずれ量－オフセット値）」において、「オフセット値＝一定量」に設定する。なお、小さくする回数は３回以上でもよいし、回数によって、オフセット値を変えてもよい。また、図１４Ｂに示すように、補正量Ｃが閾値Ｓｖより小さければ、補正量Ｃをゼロにリセットする（Ｓ６１０）。具体的には、「オフセット値＝ずれ量」に設定する。

このように、補正処理装置５０は、虚像Ｉｖが表示されていないときに、補正量Ｃが閾値以上の場合は補正量を一定量ずつ小さくし、補正量Ｃが閾値よりも小さい場合は補正量をゼロにリセットする。これにより、表示位置の補正を車両２００の傾きに応じて、見た目に違和感なく行うことができる。

（第５実施形態）
第１実施形態～第４実施形態は、車両２００のフロントガラスの前方に虚像を表示する表示システム１００について説明した。しかし、本開示による像の表示位置の補正は、複数の装置を備えた表示システム１００に限らず、単体の装置によって実現してもよい。

図１５は、第５実施形態における表示装置の構成を示している。本実施形態の表示装置６００は、例えば、車両２００の走行に応じて画像を表示する装置である。表示装置６００は、例えば、パソコン、タブレット端末、及びスマートフォン等の種々の情報処理装置である。表示装置６００は、例えば、第１実施形態の（図２）の表示システム１００の表示処理装置３０と補正処理装置５０とが一体的に形成された機器に相当する。

表示装置６００は、通信部６１、制御部６２、記憶部６３、操作部６４、及び表示部６５を備える。

通信部６１は、第１実施形態の通信部３１又は通信部５１と同等の機能又は構造を有する。

制御部６２は、第１実施形態の表示制御部３２及び補正制御部５２と同等の機能又は構造を有する。具体的には、制御部６２は、ずれ量算出部５２１、補正量算出部５２３、及び表示制御部３２を備える。本実施形態のずれ量算出部５２１、補正量算出部５２３、及び表示制御部３２は、第１実施形態のずれ量算出部５２ａ、補正量算出部５２ｂ、及び表示制御部３２にそれぞれ対応する。表示制御部３２と補正量算出部５２３は、双方向に通信する。表示制御部３２は、補正量算出部５２３に表示情報を出力する。補正量算出部５２３は、表示制御部３２に補正量を出力する。

記憶部６３は、第１実施形態の記憶部３３に対応し、画像データ３３０を格納する。

操作部６４は、ユーザによる種々の操作を入力するユーザインタフェースである。例えば、操作部６４は、表示部６５の表面に設けられたタッチパネルである。操作部６４は、タッチパネル以外に、キーボード、ボタン、スイッチ、又はこれらの組み合わせによって実現してもよい。

表示部６５は、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイで構成される。表示部６５は、例えば、表示制御部３２が指定した「基準位置Ｐ０＋補正量Ｃ１」で示される表示位置に、画像データ３３０が示す画像を表示する。

表示装置６００はプロジェクタに接続されてもよいし、プロジェクタに組み込まれても良い。表示部６５は、第１実施形態の投影装置１０に相当する機能又は構造を備えてもよい。

本実施形態によれば、第１実施形態～第４実施形態と同等の効果が得られる。

（他の実施形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。そこで、以下、他の実施形態を例示する。

上記実施形態では、投影装置１０、情報取得装置２０、表示処理装置３０、姿勢検出装置４０、及び補正処理装置５０がそれぞれ別個の装置である場合を例示した。しかし、複数の装置が一つの装置として一体的に形成されてもよい。例えば、表示処理装置３０と補正処理装置５０が一つの装置として一体的に形成されてもよい。情報取得装置２０と表示処理装置３０とが一つの装置として一体的に形成されてもよい。姿勢検出装置４０と補正処理装置５０が一つの装置として一体的に形成されてもよい。別個に形成された装置は、有線又は無線により互いに通信可能に接続される。なお、投影装置１０、情報取得装置２０、表示処理装置３０、姿勢検出装置４０、及び補正処理装置５０の全てが一つの装置として形成されてもよい。この場合、通信部３１，５１はなくてもよい。

上記実施形態では、情報取得装置２０がＧＰＳモジュール２１とカメラ２２を含む例について説明した。しかし、情報取得装置２０は、車両２００から周囲の対象物までの距離と方向を計測する距離センサを含んでもよく、計測した距離と方向を示す距離情報を表示処理装置３０に出力してもよい。情報取得装置２０は、車両２００の速度を検出する車速センサを含んでもよいし、ナビゲーションシステムを含んでもよい。情報取得装置２０は、ＧＰＳモジュール２１、距離センサ、及びカメラ２２などのうち、１つ以上を含んでもよい。この場合、情報取得装置２０としての機能を有するＧＰＳモジュール２１、距離センサ、及びカメラ２２などは、一つの装置に内蔵されてもよいし、個別に車両２００に取り付けられてもよい。

上記実施形態では、姿勢検出装置４０がジャイロセンサ４１を含む例について説明した。しかし、姿勢検出装置４０は、車両２００の加速度を検出する加速度センサを含んでもよく、検出した加速度を姿勢変動情報として出力してもよい。姿勢検出装置４０は、路面からの高さを検出する車高センサを含んでもよく、検出した高さを姿勢変動情報として出力してもよい。姿勢検出装置４０は、他の公知のセンサを含んでもよい。姿勢検出装置４０は、ジャイロセンサ４１、加速度センサ、及び車速センサなどのうちの１つ以上を含んでもよい。この場合、姿勢検出装置４０としての機能を有するジャイロセンサ４１、加速度センサ、及び車高センサなどは、一つの装置に内蔵されてもよいし、個別に車両２００に取り付けられてもよい。

上記実施形態では、移動体が、自動車などの車両２００である場合について説明した。しかし、移動体は車両２００に限らない。移動体は、人が乗る乗り物であってもよく、例えば、飛行機又は船であってもよい。移動体は、自動運転で走行することができる無人機であってもよい。移動体は、走行するようなものではなく、振動するものであってもよい。

上記実施形態では、移動体の前方に像を表示する場合について説明した。しかし、像を表示する位置は、前方に限らない。例えば、像は、移動体の側面方向や後方に表示されてもよい。

第１実施形態～第５実施形態では、表示システム１００がＨＵＤシステムである例について説明した。しかし、表示システム１００はＨＵＤシステムでなくてもよい。表示システム１００は、投影装置１０に代えて、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイを備えてもよい。表示システム１００は、スクリーン及びプロジェクタを含んでもよい。

（実施形態の概要）
（１）本開示の表示システムは、移動体の位置および移動体の外の情報を取得する情報取得装置と、情報取得装置が取得した情報に基づいて、像の表示を制御する表示処理装置と、移動体の姿勢変動を検出する姿勢検出装置と、移動体の姿勢変動に基づいて像の表示位置の補正量を設定する補正処理装置と、を備え、表示処理装置と補正処理装置が双方向に通信する。

これにより、像の位置ずれを精度良く抑制することができる。

（２）（１）の表示システムは、像が表示されているときは、基準位置と補正量に基づいて像を表示し、像が表示されていないときに像の表示位置を基準位置に戻す。

これにより、姿勢検出装置のノイズに起因した移動体姿勢の検出誤差を抑制でき、精度の良い移動体姿勢の検出が可能になる。

（３）（２）の表示システムにおいて、補正処理装置は、像が表示されていないときに、補正量をゼロにリセットしてもよい。

（４）（２）の表示システムにおいて、補正処理装置は、像が表示されていないときに、補正量を一定量ずつ小さくしてもよい。

（５）（２）の表示システムにおいて、補正処理装置は、像が表示されていないときに、補正量が閾値以上の場合は補正量を一定量ずつ小さくし、補正量が閾値よりも小さい場合は補正量をゼロにリセットしてもよい。

（６）（２）の表示システムにおいて、像が表示されているときの補正量は、像が表示されているときの移動体の姿勢変動と、像が表示される前の移動体の姿勢変動とに基づいて設定されてもよい。

（７）（１）の表示システムにおいて、姿勢検出装置は、ジャイロセンサ、加速度センサ、及び車高センサのうちの少なくとも一つを含んでもよい。

（８）（１）の表示システムにおいて、補正処理装置は、移動体の姿勢変動による像の表示位置のずれ量に基づいて補正量を設定し、像が表示されていないときは、像が表示されていないときの移動体の姿勢変動に基づいて基準位置を設定し、像が表示されているときは、基準位置とずれ量とに基づいて像の表示位置を設定する。

（９）本開示の表示システムは、像を表す光を投影する投影装置をさらに含んでもよい。

（１０）本開示の表示システムにおいて、移動体は、車両であってもよく、像は、車両のフロントガラスの前方に表示される虚像であってもよい。

本開示の全請求項に記載の表示システム及び表示装置は、ハードウェア資源、例えば、プロセッサ、メモリ、及びプログラムとの協働などによって、実現される。

本開示は、像の表示位置を移動体の動きに応じて制御する表示システムに適用可能である。

１０ 投影装置
２０ 情報取得装置
２１ ＧＰＳモジュール
２２ カメラ
３０ 表示処理装置
３１ 通信部
３２ 表示制御部
３３ 記憶部
４０ 姿勢検出装置
４１ ジャイロセンサ
５０ 補正処理装置
５１ 通信部
５２ 補正制御部
５２ａ ずれ量算出部
５２ｂ 補正量算出部
１００ 表示システム

Claims (12)

1. 移動体の位置および前記移動体の外の情報を取得する情報取得装置と、
   像の表示を制御し、前記像が表示中か否かを示す表示情報を出力する表示処理装置と、
   前記移動体の姿勢変動を検出する姿勢検出装置と、
   前記表示処理装置と双方向に通信を行い、前記移動体の姿勢変動に基づいて前記像の表示位置の補正量を設定し、前記表示処理装置から取得した前記表示情報が前記像の表示中を示すとき前記補正量を出力し、前記表示情報が前記像の表示中でないと示すとき前記補正量の大きさを小さくする補正処理装置と、
   を備え、
   前記表示処理装置は、前記移動体の位置および前記移動体の外の情報と前記補正処理装置から取得した前記補正量に基づいて、前記像の表示位置を制御する、
   表示システム。
2. 前記補正処理装置は、前記像が表示中でないときのずれ量から現時点のずれ量を減算して、前記補正量を算出する、
   請求項１に記載の表示システム。
3. 前記補正処理装置は、前記表示情報が前記像の表示中でないと示すときに、前記補正量をゼロにリセットする、
   請求項２に記載の表示システム。
4. 前記補正処理装置は、前記表示情報が前記像の表示中でないと示すときに、前記補正量の大きさを一定量ずつ小さくする、
   請求項２に記載の表示システム。
5. 前記補正処理装置は、前記表示情報が前記像の表示中でないと示すときに、前記補正量が閾値以上の場合は前記補正量の大きさを一定量ずつ小さくし、前記補正量が前記閾値よりも小さい場合は前記補正量をゼロにリセットする、
   請求項２に記載の表示システム。
6. 前記補正処理装置は、前記表示情報が前記像の表示中を示すときに、前記補正量を前記像が表示されているときの前記移動体の姿勢変動と、前記像が表示される前の前記移動体の姿勢変動とに基づいて設定する、
   請求項２に記載の表示システム。
7. 前記姿勢検出装置は、ジャイロセンサ、加速度センサ、及び車高センサのうちの少なくとも一つを含む、
   請求項１に記載の表示システム。
8. 移動体の位置および前記移動体の外の情報を取得する情報取得装置と、
   像の表示を制御し、前記像の表示中か否かを示す表示情報を出力する表示処理装置と、
   前記移動体の姿勢変動を検出する姿勢検出装置と、
   前記表示処理装置と双方向に通信を行い、前記移動体の姿勢変動による前記像の表示位置のずれ量を算出し、前記表示処理装置から取得した前記表示情報が前記像の表示中でないと示すとき、前記像が表示されていないときの前記移動体の姿勢変動に基づいて、前記像が表示中でないときのずれ量を加算した基準位置を設定し、前記表示情報が前記像の表示中を示すとき、前記基準位置と前記ずれ量とに基づいて前記像の表示位置を設定し、前記表示位置の位置情報を出力する補正処理装置と、
   を備え、
   前記表示処理装置は、前記移動体の位置および前記移動体の外の情報と前記補正処理装置から取得した前記位置情報に基づいて、前記像の表示位置を制御する、
   表示システム。
9. 前記表示処理装置は、第１の通信部を備え、
   前記補正処理装置は、第２の通信部を備え、
   前記表示処理装置と前記補正処理装置は、前記第１の通信部と前記第２の通信部により、双方向に通信を行い、
   前記表示処理装置は、前記表示情報を前記補正処理装置に出力し、
   前記補正処理装置は、当該補正処理装置が設定した前記像の表示位置の補正量、または、当該補正処理装置が設定した前記像の表示位置の位置情報を前記表示処理装置に出力する、
   請求項１から８のいずれかに記載の表示システム。
10. 移動体の位置および前記移動体の外の情報を取得する情報取得装置と、
    前記移動体の姿勢変動を検出する姿勢検出装置と、
    像の表示を制御し、前記像が表示中か否かを示す表示情報を出力する表示制御部と、前記移動体の姿勢変動に基づいて前記像の表示位置の補正量を設定し、前記表示制御部から取得した前記表示情報が前記像の表示中を示すとき前記補正量を出力し、前記表示情報が前記像の表示中でないと示すとき前記補正量の大きさを小さくする補正量算出部と、を有する表示装置と、
    を備え、
    前記表示制御部は、前記移動体の位置および前記移動体の外の情報と前記補正量算出部から取得した前記補正量に基づいて、前記像の表示位置を制御する、
    表示システム。
11. 前記像を表す光を投影する投影装置をさらに含む、
    請求項１から１０のいずれかに記載の表示システム。
12. 前記移動体は、車両であり、
    前記像は、車両のフロントガラスの前方に表示される虚像である、
    請求項１から１１のいずれかに記載の表示システム。

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