(57)【要約】      （修正有）【課題】運転者は対象物を明確に認識することが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】視認者４から見える実景に重なる範囲に形成される表示領域内に表示画像を表示するヘッドアップディスプレイ装置１００であって、前記実景内に位置する対象物を表す情報を取得して、対象物を表す情報をもとに、対象物に関するコンテンツ画像を含む表示画像を生成する制御手段４００と、表示画像を表示する表示部と、を備え、制御手段４００は、前記実景を撮影した実景画像を取得し、前記実景画像内の対象物が表示部の表示領域外に位置する場合、対象物の撮像画像と対象物に関する情報を表すアイコン画像とからなるコンテンツ画像を生成し、表示画像に含めるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視認者から見える実景に重なる範囲に形成される表示領域内に表示画像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記実景内に位置する対象物を表す情報を取得して、前記対象物を表す情報をもとに、前記対象物に関するコンテンツ画像を含む前記表示画像を生成する制御手段と、
前記表示画像を表示する表示部と、を備え、
前記制御手段は、前記実景を撮影した実景画像を取得し、前記実景画像内の前記対象物が前記表示部の表示領域外に位置する場合、前記対象物の撮像画像と前記対象物に関する情報を表すアイコン画像とからなる前記コンテンツ画像を生成し、前記表示画像に含めることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記撮像画像と前記アイコン画像とを表示後、所定時間経過後に前記撮像画像を非表示とし、前記実景画像内でかつ前記表示領域外の前記対象物と、前記アイコン画像と、を対応づける意匠画像を生成し、前記表示画像に含めることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記撮像画像を、前記対象物と少なくとも前記対象物の周辺を含む前記実景のサイズを小さくした縮小画像としたことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記意匠画像を前記表示領域の一辺に帯状に表示したことを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記撮像画像を非表示とする際に、前記撮像画像を前記対象物の位置する方向に移動させながら徐々に非表示とすることを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記撮像画像を静止画としたことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関し、特に、前方の実景に画像を重畳させて表示するヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のヘッドアップディスプレイ装置は、特許文献１に開示されているように、車両前方の実景に画像を重畳させて表示することで、実景に情報などを付加・強調した拡張現実（ＡＲ：Augmented  Reality）を生成し、車両を運転するユーザなどの視認者の視線移動を極力抑えつつ所望の情報を的確に提供することで、安全で快適な車両運行に寄与するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５３５９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のヘッドアップディスプレイ装置において、カメラが撮影して取得した前方の実景の画像を解析し、前記実景の中に重ねて見せる画像を表示させるものがある。通常、ヘッドアップディスプレイ装置の表示領域は、カメラが撮影する撮影範囲よりも小さい。画像を前記表示領域外の対象物に重畳して表示させる場合において、前記重畳させる画像を表示することができず、前記視認者に対して、前記対象物に対する情報を早期に報知できないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、前記問題点を解消し、表示範囲外の対象物に対する情報を早期に報知することが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、視認者から見える実景に重なる範囲に形成される表示領域内に表示画像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、前記実景内に位置する対象物を表す情報を取得して、前記対象物を表す情報をもとに、前記対象物に関するコンテンツ画像を含む前記表示画像を生成する制御手段と、前記表示画像を表示する表示部と、を備え、前記制御手段は、前記実景を撮影した実景画像を取得し、前記実景画像内の前記対象物が前記表示部の表示領域外に位置する場合、前記対象物の撮像画像と前記対象物に関する情報を表すアイコン画像とからなる前記コンテンツ画像を生成し、前記表示画像に含めるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、表示範囲外の対象物に対する情報を早期に報知することが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施形態のヘッドアップディスプレイシステムの構成を示す説明図。
【図２】同実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置を示す概略断面図。
【図３】同実施形態における表示処理を示すフロー図。
【図４】同実施形態における表示例を示す説明図。
【図５】同実施形態における表示例を示す説明図。
【図６】同実施形態における表示例を示す説明図。
【図７】同実施形態における表示例を示す説明図。
【図８】第二実施形態における表示例を示す説明図。
【図９】第三実施形態における表示例を示す説明図。
【図１０】第四実施形態における表示例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のヘッドアップディスプレイシステム（以下、ＨＵＤシステムと記載）１の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１０】
ＨＵＤシステム１は、自車両２に搭載されるものであり、ヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記載）１００と、前方情報取得部２００と、視点位置検出部３００と、前方情報取得部２００及び視点位置検出部３００から情報を入力し、ＨＵＤ装置１００を制御する制御手段４００と、これらを信号授受可能に接続するネットワーク部５００と、を備える。
【００１１】
ＨＵＤ装置１００は、自車両２のインパネ内に配置され、図２に示すように、表示部１１と、平面鏡１２と、凹面鏡１３と、アクチュエータ１４と、筐体１５と、制御手段４００と、から構成されている。ＨＵＤ装置１００は、表示部１１が表示した表示画像Ｍを表す表示光Ｌを、リレー光学系を構成する平面鏡１２と凹面鏡１３とで反射させ、自車両２のフロントガラス３（透過反射部の一例）に照射することで、視認者４（主に運転者）に自車両２前方の実景と重ねて表示画像Ｍの虚像Ｖを視認させることができる。
【００１２】
表示部１１は、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）型の液晶表示器や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示器からなり、その表示面に表示画像Ｍを表示し、表示画像Ｍを示す表示光Ｌを平面鏡１２に向けて出射する。なお、表示部１１はプロジェクタと表示面を構成するスクリーンとを備えるものであってもよい。
【００１３】
平面鏡１２は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものである。平面鏡１２は、表示部１１が出射した表示光Ｌを、凹面鏡１３に向けて反射させる。
【００１４】
凹面鏡１３は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものである。凹面鏡１３は、平面鏡１２で反射した表示光Ｌをさらに反射させ、フロントガラス３に向けて出射する。なお、凹面鏡１３は、拡大鏡としての機能を有し、表示部１１に表示された表示画像Ｍを拡大してフロントガラス３側へ反射する。すなわち、視認者４が視認する虚像Ｖは、表示部１１に表示された表示画像Ｍが拡大された像である。
【００１５】
アクチュエータ１４は、モータ（図示しない）と、モータの動力を凹面鏡１３に伝達する歯車などの動力伝達部材（図示しない）と、これらモータと動力伝達部材及び凹面鏡１３を支持する支持基体と、を備え、凹面鏡１３を回転軸線ＡＸ周りに回転させるものである。アクチュエータ１４は、凹面鏡１３を回転軸線ＡＸ周りに回転させるための動力を発生させるものであり、例えばステッピングモータからなる。アクチュエータ１４は、後述する制御手段４００の制御の下で凹面鏡１３を回転軸線ＡＸ周りに回転させる。アクチュエータ１４は、凹面鏡１３を回転させることで凹面鏡１３の角度を調整し、表示光Ｌの照射位置を調整したり、外光が凹面鏡１３によって表示部１１に向かうように反射されない角度に調整したりすることが可能である。
【００１６】
筐体１５は、例えば黒色の遮光性合成樹脂から形成される上ケース１５１と、下ケース１５２とから構成され、これら上ケース１５１と下ケース１５２を係合することで、平面鏡１２、凹面鏡１３、及びアクチュエータ１４を内部に収納し、外部に表示部１１、及び制御手段４００が実装された制御基板が取り付けられる。上ケース１５１は、フロントガラス３に対向する部分に、表示光Ｌを通過させる開口部１５１ａを有し、この開口部１５１ａは、透光性カバー１５１ｂに覆われている。また、上ケース１５１は、開口部１５１ａの平面鏡１２に近接する箇所に遮光壁１５１ｃを有し、開口部１５１ａ（透光性カバー１５１ｂ）から入射する外光が平面鏡１２側又は表示部１１側へ進行することを防止する。下ケース１５２は、筐体１５の内部に収納する平面鏡１２、凹面鏡１３、アクチュエータ１４、及び外部に取り付ける表示部１１、前記制御基板を係合する係合部（図示しない）をそれぞれ有し、各部材をそれぞれ位置決め固定する。また、下ケース１５２は、表示部１１が表示する表示画像Ｍが平面鏡１２に臨むように開口した表示口１５２ａを有する。筐体１５内は、表示光Ｌが通過する光路が設けられているが、これらの光路は、ＨＵＤ装置１００のサイズを小さく抑えるため、及び筐体１５内に侵入してくる外光の量を抑えるために、極力小さくすることが望ましい。
【００１７】
前方情報取得部２００は、自車両２の前方の実景内に存在する特定の対象物を検出するものであり、本実施形態では、自車両２の前方の実景を撮影するステレオカメラ２１０と、このステレオカメラ２１０で取得された撮像データを解析する前方画像解析部２２０と、を有する。
【００１８】
ステレオカメラ２１０は、自車両２が走行する道路を含む前方の実景を撮影するものであり、前方画像解析部２２０がステレオカメラ２１０で取得された撮像データを、公知の画像処理、パターンマッチング法などにより画像解析することで、道路形状に関する情報（車線，白線，停止線，横断歩道，道路の幅員，車線数，交差点，カーブ，分岐路等）や実景内の対象物（歩行者や前方車両や車線等）に関する情報を解析することができ、さらに撮影された対象物と自車両２との間の距離を算出することができる。
【００１９】
すなわち、本実施形態において、前方情報取得部２００は、ステレオカメラ２１０で撮影した撮像データから解析した実景内の特定の対象物に関する情報、及び撮影された対象物と自車両２との距離に関する情報などを後述する制御手段４００に出力する。
【００２０】
なお、前方情報取得部２００は、前方に存在する対象物を検出するため、単眼カメラ、赤外線カメラ、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波センサ、又は公知のセンサを適用してもよい。また、前方情報取得部２００は、前述したような自車両２に設けるセンサではなく、図示しない通信手段を介して路上の通信インフラや他車などと通信することで、自車両２の前方に存在する対象物を検出してもよい。
【００２１】
視点位置検出部３００は、視認者４の視点位置（視線の上下及び左右方向の位置）を検出するものであり、本実施形態では、視認者４を撮影する赤外線カメラ３１０と、この赤外線カメラ３１０で取得された撮像データを解析する視点画像解析部３２０と、を有する。
【００２２】
赤外線カメラ３１０は、視認者４の目を撮影するものであり、視点画像解析部３２０が赤外線カメラ３１０で取得された撮像データを、公知の画像処置、パターンマッチング法などにより画像解析することで、視認者４の視点位置を解析して、視認者４の視点位置に関する情報を後述する制御手段４００に出力する。なお、視認者４が図示しない入力手段を操作することで、自らの視点位置に合うように虚像Ｖの表示位置を調整するようにしてもよく、このような場合、視点位置検出部３００を省略してもよい。
【００２３】
制御手段４００は、１つもしくは複数のマイクロプロセッサ，マイクロコントローラ，ＡＳＩＣ，ＦＰＧＡ，任意の他のＩＣなどを有する処理部４１０と、書き換え可能なＲＡＭ，読み出し専用のＲＯＭ，消去可能な不揮発のプログラム読み出し専用のＥＥＰＲＯＭ，不揮発性メモリであるフラッシュメモリなどのプログラムやデータを記憶することができる１つ又は複数のメモリを有する記憶部４２０と、ネットワーク部５００に接続された入出力部４３０と、を備える。
【００２４】
処理部４１０は、前方情報取得部２００から入力される対象物に関する情報と、視点位置検出部３００から入力される視認者４の視点位置に関する情報に基づき、ＨＵＤ装置１００に表示させる表示画像Ｍを生成するとともに表示画像Ｍの表示位置を演算して、ＨＵＤ装置１００を制御する。このように、対象物の位置と視認者４の視点位置とに基づいて、表示画像Ｍの表示位置を設定することにより、視認者４の体格の違いや姿勢の違いがあった場合でも、実景における対象物に対する所望の位置に虚像Ｖを表示させることができる。
【００２５】
入出力部（車両振動入力部、位置情報入力部）４３０は、前方情報取得部２００などとネットワーク部５００を介して通信可能に接続されている。処理部４１０は、入出力部４３０を介して、対象物の位置に関する情報や視認者４の視点位置に関する情報などを入力し、これら入力情報に基づいてＨＵＤ装置１００を制御する。
【００２６】
ネットワーク部５００は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）バス通信等であり、制御手段４００を、ＨＵＤ装置１００，前方情報取得部２００，視点位置検出部３００，車両ＥＣＵ５及び図示しないナビゲーションシステム（車載機器）と信号を授受可能に接続する。
【００２７】
次に、図３〜７を用いて、本発明のＨＵＤシステム１の動作を説明する。図４〜７は、前方の実景に対する本発明のＨＵＤシステム１の表示例を示している。図４〜７中、実景として道路Ｒと歩行者（対象物）Ｔを示している。Ａ１は、ＨＵＤ装置１００の表示領域であり、Ａ２は、前方情報取得部２００の撮影範囲である。Ｄ１は、コンテンツ画像を構成する撮像画像であり、Ｄ２は、コンテンツ画像を構成する対象物Ｔのアイコン画像であり、Ｄ３は、対象物Ｔとアイコン画像Ｄ２とを対応づける意匠画像である。
【００２８】
ステップＳ１において、制御手段４００は、前方情報取得部２００が撮影した自車両２の前方の実景データを取得する。
【００２９】
ステップＳ２において、制御手段４００は、前方情報取得部２００が撮影した前方の実景画像から、前方の実景に重畳すべき対象物Ｔが存在するか否かを判定する。
【００３０】
ステップＳ２にてＮＯの場合、制御手段４００は、ステップＳ１に戻る。ステップＳ２にてＹＥＳの場合、制御手段４００は、ステップＳ３に進む。
【００３１】
ステップＳ３において、制御手段４００は、対象物Ｔが、ＨＵＤ装置１００の表示領域Ａ１内か否かを判定する。対象物Ｔが表示領域Ａ１内に位置する場合は、ステップＳ４に進み。対象物が表示領域Ａ１外に位置する場合は、ステップＳ８に進む。
【００３２】
ステップＳ４において、図４（ａ）に示すように、制御手段４００は、表示領域Ａ１内に対象物Ｔのアイコン画像Ｄ２からなるコンテンツ画像Ｄを対象物Ｔの近傍に表示する。あるいは、図６（ｃ）に示すように、制御手段４００は、表示領域Ａ１内に対象物Ｔのアイコン画像Ｄ２からなるコンテンツ画像Ｄを対象物Ｔに重畳するように表示する。
【００３３】
ステップＳ５において、制御手段４００は、コンテンツ画像Ｄを構成するアイコン画像Ｄ２が所定時間表示したか否かを判定するための図示しないカウンタの変数の値を１つ増やす。
【００３４】
ステップＳ６において、制御手段４００は、前記カウンタが満了したか否かを判定する。カウンタが満了した場合は、ステップＳ７に進み。カウンタが満了していない場合は、ステップＳ１に戻る。
【００３５】
ステップＳ７において、図４（ｂ）に示すように、制御手段４００は、表示領域Ａ１内の対象物Ｔのアイコン画像Ｄ２からなるコンテンツ画像Ｄを非表示とする。
【００３６】
ステップＳ８において、制御手段４００は、撮影範囲Ａ２内に位置しているかを判定する。撮影範囲Ａ２内に位置する場合は、ステップＳ９に進み。撮影範囲Ａ２内に位置しない場合は、ステップＳ１６に進む。
【００３７】
ステップＳ９において、制御手段４００は、対象物Ｔを表示領域Ａ１に表示するコンテンツ画像Ｄが未描画であるかを判定する。未描画である場合は、ステップＳ１０に進み。未描画でない場合は、ステップＳ１２に進む。
【００３８】
ステップＳ１０において、図５（ａ）に示すように、制御手段４００は、対象物Ｔを撮影した撮像画像Ｄ１と、対象物Ｔのアイコン画像Ｄ２とからなるコンテンツ画像Ｄを表示領域Ａ１内に描画する。撮像画像Ｄ１は、ステップＳ２で存在を認識した際の静止画である。撮像画像Ｄ１を静止画とすることで、表示負荷を抑えることができる。また、静止画とすることで、表示が静止していることで、視認者４がちらつきを感じにくいという効果がある。なお、撮像画像Ｄ１を動画としてもよい。この場合は、視認者４が、対象物Ｔの動きを確認することで、対象物Ｔの動きを予測することに役立つ。例えば、対象物Ｔが歩行者の場合、対象物Ｔの移動方向や移動速度を把握することで対象物Ｔの動きを予測することができる。
【００３９】
ステップＳ１１において、制御手段４００は、コンテンツ画像Ｄを構成する撮像画像Ｄ１が所定時間表示したか否かを判定するための図示しないカウンタの変数の値を１つ増やす。
【００４０】
ステップＳ１２において、制御手段４００は、前記カウンタの変数の値を１つ増やす。
【００４１】
ステップＳ１３において、制御手段４００は、ステップＳ１１及びステップＳ１２でカウントした前記カウンタが満了したか否かを判定する。前記カウンタが満了した場合は、ステップＳ１４に進み。前記カウンタが満了していない場合は、ステップＳ１に戻る。
【００４２】
ステップＳ１４において、図５（ｂ）に示すように、制御手段４００は、前記カウントが満了したと判断し、撮像画像Ｄ１を表示後、所定時間経過後に撮像画像Ｄ１を非表示とする。なお、撮像画像Ｄ１を非表示とする際に、撮像画像Ｄ１の透過率を時間の経過とともに下げて非表示としてもよい。
【００４３】
ステップＳ１５において、図５（ｂ）、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、制御手段４００は、アイコン画像Ｄ２と、対象物Ｔとを対応づける意匠画像Ｄ３を表示する。そして、ステップＳ１に戻る。本実施形態では、意匠画像Ｄ３は、対象物Ｔとアイコン画像Ｄ２とを結ぶ直線である。意匠画像Ｄ３を表示することによって、視認者４は、アイコン画像Ｄ２が示す対象物Ｔが存在する方向を認識することができる。また本実施形態では、意匠画像Ｄ３は、対象物Ｔの一部が表示領域Ａ１内に位置しても意匠画像Ｄ３の表示を継続し、対象物Ｔが完全に表示領域Ａ１内に位置したときに意匠画像Ｄ３を非表示としている。また、意匠画像Ｄ３を非表示とする判定基準としては、対象物Ｔの一部が表示領域Ａ１内に位置したら、意匠画像Ｄ３を非表示としてもよい。
【００４４】
ステップＳ１６において、図７（ｂ）に示すように、制御手段４００は、コンテンツ画像Ｄ（撮像画像Ｄ１、アイコン画像Ｄ２）を非表示とする。そして、ステップＳ１に戻る。
【００４５】
以上の処理で、コンテンツ画像Ｄを表示することによって、表示領域Ａ１外の対象物Ｔに対する情報を早期に報知することが可能なＨＵＤ装置１００を提供することができる。
【００４６】
また、第一実施形態のステップＳ１４の撮像画像Ｄ１を非表示とする際の第二実施形態として、図８で示すように、撮像画像Ｄ１を対象物Ｔに近づけて非表示としてもよい。この際、前述したように、撮像画像Ｄ１の透過率を時間の経過とともに下げることで、徐々に非表示としてもよい。このように構成したことによって、撮像画像Ｄ１と対象物Ｔとの対応関係をより明確に認識させることができる。
【００４７】
また、第一実施形態では、意匠画像Ｄ３は、対象物Ｔとアイコン画像Ｄ２とを対応づける表示として、対象物Ｔとアイコン画像Ｄ２とを結ぶ直線であったが、前記実施形態に限定されるものではなく、第三実施形態として、例えば、図９で示すように、意匠画像Ｄ４は、表示領域Ａ１の一辺に帯状に表示してもよい。図９では、意匠画像Ｄ４は、表示領域Ａ１の左側の一辺に所定の幅を有する帯状に表示している。これは、表示領域Ａ１の左側に対象物Ｔが存在していることを表示している。このように意匠画像Ｄ４を表示することで、第一実施形態の意匠画像Ｄ３に対して表示面積が大きいため確実に報知することができる。本実施形態の意匠画像Ｄ４は、表示領域Ａ１の４つの辺をどの辺に表示してもよい。
【００４８】
また、第一実施形態では、撮像画像Ｄ１は、対象物Ｔのみを撮影した画像であったが、前記実施形態に限定されるものではなく、第四実施形態として、例えば、図１０で示すように、前方情報取得部２００で取得した対象物Ｔを含む実景のサイズを小さく縮小した縮小画像を撮像画像Ｄ５として表示してもよい。なお、撮像画像Ｄ５の縮小画像は、前方情報取得部２００の撮影範囲Ａ２の全範囲である必要はなく、対象物Ｔと対象物Ｔの周辺を含んでいればよい。対象物Ｔと実景を含む縮小画像としたことで、対象物Ｔの位置関係を直感的に認識することができる。また、本実施形態の撮像画像Ｄ５は、動画とすることで、対象物Ｔの動きを確認することで、対象物Ｔの動きを予測することに役立つ。例えば、対象物Ｔが歩行者の場合、対象物Ｔの移動方向や移動速度を把握することで対象物Ｔの動きを予測することができる。なお、本実施形態の撮像画像Ｄ５は、静止画としてもよい。あるいは、所定時間毎に静止画を更新して表示してもよい。
【００４９】
なお、本発明は、以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、車両、特に、四輪車に好適である。
【符号の説明】
【００５１】
１    ヘッドアップディスプレイシステム（ＨＵＤシステム）
２    自車両
３    フロントガラス
４    視認者
５    車両ＥＣＵ
１１    表示部
１２    平面鏡
１３    凹面鏡
１４    アクチュエータ
１５    筐体
１００    ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）
１５１    上ケース
１５１ａ  開口部
１５１ｂ  透光性カバー
１５１ｃ  遮光壁
１５２    下ケース
１５２ａ  表示口
２００    前方情報取得部
２１０    ステレオカメラ
２２０    前方画像解析部
３００    視点位置検出部
３１０    赤外線カメラ
３２０    視点画像解析部
４００    制御手段
４１０    処理部
４２０    記憶部
４３０    入出力部
５００    ネットワーク部
Ａ１  表示領域
Ａ２  撮影範囲
Ｌ    表示光
Ｍ    表示画像
Ｖ    虚像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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