WO2021095590A1

WO2021095590A1 - 表示制御装置

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Publication number: WO2021095590A1
Application number: PCT/JP2020/041081
Authority: WO
Inventors: 泉樹立入; 大祐竹森
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2021-05-20
Also published as: US12051345B2; JP7120982B2; US20220270527A1; JP2021075174A

Abstract

本開示の１つの局面の表示制御装置（３）は、情報生成部（６１）と走行状態取得部（６３）と姿勢値取得部（６５）と特性取得部（６７）とフィルタ処理部（６９）と表示位置補正部（７３）とを備える。情報生成部（６１）は画像と風景とを重ねて表示する表示位置を設定する。走行状態取得部（６３）は車両２の走行状態を取得する。姿勢値取得部（６５）は車両姿勢値を取得する。特性取得部（６５）は車両特性値を取得する。フィルタ処理部（６９）は車両姿勢値をフィルタ処理する。表示位置補正部（７３）は表示位置を補正する補正量を算出し補正量に基づいて表示位置を補正する。更にフィルタ処理部（６９）は車両（２）の走行状態に応じてフィルタの特性を設定しフィルタ処理を行う。

Description

表示制御装置

関連出願の相互参照

　本国際出願は、２０１９年１１月１１日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１９－２０３９７５号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１９－２０３９７５号の全内容を本国際出願に参照により援用する。

　本開示は、車載ディスプレイ等による表示を制御する技術に関する。

　従来、ウィンドシールド越しに見える車外の風景中の対象物に虚像を重畳表示する装置として、ＡＲ機能を有したヘッドアップディスプレイ（以下、ＡＲ－ＨＵＤ）が知られている。ＡＲは、Augmented Realityの略であり、拡張現実と訳される。ＨＵＤは、Head Up Displayの略である。

　ところで、ＡＲ－ＨＵＤでは、車両のピッチ角やロール角の変化によって、風景中の虚像の重畳位置がずれるという問題がある。

　この対策として、下記特許文献１には、車両姿勢のピッチ角やロール角を角度センサによって検出し、検出した角度に基づいて車両姿勢を推定し、推定された車両姿勢に基づいて、ウィンドシールドに映像を投影するミラーの角度や映像内での表示位置を調整する技術が開示されている。つまり、このようにして表示位置を調整することで、虚像の位置ずれを抑制する技術が開示されている。

国際公開第２０１８／０４２８９８号

　発明者の詳細な検討の結果、下記の課題が見出された。

　前記特許文献１に記載の従来技術では、例えばピッチ角センサの出力値（即ち、センサ値）に応じて、車両姿勢（例えば、ピッチ角）を推定して表示位置を補正している。しかし、走行状態においては、センサ値が素早く変化することが多く、そのような場合には、前記従来技術では、表示位置も素早く変化してしまうので、虚像の表示がチラついて見えにくい可能性がある。

　この対策として、センサ値にローパスフィルタ（即ち、ＬＰＦ）をかけて、センサ値をゆっくり変化させることも考えられる。しかし、この場合には、表示位置を補正する際の追従性が低下する。そのため、虚像の重畳位置がずれた状態が長くなって、特に走行状態では、表示内容の認識性が低下する可能性がある。

　このように、車載のディスプレイ等における表示のチラツキの抑制と表示位置の素早い補正との両立は容易ではないという課題が見出された。

　本開示の一つの局面は、車載のディスプレイ等における表示のチラツキの抑制と表示位置の素早い補正とを両立できる技術を提供できることが望ましい。

　本開示の１つの局面は、情報生成部と走行状態取得部と姿勢値取得部と特性取得部とフィルタ処理部と表示位置補正部とを備えている。

　情報生成部は、車両の運転席の前方に配置されて車両の前方の風景が視認可能な表示部に対して、運転者に虚像として認識させる画像を風景に重ねて表示するために、画像と風景とを重ねて表示する表示位置を設定するように構成されている。

　走行状態取得部は、車両の走行状態を取得するように構成されている。

　姿勢値取得部は、車両の姿勢を示す車両姿勢値を取得するように構成されている。

　特性取得部は、車両の特性を示す車両特性値を、当該車両特性値を記憶した特性記憶部から取得するように構成されている。

　フィルタ処理部は、姿勢値取得部によって取得された車両姿勢値を、フィルタを用いてフィルタ処理するように構成されている。このフィルタ処理部は、走行状態取得部によって取得された車両の走行状態に応じてフィルタの特性を設定し、その設定されたフィルタを用いてフィルタ処理を行うように構成されている。

　表示位置補正部は、フィルタ処理部で処理された車両姿勢値と、特性取得部によって取得された車両特性値と、に基づいて、画像と風景とを重ねて表示する表示位置を補正する補正量を算出し、その補正量に基づいて表示位置を補正するように構成されている。

　このような構成によれば、フィルタ処理部で処理された車両姿勢値と車両特性値とに基づいて、表示位置の補正量を算出して補正を行う場合には、車両の走行状態に応じて設定されたフィルタによってフィルタ処理された車両姿勢値を用いる。つまり、表示位置の補正を行う場合には、車両の走行状態に応じて適切にフィルタ処理された車両姿勢値を用いることができる。

　そのため、表示部に虚像として認識させる画像を風景に重ねて表示する際に、走行状態に応じて、表示のチラツキを抑制でき、しかも、表示位置の素早い補正を実現することが可能である。つまり、車載のディスプレイ等における表示のチラツキの抑制と表示位置の素早い補正との両立が可能である。

　例えば車両が加速状態にある場合には、車両が停車状態や定速走行状態にある場合に比べて、時定数の大きなフィルタを採用することにより、加速状態では、表示のチラツキを低減できるとともに、停車状態等では、表示位置の素早い補正が可能となる。

情報表示システムの構成を示すブロック図である。投影領域を示す説明図である。ＨＵＤ装置の配置等を示す説明図である。表示制御装置の構成を機能的に示すブロック図である。移動平均フィルタを用いた場合の電圧信号の変化を示す説明図である。表示制御装置にて実行されるメインの処理を示すフローチャートである。表示制御装置にて実行される表示位置の補正量を算出するための処理を示すフローチャートである。ピッチ角の変化および眼位置のずれと、ＨＵＤ表示面での重畳表示位置との関係を示す説明図である。眼位置のずれと、ＨＵＤ表示面での重畳表示位置との関係を示す説明図である。ハイトセンサの検出値と車両ピッチ角との関係を示す簡易モデルを示す説明図である。車速とピッチ角との関係を示す説明図である。

　以下に、図面を参照しながら、本開示を実施するための例示的な実施形態を説明する。

　［１．実施形態］
　［１－１．全体構成］
　まず、本実施形態の表示制御装置を備えた情報表示システムの全体構成について説明する。

　図１に示すように、情報表示システム１は、例えば図２に示す車両２に搭載して使用される。以下、情報表示システム１を搭載する車両２を自車２ということがある。

　情報表示システム１は、表示制御装置３を備える。また、情報表示システム１は、周辺監視部５と、挙動検知部７と、ドライバ検知部９と、地図記憶部１１と、測位部１３と、ナビゲーション装置１５と、特性記憶部１７と、ヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤ）装置１９とを備えてもよい。なお、ＨＵＤは、Head Up Displayの略である。

　情報表示システム１を構成する各部は、車載ＬＡＮを介して情報を送受信してもよい。ＬＡＮは、Local Area Networkの略である。

　情報表示システム１は、ＨＵＤ装置１９によって、図２に示すように、運転席前方に位置するウィンドシールド２１の投影領域２３に画像を投影することで、ウィンドシールド２１を通して運転者（即ち、ドライバ）に視認される実風景に重ねて、様々な情報を表示する。以下では、このような実風景に重畳して表示される画像をＡＲ画像という。ＡＲは、Augmented Realityの略である。つまり、ここでは、ＨＵＤ装置１９として、上述したＡＲ機能を有したヘッドアップディスプレイ（即ち、ＡＲ－ＨＵＤ）装置を用いる。

　図１に示すように、周辺監視部５は、レーダセンサおよびカメラのうち少なくとも一方を備える。レーダセンサは、赤外線、ミリ波、超音波などをレーダ波として使用し、レーダ波を反射した物標との距離や、その物標が存在する方向等を検出する。カメラとしては、可視光カメラや赤外線カメラ等が用いられる。カメラは、ウィンドシールド２１を通してドライバによって視認される領域（以下、視認領域）を撮像範囲として含むように配置される。レーダセンサは、カメラと同様に、視認領域を検知範囲として含むように配置される。

　周辺監視部５は、車両（例えば、自車）２の走行路上に存在する物標をレーダセンサおよびカメラで検知し、検知した物標の位置を含む物標情報等を生成する。周辺監視部５の検出対象には、例えば、先進運転支援システム（即ち、ＡＤＡＳ）での処理の対象となる種々の物標が含まれる。ＡＤＡＳは、Advanced Driver Assistance Systemの略である。なお、周辺監視部５は、後述する地図記憶部１１に記憶された地図情報に基づいて、物標の位置を含む物標情報を生成してもよい。

　挙動検知部７は、ドライバによる運転操作を表す信号、その運転操作の結果である車両２の挙動を表す信号、および車両２の挙動に影響を与える車両２の状態を表す信号を出力する種々のセンサを含む。

　例えば、挙動検知部７は、車速センサ３１、加速度センサ３３、出力トルクの検出用のセンサ類３５、ハイトセンサ３７等を含む。

　車速センサ３１は、車両２の速度を検出するセンサである。

　加速度センサ３３は、車両２の前後加速度を検出するセンサである。

　センサ類３５は、タイヤの出力トルク（即ち、タイヤ出力）を算出するための各種の信号を検出するための各種のセンサを有する。センサ類３５としては、例えば内燃機関（即ち、エンジン）で駆動される車両２では、エンジンに供給される燃料量や空気量等を検出する各種のセンサが挙げられる。そして、各センサから出力されるセンサ値から、エンジンの出力トルク、従ってタイヤの出力トルクを算出することができる。

　また、センサ類３５としては、例えば電気で駆動される車両２では、タイヤを駆動するモータに供給される電気の電圧や電流を検出する各種のセンサが挙げられる。そして、各センサから出力されるセンサ値から、タイヤの出力トルクを算出することができる。

　ハイトセンサ３７は、車両２の車輪（例えば、前輪又は後輪）のいずれかに設けられ、車輪の車軸と車体との相対変位量（以下、車高検出値）Ｈに応じた検出信号を出力する。つまり、このハイトセンサ３７は、車高の変化量を検出する変化量検出部である。なお、この車高検出値Ｈとしては、サスペンションの変位量が挙げられる。本実施形態では、ハイトセンサ３７は、例えば右後輪に設けられる。

　なお、挙動検知部７には、前記センサ３３～３７以外に、例えば、アクセルペダルセンサ、ブレーキペダルセンサ、舵角センサ、方向指示スイッチ、およびヨーレートセンサ等が含まれてもよい。

　ドライバ検知部９は、車内カメラにより撮像されたドライバの顔画像から、顔位置、顔の向き、眼位置および視線方向といったドライバの状態を検知する装置である。このドライバ検知部９からの信号に基づいて、後述するように、眼の上下や前後の位置を示す位置情報（即ち、眼情報）を得ることができる。なお、ドライバ検知部９は、いわゆるドライバ状況モニタリングシステム（即ち、ＤＳＭ）として知られている。ＤＳＭは、Driver Status Monitoring systemの略である。

　地図記憶部１１には、地図情報およびＡＲ情報等が記憶される。地図情報は、ナビゲーション装置１５による経路案内や実風景にＡＲ画像を重畳表示させるために用いられる。

　地図情報には、例えば、道路に関する情報、白線等の区画線および道路標示に関する情報、構造物に関する情報が含まれる。道路に関する情報には、例えば、地点別の位置情報、カーブ曲率や勾配、他の道路との接続関係といった形状情報が含まれる。区画線および道路標示に関する情報には、例えば、区画線および道路標示の種別情報、位置情報、および３次元形状情報が含まれる。構造物に関する情報には、例えば、各構造物の種別情報、位置情報、および形状情報が含まれる。ここで構造物には、例えば、道路標識、信号機、街灯、トンネル、陸橋、および道路に面する建物等が含まれる。

　地図情報は、上述の位置情報および形状情報を、３次元座標で表される特徴点の点群データやベクトルデータ等の形式で有する。すなわち地図情報は、位置情報に関して経緯度に加えて高度を含んだ３次元地図を表現する。従って、地図情報からは、道路上の各地点における道路の勾配に関する情報、具体的には、道路の進行方向に沿った縦断勾配および道路の幅方向に沿った横断勾配が抽出可能である。地図情報に含まれる位置情報は、センチメートルオーダの比較的小さい誤差を有する。地図情報は、高さ情報まで含んだ３次元座標による位置情報を有しているという点で精度の高い地図データであり、また、その位置情報の誤差が比較的小さいという点でも精度の高い地図データである。

　ＡＲ情報は、ＡＲ画像の表示に用いられるデータであり、背景（即ち、実風景）に重畳して表示する記号、文字、およびアイコン等が含まれる。ＡＲ情報として、ナビゲーション装置１５と連動した経路案内のための情報（例えば、路面に重畳表示される矢印など）が含まれてもよい。

　測位部１３は、車両（例えば、自車）２の現在位置を特定するための位置情報を生成する装置である。測位部１３は、例えばＧＮＳＳ受信機と、ジャイロスコープおよび距離センサ等の自律航法用のセンサとを備える。ＧＮＳＳは、Global Navigation Satellite Systemの略である。ＧＮＳＳ受信機は、人工衛星からの送信信号を受信し、自車２の位置座標や高度を検出する。ジャイロスコープは、自車２に加えられる回転運動の角速度に応じた検出信号を出力する。距離センサは、自車２の走行距離を出力する。

　測位部１３は、これらの機器からの出力信号に基づき、自車２の現在位置を算出する。測位部１３は、ＧＮＳＳ受信機からの情報と、自律航法用のセンサからの情報とを組み合わせる複合測位により、自車２の高精度な位置情報等を生成する。測位部１３は、例えば複数車線のうち、自車２が走行する車線を特定する精度を有する。

　ナビゲーション装置１５は、自車２の現在位置と地図データとに基づいて経路案内を実施する。ナビゲーション装置１５は、測位部１３での測位結果と、地図データを利用したマップマッチングにより、道路上における自車２の現在位置や進行方位を特定する。ナビゲーション装置１５は、自車２の現在位置および進行方位、目的地までの経路、ドライバの視覚領域内に存在する道路や施設に関する地図情報およびＡＲ情報等を表示制御装置３に提供する。

　特性記憶部１７は、不揮発性メモリを備える。特性記憶部１７には、ハイトセンサ３７の検出値（即ち、車高検出値）Ｈから車両ピッチ角θへの変換時に用いられる車両特性値（即ち、特性情報）Ｇが記憶される。なお、車両ピッチ角θは、水平面に対する車体の前後方向の傾斜角度である。

　図２および図３に示すように、ＨＵＤ装置１９は、インストルメントパネル４１に配置される。ＨＵＤ装置１９は、プロジェクタ４３と光学系４５とを備える。プロジェクタ４３は、液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤ）パネルとバックライトとを備える。プロジェクタ４３は、ＬＣＤパネルの表示画面を光学系４５に向けた姿勢で固定される。プロジェクタ４３は、表示制御装置３からの指示に従ってＬＣＤパネルに画像を表示し、バックライトによって透過照明することで、虚像として結像される光を光学系４５に向けて射出する。

　光学系４５は、少なくともミラー４７（例えば、凹面鏡）を有しており、プロジェクタ４３から射出された光を反射しかつ拡大して、ドライバの視認領域中に設定されたウィンドシールド２１上の領域である投影領域２３に投影する。これにより、ドライバの視認領域中の実風景に、図３のＶｉで示されるようなＡＲ画像が重畳表示される。

　［１－２．表示制御装置］
　次に、表示制御装置３について詳細に説明する。

　図１に示すように、表示制御装置３は、ＣＰＵ５１と、例えば、ＲＡＭ５３ａ、ＲＯＭ５３ｂ、フラッシュメモリ５３ｃ等の半導体メモリ５３と、を有するマイクロコンピュータ（即ち、マイコン）５０を備える。表示制御装置３の各機能は、ＣＰＵ５１が非遷移的有形記録媒体（例えば、半導体メモリ５３）に格納されたプログラムを実行することにより実現される。表示制御装置３は、ＨＣＵとも呼ばれる。ＨＣＵは、HMI Control Unitの略であり、ＨＭＩは、Human Machine Interfaceの略である。

　図４に示すように、表示制御装置３のマイコン５０は、半導体メモリ５３に記憶されたプログラムを実行することで実現される機能構成として、情報生成部６１と、走行状態取得部６３と、姿勢値取得部６５と、特性取得部６７と、フィルタ処理部６９と、眼情報取得部７１と、表示位置補正部７３と、を備える。

　情報生成部６１は、車両２の運転席の前方に配置されて車両２の前方の風景が視認可能なウィンドシールド２１の投影領域２３に、ドライバに虚像として認識させるＡＲ画像を風景に重ねて表示する表示位置（即ち、投影位置）を設定するように構成されている。

　詳しくは、情報生成部６１は、ドライバに虚像として認識させるＡＲ画像が投影される、車両２のウィンドシールド２１中の領域を、投影領域２３とする。さらに、その投影領域２３を介して、ドライバに視認される風景中に存在する対象物（例えば、道路）の情報を取得する。そして、その対象物の３次元位置情報に応じて、対象物に重畳する重畳画像（即ち、ＡＲ画像）の投影領域２３内での投影位置を設定する。

　走行状態取得部６３は、車両２の走行状態を取得するように構成されている。この走行状態取得部６３では、挙動検知部７における、車速センサ３１、加速度センサ３３、出力トルクの検出用のセンサ類３５からの信号に基づいて、車両２の走行状態を検出することができる。つまり、車両２の走行状態が、停車状態か、定速走行状態か、加速状態かを判断することができる。

　例えば車速センサ３１からの信号に基づいて、車速が０又は４ｍ／ｓ以下であると判定された場合には、停車状態であると判断することができる。また、車速センサ３１からの信号に基づいて、走行状態において、所定時間内における車速の変化が所定値以内であると判定された場合には、定速走行状態（即ち、一定速走行状態）であると判断することができる。

　さらに、車速センサ３１からの信号に基づいて、所定時間内における車速の変化の絶対値が所定の判定値以上であると判定された場合には、加速状態であると判断することができる。また、加速度センサ３３からの信号に基づいて、車両２の前後加速度の絶対値が所定の判定値以上の場合であると判定された場合には、加速状態であると判断することができる。さらに、出力トルクの検出用のセンサ類３５からの信号に基づいて、出力トルクを求めて、その出力トルクの変化の絶対値が所定の判定値以上と判定された場合には、加速状態であると判断することができる。なお、前記各判定値の値はそれぞれ異なる。

　なお、ここでは、加速状態とは、正の加速度を有する場合と負の加速度を有する場合（即ち、減速状態の場合）の両方を含んでいる。

　姿勢値取得部６５は、車両２の姿勢を示す車両姿勢値を取得するように構成されている。本実施形態では、車両姿勢値として、ハイトセンサ３７から得られる車両２の高さ（即ち、車高）を示す信号（即ち、車高検出値Ｈ）が用いられる。

　つまり、姿勢値取得部６５は、ハイトセンサ３７からの信号に基づいて、車高検出値Ｈ、詳しくはサスペンションの変位量が取得される。

　特性取得部６７は、車両２の特性を示す車両特性値Ｇを、その車両特性値Ｇを記憶した特性記憶部１７から取得するように構成されている。車両特性値Ｇは、後述するように、車両ピッチ角θを算出する際に用いられる特性値である。この車両特性値Ｇとしては、ホイールベース、フロント輪から車両２に加わる荷重の重心位置までの距離、前後のサスペンションのバネ定数等が挙げられる。

　フィルタ処理部６９は、車両姿勢値を示す信号（即ち、車高検出値Ｈ）や眼情報を示す信号をフィルタ処理するように構成されている。

　本実施形態では、フィルタ処理に使用するフィルタとして、例えば下記（１）式で示される周知の移動平均フィルタを用いる。

　なお、（１）式において、ｙ[i]はｉの時点における出力、ｘ[i-n]はi-nの時点における入力であり、ｉ、ｎは正の整数である。Ｌはサンプル数を示し時定数に相当する。

　この移動平均フィルタを用いることにより、例えば図５に示すように、例えば入力値である電圧のセンサ信号は、その高周波成分が抑制されて、応答性が低下した出力値が得られる。なお、１０ｍｓｅｃは移動平均をとった期間を示している。

　本実施形態では、後述するように、走行状態に応じて異なる時定数のフィルタを用いる。また、車両姿勢値（即ち、車高検出値Ｈ）に対してフィルタ処理を行う際に用いるフィルタの時定数と、眼情報に対してフィルタ処理を行う際に用いるフィルタの時定数が異なる。

　例えば、停車状態においては、車両姿勢値のフィルタ処理に用いるフィルタの時定数としてｔ01を採用し、眼情報のフィルタ処理に用いるフィルタの時定数としてｔ02を採用する。加速状態においては、車両姿勢値のフィルタ処理に用いるフィルタの時定数としてｔ11を採用し、眼情報のフィルタ処理に用いるフィルタの時定数としてｔ12を採用する。定速走行状態においては、車両姿勢値のフィルタ処理に用いるフィルタの時定数としてｔ21を採用し、眼情報のフィルタ処理に用いるフィルタの時定数としてｔ22を採用する。

　このとき、各時定数には、下記の（２）式～（４）式の関係が成立する。

　　ｔ01＜ｔ02 ・・（２）
　　ｔ11＜ｔ12 ・・（３）
　　ｔ21＜ｔ22 ・・（４）
　つまり、車両姿勢値用のフィルタの各時定数は、眼情報用のフィルタの各時定数よりそれぞれ小さい。即ち、眼の変化は車両姿勢値の変化よりゆっくりであると考えられるので、車両姿勢値に比べて、眼情報を長い時間をかけて平均をとるようにしている。

　また、各時定数には、下記の関係（５）式も成立する。

　　（ｔ01、ｔ02）＜（ｔ21、ｔ22）＜（ｔ11、ｔ12）　・・（５）
　つまり、停車状態には、車両姿勢値のフィルタ処理に用いるフィルタと眼情報のフィルタ処理に用いるフィルタとの各時定数を、定速走行状態及び加速状態の場合に比べて最も小さくして、最も早く更新を行う（即ち、最も早く処理する）。定速走行状態には、前記各時定数を停車状態の場合に比べて大きくして（例えば、やや大きくして）、時間をかけて（例えば、やや時間をかけて）処理する。加速状態には、前記各時定数を停車状態及び定速走行状態の場合に比べて最も大きくして、最も時間をかけて処理する。

　このように、車両姿勢値のフィルタ処理に用いるフィルタの時定数を、停車状態の場合、定速走行状態の場合、加速状態の場合の順番に大きく設定する。しかも、眼情報のフィルタ処理に用いるフィルタの時定数も、停車状態の場合、定速走行状態の場合、加速状態の場合の順番に大きく設定する。

　なお、移動平均フィルタではなく、周知のローパスフィルタ（即ち、ＬＰＦ）を用いてもよい。この場合も、移動平均フィルタにて時定数を走行状態や処理対象に応じて変更したのと同様に、ＬＰＦの時定数も走行状態や処理対象に応じて変更して使用する。

　眼情報取得部７１は、ドライバの眼の位置を示す眼情報（即ち、眼の位置情報）を取得するように構成されている。この眼情報取得部７１では、ドライバ検知部９からの信号に基づいて、眼の上下方向及び前後方向における位置を求めることができる。

　なお、ドライバのアイポイントは、車両シートから見て、バネ、マス、ダンパの機械的特性を有しており、その周波数特性は、車両姿勢値の周波数特性とは異なる。そこで、本実施形態では、眼情報を示す信号は、上述したように、車両姿勢値を処理するフィルタの時定数とは異なり、且つ、走行状態に応じて設定される、時定数ｔ02、ｔ12、t22の各フィルタを用いて処理される。

　表示位置補正部７３は、姿勢値取得部６５によって取得された車両姿勢値を示す信号をフィルタ処理部６９で処理した車両姿勢値（即ち、処理後の車両姿勢値）と、特性取得部６７によって取得された車両特性値Ｇと、眼情報取得部７１によって取得された眼情報を示す信号をフィルタ処理部６９で処理した眼情報（即ち、処理後の眼情報）と、に基づいて、ウィンドシールド２１中の投影領域２３にＡＲ画像を風景と重ねて表示する際の表示位置を補正するように構成されている。

　つまり、表示位置を補正する際には、走行状態に応じてフィルタ処理された車両姿勢値と車両特性値Ｇとに基づいて算出された補正量、従って車両ピッチ角θに応じた補正量（即ち、ピッチ補正量）に、更に、フィルタ処理された眼情報によって算出された補正量（即ち、眼補正量）を加味した値（即ち、総合補正量）が用いられる。

　そして、この総合補正量に基づいて、情報生成部６１にて生成された投影領域２３におけるＡＲ画像の投影位置（即ち、基準の投影位置）が補正される。

　［１－３．制御処理］
　次に、表示制御装置３にて実施される制御処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。なお、本処理は、ＨＵＤ装置１９への給電が開始され表示可能な状態になると実行される。

　＜全体の処理＞
　図６に示すように、表示制御装置３は、ステップ（以下、Ｓ）１００では、挙動検知部７の車速センサ３１、加速度センサ３３、出力トルクの検出用のセンサ類３５からの信号を取得する。つまり、車速の状態や加速度の状態など車両２の走行状態（即ち、車両状態）を示す信号を取得する。

　続くＳ１１０では、ハイトセンサ３７からの信号を取得する。詳しくは、サスペンションの変位量を示す車高検出値Ｈを示す信号（即ち、車両姿勢値を示す信号）を取得する。

　続くＳ１２０では、ドライバ検知部９からの信号を取得する。つまり、ドライバの眼の位置情報（即ち、眼情報）を示す信号を取得する。

　続くＳ１３０では、車両状態（即ち、走行状態）の判定を行う。つまり、上述したように、車速センサ３１や加速度センサ３３や出力トルクの検出用のセンサ類３５からの信号に基づいて、車両２が停車状態か、加速状態か、定速走行状態（即ち、一定速走行状態）であるかを判定する。

　なお、ここでは、加速状態として、正の加速度を有する場合だけでなく、負の加速度を有する場合（即ち、減速状態）も含むとする。

　ここで、停車状態と判定されるとＳ１４０に進み、加速状態であると判定されるとＳ１７０に進み、定速走行状態であると判定されるとＳ２００に進む。なお、その他の場合には、例えば前記Ｓ１００に戻るようにしてもよい。

　Ｓ１４０では、停車状態であるので、移動平均フィルタ（即ち、フィルタ）の時定数を上述したようにｔ01、ｔ02としたフィルタを用意する。つまり、異なる時定数のフィルタを用意する。なお、ｔ01＜ｔ02である。

　続くＳ１５０では、時定数をｔ01としたフィルタを用いて、車両姿勢値を示す信号、詳しくはハイトセンサ３７から得られる車高検出値Ｈを示す信号に対してフィルタ処理を行う。

　続くＳ１６０では、時定数をｔ02としたフィルタを用いて、眼情報（即ち、眼の位置情報）を示す信号に対してフィルタ処理を行い、Ｓ２３０に進む。

　一方、Ｓ１７０では、加速状態であるので、フィルタの時定数を上述したようにｔ11、ｔ12としたフィルタを用意する。つまり、異なる時定数のフィルタを用意する。なお、ｔ11＜ｔ12である。

　続くＳ１８０では、時定数をｔ11としたフィルタを用いて、車両姿勢値を示す信号、詳しくはハイトセンサ３７から得られる車高検出値Ｈを示す信号に対してフィルタ処理を行う。

　続くＳ１９０では、時定数をｔ12としたフィルタを用いて、眼情報（即ち、眼の位置情報）を示す信号に対してフィルタ処理を行い、Ｓ２３０に進む。

　一方、Ｓ２００では、定速走行状態であるので、フィルタの時定数を上述したようにｔ21、ｔ22としたフィルタを用意する。つまり、異なる時定数のフィルタを用意する。なお、ｔ21＜ｔ22である。

　続くＳ１８０では、時定数をｔ21としたフィルタを用いて、車両姿勢値を示す信号、詳しくはハイトセンサ３７から得られる車高検出値Ｈを示す信号に対してフィルタ処理を行う。

　続くＳ１９０では、時定数をｔ22としたフィルタを用いて、眼情報（即ち、眼の位置情報）を示す信号に対してフィルタ処理を行い、Ｓ２３０に進む。

　なお、ｔ01、ｔ02、ｔ11、ｔ12、t21、ｔ22は、上述した（５）式の関係を有する。

　Ｓ２３０では、表示位置の補正量を算出する。なお、表示位置の補正量を算出する処理については、後述する図７のフローチャートにて詳細に説明する。

　続くＳ２４０では、前記補正量を用いて、ＨＵＤ装置１９の表示位置を補正する。

　つまり、情報生成部６１で生成されたＡＲ画像は、前記補正量によって投影位置が補正されて、ＨＵＤ装置１９に供給される。詳しくは、情報生成部６１にて生成された投影領域２３におけるＡＲ画像の投影位置（即ち、基準の投影位置）が、補正量（即ち、総合補正量）によって補正され、その補正された投影位置に基づいて、ＡＲ画像の投影が行われる。

　続くＳ２５０では、本処理を終了する終了条件が成立したか否かを判定し、ここで肯定判断されると一旦本処理を終了し、一方否定判断されると前記Ｓ１００に戻る。なお、例えば、イグニションスイッチがオフされた場合、または、ＨＵＤ装置１９の作動を停止する指令が入力された場合に、終了条件が成立したと判定する。

　＜補正量の算出処理＞
　次に、前記Ｓ２３０で行われる表示位置の補正量の算出処理について、図７のフローチャートに基づいて、詳しく説明する。

　図７に示すように、Ｓ３００では、特性記憶部１７から車両特性値Ｇを取得する。

　続くＳ３１０では、前記Ｓ１５０にてフィルタ処理されたハイトセンサ３７の信号（即ち、車高検出値Ｈ）を取得する。

　続く３２０では、地図記憶部１１に記憶された地図情報に基づき、測位部１３から取得される現在位置、すなわち自車２が走行中の道路の道路勾配を表す勾配情報ψを取得する。ここでの勾配情報ψは、縦断勾配を表す。

　次に、Ｓ３３０では、前記Ｓ３００で取得した車両特性値Ｇと、前記Ｓ３１０で取得した車高検出値Ｈ（即ち、フィルタ処理後の車高検出値Ｈ）と、前記Ｓ３２０で取得した勾配情報ψとに基づき、下記（６）式を用いて、水平面に対する車体の前後方向への傾斜角度である車両ピッチ角θを算出する。なお、Ｇ（Ｈ）は、車高検出値Ｈを用いて車両特性値Ｇから推定される車両ピッチ角である。Ｃは、実験的に決定される定数である。

　　θ＝Ｇ（Ｈ）＋Ｃ・ψ　　　・・（６）
　続くＳ３４０では、前記Ｓ１６０でフィルタ処理されたドライバの眼位置を表す眼の位置情報（即ち、フィルタ処理後の眼情報）を取得する。眼の位置情報は、例えば、基準となる眼位置からのずれ量で表される。なお、この眼の位置のずれ量は、後述するように、例えば基準となる点（例えば、重畳対象物）からの眼の回転角等で表現することができる。

　続くＳ３５０では、前記Ｓ３３０で算出された車両ピッチ角度θと、前記Ｓ３４０で取得された眼の位置情報（例えば、回転角）と、ＡＲ画像が重畳される対象物（即ち、重畳対象物）の３次元位置とに基づいて、投影領域２３でのＡＲ画像の投影位置の補正量を算出する。

　つまり、車両ピッチ角θに、眼の位置情報が示す眼の角度情報（即ち、眼の回転角）を加えて、眼の位置から対象物に到る直線上に、投影領域におけるＡＲ画像が位置するように、例えばミラー４７の回転角を補正する。

　なお、眼の角度情報とは、眼の位置が上下や前後方向にずれることによって、眼の位置と対象物の位置との間の角度のずれを示す情報であり、眼の位置と対象物の位置とから求めることができる。

　［１－４．補正量の算出の手順］
　次に、前記図７にて実施されるＡＲ画像の投影位置の補正量を算出する処理の概要を、図８を用いて説明する。

　ここでは、説明の簡単化のため、勾配情報がψ＝０°の場合について説明する。

　車両２がピッチングを起こして車体が前傾した場合について説明する。ドライバの眼位置をＥｉ、投影領域２３をＤｉ、虚像として結像される光が出射される位置、すなわちプロジェクタ４３の位置をＳｉで表す。なお、ｉ＝０は、車両ピッチ角が０°の場合の位置、ｉ＝１は車両ピッチ角がθの場合の位置を示す。

　ＨＵＤ装置１９の表示面（即ち、ＨＵＤ表示面）であるウィンドシールド２１の投影領域Ｄ０、光出射位置Ｓ０は、車両２がピッチングによって前傾すると、いずれも車両重心Ｊを回転の中心として角度θ（即ち車両ピッチ角θ）だけ回転した位置Ｄ０→Ｄ１、Ｓ０→Ｓ１に移動する。

　なお、ドライバの眼位置Ｅ０は、車両２の前傾の位置を示し、ドライバの眼位置Ｅ１は、車両２が車両ピッチ角θで前傾した場合の位置を示している。

　車両ピッチ角が０°の場合、すなわち眼位置がＥ０にある場合、対象物（即ち重畳対象物）Ｏに重畳されるＡＲ画像は、眼位置Ｅ０と対象物Ｏとを接続する直線が、投影領域Ｄ０と交差する位置Ｐａに投影される必要がある。

　車両ピッチ角がθの場合に車両２のみを考慮したとき、すなわち車両２のみが傾斜して眼位置がＥ０にある場合、対象物Ｏに重畳されるＡＲ画像は、眼位置Ｅ０と対象物Ｏとを接続する直線が、投影領域Ｄ１と交差する位置Ｐｂに投影される必要がある。

　つまり、投影領域Ｄ０における投影位置Ｐａと比較して、投影領域Ｄ１における投影位置Ｐｂは、上方にずれた位置となる。

　更に、車両２が前傾したときに、実際の眼の位置が眼位置Ｅ１となった場合には、対象物Ｏに重畳されるＡＲ画像は、投影領域Ｄ１上の位置Ｐｃに投影される必要がある。

　つまり、眼位置のずれが生じていない場合の投影位置Ｐｂと比較して、眼位置のずれが生じている場合の投影位置Ｐｃは、下方にずれる。

　なお、図９に示すように、眼の位置は、ドライバ検知部９のカメラによって検知できるので、対象物の位置（例えば、水平位置）と眼の位置とのなす角度θ１、θ２を求めることができる。なお、θ１は回転前の角度、θ２は回転後の角度である。よって、眼がＥ０からＥ１に移動した場合の移動量（即ち、回転角）は、θ２-θ１によって求めることができる。

　このように、車両ピッチ角θに応じた補正量、すなわちＰａからＰｂへのずれ量と、眼位置のずれによって生じる補正量、すなわちＰｂからＰｃへのずれ量（即ち、θ２ーθ１）とを合計することで、ＡＲ画像の投影位置の補正量が算出される。

　なお、ここでは、補正量について角度で表現したが、最終的には、ＬＣＤパネルにおける位置（例えば、上下方向の距離や画素数）、従って投影領域２３における位置（例えば、上下方向の距離や画素数）を補正するので、補正量を、ＬＣＤパネル等の上下方向における位置や画素の位置の補正量で表現してもよい。

　［１－５．車両特性値］
　次に、特性記憶部１７に記憶される車両特性値Ｇについて説明する。

　図１０に示す簡易な２輪モデルを用いて、ハイトセンサ３７の検出値と車両ピッチ角との関係を理論的に導出する。ここで、フロント輪から、車両２に加わる荷重の重心位置までの距離をａ、フロント輪からリア輪までの距離をｂとする。フロントサスペンションのバネ定数をＫｆ、リアサスペンションのバネ定数をＫｒ、フロントサスペンションの変位量をｘｆ、リアサスペンションの変位量をｘｒとする。車両２に加わる荷重をＦ、この荷重による車体の傾き角である車両ピッチ角をθとする。

　力の釣り合いから（７）式が得られ、フロントまわりのモーメントの釣り合いから（８）式が得られる。

　（８）式をｘｒについて解くと（９）式が得られ、（９）式を（７）式に代入して整理すると（１０）式が得られる。

　このとき、車両ピッチ角θは、（１１）式で表され、これをθについて解くことで（１２）式が得られる。

　つまり、ハイトセンサ３７によってｘｆが得られれば、（１０）式からＦを求めることができ、そのＦを用いて、（９）式からｘｒが算出される。同様に、ハイトセンサ３７によってｘｒが得られれば、（９）式からＦを求めることができ、そのＦを用いて、（１０）式からｘｆが算出される。

　このようにして得られたｘｆ、ｘｒの値と（１２）式を用いて、車両ピッチ角θを得ることができる。この関係から、ハイトセンサ３７の検出値（即ち、ｘｆまたはｘｒ）、従って車高検出値Ｈと車両ピッチ角θとに対応関係があることがわかる。

　［１－６．効果］
　以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

　（１ａ）本実施形態では、車両２の走行状態に応じて、フィルタ処理部６９で用いるフィルタの特性を設定し、その設定されたフィルタを用いてフィルタ処理された車両姿勢値（即ち、車高検出値Ｈ）と、特性取得部６７によって取得された車両特性値Ｇと、に基づいて、ウィンドシールド２１の投影領域２３に、虚像として認識させるＡＲ画像を風景に重ねて表示する際の表示位置を補正するように構成されている。

　このような構成によれば、車両姿勢値と車両特性値とに基づいて、ＡＲ画像の表示位置の補正を行う場合には、車両姿勢値として、車両２の走行状態に応じて設定されたフィルタを用いてフィルタ処理された車両姿勢値を用いるので、ＡＲ画像を表示する際に、表示のチラツキの抑制と表示位置の素早い補正とを両立させることができる。

　具体的には、車両２が加速状態にある場合には、車両２が停車状態や定速走行状態にある場合に比べて、時定数の大きなフィルタを採用するので、加速状態における表示のチラツキを低減できるとともに、停車状態等では、表示位置の素早い補正が可能となる。

　なお、定速走行状態の場合に用いるフィルタの時定数は、加速状態と停車状態との中間の値であるので、表示のチラツキの低減と表示位置の素早い補正とを程よく両立することができる。

　例えば、図１１に例示するように、車速が増加すると車両ピッチ角θ（即ち、同図のピッチ角）は頻繁に変動し、ピッチ角の変動量も多くなる。そのため、表示位置が頻繁に変動し変動量も多くなるので、ドライバにはチラツキと感じる。

　そこで、本実施形態では、車両２の走行状態において、車両姿勢値のフィルタ処理に用いるフィルタの特性（例えば、時定数）を変更するので、走行状態に応じた適切なフィルタ処理を実施することができる。このように、走行状態に応じた適切な特性のフィルタを採用することにより、表示のチラツキの低減と表示位置の素早い補正とを両立することができる。

　（１ｂ）さらに、本実施形態では、眼情報を処理する眼情報用のフィルタは、車両姿勢値に用いるフィルタとは異なる特性を有するように構成されている。

　具体的には、眼情報をフィルタ処理するフィルタの時定数は、車両姿勢値をフィルタ処理するフィルタの時定数より大きく設定されている。そして、上述した表示位置の補正を行う場合には、この眼情報も加味して補正している。

　このように、眼の変化に適した時定数が設定されたフィルタを用いることにより、表示のチラツキが一層抑制されるという利点がある。

　［１－７．文言の対応関係］
　本実施形態と本開示との関係において、表示制御装置３が表示制御装置に対応し、特性記憶部１７が特性記憶部に対応し、投影領域２３が表示部に対応し、ハイトセンサ３７が変位量検出部に対応し、情報生成部６１が情報生成部に対応し、走行状態取得部６３が走行状態取得部に対応し、姿勢値取得部６５が姿勢値取得部に対応し、特性取得部６７が特性取得部に対応し、フィルタ処理部６９がフィルタ処理部に対応し、眼情報取得部７１が眼情報取得部に対応し、表示位置補正部７３が表示位置補正部に対応する。

　［２．他の実施形態］
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

　（２ａ）本開示では、車両の停車時または車両の定速走行時に用いるフィルタの時定数は、車両の加速時に用いるフィルタの時定数より小であるように構成されていてもよい。

　（２ｂ）本開示では、車両の停車時に用いるフィルタの時定数は、車両の定速走行時に用いるフィルタの時定数より小であるように構成されていてもよい。

　（２ｃ）本開示は、眼情報の処理に用いるフィルタの時定数は、車両姿勢値の処理に用いるフィルタの時定数より大であるように構成されていてもよい。

　（２ｄ）上記実施形態では、眼情報の処理に用いるフィルタの時定数を、車両姿勢値の処理に用いるフィルタの時定数より大としたが、同じ時定数のフィルタを用いてもよい。

　（２ｅ）また、車両姿勢値の処理に用いるフィルタの時定数のみを、走行状態に応じて変更してもよい。つまり、眼情報の処理に用いるフィルタとしては、限定はなく、例えば、走行状態に応じて変更しなくともよい。

　（２ｆ）本開示に記載の表示制御装置およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。

　あるいは、本開示に記載の表示制御装置およびその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。

　もしくは、本開示に記載の表示制御装置およびその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。

　また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移的有形記録媒体に記憶されてもよい。表示制御装置に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。

　（２ｇ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。

　（２ｈ）上述した表示制御装置の他、当該表示制御装置を構成要素とするシステム、当該表示制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的有形記録媒体、表示制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

Claims

　車両（２）の運転席の前方に配置されて前記車両の前方の風景が視認可能な表示部（２３）に対して、運転者に虚像として認識させる画像を前記風景に重ねて表示するために、前記画像と前記風景とを重ねて表示する表示位置を設定するように構成された情報生成部（６１）と、
　前記車両の走行状態を取得するように構成された走行状態取得部（６３）と、
　前記車両の姿勢を示す車両姿勢値を取得するように構成された姿勢値取得部（６５）と、
　前記車両の特性を示す車両特性値を、当該車両特性値を記憶した特性記憶部（１７）から取得するように構成された特性取得部（６７）と、
　前記姿勢値取得部によって取得された前記車両姿勢値を、フィルタを用いてフィルタ処理するように構成されたフィルタ処理部（６９）と、
　前記フィルタ処理部で処理された前記車両姿勢値と、前記特性取得部によって取得された前記車両特性値と、に基づいて、前記画像と前記風景とを重ねて表示する前記表示位置を補正する補正量を算出し、当該補正量に基づいて前記表示位置を補正するように構成された表示位置補正部（７３）と、
　を備え、
　前記フィルタ処理部は、前記走行状態取得部によって取得された前記車両の走行状態に応じて、前記フィルタの特性を設定し、当該設定されたフィルタを用いて前記フィルタ処理を行うように構成された、
　表示制御装置。
　請求項１に記載の表示制御装置であって、
　前記運転者の眼の位置を示す眼情報を取得するように構成された眼情報取得部（７１）
を備え、
　前記眼情報を処理する眼情報用のフィルタは、前記車両姿勢値のフィルタ処理に用いる前記フィルタとは異なる特性を有するように構成されており、
　前記眼情報用のフィルタによって処理された前記眼情報に基づいて、前記表示位置を補正するように構成された、
　表示制御装置。
　請求項１または請求項２に記載の表示制御装置であって、
　前記走行状態取得部は、前記車両の速度又はタイヤ出力に基づいて、前記車両の走行状態を取得するように構成された、
　表示制御装置。
　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示制御装置であって、
　前記姿勢値取得部は、前記車両の前部及び後部の少なくとも１箇所に配置されて、車高の変化量を検出する変化量検出部（３７）からの信号に基づいて、前記車両姿勢値を取得するように構成された、
　表示制御装置。