JP7411915B2 - 表示システム、表示装置、及び表示制御方法 - Google Patents
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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、表示装置、及び表示制御方法に関する。
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、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。
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、表示装置、及び表示制御方法を提供する。
本開示の表示システムは、第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動を検出する検出装置と、基準位置と補正量とに基づいて、像の表示位置を制御する表示処理装置と、第１の姿勢変動の大きさに基づいて補正量を設定する補正処理装置と、を備え、検出装置は、第１軸と直交する第２軸を回転軸とする移動体の第２の姿勢変動を検出し、補正処理装置は、補正量の設定において、第１の姿勢変動の大きさに対する第２の姿勢変動の干渉を、第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する。
本開示の表示装置は、第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動と、第１軸と直交する第２軸を回転軸とする移動体の第２の姿勢変動とを示す姿勢変動情報を取得する取得部と、基準位置と補正量とに基づく表示位置に像を表示する表示部と、第１の姿勢変動の大きさに基づいて補正量を設定する制御部と、を備え、制御部は、補正量の設定において、第１の姿勢変動の大きさに対する第２の姿勢変動の干渉を、第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する。
本開示の表示制御方法は、コンピュータの演算部が行う表示制御方法であって、第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動と、第１軸と直交する第２軸を回転軸とする移動体の第２の姿勢変動とを示す姿勢変動情報を取得するステップと、基準位置と補正量とに基づく表示位置に像を表示するステップと、第１の姿勢変動の大きさに基づいて補正量を設定するステップと、を含み、補正量の設定において、第１の姿勢変動の大きさに対する第２の姿勢変動の干渉を、第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する。
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、表示装置、及び表示制御方法によれば、第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動の大きさに基づく補正量の設定において、第２軸を回転軸とする移動体の第２の姿勢変動による第１の姿勢変動の大きさに対する干渉を、第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する。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。
（本開示の基礎となった知見）
移動体の姿勢に応じて像の表示位置を補正するために、移動体の振動を検出する検出装置が移動体に取り付けられる。検出装置として、例えば、角速度を検出するジャイロセンサが使用される。このジャイロセンサの軸が移動体の軸に対して傾いて取り付けられていると、移動体の振動検出の精度が低下する。例えば、ジャイロセンサがロール軸周りに傾いていると、ジャイロセンサによる振動検出においてピッチ軸とヨー軸を回転軸とする振動が互いに干渉する。具体的には、ヨー軸を回転軸とする振動の変化がピッチ軸を回転軸とする振動として検出される。
移動体の姿勢に応じて像の表示位置を補正するために、移動体の振動を検出する検出装置が移動体に取り付けられる。検出装置として、例えば、角速度を検出するジャイロセンサが使用される。このジャイロセンサの軸が移動体の軸に対して傾いて取り付けられていると、移動体の振動検出の精度が低下する。例えば、ジャイロセンサがロール軸周りに傾いていると、ジャイロセンサによる振動検出においてピッチ軸とヨー軸を回転軸とする振動が互いに干渉する。具体的には、ヨー軸を回転軸とする振動の変化がピッチ軸を回転軸とする振動として検出される。
このように、ジャイロセンサの軸が移動体の軸に対して傾いて取り付けられていることにより他軸の姿勢変動による干渉が発生する。この場合、ジャイロセンサによる振動検出に基づいて、像の表示位置を補正すると、表示位置が表示させたい位置からずれる。例えば、拡張現実（ＡＲ）表示を行うＨＵＤシステムの場合、虚像の表示位置が、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。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、表示装置、及び表示制御方法は、上記のような他軸の姿勢変動による干渉を低減して、像の位置ずれを抑制する。具体的には、本開示の表示システム、表示装置、及び表示制御方法は、表示位置の補正量の設定において、第１の姿勢変動の大きさに対する第２の姿勢変動の干渉を第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する。第１の姿勢変動は、第１軸を回転軸とする移動体の姿勢変動である。第２の姿勢変動は、第１軸と直交する第２軸を回転軸とする移動体の姿勢変動である。補正量は第１の姿勢変動に基づいて設定されるため、第１軸を補正対象の軸又は自軸と称する。第２軸は自軸と異なるため、第２軸を他軸と称する。本開示によれば、他軸の姿勢変動による干渉を抑制した補正量で像の表示位置を制御することができる。
（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。第１実施形態では、他軸のずれ量に基づいて設定した変動量が第１閾値よりも大きいときに、表示位置の補正量をゼロにリセットする。これにより、虚像の表示位置を基準位置に戻す。表示位置を基準位置に戻すことにより、補正対象の軸（自軸）を回転軸とする姿勢変動に基づく補正量の設定において他軸の姿勢変動による干渉を排除する。本実施形態において、自軸をピッチ軸とし、他軸をヨー軸及びロール軸とする。
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。第１実施形態では、他軸のずれ量に基づいて設定した変動量が第１閾値よりも大きいときに、表示位置の補正量をゼロにリセットする。これにより、虚像の表示位置を基準位置に戻す。表示位置を基準位置に戻すことにより、補正対象の軸（自軸）を回転軸とする姿勢変動に基づく補正量の設定において他軸の姿勢変動による干渉を排除する。本実施形態において、自軸をピッチ軸とし、他軸をヨー軸及びロール軸とする。
１． 表示システムの構成
図１及び図２を参照して、本実施形態の表示システムの構成について説明する。
図１及び図２を参照して、本実施形態の表示システムの構成について説明する。
図１は、ＨＵＤ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状況を示す情報を取得する。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、対象物、及び対象物までの距離などを示す車外情報を生成する。対象物は、人、標識、道路などである。情報取得装置２０は、道路上を走行する車両２００の速度を検出して車両２００の速度を示す速度情報を生成してもよい。情報取得装置２０は、車両２００の位置情報及び車外情報を出力する。
表示処理装置３０は、情報取得装置２０から得られる車両２００の位置情報及び車外情報に基づいて、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。
姿勢検出装置４０は、車両２００の姿勢変動を検出し、検出した姿勢変動を示す姿勢変動情報を出力する。本実施形態において、姿勢変動情報は角速度である。
補正処理装置５０は、姿勢検出装置４０から出力される車両２００の姿勢変動情報に基づいて、虚像Ｉｖの表示位置の補正量を算出する。補正処理装置５０は、算出した補正量を表示処理装置３０に出力する。
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、ＧＰＳ（Global Positioning System）モジュール２１及びカメラ２２を含む。
ＧＰＳモジュール２１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。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。
カメラ２２は、外景を撮像して撮像データを生成する。情報取得装置２０は、例えば、撮像データから対象物を特定し、画像処理により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、所定の通信規格に準拠して外部機器との通信を行う回路を含む。所定の通信規格は、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）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３３０が格納されている。
表示制御部３２は、情報取得装置２０から得られる位置情報及び車外情報に基づいて、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３３０を記憶部３３から読み出して、投影装置１０に出力する。表示制御部３２は、図示しない外部装置から、通信部３１を介して、虚像Ｉｖの表示の基準位置を示す情報を取得する。表示制御部３２は、表示位置の補正量を補正処理装置５０から取得する。表示制御部３２は、虚像Ｉｖの表示位置を基準位置と補正量とに基づいて設定する。
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、検出した角速度を示す角速度情報を補正処理装置５０に出力する。角速度情報は、例えば、ロール軸を回転軸とする角速度Ｇｘ、ピッチ軸を回転軸とする角速度Ｇｙ、ヨー軸を回転軸とする角速度Ｇｚを含む。角速度情報は、姿勢変動情報の一例である。
補正処理装置５０は、通信部５１、補正制御部５２、及び記憶部５３を含む。
通信部５１は、所定の通信規格に準拠して外部機器との通信を行う回路を含む。所定の通信規格は、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）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。補正制御部５２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、記憶部５３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５３は、補正処理装置５０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５３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。
補正制御部５２は、機能的構成として、第１ずれ量算出部５２１ａ、第２ずれ量算出部５２１ｂ、第３ずれ量算出部５２１ｃ、判定部５２２、及び補正量算出部５２３を含む。
第１ずれ量算出部５２１ａは、自軸のずれ量を算出する。第２ずれ量算出部５２１ｂ及び第３ずれ量算出部５２１ｃは、他軸のずれ量を算出する。第１，第２，第３ずれ量算出部５２１ａ，５２１ｂ，５２１ｃは、車両２００の角速度に基づいて、車両２００の３軸の各軸周りの角度のずれ量を算出する。例えば、第１，第２，第３ずれ量算出部５２１ａ，５２１ｂ，５２１ｃ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軸の各軸周りの角度である、ピッチ角、ロール角、及びヨー角をそれぞれ算出する。これにより、図１に示すＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りにおける車両２００のずれ量を算出することができる。本実施形態では、第１ずれ量算出部５２１ａは、角速度Ｇｙに基づいてピッチ角を算出する。第２ずれ量算出部５２１ｂ及び第３ずれ量算出部５２１ｃが、角速度Ｇｘ，Ｇｚに基づいて、ロール角及びヨー角をそれぞれ算出する。
判定部５２２は、第２ずれ量算出部５２１ｂ及び第３ずれ量算出部５２１ｃが算出したずれ量に基づいて変動量を設定し、設定した変動量を第１閾値と比較して、比較結果を出力する。変動量は、例えば、第２ずれ量算出部５２１ｂが算出したずれ量と、第３ずれ量算出部５２１ｃが算出したずれ量のうち、大きいほうのずれ量である。換言すると、本実施形態では、補正量をリセットするタイミングを制御する他軸がダイナミックに変更される。
補正量算出部５２３は、第１ずれ量算出部５２１ａが算出した自軸のずれ量に基づいて、虚像Ｉｖの表示位置の補正量を算出する。補正量は、例えば、画素数によって示される。例えば、補正量算出部５２３は、ピッチ角のずれ量を角度から画素数に換算して、ずれている分の画素数を元に戻すような補正量を決定する。補正量算出部５２３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、双方向に通信可能である。
２． ＡＲ表示
図３～図７を参照して、ＡＲ表示について説明する。
図３～図７を参照して、ＡＲ表示について説明する。
図３は、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４は、表示領域２２０から見える虚像Ｉｖの一例を示している。表示システム１００は、図３に示す実景に図４に示す虚像Ｉｖを重畳させる。虚像Ｉｖの基準位置Ｐ０は、虚像Ｉｖの種類、車両２００の状態、例えば車両２００の位置及び姿勢、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、車両静止時に矢印が走行車線の中央を指し示すときの矢印の表示位置が基準位置Ｐ０である。基準位置Ｐ０は、例えば、図４において、表示領域２２０内におけるＹ座標とＺ座標の値に対応する液晶表示上の画素の位置で設定される。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とを含む。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を示す情報は、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。よって、例えば、外部装置から取得する基準位置Ｐ０は、最初に取得した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、位置情報、車外情報、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、位置情報及び車外情報に基づいて、虚像Ｉｖの大きさを設定してもよい。
図５Ａは、傾いていない車両２００を示している。図５Ｂは、車両２００が傾いていないときの虚像Ｉｖの表示例を示している。図５Ｂは、図３に示す実景に図４に示す虚像Ｉｖが重なって表示された状態を示している。車両２００が傾いていないときは、図５Ｂに示すように、虚像Ｉｖを基準位置Ｐ０に表示させると、表示したい所望の位置、例えば、走行車線の中央に虚像Ｉｖが表れる。
図６Ａは、前傾姿勢の車両２００を示している。図６Ｂは、車両２００が前傾姿勢になったときの虚像Ｉｖの表示例を示している。図６Ｂ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。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６Ａに示すように車両２００は前傾姿勢になる。この場合、図６Ｂ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６Ｂ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。
図７は、補正前と補正後の虚像Ｉｖの表示位置を示している。補正処理装置５０は、虚像Ｉｖの表示位置が車両２００の角度に起因したずれがない位置Ｐ１となるように、補正量Ｃ１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Ｃ１」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に対して表示させたい位置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Ｃ１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に対して表示させたい位置Ｐ１に虚像Ｉｖを表示することができる。
図８Ａ及び図８Ｂは、車両２００に対するジャイロセンサ４１の取り付け精度と姿勢検出精度との関係を説明するための図である。ジャイロセンサ４１は、互いに直交するＸｓ，Ｙｓ，Ｚｓ軸を有するセンサである。表示システム１００において、ジャイロセンサ４１は、そのＸｓ，Ｙｓ，Ｚｓ軸がそれぞれ、車両２００のＸ，Ｙ，Ｚ軸に対して平行になるように取り付けられる必要がある。
図８Ａは、ジャイロセンサ４１が車両２００に正しく取り付けられた、すなわちそのＸｓ，Ｙｓ，Ｚｓ軸がそれぞれ、車両２００のＸ，Ｙ，Ｚ軸に対して平行であるように取り付けられた状態を示す。図８Ｂは、ジャイロセンサ４１が図８Ａの姿勢から、Ｘｓ軸を中心に角度θだけずれて車両２００に取り付けられた状態を示す。
図９Ａは、図８Ａに示すようにジャイロセンサ４１の取り付け誤差がない場合の角速度の検出を説明するための図である。図８Ａの状態のとき、図９Ａに示すように、ジャイロセンサ４１は、車両２００のＸ軸周りの角速度Ｇｘ０をＸｓ軸周りのみで検出する。ジャイロセンサ４１は、Ｙ軸周りの角速度Ｇｙ０をＹｓ軸周りのみで検出する。ジャイロセンサ４１は、Ｚ軸周りの角速度Ｇｚ０をＺｓ軸周りのみで検出する。すなわち、ジャイロセンサ４１が傾いていないときの角速度をＧｘ０，Ｇｙ０，Ｇｚ０とすると、ジャイロセンサ４１が実際に検出する角速度Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚは以下のようになる。
ロール軸：Ｇｘ＝Ｇｘ０
ピッチ軸：Ｇｙ＝Ｇｙ０
ヨー軸： Ｇｚ＝Ｇｚ０
ロール軸：Ｇｘ＝Ｇｘ０
ピッチ軸：Ｇｙ＝Ｇｙ０
ヨー軸： Ｇｚ＝Ｇｚ０
図９Ｂは、ジャイロセンサ４１の取り付け誤差がある場合の角速度の検出を説明するための図である。図８Ｂのようにジャイロセンサ４１がＸ軸を中心に角度θだけずれて車両２００に取り付けられた状態のとき、図９Ｂに示すように、ジャイロセンサ４１は、Ｘ軸周りの角速度Ｇｘ０をＸｓ軸周りのみで検出する。しかしながら、ジャイロセンサ４１がＸｓ軸を中心に傾いているので、Ｙ軸周りの角速度Ｇｙ０は、Ｙｓ軸およびＺｓ軸に分解されて検出される。同様に、Ｚ軸周りの角速度Ｇｚ０は、Ｙｓ軸およびＺｓ軸に分解されて検出される。すなわち、図９Ｂにおいて、ジャイロセンサ４１が傾いていないときの角速度をＧｘ０，Ｇｙ０，Ｇｚ０とすると、ジャイロセンサ４１が実際に検出する角速度Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚは以下のようになる。
ロール軸：Ｇｘ＝Ｇｘ０
ピッチ軸：Ｇｙ＝Ｇｙ０×ｃｏｓθ＋Ｇｚ０×ｓｉｎθ
ヨー軸： Ｇｚ＝Ｇｚ０×ｃｏｓθ－Ｇｙ０×ｓｉｎθ
ロール軸：Ｇｘ＝Ｇｘ０
ピッチ軸：Ｇｙ＝Ｇｙ０×ｃｏｓθ＋Ｇｚ０×ｓｉｎθ
ヨー軸： Ｇｚ＝Ｇｚ０×ｃｏｓθ－Ｇｙ０×ｓｉｎθ
したがって、図８Ｂ及び図９Ｂに示すように車両２００に対して傾いて取り付けられたジャイロセンサ４１では、車両２００のＹ軸周り、およびＺ軸周りの振動を正確に検出することができない。例えば、車両２００がカーブを曲がるときなどのように、ヨー軸周りの角速度が大きくなると、例えば、補正対象のピッチ軸における「Ｇｚ０×ｓｉｎθ」の値が「Ｇｙ０×ｃｏｓθ」よりも大きくなる。すなわち、ピッチ軸の振動検出において、ピッチ軸の振動成分よりもヨー軸の振動成分が大きくなる。一般的に、車両２００がカーブを曲がるときなどにおいて、Ｚ軸周りの車両２００の角速度Ｇｚ０は、Ｙ軸周りの車両２００の角速度Ｇｙ０よりもかなり大きな値になる。それ故、補正処理装置５０は、ピッチ軸を回転軸とする車両２００のずれ量を正確に算出することができず、図１の虚像Ｉｖは、実景内の所定の表示対象に対してずれて表示される。
このように、ジャイロセンサ４１の取り付け誤差があると、補正対象の軸の角速度の検出において、他軸の振動の成分が加算されることによる、他軸干渉が発生する。本実施形態の表示システム１００は、補正量の算出において、この他軸の干渉成分を低減する。具体的には、他軸の角速度に基づいて設定される変動量が第１閾値よりも大きいときは、補正量をゼロにリセットする。これにより、他軸を回転軸とする姿勢変動の干渉を排除する。
本実施形態では、補正量をゼロにリセットするため、例えば、ジャイロセンサ４１のデバイスの特性に依存した他軸感度誤差による干渉についても低減又は解消することができる。例えば、ジャイロセンサ４１は、デバイスの特性により、図８Ａに示すように傾いて取り付けられていない場合であっても、他軸感度誤差によって、振動の検出精度が低下する場合がある。例えば、図１０に示すように、ヨー軸周りのみの振動が発生している場合に、ロール軸周りの角速度Ｇｘとピッチ軸周りの角速度Ｇｙに、ヨー軸周りの角速度の成分が加算される場合がある。例えば、ジャイロセンサ４１の取り付け誤差がない場合の角速度をＧｘ０，Ｇｙ０，Ｇｚ０、他軸感度誤差をｊ（％）とすると、ジャイロセンサ４１が実際に検出する角速度Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚが以下のようになる。
ロール軸：Ｇｘ＝Ｇｘ０＋Ｇｚ０×ｊ／１００
ピッチ軸：Ｇｙ＝Ｇｙ０＋Ｇｚ０×ｊ／１００
ヨー軸： Ｇｚ＝Ｇｚ０
ロール軸：Ｇｘ＝Ｇｘ０＋Ｇｚ０×ｊ／１００
ピッチ軸：Ｇｙ＝Ｇｙ０＋Ｇｚ０×ｊ／１００
ヨー軸： Ｇｚ＝Ｇｚ０
この場合、補正処理装置５０は、ピッチ軸の角速度Ｇｙに基づいてピッチ軸を回転軸とする車両２００のずれ量を算出する場合、「Ｇｚ０×ｊ／１００」による影響を受けるために、正確にずれ量を算出することができない。このようなずれ量に基づいて算出した補正量で像を表示した場合、図１の虚像Ｉｖは、実景内の所定の表示対象に対してずれて表示される。
しかし、本実施形態では、他軸感度誤差で振らされる変動分も含めて閾値判定して、リセットするため、他軸感度誤差による干渉をリセットにより解消することができる。
３． 表示処理装置の動作
図１１を参照して、表示処理装置３０の表示制御部３２の動作について説明する。図１１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１１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。
図１１を参照して、表示処理装置３０の表示制御部３２の動作について説明する。図１１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１１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２００の位置情報及び車外情報を取得する（Ｓ１０１）。表示制御部３２は、位置情報及び車外情報に基づいて、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を表示することを決定した場合（Ｓ１０３でＹｅｓ）、虚像Ｉｖの基準位置Ｐ０を示す情報を外部装置から取得する（Ｓ１０４）。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Ｃ１を示す情報を取得する（Ｓ１０５）。表示制御部３２は、基準位置Ｐ０と補正量Ｃ１とに基づいて、投影装置１０に虚像Ｉｖを表示させる（Ｓ１０６）。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３３０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Ｃ１」に設定して、画像データ３３０と表示位置を示す情報を投影装置１０に出力する。
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（Ｓ１０３でＮｏ）、虚像Ｉｖを非表示にする（Ｓ１０７）。例えば、表示制御部３２は、投影装置１０に虚像Ｉｖの表示を停止させる指令を出力する。
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。この場合、表示制御部３２は、投影装置１０の虚像Ｉｖの表示を停止させる。表示処理を継続する場合は、ステップＳ１０１に戻る。
４． 補正処理装置の動作
図１２～図１４を参照して、第１実施形態における補正処理装置５０の補正制御部５２の動作について説明する。図１２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１３は、自軸用の第１ずれ量算出部５２１ａ及び補正量算出部５２３の機能的構成を示している。図１４は、他軸用の第２ずれ量算出部５２１ｂの機能的構成を示している。他軸用の第３ずれ量算出部５２１ｃの機能的構成は、第２ずれ量算出部５２１ｂと同一である。
図１２～図１４を参照して、第１実施形態における補正処理装置５０の補正制御部５２の動作について説明する。図１２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１３は、自軸用の第１ずれ量算出部５２１ａ及び補正量算出部５２３の機能的構成を示している。図１４は、他軸用の第２ずれ量算出部５２１ｂの機能的構成を示している。他軸用の第３ずれ量算出部５２１ｃの機能的構成は、第２ずれ量算出部５２１ｂと同一である。
図１２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１２の補正処理は、例えば、図１１の表示処理と共に開始される。なお、図１２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。
補正制御部５２は、ジャイロセンサ４１から出力される車両２００の角速度Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを示す角速度情報を取得する（Ｓ２０１）。第１ずれ量算出部５２１ａ、第２ずれ量算出部５２１ｂ、第３ずれ量算出部５２１ｃは、それぞれ角速度Ｇｙ，Ｇｘ，Ｇｚに基づいて、ピッチ軸周り、ロール軸周り、及びヨー軸周りの車両２００のずれ量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を算出する（Ｓ２０２）。ずれ量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、それぞれピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸周りにおける角度である。例えば、図１３に示すように、第１ずれ量算出部５２１ａは、「Ｄ１＝Ｄ１’＋ｘ」により、ずれ量Ｄ１を算出する。図１３において、Ｄ１’は前のずれ量、ｘは積分演算過程の計算値である。計算値ｘは、「ｘ＝（Ｇｙ＋Ｇｙ’）×Ｋ」により算出される。Ｋはフィルタ係数である。ＧｙはステップＳ２０１で取得した角速度、Ｇｙ’は前の角速度である。第２ずれ量算出部５２１ｂは、例えば、図１４に示すように、「Ｄ２＝Ｄ２’＋ｘ」により、ずれ量Ｄ２を算出する。第３ずれ量算出部５２１ｃも同様にして、「Ｄ３＝Ｄ３’＋ｘ」により、ずれ量Ｄ３を算出する。
補正量算出部５２３は、自軸のずれ量Ｄ１に基づいて、虚像Ｉｖの表示位置の補正量Ｃ１を算出する（Ｓ２０３）。例えば、図１３に示すように、補正量算出部５２３は、補正量Ｃ１を「Ｃ１＝（Ｄ１－ｏｆｓ）×Ｇ」により算出する。ここで、Ｇは、角度を画素数に換算するための換算係数である。すなわち、補正量算出部５２３は、車両２００の角度であるずれ量Ｄ１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Ｃ１を決定する。オフセット値ｏｆｓの初期値は、例えばゼロである。
判定部５２２は、他軸のずれ量Ｄ２，Ｄ３に基づいて変動量Ａを設定する（Ｓ２０４）。本実施形態において、変動量Ａは、ずれ量Ｄ２とずれ量Ｄ３のいずれか大きいほうである。
なお、変動量Ａは、ずれ量Ｄ２であってもよいし、ずれ量Ｄ３であってもよい。例えば、ずれ量Ｄ２又はずれ量Ｄ３の取りうる値が最大となるほうのずれ量を変動量Ａとして予め決めてもよい。換言すると、他軸を予め決めておいてもよい。変動量Ａは、演算、例えば式（１）により算出されてもよい。
判定部５２２は、変動量Ａが第１閾値ａ以下か否かを判断する（Ｓ２０５）。第１閾値ａは予め決められた値である。
判定部５２２が、変動量Ａが第１閾値ａよりも大きいと判断した場合（Ｓ２０５でＮｏ）、補正量算出部５２３は、補正量Ｃ１をゼロにリセットする（Ｓ２０６）。例えば、補正量算出部５２３は、図１３において、現在のずれ量Ｄ１をオフセット値ｏｆｓとして設定する（ｏｆｓ＝Ｄ１）。これにより、補正量算出部５２３における補正量Ｃ１の算出「Ｃ１＝（Ｄ１－ｏｆｓ）×Ｇ」は、「ｏｆｓ＝Ｄ１」により、「ｃ＝０×Ｇ」となる。よって、補正量算出部５２３が算出する補正量Ｃ１はゼロになる。
さらに、判定部５２２が、変動量Ａが第１閾値ａよりも大きいと判断した場合（Ｓ２０５でＮｏ）、第２ずれ量算出部５２１ｂ及び第３ずれ量算出部５２１ｃは、ずれ量Ｄ２，Ｄ３をゼロにリセットする（Ｓ２０７）。例えば、図１４に示すように、第２ずれ量算出部５２１ｂは、ｘ＝０且つＤ２’＝０とする。これにより、ずれ量Ｄ２をゼロにリセットする。「ｘ＝０」且つ「Ｄ２’＝０」とすることで、第２ずれ量算出部５２１ｂにおける積分フィルタがリセットされる。第３ずれ量算出部５２１ｃにおいても同様に、積分フィルタをリセットすることによって、ずれ量Ｄ３をゼロにリセットする。
補正量算出部５２３は、ステップＳ２０３で算出した補正量Ｃ１又はステップＳ２０６で算出した補正量Ｃ１を表示処理装置３０に出力する（Ｓ２０８）。
補正制御部５２は、補正処理を継続するか否かを判断する（Ｓ２０９）。補正処理を継続する場合（Ｓ２０９でＹｅｓ）は、ステップＳ２０１に戻る。補正処理を継続しない場合（Ｓ２０９でＮｏ）は、図１２に示す処理を終了する。
５． 効果及び補足等
本開示の表示システム１００は、姿勢検出装置４０と、表示処理装置３０と、補正処理装置５０とを備える。姿勢検出装置４０は、第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動を検出する。第１軸は補正対象の軸（自軸）であり、本実施形態ではピッチ軸である。補正処理装置５０は、第１の姿勢変動の大きさに基づいて補正量Ｃ１を設定する。表示処理装置３０は、基準位置Ｐ０と補正量Ｃ１とに基づいて、像の表示位置を制御する。姿勢検出装置４０は、第１軸と直交する第２軸を回転軸とする移動体の第２の姿勢変動をさらに検出する。第２軸は、補正対象の軸に対する他軸である。第２軸である他軸は、第１軸と異なる互いに直交する複数の軸を含み、本実施形態では、ロール軸及びヨー軸である。補正処理装置５０は、補正量Ｃ１の設定において、第１の姿勢変動の大きさに対する第２の姿勢変動の干渉を、第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する。
本開示の表示システム１００は、姿勢検出装置４０と、表示処理装置３０と、補正処理装置５０とを備える。姿勢検出装置４０は、第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動を検出する。第１軸は補正対象の軸（自軸）であり、本実施形態ではピッチ軸である。補正処理装置５０は、第１の姿勢変動の大きさに基づいて補正量Ｃ１を設定する。表示処理装置３０は、基準位置Ｐ０と補正量Ｃ１とに基づいて、像の表示位置を制御する。姿勢検出装置４０は、第１軸と直交する第２軸を回転軸とする移動体の第２の姿勢変動をさらに検出する。第２軸は、補正対象の軸に対する他軸である。第２軸である他軸は、第１軸と異なる互いに直交する複数の軸を含み、本実施形態では、ロール軸及びヨー軸である。補正処理装置５０は、補正量Ｃ１の設定において、第１の姿勢変動の大きさに対する第２の姿勢変動の干渉を、第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する。
これにより、他軸の姿勢変動による干渉を抑制した補正量で像の表示位置を制御することができる。よって、像の位置ずれが抑制される。
本実施形態において、第２の姿勢変動の大きさに基づく干渉の補正は、補正処理装置５０が、第２の姿勢変動に基づいて第２軸を基準にした移動体の姿勢の傾き量を設定し、姿勢の傾き量が第１閾値より大きいときに、補正量Ｃ１をゼロにリセットすることである。本実施形態において、第１及び第２の姿勢変動は角速度である。第２軸を基準にした移動体の姿勢の傾き量は、ずれ量Ｄ２，Ｄ３に基づいて設定される変動量Ａである。すなわち、本実施形態では、姿勢の傾き量は角度で表される。
補正量Ｃ１をゼロにリセットすることで、他軸の干渉成分、例えば「Ｇｚ０×ｓｉｎθ」による誤差の影響を排除することができる。本実施形態は、ジャイロセンサ４１の取付け誤差に起因した他軸干渉と、ジャイロセンサ４１のデバイスの特性に依存した他軸感度誤差による他軸干渉とのいずれにおいても、干渉を低減又は解消することができる。
本実施形態では、補正処理装置５０は、他軸である複数の軸をそれぞれ回転軸とした移動体の姿勢変動のうち、最も大きな姿勢変動を、第２の姿勢変動とする。すなわち、ずれ量Ｄ２，Ｄ３のうち大きいほうのずれ量を変動量Ａとして、第１閾値ａと比較する。換言すると、本実施形態では、補正量をリセットするタイミングを制御する他軸がステップＳ２０４においてダイナミックに変更される。しかし、他軸を予め決めておいてもよい。例えば、車両２００の変動によるロール角の取りうる値の最大値は９０度、ヨー角の取りうる値の最大値は一般的に９０度以上となる。よって、例えば、最大値がより大きいヨー軸を他軸として予め決めておいてもよい。これにより、例えば、ロール軸周りの検出系が不要となるため、回路規模を縮小することができる。よって、補正処理装置５０にかかるコストを低減することができる。
本実施形態の表示システム１００は、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。
図１３では、オフセット値ｏｆｓは角度であったが、オフセット値ｏｆｓは画素数であってもよい。図１５は、第１実施形態における補正制御部５２の機能的構成の別の例を示している。例えば、図１５に示すように、補正量算出部５２３は、補正量Ｃ１を「Ｃ１＝Ｄ１×Ｇ－ｏｆｓ」により算出する。この場合、補正量算出部５２３は、変動量Ａが第１閾値ａより大きいときの「Ｄ１×Ｇ」をオフセット値ｏｆｓとして設定する（ｏｆｓ＝Ｄ１×Ｇ）。これにより、変動量Ａが第１閾値ａより大きいときの補正量Ｃ１がゼロにリセットされてもよい。
さらに、別の方法で補正量Ｃ１をゼロにリセットしてもよい。図１６は、第１実施形態の補正制御部５２の機能的構成のさらに別の例を示している。この例では、第１ずれ量算出部５２１ａは、ずれ量Ｄ１とオフセット値ｏｆｓとの差分「Ｄ１－ｏｆｓ」を補正量算出部５２３に出力する。図１６のオフセット値ｏｆｓは、図１３のオフセット値ｏｆｓと同一である。変動量Ａが第１閾値ａより大きいときのずれ量Ｄ１がオフセット値ｏｆｓとして設定される（ｏｆｓ＝Ｄ１）。これにより、変動量Ａが第１閾値ａより大きいときの補正量Ｃ１がゼロにリセットされてもよい。
本実施形態においては、他軸用のずれ量算出部として、第２ずれ量算出部５２１ｂ及び第３ずれ量算出部５２１ｃの２つを備えたが、いずれか一方であってもよい。例えば、自軸がピッチ軸の場合に、他軸はロール軸及びヨー軸のいずれか一方であってもよい。
本実施形態では、補正対象の軸がピッチ軸である場合について例示したが、補正対象の軸は、ロール軸又はヨー軸であってもよい。補正対象の軸がピッチ軸であるときの第１閾値ａと、補正対象の軸がヨー軸であるときの第１閾値ａと、補正対象の軸がロール軸であるときの第１閾値ａは、異なる値であってもよい。
（第２実施形態）
第１実施形態では、補正処理装置５０の補正量算出部５２３は、オフセット値ｏｆｓによって調整された補正量Ｃ１を出力し、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Ｃ１」に設定した。本実施形態では、補正量算出部５２３は、補正量Ｃ１とオフセット値ｏｆｓをそれぞれ出力する。すなわち、本実施形態では、補正量Ｃ１はオフセット値ｏｆｓにより調整されない。表示処理装置３０は、虚像Ｉｖの表示位置を「基準位置Ｐ０＋オフセット値ｏｆｓ＋補正量Ｃ１」に設定する。
第１実施形態では、補正処理装置５０の補正量算出部５２３は、オフセット値ｏｆｓによって調整された補正量Ｃ１を出力し、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Ｃ１」に設定した。本実施形態では、補正量算出部５２３は、補正量Ｃ１とオフセット値ｏｆｓをそれぞれ出力する。すなわち、本実施形態では、補正量Ｃ１はオフセット値ｏｆｓにより調整されない。表示処理装置３０は、虚像Ｉｖの表示位置を「基準位置Ｐ０＋オフセット値ｏｆｓ＋補正量Ｃ１」に設定する。
図１７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１７のステップＳ３０１～Ｓ３０４，Ｓ３０７，Ｓ３０８は、第１実施形態の図１１のステップＳ１０１～Ｓ１０４，Ｓ１０７，Ｓ１０８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Ｃ１と共にオフセット値ｏｆｓを補正処理装置５０から取得する（Ｓ３０５）。表示制御部３２は、基準位置Ｐ０とオフセット値ｏｆｓと補正量Ｃ１とに基づいて、投影装置１０に虚像Ｉｖを表示させる（Ｓ３０６）。具体的には、表示制御部３２は、基準位置Ｐ０とオフセット値ｏｆｓとから、新たな基準位置Ｐ０’を「Ｐ０’＝Ｐ０＋ｏｆｓ」により設定する。オフセット値ｏｆｓで調整される前の基準位置Ｐ０を初期位置とも称する。オフセット値ｏｆｓは、初期位置からのシフト量に相当する。表示制御部３２は、虚像Ｉｖの表示位置を「新たな基準位置Ｐ０’＋補正量Ｃ１」に設定して、投影装置１０に虚像Ｉｖを表示させる。
図１８及び図１９を参照して、第２実施形態における補正処理装置５０の補正制御部５２の動作について説明する。図１８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１８のステップＳ４０１，Ｓ４０２，Ｓ４０４，Ｓ４０５,Ｓ４０７，Ｓ４０９は、第１実施形態の図１２のステップＳ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０５,Ｓ２０７，Ｓ２０９と同一である。図１９は、第２実施形態における補正制御部５２の機能的構成を示している。
本実施形態では、補正量算出部５２３は、ずれ量Ｄ１に基づいて、「Ｃ１＝Ｄ１×Ｇ」により、補正量Ｃ１を算出する（Ｓ４０３）。
補正量算出部５２３は、変動量Ａが第１閾値ａより大きいときの補正量Ｃ１に基づいてオフセット値ｏｆｓを設定する（ｏｆｓ＝－Ｃ１）（Ｓ４０６）。本実施形態のオフセット値ｏｆｓは、画素数に相当する。オフセット値ｏｆｓの初期値は、例えばゼロである。
補正量算出部５２３は、ステップＳ４０３で算出した補正量Ｃ１と、ステップＳ４０６で設定したオフセット値ｏｆｓを表示処理装置３０に出力する（Ｓ４０８）。
以上のように、本実施形態では、表示処理装置３０が、基準位置Ｐ０とオフセット値ｏｆｓと補正量Ｃ１とに基づいて、像の表示位置を制御する。補正処理装置５０は、変動量Ａが第１閾値ａより大きいときの補正量Ｃ１に基づいてオフセット値ｏｆｓを設定する。
変動量Ａが第１閾値ａより大きいときの補正量Ｃ１に基づいてオフセット値ｏｆｓが設定されることにより、表示制御部３２による新たな基準位置Ｐ０’（＝Ｐ０＋ｏｆｓ）と補正量Ｃ１とに基づく表示位置は、第１実施形態の表示位置と実質的に同一となる。よって、本実施形態によれば、第１実施形態と同一の効果が得られる。
（第３実施形態）
第１実施形態では、補正制御部５２は、変動量Ａが第１閾値ａより大きいときに補正量Ｃ１をゼロにリセットした。本実施形態では、補正制御部５２は、変動量Ａが第１閾値ａより大きいときに、補正量Ｃ１の大きさを所定量小さくする。
第１実施形態では、補正制御部５２は、変動量Ａが第１閾値ａより大きいときに補正量Ｃ１をゼロにリセットした。本実施形態では、補正制御部５２は、変動量Ａが第１閾値ａより大きいときに、補正量Ｃ１の大きさを所定量小さくする。
図２０Ａは、第３実施形態における補正処理装置５０の補正制御部５２が行う補正処理を示している。第３実施形態の図２０Ａにおいて、ステップＳ５０７及びＳ５０８が、第１実施形態の図１２のステップＳ２０６と異なる。それ以外のステップは実質的に同一である。
補正制御部５２は、自軸のずれ量Ｄ１に基づいて、虚像Ｉｖの表示位置の補正量Ｃ１を、例えば、「Ｃ１＝Ｄ１×Ｇ」により算出する（Ｓ５０３）。判定部５２２が、変動量Ａが第１閾値ａより大きいときと判断した場合（Ｓ５０５でＮｏ）、第２ずれ量算出部５２１ｂ及び第３ずれ量算出部５２１ｃは、ずれ量Ｄ２，Ｄ３をゼロにリセットする（Ｓ５０６）。補正量算出部５２３は、ステップＳ５０３で算出した補正量Ｃ１がゼロか否かを判断する（Ｓ５０７）。なお、補正量Ｃ１がゼロか否かの判断は、判定部５２２が行ってもよい。
補正量Ｃ１がゼロでなければ（ステップＳ５０７でＮｏ）、補正量算出部５２３は、補正量Ｃ１がゼロに近づくように、補正量Ｃ１の大きさを所定量小さくする（Ｓ５０８）。例えば、補正量算出部５２３が、ステップＳ５０３で算出した補正量Ｃ１から所定量ｑｐｘを減算して、ステップＳ５０９において「Ｃ１－ｑｐｘ」を出力する。別の例では、補正量算出部５２３は、ずれ量Ｄ１から所定量ｑｄｅｇを減算して、「Ｃ１＝（Ｄ１－ｑｄｅｇ）×Ｇ」により補正量Ｃ１を算出してもよい。さらに別の例では、補正量算出部５２３は、図１３に示す補正量Ｃ１の算出において、所定量ｑｄｅｇをオフセット値ｏｆｓとして設定してもよい。補正量算出部５２３は、図１５に示す補正量Ｃ１の算出において、所定量ｑｐｘをオフセット値ｏｆｓとして設定してもよい。所定量ｑｐｘ，ｑｄｅｇは、ずれ量Ｄ１又は補正量Ｃ１の大きさに応じて設定されてもよい。例えば、所定量ｑｐｘは、補正量Ｃ１がゼロより大きい値となるように、補正量Ｃ１よりも小さな値に設定される。所定量ｑｐｘ，ｑｄｅｇの大きさは、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。補正量Ｃ１がゼロであれば（ステップＳ５０７でＹｅｓ）、ステップＳ５０８を実行せずに、ステップＳ５０９に進む。
補正量算出部５２３は、ステップＳ５０３で算出した補正量Ｃ１又はステップＳ５０８で算出した補正量Ｃ１を表示処理装置３０に出力する（Ｓ５０９）。
以上のように補正処理装置５０は、補正処理のサンプリング周期ごとに補正量Ｃ１を算出し、変動量Ａが第１閾値ａより大きいときに、補正量Ｃ１を所定量だけ小さくする。このようにして、補正量Ｃ１を更新しながら補正量Ｃ１を一定量小さくすることで、表示位置を基準位置に近づけることにより、他軸の干渉成分による誤差の影響を低減することができる。また、所定量しか小さくしないため、虚像Ｉｖの位置が急に大きく変わらない。よって、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。さらに、累積誤差も低減することができる。
次に、第３実施形態の変形例について、図２０Ｂを参照して説明する。図２０Ｂは、第３実施形態の変形例における補正処理を示している。第３実施形態では変動量Ａが第１閾値ａより大きいときに、補正量Ｃ１を所定量小さくしていた。第３実施形態の変形例では、変動量Ａが第１閾値ａよりも大きい間、一定時間をかけて補正量Ｃ１をゼロに徐々にリセットする。第３実施形態の変形例における図２０ＢのステップＳ５０１～Ｓ５０７、Ｓ５０９、Ｓ５１０は、第３実施形態とそれぞれ同一である。
判定部５２２が、変動量Ａが第１閾値ａより大きいときと判断した場合（Ｓ５０５でＮｏ）、第２ずれ量算出部５２１ｂ及び第３ずれ量算出部５２１ｃは、ずれ量Ｄ２，Ｄ３をゼロにリセットする（Ｓ５０６）。補正量算出部５２３は、補正量Ｃ１がゼロか否かを判断する（Ｓ５０７）。
補正量Ｃ１がゼロでなければ（ステップＳ５０７でＮｏ）、補正量算出部５２３は、リセット開始フラグがＯＮに設定されているか判断する（Ｓ５１１）。補正量算出部５２３が、リセット開始フラグがＯＮに設定されていないと判断すると（Ｓ５１１でＮｏ）、補正量算出部５２３は、リセット開始フラグをＯＮに設定し、第２オフセット量ｏｆｓ２を算出する（Ｓ５１２）。次に、補正量算出部５２３は、補正量Ｃ１を、算出した第２オフセット量ｏｆｓ２だけ小さくする（Ｓ５１３）。補正量算出部５１３は、小さくした補正量Ｃ１を表示処理装置３０に出力する（Ｓ５１４）。
次に、ステップＳ５０７に戻って、再び、補正量算出部５２３は、補正量Ｃ１がゼロか否かを判断する。補正量算出部５２３が、補正量Ｃ１がゼロでないと判断すると（Ｓ５０７でＮｏ）、補正量算出部５２３は、リセット開始フラグがＯＮに設定されているか判断する。リセット開始フラグがＯＮに設定されていれば（Ｓ５１１でＹｅｓ）、再び補正量Ｃ１をオフセット量ｏｆｓ２だけ小さくする（Ｓ５１３）。このようにして、徐々に補正量Ｃ１を小さくする。
例えば、時刻ｔ１でリセット開始フラグがＯＮに設定されると、リセット開始フラグがＯＮに設定されている間は、補正量Ｃ１が徐々に小さくなり、時刻ｔ１からリセット時間Δｔ１後の時刻ｔ４で補正量が０になる。第２オフセット量ｏｆｓ２は、予め定められた値でもよいし、計算により決められてもよい。例えば、リセット時間Δｔ１を予め設定しておき、サンプリング周期ｔｓとリセット開始時の補正量Ｃ１から、１サンプリング（フローチャートのＳ５０７～Ｓ５１４までの１サイクル）での第２オフセット量ｏｆｓ２をｃ１×ｔｓ／Δｔ１として、ｃ１×ｔｓ／Δｔ１ずつ補正量を小さくしてもよい。
補正量Ｃ１がゼロになると、補正量算出部５２３がステップＳ５０７における判断で補正量Ｃ１がゼロであることを判断し（Ｓ５０７でＹｅｓ）、リセット開始フラグをＯＦＦに設定する（Ｓ５１５）。補正量算出部５２３は、変動量Ａが第１閾値ａ以下の場合、ステップＳ５０７～Ｓ５１４で繰り返し小さくされてゼロとなった補正量Ｃ１を表示処理装置３０に出力する（Ｓ５０９）。
以上のように補正処理装置５０は、変動量Ａが第１閾値ａよりも大きいときに、補正量Ｃ１を一定時間かけて徐々に小さくするので、虚像Ｉｖの位置が徐々に基準位置Ｐ０に戻る。虚像Ｉｖの位置が急に大きく変わらないので、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。
（第４実施形態）
変動量Ａが第１閾値ａより大きいときに、第１実施形態では補正量Ｃ１をゼロにリセットし、第３実施形態では補正量Ｃ１の大きさを所定量小さくした。本実施形態では、ずれ量Ｄ１から算出した補正量Ｃ１の大きさに応じて、補正量Ｃ１を調整する。具体的には、補正量Ｃ１が、第２閾値ｂ以上の場合は補正量Ｃ１を所定量小さくし、補正量Ｃ１が第２閾値ｂ未満のときは、補正量Ｃ１をゼロにリセットする。第２閾値ｂは、補正量の閾値である。
変動量Ａが第１閾値ａより大きいときに、第１実施形態では補正量Ｃ１をゼロにリセットし、第３実施形態では補正量Ｃ１の大きさを所定量小さくした。本実施形態では、ずれ量Ｄ１から算出した補正量Ｃ１の大きさに応じて、補正量Ｃ１を調整する。具体的には、補正量Ｃ１が、第２閾値ｂ以上の場合は補正量Ｃ１を所定量小さくし、補正量Ｃ１が第２閾値ｂ未満のときは、補正量Ｃ１をゼロにリセットする。第２閾値ｂは、補正量の閾値である。
図２１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２１は、第１実施形態の図１２及び第３実施形態の図２０を組み合わせたものである。
本実施形態では、変動量Ａが第１閾値ａより大きい場合（Ｓ６０６でＮｏ）、第２ずれ量算出部５２１ｂ及び第３ずれ量算出部５２１ｃは、ずれ量Ｄ２，Ｄ３をゼロにリセットする（Ｓ６０７）。補正量算出部５２３は、ステップＳ６０３で算出したずれ量に基づく補正量Ｃ１が第２閾値ｂ以上か否かを判断する（Ｓ６０８）。ステップＳ６０８の判断は、判定部５２２が行ってもよい。
補正量Ｃ１が第２閾値ｂ以上であれば（ステップＳ６０８でＹｅｓ）、補正量算出部５２３は補正量Ｃ１を所定量小さくする（Ｓ６０９）。
補正量Ｃ１が第２閾値ｂより小さければ（ステップＳ６０８でＮｏ）、補正量算出部５２３は、補正量Ｃ１をゼロにリセットする（Ｓ６１０）。
以上のように、補正処理装置５０は、補正処理のサンプリング周期ごとに補正量Ｃ１を算出し、変動量Ａが第１閾値ａより大きい場合であって、補正量Ｃ１が第２閾値ｂ以上のときは補正量Ｃ１がゼロに近づくように補正量Ｃ１を所定量小さくし、補正量Ｃ１が第２閾値ｂよりも小さいときは補正量Ｃ１をゼロにリセットする。このように、補正量Ｃ１を更新しながら補正量を一定量小さくし、ある程度小さくなるとリセットすることで、表示位置の補正を車両２００の姿勢の傾きに応じて、見た目に違和感なく行うことができる。
次に、第４実施形態の変形例について、図２１Ｂを参照して説明する。図２１Ｂは、第４実施形態の変形例における補正処理を示している。第４実施形態では、変動量Ａが第１閾値ａより大きい場合で、補正量Ｃ１が第２閾値ｂ以上のときに、補正量算出部５２３が、補正量Ｃ１を所定量小さくしていた。第４実施形態の変形例では、変動量Ａが第１閾値ａよりも大きい場合で、補正量Ｃ１が第２閾値ｂ以上の場合は補正量Ｃ１を徐々に小さくし、補正量Ｃ１が第２閾値ｂ未満の場合は補正量をゼロにリセットする。
第４実施形態の変形例における図２１ＢのステップＳ６０１～Ｓ６０３、Ｓ６０５～Ｓ６０８、及びＳ６１０～Ｓ６１２は、第４実施形態とそれぞれ同一である。また、第４実施形態の変形例における図２１ＢのステップＳ６１５、及びＳ６２１～Ｓ６２４は、第３実施形態の変形例における図２０ＢのステップＳ５１５、及びＳ５１１～Ｓ５１４とそれぞれ同一である。
第４実施形態の変形例では、変動量Ａが第１閾値ａより大きい場合（Ｓ６０６でＮｏ）、第２ずれ量算出部５２１ｂ及び第３ずれ量算出部５２１ｃは、ずれ量Ｄ２，Ｄ３をゼロにリセットする（Ｓ６０７）。補正量算出部５２３は、ステップＳ６０３で算出したずれ量に基づく補正量Ｃ１が第２閾値ｂ以上か否かを判断する（Ｓ６０８）。
補正量Ｃ１が第２閾値ｂ以上であれば（ステップＳ６０８でＹｅｓ）、補正量算出部５２３は、リセット開始フラグがＯＮに設定されているか判断する（Ｓ６２１）。補正量算出部５２３が、リセット開始フラグがＯＮに設定されていないと判定すると（Ｓ６２１でＮｏ）、補正量算出部５２３は、リセット開始フラグをＯＮに設定し、第２オフセット量ｏｆｓ２を算出する（Ｓ６２２）。次に、補正量算出部５２３は、補正量Ｃ１を、算出した第２オフセット量ｏｆｓ２だけ小さくする（Ｓ６２３）。補正量算出部５２３は、小さくした補正量Ｃ１を表示処理装置３０に出力する（Ｓ６２４）。
次に、ステップ６０８に戻って、再び、補正量算出部５２３は、補正量Ｃ１が第２閾値ｂ以上か否かを判断する。補正量算出部５２３が、補正量Ｃ１が第２閾値ｂ以上であると判断すると（Ｓ６０８でＹｅｓ）、補正量算出部５２３は、リセット開始フラグがＯＮに設定されているか判断する（Ｓ６２１）。リセット開始フラグがＯＮに設定されていれば（Ｓ６２１でＹｅｓ）、再び補正量Ｃ１を第２オフセット量ｏｆｓ２だけ小さくする（Ｓ６２３）。このようにして、徐々に補正量Ｃ１を小さくし、補正量Ｃ１が第２閾値ｂ未満になると、補正量算出部５２ｄがステップＳ６０８における判断で補正量Ｃ１が第２閾値ｂ未満であることを判断し（Ｓ６０８でＮｏ）、補正量算出部５２３は補正量Ｃ１をゼロにリセットする（Ｓ６１０）。その後、補正量算出部５２３は、リセット開始フラグをＯＦＦに設定する（Ｓ６１５）。
例えば、時刻ｔ１でリセット開始フラグがＯＮに設定されると、リセット開始フラグがＯＮに設定されている間は、補正量Ｃ１が徐々に小さくなり、時刻ｔ１からリセット時間Δｔ２後の時刻ｔ５で補正量Ｃ１が第２閾値ｂ未満になる。第２オフセット量ｏｆｓ２は、予め定められた値でもよいし、計算により決められてもよい。例えば、リセット時間Δｔ２を予め設定しておき、サンプリング周期ｔｓとリセット開始時の補正量ｃ１から、１サンプリング（フローチャートのＳ６０８～Ｓ６２４までの１サイクル）での第２オフセット量を（Ｃ１－ｂ）×ｔｓ／Δｔ２として、（Ｃ１－ｂ）×ｔｓ／Δｔ２ずつ補正量を小さくしてもよい。
以上のように、補正処理装置５０は、変動量Ａが第１閾値ａよりも大きい場合であって、補正量Ｃ１が第２閾値ｂ以上のときは補正量Ｃ１がゼロに近づくように補正量Ｃ１を一定量ずつ小さくし、補正量Ｃ１が第２閾値ｂよりも小さいときは補正量Ｃ１をゼロにリセットする。これにより、表示位置の補正及び累積誤差の解消を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実施形態では、変動量Ａを他軸のずれ量Ｄ２，Ｄ３に基づいて設定した。本実施形態では、変動量Ａを他軸のずれ量Ｄ２，Ｄ３から算出される補正量Ｃ２，Ｃ３に基づいて設定する。すなわち、本実施形態では、補正量Ｃ２，Ｃ３で示される画素数に基づいて、自軸の補正量Ｃ１のリセットのタイミングを制御する。自軸の補正量Ｃ１の算出及びリセットの方法は、第１～第４実施形態と同一である。
第１実施形態～第４実施形態では、変動量Ａを他軸のずれ量Ｄ２，Ｄ３に基づいて設定した。本実施形態では、変動量Ａを他軸のずれ量Ｄ２，Ｄ３から算出される補正量Ｃ２，Ｃ３に基づいて設定する。すなわち、本実施形態では、補正量Ｃ２，Ｃ３で示される画素数に基づいて、自軸の補正量Ｃ１のリセットのタイミングを制御する。自軸の補正量Ｃ１の算出及びリセットの方法は、第１～第４実施形態と同一である。
図２２は、第５実施形態における補正処理装置５０の内部構成を示している。図２２の自軸用の第１補正量算出部５２３ａは、図２の補正量算出部５２３に相当する。本実施形態において、補正制御部５２は、他軸の補正量Ｃ２，Ｃ３を算出するための第２補正量算出部５２３ｂ及び第３補正量算出部５２３ｃをさらに備える。
図２３は、第５実施形態における補正処理装置５０の補正制御部５２が行う補正処理を示している。第５実施形態の図２３のステップＳ７０１，Ｓ７０２，Ｓ７０６，Ｓ７０８，Ｓ７０９は、第１実施形態の図１２のステップＳ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２０６，Ｓ２０８，Ｓ２０９と同一である。
本実施形態では、第１～第３補正量算出部５２３ａ，５２３ｂ，５２３ｃは、それぞれ、ずれ量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に基づいて、補正量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を算出する（Ｓ７０３）。自軸の補正量Ｃ１の算出は、例えば、第１実施形態と同一である。他軸用の第２補正量算出部５２３ｂ及び第３補正量算出部５２３ｃは、例えば、角度を画素数に換算するための換算係数Ｇをずれ量Ｄ２，Ｄ３にそれぞれ乗算して、「Ｃ２＝Ｄ２×Ｇ」、「Ｃ３＝Ｄ３×Ｇ」により、補正量Ｃ２，Ｃ３を算出する。
判定部５２２は、他軸の補正量Ｃ２，Ｃ３に基づいて変動量Ａを設定する（Ｓ７０４）。本実施形態において、変動量Ａは、補正量Ｃ２と補正量Ｃ３のいずれか大きいほうである。
なお、変動量Ａは、補正量Ｃ２であってもよいし、補正量Ｃ３であってもよい。変動量Ａは、演算、例えば式（２）により算出されてもよい。
判定部５２２は、変動量Ａを第１閾値ａと比較する（Ｓ７０５）。変動量Ａが第１閾値ａよりも大きいときは（Ｓ７０５でＮｏ）、第１補正量算出部５２３ａが自軸の補正量Ｃ１をゼロにリセットする（Ｓ７０６）と共に、第２補正量算出部５２３ｂ及び第３補正量算出部５２３ｃは、他軸用の補正量Ｃ２，Ｃ３をゼロにリセットする（Ｓ７０７）。例えば、図１４に示すように、第２ずれ量算出部５２１ｂがｘ＝０且つＤ２’＝０として、ゼロのずれ量Ｄ２を出力することにより、第２補正量算出部５２３ｂは「Ｃ２＝０×Ｇ」により補正量Ｃ２をゼロにリセットする。第３ずれ量算出部５２１ｃにおいても、同様の方法で、補正量Ｃ３をゼロにリセットすることができる。
以上のように、補正処理装置５０は、他軸の角速度から算出した移動体の姿勢の傾き量が第１閾値ａより大きいときに、補正量Ｃ１をゼロにリセットする。本実施形態において、移動体の姿勢の傾き量は、補正量Ｃ２，Ｃ３に基づいて設定される変動量Ａである。すなわち、本実施形態では、姿勢の傾き量は画素数で表される。本実施形態は、第１実施形態と同等の効果が得られる。
（第６実施形態）
第１～第５実施形態では、補正対象の軸が一つである場合について説明した。本実施形態では、ピッチ軸、ヨー軸、ロール軸の全てが補正対象の軸である場合について説明する。
第１～第５実施形態では、補正対象の軸が一つである場合について説明した。本実施形態では、ピッチ軸、ヨー軸、ロール軸の全てが補正対象の軸である場合について説明する。
図２４は、第６実施形態における補正制御部５２の機能的構成を示している。本実施形態の補正制御部５２は、第１軸算出部５２０Ａ、第２軸算出部５２０Ｂ、及び第３軸算出部５２０Ｃを備える。第１軸算出部５２０Ａ、第２軸算出部５２０Ｂ、及び第３軸算出部５２０Ｃは、例えば、それぞれ、ピッチ軸用、ヨー軸用、及びロール軸用である。第１軸算出部５２０Ａ、第２軸算出部５２０Ｂ、及び第３軸算出部５２０Ｃは、それぞれ、図２に示す、自軸用の第１ずれ量算出部５２１ａ、他軸用の第２ずれ量算出部５２１ｂ及び第３ずれ量算出部５２１ｃ、判定部５２２、並びに補正量算出部５２３を備える。
自軸及び他軸のずれ量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の算出及びリセット方法と、自軸及び他軸の補正量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の算出及びリセット方法は、第１～第５実施形態と同一である。自軸がピッチ軸であれば、他軸はヨー軸及びロール軸となる。自軸がヨー軸であれば、他軸はピッチ軸及びロール軸となる。自軸がロール軸であれば、他軸はヨー軸及びピッチ軸となる。
本実施形態によれば、三軸の全てを補正対象の軸とした場合のそれぞれの他軸干渉成分を抑制することができる。
なお、本実施形態では、三軸の全てを補正対象の軸としたが、補正対象の軸は二軸であってもよい。この場合、補正制御部５２は、第１軸算出部５２０Ａと第２軸算出部５２０Ｂを備えていればよい。本実施形態においては、補正対象の軸に対して他軸が２つある場合について説明したが、補正対象の軸に対して他軸は一つであってもよい。例えば、補正対象の軸はピッチ軸とロール軸であり、他軸はヨー軸であってもよい。補正対象の軸はピッチ軸とヨー軸であり、他軸はロール軸であってもよい。
（第７実施形態）
第１実施形態～第６実施形態では、変動量Ａが第１閾値ａよりも大きいときに自軸の補正量Ｃ１をゼロにリセットする又は所定量小さくすることによって、他軸干渉成分を抑制した。本実施形態は、自軸及び他軸の角速度に基づいて、他軸干渉成分を除去した角速度Ｇｘ’，Ｇｙ’，Ｇｚ’を算出する。すなわち、他軸干渉を受けない場合の本来の角速度を算出して、自軸のずれ量Ｄ１を算出する。本実施形態では、補正量Ｃ１はリセットされない。本実施形態は、図８Ｂ及び図９Ｂに示すように、ジャイロセンサ４１の取付け誤差に起因した他軸干渉を低減することができる。
第１実施形態～第６実施形態では、変動量Ａが第１閾値ａよりも大きいときに自軸の補正量Ｃ１をゼロにリセットする又は所定量小さくすることによって、他軸干渉成分を抑制した。本実施形態は、自軸及び他軸の角速度に基づいて、他軸干渉成分を除去した角速度Ｇｘ’，Ｇｙ’，Ｇｚ’を算出する。すなわち、他軸干渉を受けない場合の本来の角速度を算出して、自軸のずれ量Ｄ１を算出する。本実施形態では、補正量Ｃ１はリセットされない。本実施形態は、図８Ｂ及び図９Ｂに示すように、ジャイロセンサ４１の取付け誤差に起因した他軸干渉を低減することができる。
図２５は、第７実施形態の補正処理装置５０の内部構成を示している。本実施形態では、補正制御部５２は、角速度修正部５２４、自軸用の第１ずれ量算出部５２１ａ、及び補正量算出部５２３を備える。角速度修正部５２４は、自軸及び他軸の角速度に基づいて、他軸干渉成分を除去した角速度Ｇｘ’，Ｇｙ’，Ｇｚ’を算出する。第１ずれ量算出部５２１ａ及び補正量算出部５２３の動作は、第１～第６実施形態と実質的に同一である。すなわち、第１ずれ量算出部５２１ａは、角速度からずれ量Ｄ１を算出する。補正量算出部５２３は、ずれ量Ｄ１を画素数に変換して補正量Ｃ１を算出する。
図２６は、第７実施形態の補正処理装置５０の補正制御部５２が行う補正処理を示している。角速度修正部５２４は、例えば、図８Ｂのようにジャイロセンサ４１が傾いて取り付けられている場合の、ロール軸周り、ピッチ軸周り、及びヨー軸周りのそれぞれの傾きθ、α、βを示すデータを、例えば、姿勢検出装置４０から取得する（Ｓ８０１）。角速度修正部５２４は、ジャイロセンサ４１から出力される車両２００の角速度Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを示す角速度情報を取得する（Ｓ８０２）。角速度修正部５２４は、傾きθ、α、βと、角速度Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚとに基づいて、他軸干渉補正後の角速度Ｇｘ’，Ｇｙ’，Ｇｚ’を算出する（Ｓ８０３）。
検出した角速度Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚと他軸干渉がない場合の角速度Ｇｘ’，Ｇｙ’，Ｇｚ’との関係は、式（３）となる。
ここで、回転行列Ｒを式（４）のように定義する。
式（３）及び式（４）から式（５）を導出できる。ここで、Ｒ－１は、Ｒの逆行列である。
逆行列Ｒ－１は、式（６）となる。
よって、式（５）の逆行列Ｒ－１を式（６）に置き換えることにより、式（７）が導出される。
角速度修正部５２４は、傾きθ、α、βと、ジャイロセンサ４１から取得した角速度Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚとに基づいて、式（７）により、他軸干渉補正後の角速度Ｇｘ’，Ｇｙ’，Ｇｚ’を算出する。
第１ずれ量算出部５２１ａは、他軸干渉補正後の角速度に基づいて、自軸のずれ量Ｄ１を算出する（Ｓ８０４）。例えば、自軸がピッチ軸の場合は、第１ずれ量算出部５２１ａは、他軸干渉補正後の角速度Ｇｙ’に基づいてずれ量Ｄ１を算出する。補正量算出部５２３は、ずれ量Ｄ１を画素数に変換して補正量Ｃ１を算出する（Ｓ８０５）。補正量算出部５２３は、算出した補正量Ｃ１を表示処理装置３０に出力する（Ｓ８０６）。補正制御部５２は、補正処理を継続するか否かを判断する（Ｓ８０７）。補正処理を継続する場合（Ｓ８０７でＹｅｓ）は、ステップＳ８０２に戻る。補正処理を継続しない場合（Ｓ８０７でＮｏ）は、図２６に示す処理を終了する。
以上のように、本実施形態では、補正処理装置５０が、ジャイロセンサ４１の車両２００への取り付け角度である傾きθ、α、βと、ジャイロセンサ４１が検出した角速度Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚとに基づいて、他軸干渉補正後の角速度Ｇｘ’，Ｇｙ’，Ｇｚ’を算出する。すなわち、他軸の姿勢変動が干渉していないときの自軸の姿勢変動のみの大きさを算出する。これにより、ジャイロセンサ４１の取付け誤差に起因した他軸の姿勢変動による干渉が発生している場合であっても、他軸干渉補正後の角速度に基づいて補正量Ｃ１を算出することで、像の表示位置のずれを精度良く抑制することができる。
（第８実施形態）
第１実施形態～第７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。
第１実施形態～第７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２７は、第８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、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、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、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、第１ずれ量算出部５２１ａ、第２ずれ量算出部５２１ｂ、第３ずれ量算出部５２１ｃ、判定部５２２、補正量算出部５２３、及び表示制御部３２を備える。本実施形態の第１ずれ量算出部５２１ａ、第２ずれ量算出部５２１ｂ、第３ずれ量算出部５２１ｃ、判定部５２２、補正量算出部５２３、及び表示制御部３２は、図２に示す、第１ずれ量算出部５２１ａ、第２ずれ量算出部５２１ｂ、第３ずれ量算出部５２１ｃ、判定部５２２、補正量算出部５２３、及び表示制御部３２にそれぞれ対応する。
記憶部６３は、記憶部３３及び記憶部５３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、投影装置１０に相当する機能又は構造を備えてもよい。
以上のように、表示装置６００は、取得部、表示部６５、及び制御部６２を備える。例えば、通信部６１が、第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動と、第１軸と直交する第２軸を回転軸とする移動体の第２の姿勢変動とを示す姿勢変動情報を取得する取得部に相当する。表示部６５は、基準位置と補正量とに基づく表示位置に像を表示する。制御部６２は、第１の姿勢変動の大きさに基づいて補正量を設定する。制御部６２は、補正量の設定において、第１の姿勢変動の大きさに対する第２の姿勢変動の干渉を、第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する。
本実施形態によれば、第１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、第１実施形態から第８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。また、上記第１実施形態～第８実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施形態を例示する。
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、第１実施形態から第８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。また、上記第１実施形態～第８実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施形態を例示する。
上記実施形態では、情報取得装置２０が、ＧＰＳモジュール２１及びカメラ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備えてもよい。情報取得装置２０は、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、カメラ２２、画像処理装置、加速度センサ、レーダー、音波センサ、及びＡＤＡＳ（Advanced Driver-Assistance Systems）の白線検知装置などのうち、１つ以上を含んでもよい。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、カメラ２２、及び車速センサなどは、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、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。
第１実施形態～第７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、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、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。
第１実施形態～第７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。
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。
（実施形態の概要）
（１）本開示の表示システムは、第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動を検出する検出装置と、基準位置と補正量とに基づいて、像の表示位置を制御する表示処理装置と、第１の姿勢変動の大きさに基づいて補正量を設定する補正処理装置と、を備え、検出装置は、第１軸と直交する第２軸を回転軸とする移動体の第２の姿勢変動を検出し、補正処理装置は、補正量の設定において、第１の姿勢変動の大きさに対する第２の姿勢変動の干渉を、第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する。
（１）本開示の表示システムは、第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動を検出する検出装置と、基準位置と補正量とに基づいて、像の表示位置を制御する表示処理装置と、第１の姿勢変動の大きさに基づいて補正量を設定する補正処理装置と、を備え、検出装置は、第１軸と直交する第２軸を回転軸とする移動体の第２の姿勢変動を検出し、補正処理装置は、補正量の設定において、第１の姿勢変動の大きさに対する第２の姿勢変動の干渉を、第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する。
これにより、他軸の姿勢変動による干渉が発生した場合であっても、像の位置ずれを精度良く抑制することができる。
（２）（１）の表示システムにおいて、第２の姿勢変動の大きさに基づく干渉の補正は、補正処理装置が、第２の姿勢変動に基づいて第２軸を基準にした移動体の姿勢の傾き量を設定し、姿勢の傾き量が第１閾値より大きいときに、補正量をゼロにリセットすることであってもよい。
補正量をゼロにリセットすることで、他軸の干渉成分による誤差の影響を排除することができる。
（３）（１）の表示システムにおいて、第２の姿勢変動の大きさに基づく干渉の補正は、補正処理装置が、第２の姿勢変動に基づいて第２軸を基準にした移動体の姿勢の傾き量を設定し、姿勢の傾き量が第１閾値より大きいときに、補正量がゼロに近づくように補正量を所定量小さくすることであってもよい。
表示位置を基準位置に近づけることにより、他軸の干渉成分による誤差の影響を低減することができる。
（４）（１）の表示システムにおいて、第２の姿勢変動の大きさに基づく干渉の補正は、補正処理装置が、第２の姿勢変動に基づいて第２軸を基準にした移動体の姿勢の傾き量を設定し、姿勢の傾き量が第１閾値より大きい場合に、補正量が第２閾値以上のときは補正量がゼロに近づくように補正量を所定量小さくし、補正量が第２閾値よりも小さいときは補正量をゼロにリセットすることであってもよい。
（５）（１）の表示システムにおいて、第２の姿勢変動の大きさに基づく干渉の補正は、補正処理装置が、移動体への検出装置の取り付け角度と、検出された第１の姿勢変動及び第２の姿勢変動とに基づいて、第２の姿勢変動が干渉していないときの第１の姿勢変動の大きさを算出することであってもよい。
第２の姿勢変動が干渉していないときの第１の姿勢変動の大きさに基づいて補正量を算出することにより、他軸干渉成分による誤差の影響を低減することができる。よって、像の表示位置のずれを抑制することができる。
（６）（１）の表示システムにおいて、第２軸は、第１軸と異なる互いに直交する複数の軸を含み、補正処理装置は、複数の軸をそれぞれ回転軸とした移動体の姿勢変動のうち、最も大きな姿勢変動を第２の姿勢変動としてもよい。
（７）（１）の表示システムにおいて、第１軸はピッチ軸であり、第２軸はヨー軸とロール軸の少なくとも一方であってもよい。
第１軸を限定することで、回路容量を削減することができる。
（８）（１）の表示システムにおいて、第１軸はピッチ軸とロール軸であり、第２軸はヨー軸であってもよい。
（９）（１）の表示システムにおいて、第１軸はピッチ軸とヨー軸であり、第２軸はロール軸であってもよい。
（１０）（１）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。
（１１）（１０）の表示システムにおいて、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ってもよい。
（１２）本開示の表示装置は、第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動と、第１軸と直交する第２軸を回転軸とする移動体の第２の姿勢変動とを示す姿勢変動情報を取得する取得部と、基準位置と補正量とに基づく表示位置に像を表示する表示部と、第１の姿勢変動の大きさに基づいて補正量を設定する制御部と、を備え、制御部は、補正量の設定において、第１の姿勢変動の大きさに対する第２の姿勢変動の干渉を、第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する。
（１３）本開示の表示制御方法は、コンピュータの演算部が行う表示制御方法であって、第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動と、第１軸と直交する第２軸を回転軸とする移動体の第２の姿勢変動とを示す姿勢変動情報を取得するステップと、基準位置と補正量とに基づく表示位置に像を表示するステップと、第１の姿勢変動の大きさに基づいて補正量を設定するステップと、を含み、補正量の設定において、第１の姿勢変動の大きさに対する第２の姿勢変動の干渉を、第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する。
本開示の全請求項に記載の表示システム、表示装置、及び表示制御方法は、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、虚像を車両のフロントガラスの前方に表示する表示装置及び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
５２１ａ 第１ずれ量算出部
５２１ｂ 第２ずれ量算出部
５２１ｃ 第３ずれ量算出部
５２２ 判定部
５２３ 補正量算出部
５３ 記憶部
１００ 表示システム
６００ 表示装置
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
５２１ａ 第１ずれ量算出部
５２１ｂ 第２ずれ量算出部
５２１ｃ 第３ずれ量算出部
５２２ 判定部
５２３ 補正量算出部
５３ 記憶部
１００ 表示システム
６００ 表示装置
Claims (13)
- 第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動と、前記第１軸と直交する第２軸を回転軸とする前記移動体の第２の姿勢変動と、を検出する検出装置と、
基準位置と補正量とに基づいて、像の表示位置を制御する表示処理装置と、
前記第１の姿勢変動の大きさに基づいて前記補正量を設定する補正処理装置と、
を備え、
前記補正処理装置は、前記補正量の設定において、前記第２の姿勢変動に基づいて前記第２軸を基準にした前記移動体の姿勢の傾き量を設定し、前記姿勢の傾き量が第１閾値より大きいときに、前記補正量がゼロに近づくように前記補正量を小さくすることで、前記第１の姿勢変動の大きさに対する前記第２の姿勢変動の干渉を、前記第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する、
表示システム。 - 前記姿勢の傾き量が前記第１閾値より大きいときに、前記補正量をゼロにリセットすることである、
請求項１に記載の表示システム。 - 前記姿勢の傾き量が前記第１閾値より大きいときに、前記補正量がゼロに近づくように前記補正量を所定量小さくすることである、
請求項１に記載の表示システム。 - 前記姿勢の傾き量が前記第１閾値より大きい場合に、前記補正量が第２閾値以上のときは前記補正量がゼロに近づくように前記補正量を所定量小さくし、前記補正量が前記第２閾値よりも小さいときは前記補正量をゼロにリセットすることである、
請求項１に記載の表示システム。 - 前記第２の姿勢変動の大きさに基づく前記干渉の補正は、前記補正処理装置が、前記移動体への前記検出装置の取り付け角度と、検出された前記第１の姿勢変動及び前記第２の姿勢変動とに基づいて、前記第２の姿勢変動が干渉していないときの前記第１の姿勢変動の大きさを算出することである、
請求項１に記載の表示システム。 - 第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動と、前記第１軸と直交する第２軸を回転軸とする前記移動体の第２の姿勢変動と、を検出する検出装置と、
基準位置と補正量とに基づいて、像の表示位置を制御する表示処理装置と、
前記第１の姿勢変動の大きさに基づいて前記補正量を設定する補正処理装置と、
を備え、
前記第２軸は、前記第１軸と異なる互いに直交する複数の軸を含み、
前記補正処理装置は、前記補正量の設定において、前記複数の軸をそれぞれ回転軸とした前記移動体の姿勢変動のうち、最も大きな姿勢変動を前記第２の姿勢変動とし、前記第１の姿勢変動の大きさに対する前記第２の姿勢変動の干渉を、前記第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する、
表示システム。 - 前記第１軸はピッチ軸であり、前記第２軸はヨー軸とロール軸の少なくとも一方である、
請求項１に記載の表示システム。 - 前記第１軸はピッチ軸とロール軸であり、前記第２軸はヨー軸である、
請求項１に記載の表示システム。 - 前記第１軸はピッチ軸とヨー軸であり、前記第２軸はロール軸である、
請求項１に記載の表示システム。 - 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に記載の表示システム。 - 前記移動体は、車両であり、
前記像は、前記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１０に記載の表示システム。 - 第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動と、前記第１軸と直交する第２軸を回転軸とする前記移動体の第２の姿勢変動とを示す姿勢変動情報を取得する取得部と、
基準位置と補正量とに基づく表示位置に像を表示する表示部と、
前記第１の姿勢変動の大きさに基づいて前記補正量を設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記補正量の設定において、前記第２の姿勢変動に基づいて前記第２軸を基準にした前記移動体の姿勢の傾き量を設定し、前記姿勢の傾き量が第１閾値より大きいときに、前記補正量がゼロに近づくように前記補正量を小さくすることで、前記第１の姿勢変動の大きさに対する前記第２の姿勢変動の干渉を、前記第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する、
表示装置。 - コンピュータの演算部が行う表示制御方法であって、
第１軸を回転軸とする移動体の第１の姿勢変動と、前記第１軸と直交する第２軸を回転軸とする前記移動体の第２の姿勢変動とを示す姿勢変動情報を取得するステップと、
基準位置と補正量とに基づく表示位置に像を表示するステップと、
前記第１の姿勢変動の大きさに基づいて前記補正量を設定するステップと、
を含み、
前記補正量の設定において、前記第２の姿勢変動に基づいて前記第２軸を基準にした前記移動体の姿勢の傾き量を設定し、前記姿勢の傾き量が第１閾値より大きいときに、前記補正量がゼロに近づくように前記補正量を小さくすることで、前記第１の姿勢変動の大きさに対する前記第２の姿勢変動の干渉を、前記第２の姿勢変動の大きさに基づいて補正する、
表示制御方法。
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