(57)【要約】      （修正有）【課題】運転者が距離感を把握することが可能な重畳表示を行う表示システムを提供する。【解決手段】表示システムは、車両前方のウインドシールド２０に設けられたコンバイナ３０と、所定の画像を描画するレーザー光源９１０と、前記レーザー光源９１０を反射面により反射させると共に、前記反射面が可動可能に構成されるＭＥＭＳミラー９２０と、前記ＭＥＭＳミラー９２０からの反射光が入射され、前記コンバイナ３０上に第１の焦点距離感を与える結像を生成する短距離焦点用光学系９３０と、第１の焦点距離とは異なる第２の焦点距離感を与える中距離焦点用光学系９４０と、前記第１、第２の焦点距離とは異なる第３の焦点距離感を与える遠距離焦点用光学系９５０と、前記ＭＥＭＳミラー９２０の反射面を制御し、前記ＭＥＭＳミラー９２０からの反射光を、いずれかの光学系に入射させるように制御する制御部と、有する。【選択図】図３
2011170185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前方のウインドシールドに設けられたコンバイナと、
所定の画像を描画するレーザー光源と、
前記レーザー光源を反射面により反射させると共に、前記反射面が可動可能に構成されるミラー素子と、
前記ミラー素子からの反射光が入射され、前記コンバイナ上に第１の焦点距離感を与える結像を生成する第１の光学系と、
前記ミラー素子からの反射光が入射され、前記コンバイナ上に前記第１の焦点距離とは異なる第２の焦点距離感を与える第２の光学系と、
前記ミラー素子からの反射光が入射され、前記コンバイナ上に前記第２の焦点距離とは異なる第３の焦点距離感を与える第３の光学系と、
前記ミラー素子の反射面を制御し、前記ミラー素子からの反射光を、前記第１の光学系乃至前記第３の光学系のいずれかの光学系に入射させるように制御する制御部と、有することを特徴とする表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載され、運転者の前方視界内に運転情報を車両前方ウインドシールドに投影し、前方景色と重ね合せて表示する車輌用表示システム（いわゆるヘッドアップディスプレイ装置）に係り、詳しくは投影される虚像の焦点を運転時における視焦点に近づける表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ  Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＨＵＤ）装置は、運転者から見てフロントウインドシールドガラスの向こう側に、すなわち前方視野の前景に重畳して、運転情報（例えば、速度表示やナビゲーション表示など）を虚像として投影する。このようなＨＵＤを用いた車両用の表示システムによれば、運転情報を視認する際に運転者の視線移動を極力少なくすることができる。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００９−１９０５２０号公報）には、運転者の視界内に支援情報を表示する車両用表示装置であって、車両周辺の障害物を検出する障害物検出手段と、前記障害物検出手段で検出した障害物と自車両との相対距離が閾値以上か否かを判定する判定手段と、前記判定手段で相対距離が閾値以上と判定した場合には支援情報を表示する際の焦点距離が他の支援情報を表示する際の焦点距離より近くなるように表示する表示制御手段とを備える車両用の表示システムが開示されている。
【特許文献１】特開２００９−１９０５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の特許文献１記載の表示システムにおいては、運転者が虚像に対して感じる焦点距離が固定されていたため、運転者が距離感を把握することが可能な重畳表示を行うことが困難である、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するために、請求項１に係る発明は、車両前方のウインドシールドに設けられたコンバイナと、所定の画像を描画するレーザー光源と、前記レーザー光源を反射面により反射させると共に、前記反射面が可動可能に構成されるミラー素子と、前記ミラー素子からの反射光が入射され、前記コンバイナ上に第１の焦点距離感を与える結像を生成する第１の光学系と、前記ミラー素子からの反射光が入射され、前記コンバイナ上に前記第１の焦点距離とは異なる第２の焦点距離感を与える第２の光学系と、前記ミラー素子からの反射光が入射され、前記コンバイナ上に前記第２の焦点距離とは異なる第３の焦点距離感を与える第３の光学系と、前記ミラー素子の反射面を制御し、前記ミラー素子からの反射光を、前記第１の光学系乃至前記第３の光学系のいずれかの光学系に入射させるように制御する制御部と、有することを特徴とする表示システムである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る表示システムは、前記ミラー素子の反射面を制御し、前記ミラー素子からの反射光を、前記第１の光学系乃至前記第３の光学系のいずれかの光学系に入射させるように制御する制御部を有するので、本発明に係る表示システムによれば、運転者が虚像に対して感じる焦点距離を可変とすることができ、運転者が距離感を把握することが可能な重畳表示を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る表示システムの概略を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る表示システムのブロック構成の概略を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る表示システムによる表示例を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係る表示システムにおける処理のフローチャートを示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る表示システムにおける投影処理サブルーチンのフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る表示システムの概略を示す図であり、図２は本発明の実施形態に係る表示システムのブロック構成の概略を示す図であり、図３は本発明の実施形態に係る表示システムによる表示例を説明する図である。図１乃至図３において、１０は車両、２０はウインドシールド、３０はコンバイナ、１００はＥＣＵ、２００は走行情報取得部、２１０は車速センサ、４００は車両周辺情報取得部、４３０は前方ステレオカメラ、４４０は画像データ解析部、８００はナビゲーションシステム部、８１０はナビゲーションシステム、８１１はＧＰＳ位置情報取得部、８２０はデータベース、９００はＨＵＤユニット、９１０はレーザー光源、９２０はＭＥＭＳミラー、９３０は短距離焦点用光学系、９４０は中距離焦点用光学系、９５０は遠距離焦点用光学系をそれぞれ示している。
【０００９】
本発明の実施形態に係る表示システムは、車両１０に搭載されるものであり、ウインドシールド２０に設けられたＨＯＥ（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）などからなるコンバイナ３０に、ＨＵＤユニット９００から速度表示やナビゲーション表示などを虚像として投影することによって、前記虚像を前方視野の前景に重畳表示するものである。
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る表示システムとして、車速情報、注意喚起情報、案内情報の３種類の情報を、運転者が所定の距離感を感じることができるように表示する例に基づいて説明するが、本発明の表示システムで表示する情報がこれらの情報に制限されるわけではなく、任意の情報を表示するように構成可能である。
【００１１】
本実施形態に係る表示システムのブロック図において、ＥＣＵ１００はエレクトロニックコントロールユニットの略であり、ＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭとＣＰＵのワークエリアであるＲＡＭなどからなる汎用の情報処理機構である。ＥＣＵ１００は、図示されているＥＣＵ１００と接続される各構成と協働・動作する。また、ＥＣＵ１００は、本発明の記録システムにおける種々の制御処理は、ＥＣＵ１００内のＲＯＭなどの記憶手段に記憶保持されるプログラムやデータに基づいて実行されるものである。なお、特許請求の範囲に記載された「制御部」などは、このＥＣＵ１００の動作を上位概念的に表現したものである。なお、本実施形態においては、上記の各手段はＥＣＵ１００とＥＣＵ１００上で実行されるプログラムによって実現されるものとしているが、これらの各手段はこれに限定されるものではなく、論理回路などのハードウエアのみで実現されるようなものであってもよい。
【００１２】
走行情報取得部２００は、車両１０の実走行に関連する情報を取得する構成であり、例えば、車速センサ２１０を含むものであるが、車速以外の走行情報を取得する構成をさらに設けるようにして、これらの情報の表示を行うようにしてもよい。走行情報取得部２００で取得された車速情報は、「車速表示データ」としてＥＣＵ１００に入力されて、ＥＣＵ１００で処理される。
【００１３】
車両周辺情報取得部４００は、車両１０周辺の車外情報などを取得する構成であり、本実施形態では、車両１０前方側を撮像することが可能な前方ステレオカメラユニット４３０、及びこのステレオカメラユニット４３０で取得された撮像データを解析する画像データ解析部４４０を有している。
【００１４】
ステレオカメラユニット４３０は、ステレオの動画像を撮影が可能なものであり、さらにステレオカメラユニット４３０で取得された撮影データに基づいて、画像データ解析部４４０が画像解析を行うことにより、撮影された物体とステレオカメラユニット４３０との間の距離とが算出できるようになっている。また、画像データ解析部４４０の画像解析によって、例えば、車両１０前方に存在する歩行者などを認識することができるようになっている。車両周辺情報取得部４００は、このような画像解析データに基づいて、運転者に対する注意喚起を行うための警告表示データと、警告対象との間の距離データとをＥＣＵ１００に入力するようになっている。
【００１５】
ナビゲーションシステム部８００は、ナビゲーションシステム８１０やこのナビゲーションシステム８１０が参照する地図情報などのナビゲーションシステム用データベース８２０とからなっている。ナビゲーションシステム８１０は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して自らの位置座標データを計算するＧＰＳ位置情報取得部８１１を用いることによって、車両の現在位置情報を取得することができる。
【００１６】
本発明の表示システムにおいては、ナビゲーションシステム用データベース８２０には、道路情報、施設情報などが記憶されているが、道路情報には道路種別情報（一般道、高速道など）を設けておくことが好ましい。運転者が、不図示の入力部から施設情報など入力すると、ナビゲーションシステム部８００はデータベース８２０を参照して、ルート案内を行い得るようになっている。このようなルート案内中、右折・左折などを行う案内ポイントとなる交差点については、表示システムによって案内表示を行うべく、案内表示データ、及び案内ポイントとの間の距離データとをＥＣＵ１００に入力するようになっている。
【００１７】
本発明の表示システムにおけるＨＵＤユニット９００は、所定の画像を描画するレーザー光源９１０と、このレーザー光源９１０からの光を所望方向に反射可能に構成されるＭＥＭＳミラー９２０と、それぞれ独立した短距離焦点用光学系９３０、中距離焦点用光学系９４０、遠距離焦点用光学系９５０の３つの光学系を有している。ＭＥＭＳミラー９２０は、レーザー光源９１０からの光を反射する反射面を有しており、さらに、この反射面が可動可能に構成されるものである。
【００１８】
このＭＥＭＳミラー９２０は（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術を利用した光走査素子である。このようなＭＥＭＳミラー９２０は例えば、支持基板にトーションバーで支持されたミラーに対して、基板に支持された固定電極とミラーに設けられた電極部との間に電圧を印加して、両者間に生じる静電引力によってミラーを揺動させることにより、ミラーに入射したレーザー光を走査する。また、ＭＥＭＳミラー９２０の可動によって、反射光が短距離焦点用光学系９３０、中距離焦点用光学系９４０、遠距離焦点用光学系９５０の光学系のいずれかの光学系に入射させるように制御される。
【００１９】
短距離焦点用光学系９３０（第１の光学系）は、ＭＥＭＳミラー９２０からの反射光が入射され、コンバイナ３０上に第１の焦点距離感を与える結像を生成する光学系である。第１の焦点距離は、比較的焦点が短い距離であり、例えば、２ｍ以内程度である。
【００２０】
中距離焦点用光学系９４０（第２の光学系）は、ＭＥＭＳミラー９２０からの反射光が
入射され、コンバイナ３０上に前記第１の焦点距離とは異なる第２の焦点距離感を与える光学系である。第２の焦点距離は、中焦点程度の距離であり、例えば、２ｍ〜５ｍ程度である。
【００２１】
遠距離焦点用光学系９５０（第３の光学系）は、ＭＥＭＳミラー９２０からの反射光が入射され、前記コンバイナ３０上に前記第２の焦点距離とは異なる第３の焦点距離感を与える光学系である。第３の焦点距離は、遠い焦点距離であり、例えば、５ｍ〜∞程度である。
【００２２】
以上のように構成される表示システムによる表示例を図３に基づいて説明する。図３はＨＵＤユニット９００によってコンバイナ３０上に、車両１０の車速が「４０」ｋｍであることを示す車速表示データと、歩行者の存在を注意喚起する４つの三角形からなる表示データである警告表示データと、交差点における進行予定方向を占めず矢印状の表示データである案内表示データと、の３つの情報の重畳表示を行っている例を示している。
【００２３】
車速表示データは、第１の焦点距離感を与える虚像であり、短距離焦点用光学系９３０（第１の光学系）によって生成されている。車速表示を短距離焦点用光学系９３０で表示させることにより、運転者は従来の計器のような感覚で表示を参照することができる。
【００２４】
また、警告表示データは、第２の焦点距離感を与える虚像であり、中距離焦点用光学系９４０（第２の光学系）によって生成されている。歩行者の周囲に注意喚起を行う警告表示データを中距離焦点用光学系９４０によって表示することで、警告表示が、歩行者と同一の距離感が与えられ、運転者が的確に歩行者の存在を把握することができるようになっている。
【００２５】
また、案内表示データは、第３の焦点距離感を与える虚像であり、遠距離焦点用光学系９５０（第３の光学系）によって生成されている。これにより、運転者は遠方の交差点と矢印とを同一の距離感でもって把握することが可能となる。
【００２６】
次に、以上のように構成される本発明の表示システムにおける処理の一例について説明する。図４は本発明の実施形態に係る表示システムにおける処理のフローチャートを示す図である。
【００２７】
図４において、ステップＳ１００で、表示システムの処理が開始されると、続いて、走行情報取得部２００から車速表示データが取得され、ステップＳ１０２で、ナビゲーションシステム部８００から案内表示データ及び距離データを取得し、ステップＳ１０３で、車両周辺情報取得部４００から警告表示データ及び距離データを取得する。
【００２８】
ステップＳ１０４では、収集したデータの中で、表示すべき情報が存在するか否かが判定される。この判定の結果がＹＥＳであるときにはステップＳ１０５に進み、ステップＳ１０５で投影すべき表示データを作成する処理が実行され、ステップＳ１０６で作成された表示データを投影する処理のサブルーチンを実行する。ここで、このようなサブルーチンについて説明する。
【００２９】
図５は本発明の実施形態に係る表示システムにおける投影処理サブルーチンのフローチャートを示す図である。図５において、ステップＳ２００で投影処理サブルーチンが開始されると、まず、ステップＳ２０１で、ステップＳ１０５で作成された表示すべきデータを１種取得する。
【００３０】
ステップＳ２０２では、表示データが車速表示データであるか否かが判定される。ステ
ップＳ２０２の判定結果がＹＥＳであるときにはステップＳ２０８に進み、表示データを短距離焦点用光学系９３０（第１の光学系）により投影するよう制御する。ステップＳ２０２の判定結果がＮＯであるときにはステップＳ２０３に進む。
【００３１】
ステップＳ２０３では、表示データに付随する距離データが短距離域のものであるか否かが判定される。ステップＳ２０３の判定結果がＹＥＳであるときにはステップＳ２０８に進み、表示データを短距離焦点用光学系９３０（第１の光学系）により投影するよう制御する。ステップＳ２０３の判定結果がＮＯであるときにはステップＳ２０４に進む。
【００３２】
ステップＳ２０４では、表示データに付随する距離データが中距離域のものであるか否かが判定される。ステップＳ２０４の判定結果がＹＥＳであるときにはステップＳ２０７に進み、表示データを中距離焦点用光学系９４０（第２の光学系）により投影するよう制御する。ステップＳ２０４の判定結果がＮＯであるときには、ステップＳ２０５に進み、表示データを遠距離焦点用光学系９５０（第３の光学系）により投影するよう制御する。
【００３３】
ステップＳ２０６では、全ての表示データについての投影処理が行われたかが判断される。当該判定がＮＯであるときにはステップＳ２０９に進み、次の表示すべきデータを取得し、処理を継続する。一方、当該判定がＹＥＳであるときにはステップＳ２１０に進み、元のルーチンにリターンする。
【００３４】
図４に戻り、ステップＳ１０７では、不図示の上位システムから表示システム終了の指令があったか否かが判定され、この判定がＹＥＳのときにはステップＳ１０８に進み、表示システムによる表示処理を終了する。
【００３５】
以上のように構成される、本発明に係る表示システムによれば、運転者が虚像に対して感じる焦点距離を可変とすることができ、運転者が距離感を把握することが可能な重畳表示を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００３６】
１０・・・車両、２０・・・ウインドシールド、３０・・・コンバイナ、１００・・・ＥＣＵ、２００・・・走行情報取得部、２１０・・・車速センサ、４００・・・車両周辺情報取得部、４３０・・・前方ステレオカメラ、４４０・・・画像データ解析部、８００・・・ナビゲーションシステム部、８１０・・・ナビゲーションシステム、８１１・・・ＧＰＳ位置情報取得部、８２０・・・データベース、９００・・・ＨＵＤユニット、９１０・・・レーザー光源、９２０・・・ＭＥＭＳミラー、９３０・・・短距離焦点用光学系、９４０・・・中距離焦点用光学系、９５０・・・遠距離焦点用光学系
【図１】
2011170185.tif 000003
【図２】
2011170185.tif 000004
【図３】
2011170185.tif 000005
【図４】
2011170185.tif 000006
【図５】
2011170185.tif 000007