(57)【要約】【課題】高周波帯域の姿勢変化が車両に生じる場合でも、虚像の正しい重畳表示を継続可能な虚像表示装置の提供。【解決手段】虚像表示装置１００は、センサ値取得部６１及びフィルタ回路３２に加えて、３Ｄ描画部６７、投影光学ユニット５０及びレーザ制御部４７を備えている。３Ｄ描画部６７は、映像データＰＳを描画する。映像データＰＳには、低周波帯域の姿勢変化に起因する虚像Ｖｉの位置ずれを低減させる補正が施されている。投影光学ユニット５０は、映像データＰＳに基づく元画像Ｐｉをスクリーン反射面５２ａに表示し、元画像Ｐｉの光を表示光像Ｏｉとして投影領域ＰＡに投影する。レーザ制御部４７は、高周波帯域の姿勢変化に起因する虚像Ｖｉの位置ずれが低減されるように、スクリーン反射面５２ａに表示される元画像Ｐｉを、高周波帯域の姿勢変化情報に基づき変位させる。【選択図】図１
2019098755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（Ａ）に規定された投影領域（ＰＡ）への表示光像（Ｏｉ）の投影によって前記車両の前景に虚像（Ｖｉ）を重畳表示する虚像表示装置であって、
前記車両に生じる姿勢変化のうちで低周波帯域（ＬＢＡ）の姿勢変化情報を取得する低周波情報取得部（６１）と、
前記車両の生じる姿勢変化のうちで前記低周波帯域よりも周波数の高い高周波帯域（ＨＢ）の姿勢変化情報を取得する高周波情報取得部（３２）と、
前記表示光像の映像データ（ＰＳ）であり、前記低周波帯域の姿勢変化に起因する前記虚像の位置ずれを低減させる補正が施された前記映像データを、前記低周波帯域の姿勢変化情報を用いて描画する映像描画部（６７）と、
前記映像データに基づく元画像（Ｐｉ）を表示する表示面（５２ａ，３５２ａ）、を有し、前記表示面に表示する前記元画像の光を前記表示光像として前記投影領域に投影する投影光学ユニット（５０）と、
前記高周波帯域の姿勢変化に起因する前記虚像の位置ずれが低減されるように、前記表示面に表示される前記元画像を、前記高周波帯域の姿勢変化情報に基づき変位させる表示制御部（４７，２４７，３４７）と、備える虚像表示装置。
【請求項２】
前記車両の姿勢変化を計測した計測信号を前記高周波情報取得部へ向けて出力する姿勢計測部（３１）、をさらに備える請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記高周波情報取得部は、前記姿勢計測部の前記計測信号に含まれる周波数帯域のうちで、前記低周波帯域と重複する帯域の信号を減衰させることで、前記高周波帯域の姿勢変化情報を取得する請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記低周波情報取得部は、前記姿勢計測部とは別に前記車両に搭載された姿勢出力部（２０）から出力される姿勢変化を示した出力信号を取得する請求項２又は３に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記姿勢計測部による計測信号が前記高周波情報取得部に取得されるまでの第一遅延時間は、前記姿勢出力部の出力信号が前記低周波情報取得部に取得されるまでの第二遅延時間よりも短い請求項４に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記姿勢出力部には、前記低周波帯域のうちで互いに異なる帯域の姿勢変化に関連する出力信号を出力可能な第一出力部（２４）及び第二出力部（２６）が含まれており、
前記低周波情報取得部は、
前記低周波帯域のうちの第一帯域（ＬＢ１）の姿勢変化情報を、前記第一出力部の計測信号を用いて取得し、
前記低周波帯域のうちで前記第一帯域よりも周波数の高い第二帯域（ＬＢ２）の姿勢変化情報を、前記第二出力部の計測信号を用いて取得する請求項４又は５に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記映像描画部にて描画される前記映像データの画像サイズは、前記表示面に表示される前記元画像の画像サイズよりも大きい請求項１〜６のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記表示制御部は、
前記車両にピッチ又はヒーブの姿勢変化が生じている場合に、前記元画像を前記表示面に沿って平行移動させ、
前記車両にロールの姿勢変化が生じている場合に、前記元画像の向きを前記表示面に沿って回転させる請求項１〜７のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項９】
車両（Ａ）に規定された投影領域（ＰＡ）への表示光像（Ｏｉ）の投影によって前記車両の前景に虚像（Ｖｉ）を重畳表示する虚像表示装置であって、
前記車両の生じる姿勢変化のうちで高周波帯域（ＨＢ）の姿勢変化情報を取得する高周波情報取得部（３２）と、
前記車両の生じる姿勢変化のうちで前記高周波帯域よりも周波数の低い低周波帯域（ＬＢＡ）の姿勢変化情報を用いて描画される映像データ（ＰＳ）であって、前記低周波帯域の姿勢変化に起因する前記虚像の位置ずれを低減させる補正が施された前記映像データ、を取得する映像取得部（４１）と、
前記映像データに基づく元画像（Ｐｉ）を表示する表示面（５２ａ，３５２ａ）、を有し、前記表示面に表示する前記元画像の光を前記表示光像として前記投影領域に投影する投影光学ユニット（５０）と、
前記高周波帯域の姿勢変化に起因する前記虚像の位置ずれが低減されるように、前記表示面に表示される前記元画像を、前記高周波帯域の姿勢変化情報に基づき変位させる表示制御部（４７，２４７，３４７）と、備える虚像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書による開示は、虚像を表示する虚像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の前景に虚像を重畳表示するヘッドアップディスプレイ装置の一種として、例えば特許文献１には、車両に生じる姿勢変化を特定し、液晶パネル及びバックライト等の向きを回転機構によって変更する構成が開示されている。特許文献１に開示の構成は、車両の姿勢変化に基づき上り坂及び下り坂等を特定し、上り坂及び下り坂にて虚像の表示位置を上下に移動させることができる。加えて、特許文献１のヘッドアップディスプレイ装置は、姿勢変化の周波数等に基づき車両が悪路を走行中か否かを特定し、車両が悪路を走行中であると特定した場合には、虚像の表示を禁止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５‐１３２３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、特許文献１のヘッドアップディスプレイ装置では、悪路の走行中に伴う高周波帯域の姿勢変化が車両に生じる場合に、虚像の表示の中断により、乗員へ向けた情報提示が継続されなくなる。そのため、悪路を走行中であっても、虚像表示による情報提示を継続する構成が検討された。
【０００５】
しかし、特許文献１の回転機構は、上り坂及び下り坂等にて生じる低周波帯域の姿勢変化に起因する虚像の位置ずれ低減を目的とした構成である。故に、悪路を走行中に虚像の表示を継続させても、回転機構は、虚像の表示位置を高周波帯域の姿勢変化に追従させる作動を行うことが困難となる。その結果、虚像の表示位置の補正が適切に機能せず、虚像の正しい重畳表示が、実現され得なかった。
【０００６】
本開示は、高周波帯域の姿勢変化が車両に生じる場合でも、虚像の正しい重畳表示を継続可能な虚像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、開示された一つの態様は、車両（Ａ）に規定された投影領域（ＰＡ）への表示光像（Ｏｉ）の投影によって車両の前景に虚像（Ｖｉ）を重畳表示する虚像表示装置であって、車両に生じる姿勢変化のうちで低周波帯域（ＬＢＡ）の姿勢変化情報を取得する低周波情報取得部（６１）と、車両の生じる姿勢変化のうちで低周波帯域よりも周波数の高い高周波帯域（ＨＢ）の姿勢変化情報を取得する高周波情報取得部（３２）と、表示光像の映像データ（ＰＳ）であり、低周波帯域の姿勢変化に起因する虚像の位置ずれを低減させる補正が施された映像データを、低周波帯域の姿勢変化情報を用いて描画する映像描画部（６７）と、映像データに基づく元画像（Ｐｉ）を表示する表示面（５２ａ，３５２ａ）、を有し、表示面に表示する元画像の光を表示光像として投影領域に投影する投影光学ユニット（５０）と、高周波帯域の姿勢変化に起因する虚像の位置ずれが低減されるように、表示面に表示される元画像を、高周波帯域の姿勢変化情報に基づき変位させる表示制御部（４７，２４７，３４７）と、備える虚像表示装置とされる。
【０００８】
また開示された一つの態様は、車両（Ａ）に規定された投影領域（ＰＡ）への表示光像（Ｏｉ）の投影によって車両の前景に虚像（Ｖｉ）を重畳表示する虚像表示装置であって、車両の生じる姿勢変化のうちで高周波帯域（ＨＢ）の姿勢変化情報を取得する高周波情報取得部（３２）と、車両の生じる姿勢変化のうちで高周波帯域よりも周波数の低い低周波帯域（ＬＢＡ）の姿勢変化情報を用いて描画される映像データ（ＰＳ）であって、低周波帯域の姿勢変化に起因する虚像の位置ずれを低減させる補正が施された映像データ、を取得する映像取得部（４１）と、映像データに基づく元画像（Ｐｉ）を表示する表示面（５２ａ，３５２ａ）、を有し、表示面に表示する元画像の光を表示光像として投影領域に投影する投影光学ユニット（５０）と、高周波帯域の姿勢変化に起因する虚像の位置ずれが低減されるように、表示面に表示される元画像を、高周波帯域の姿勢変化情報に基づき変位させる表示制御部（４７，２４７，３４７）と、備える虚像表示装置とされる。
【０００９】
これらの態様では、車両に生じる姿勢変化のうちで、低周波帯域の姿勢変化に起因する虚像の位置ずれは、映像データを描画する段階において予め補正される。一方で、高周波帯域の姿勢変化に起因する虚像の位置ずれは、表示面における元画像の変位という電子的な補正処理によって低減される。こうした電子的な補正処理であれば、高周波帯域の姿勢変化への追従が容易となる。故に、虚像の位置ずれは、効果的に低減され得る。したがって、高周波帯域の姿勢変化が車両に生じる場合でも、虚像表示装置は、虚像の正しい重畳表示を継続できる。
【００１０】
尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の第一実施形態による虚像表示装置を含む車載システムの全体像を示すブロック図である。
【図２】車両に生じる姿勢変化の振動特性を示す図であって、高周波帯域及び低周波帯域の各範囲の一例を示す図である。
【図３】各周波数帯域を計測する信号について、周波数とゲインとの相関の一例を模式的に示す図である。
【図４】ＨＵＤの構成を示す図である。
【図５】ＬＳＭ制御基板のメモリにて実施される補正処理を視覚的に説明するための図である。
【図６】車両に姿勢変化が生じていない場合での虚像表示の一例を示す図である。
【図７】レーザ制御部による虚像の位置ずれ低減補正の効果を示す図である。
【図８】第二実施形態による虚像表示装置を示す図である。
【図９】ＤＬＰ制御基板及びＤＬＰプロジェクタの詳細を示す図である。
【図１０】第三実施形態による虚像表示装置を示す図である。
【図１１】第四実施形態による虚像表示装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。
【００１３】
（第一実施形態）
図１に示す本開示の第一実施形態による虚像表示装置１００は、車両Ａにおいて用いられる。虚像表示装置１００は、車両Ａの前景に重畳表示される虚像Ｖｉを用いたＡＲ（Augmented Reality）表示により、車両Ａに関連する種々の情報を運転者に提示する。虚像表示装置１００は、車載ネットワークの通信バス２９を介して、他の車載構成と相互に通信可能である。通信バス２９には、外界センサ２１、ロケータ２２、３次元地図データベース２３、ハイトセンサ２４、車両制御ユニット２６等が直接的又は間接的に電気接続されている。
【００１４】
外界センサ２１は、歩行者及び他の車両等の移動物体、さらに路上の縁石、道路標識、道路標示、及び区画線等の静止物体を検出する。これら移動物体及び静止物体の少なくとも一部は、虚像Ｖｉの重畳表示による注意喚起の対象とされる。外界センサ２１には、例えばカメラユニット、ライダ及びミリ波レーダ等が含まれている。外界センサ２１は、検出した移動物体及び静止物体の相対位置及び種別等を示す物体情報を、通信バス２９に逐次出力する。
【００１５】
ロケータ２２は、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＩＲＮＳＳ、ＱＺＳＳ、Ｂｅｉｄｏｕ等の衛星測位システムのうちで、少なくとも一つの衛星測位システムの各測位衛星から、測位信号を受信可能である。ロケータ２２は、受信した測位信号に基づき、車両Ａの位置を計測する。ロケータ２２は、計測した車両Ａの位置情報を通信バス２９へ向けて逐次出力する。尚、ロケータ２２は、位置情報を補正するための慣性センサを有していてもよい。
【００１６】
３次元地図データベース（以下、「３次元地図ＤＢ」）２３は、多数の３次元地図データを格納した大容量の記憶媒体を主体とする構成である。３次元地図データは、例えば自動運転を可能にするような高精度な地図データであって、道路の緯度、経度、高度を示す情報を含んでいる。３次元地図ＤＢ２３は、ネットワークを通じて、３次元地図データを最新の情報に更新可能である。３次元地図ＤＢ２３は、虚像表示装置１００からの要求に応じて、車両Ａの周辺及び進行方向の３次元地図データを虚像表示装置１００に提供可能である。
【００１７】
ハイトセンサ２４は、車両Ａが置かれた路面からボディまでの高さを計測するため、車両Ａに生じる上下方向の変位を検出するセンサである。ハイトセンサ２４は、例えば左右いずれか一方のリヤサスペンションに設置されている。ハイトセンサ２４は、ボディに懸架されたサスペンションアームの動作によって上下方向に変位する特定の車輪について、ボディに対する沈み込み量を計測する。具体的に、ハイトセンサ２４は、ボディとサスペンションアームとの間の相対距離を計測し、通信バス２９に計測結果を逐次出力する。
【００１８】
車両制御ユニット２６は、マイクロコントローラを主体に構成された演算装置である。車両制御ユニット２６は、外界センサ２１にて検出される物体情報、及び運転者の運転操作等に基づいて、車両Ａの挙動を制御する。車両制御ユニット２６には、アクセルポジションセンサ及びブレーキ踏力センサ等を含むペダルセンサ２５が電気的に接続されている。車両制御ユニット２６は、ペダルセンサ２５の検出信号に基づき、車両Ａに発生させる前後方向の加速度、即ち、車軸トルク及びブレーキ力を制御する。加えて車両制御ユニット２６は、運転者の加減速操作及び路面の凹凸等の外乱に伴う車両Ａの振動が抑制されるように、車軸トルク及びブレーキ力をフィードフォワード制御する。車両制御ユニット２６は、フィードフォワード制御における車軸トルク及びブレーキ力の各目標値を、制御情報として通信バス２９に逐次出力する。
【００１９】
虚像表示装置１００は、描画ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０及びＨＵＤ（Head-Up Display）３０等によって構成されている。虚像表示装置１００は、車両ＡのウィンドシールドＷＳに規定された投影領域ＰＡへの表示光像Ｏｉの投影によって、前景中の重畳対象に虚像Ｖｉを重畳させた表示を行う。例えば虚像表示装置１００は、走行中の車線の範囲を示す虚像Ｖｉを、前景中における左右の区画線の間に重畳表示する（図６参照）。
【００２０】
加えて虚像表示装置１００は、車両Ａの姿勢変化があった場合でも、運転者からの見た目上にて、重畳対象に虚像Ｖｉを重畳させた状態が維持されるように、表示の制御を行う（図７参照）。詳記すると、ピッチ、ロール及びヒーブ等の姿勢変化が車両Ａに生じた場合、重畳対象と、投影領域ＰＡと、運転者のアイポイントとの位置関係が変化する。故に、表示光像Ｏｉの投影位置が維持された場合、運転者からの見た目上にて、虚像Ｖｉは、重畳対象に対してずれて表示される。そのため虚像表示装置１００は、車両Ａの姿勢変化に応じて、虚像Ｖｉの位置ずれが低減されるように、表示光像Ｏｉの投影位置を補正する。
【００２１】
ここで、車両Ａの姿勢変化の振動は、一定の周波数で生じるわけではなく、図２及び図３に示すように、例えば主に２Ｈｚ程度までの周波数帯域で生じている。虚像表示装置１００では、便宜的に０から０．５Ｈｚ程度までの周波数帯域が、低周波帯域ＬＢＡとされ、低周波帯域ＬＢＡよりも周波数の高い０．５〜２Ｈｚまでの周波数帯域が、高周波帯域ＨＢとされている。そして、図１〜図３に示すように、低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化による虚像Ｖｉの位置ずれを低減する機能が描画ＥＣＵ６０に搭載されており、高周波帯域ＨＢの姿勢変化による虚像Ｖｉの位置ずれを低減する機能がＨＵＤ３０に搭載されている。以下、描画ＥＣＵ６０及びＨＵＤ３０の詳細を順に説明する。
【００２２】
描画ＥＣＵ６０は、ＨＵＤ３０を含む複数の車載表示器と接続された演算装置である。描画ＥＣＵ６０は、各車載表示器の表示を統合的に制御する。描画ＥＣＵ６０は、各車載表示器によって表示される映像の映像データＰＳを個別に生成し、各車載表示器に逐次出力する。
【００２３】
描画ＥＣＵ６０は、処理部、ＲＡＭ、メモリ装置及び入出力インターフェースを有するコンピュータを主体に構成された電子制御ユニットである。処理部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）及びＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の少なくとも一つを含む構成である。メモリ装置には、処理部によって実行される種々のプログラムが格納されている。メモリ装置に記憶された複数のプログラムには、映像データＰＳを描画する描画プログラム及び車両Ａの姿勢変化を推定する姿勢推定プログラム等が含まれている。描画ＥＣＵ６０は、描画プログラム及び姿勢推定プログラムを処理部によって実行することにより、センサ値取得部６１、対象情報取得部６５、低周波補正量算出部６６及び３Ｄ描画部６７等の機能ブロックを有する。
【００２４】
センサ値取得部６１は、通信バス２９と通信可能に接続されており、通信バス２９に出力された種々の情報を取得可能である。センサ値取得部６１は、ハイトセンサ２４及び車両制御ユニット２６から出力される出力信号であって、車高の計測結果、並びに車軸トルク及びブレーキ力についての制御情報を受信する。センサ値取得部６１は、これらの出力信号を、低周波帯域ＬＢＡのうちで互いに異なる帯域の姿勢変化に関連する情報として処理し、車両Ａに生じる姿勢変化のうちで低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化情報を、これらの出力信号から取得する。以上のハイトセンサ２４及び車両制御ユニット２６の出力信号がセンサ値取得部６１に取得されるまでの遅延時間（以下、「通信遅延時間」）は、通信バス２９に採用されている通信規格に依存している。例えば、ＣＡＮ（登録商標）を通信規格として採用した車載ネットワークでは、通信遅延時間は、概ね数１０ｍ秒程度となる。
【００２５】
センサ値取得部６１には、勾配取得部６２、ＤＣ成分処理部６３及びＡＣ成分処理部６４が、サブ機能ブロックとして設けられている。勾配取得部６２は、ロケータ２２から取得する車両Ａの位置情報に基づき、現在地周辺の３次元地図データの提供を、３次元地図ＤＢ２３に要求する。勾配取得部６２は、３次元地図ＤＢ２３から取得した３次元地図データを用いて、車両Ａが走行する道路の路面勾配を算出する。路面勾配は、道路の縦断勾配を示す値であって、上りの坂道では正の値をとり、下りの坂道では負の値をとる。勾配取得部６２は、３次元地図データに示された複数箇所の緯度、経度及び高度の各情報を用いて、幾何計算によって坂道の路面勾配を取得する。
【００２６】
ＤＣ成分処理部６３及びＡＣ成分処理部６４は、車両Ａの姿勢変化量（主にピッチ角）を推定する機能部である。ＤＣ成分処理部６３及びＡＣ成分処理部６４は、低周波帯域ＬＢＡのうちで、互いに異なる帯域の姿勢変化情報を取得する。具体的に、低周波帯域ＬＢＡのうちで、周波数の低い側の帯域が第一帯域ＬＢ１とされ、周波数の高い側の帯域が第二帯域ＬＢ２とされる。第一帯域ＬＢ１の帯域幅は、第二帯域ＬＢ２の帯域幅よりも狭い。第一帯域ＬＢ１に属する姿勢変化は、乗員の増減及び積載重量の変化、並びに実質的に一定の加速及び減速によって生じる。一方、第二帯域ＬＢ２に属する姿勢変化は、通常の運転操作（ペダル操作）に伴う加速及び減速によって生じる。以下の説明では、便宜的に、第一帯域ＬＢ１に含まれる姿勢変化を振動のＤＣ（Direct Current）成分といい、第二帯域ＬＢ２に含まれる姿勢変化を振動のＡＣ（Alternate Current）成分という。
【００２７】
ＤＣ成分処理部６３は、ハイトセンサ２４による車高の計測結果を用いて、第一帯域ＬＢ１の姿勢変化情報を取得する。ＤＣ成分処理部６３は、ローパスフィルタを含む構成である。ローパスフィルタは、第一帯域ＬＢ１の信号を概ね通過させる一方で、第二帯域ＬＢ２以上の信号を減衰させる。ローパスフィルタのカットオフ周波数は、第一帯域ＬＢ１及び第二帯域ＬＢ２の境界値となるように設定されている。
【００２８】
ＤＣ成分処理部６３は、ハイトセンサ２４の計測結果に含まれる高周波ノイズをローパスフィルタによって減衰させ、第一帯域ＬＢ１に属する姿勢変化（主にピッチ角変化等）の振動成分を推定する。以上のＤＣ成分処理部６３の処理によれば、ハイトセンサ２４は、第一帯域ＬＢ１の姿勢変化に関連する出力信号を出力可能な姿勢出力部２０であって、車両Ａに作用する加速度のＤＣ成分を計測するためのセンサとして機能する。尚、高周波ノイズは、路面不整に起因する振動成分であって、上述したように第二帯域ＬＢ２以上の振動成分である。
【００２９】
ＡＣ成分処理部６４は、車軸トルク及びブレーキ力の制御情報を用いて、第二帯域ＬＢ２の姿勢変化情報を取得する。ＡＣ成分処理部６４は、バンドパスフィルタを含む構成である。バンドパスフィルタは、第二帯域ＬＢ２の信号を概ね通過させる一方で、第一帯域ＬＢ１以下の信号と、高周波帯域ＨＢ以上の信号とを減衰させる。バンドパスフィルタの高周波数側のカットオフ周波数は、低周波帯域ＬＢＡ及び高周波帯域ＨＢの境界値となるように設定されている。加えて、バンドパスフィルタの低周波数側のカットオフ周波数は、第一帯域ＬＢ１及び第二帯域ＬＢ２の境界値となるように設定されている。こうした設定により、バンドパスフィルタは、ハイトセンサ２４にて検出される第一帯域ＬＢ１の信号と、後述する慣性センサ３１にて検出される高周波帯域ＨＢの信号との重複領域を除去する。
【００３０】
ＡＣ成分処理部６４は、車軸トルク及びブレーキ力の制御情報をバンドパスフィルタに通す処理により、第二帯域ＬＢ２に属する姿勢変化（主にピッチ角変化等）の振動成分（ＡＣ成分）を推定する。こうしたＡＣ成分処理部６４の処理によれば、車両制御ユニット２６は、第一帯域ＬＢ１の姿勢変化に関連する出力信号を出力可能な姿勢出力部２０であって、車両Ａに作用する加速度のＡＣ成分を確定させる構成として機能する。
【００３１】
対象情報取得部６５は、センサ値取得部６１と同様に、通信バス２９と通信可能に接続されている。対象情報取得部６５は、外界センサ２１から通信バス２９に出力された物体情報を取得し、移動物体及び静止物体の中から、虚像Ｖｉを重畳させる対象を選別する。対象情報取得部６５は、選別した重畳対象の相対位置を３Ｄ描画部６７に提供する。
【００３２】
低周波補正量算出部６６は、勾配取得部６２にて取得される路面勾配、ＤＣ成分処理部６３にて取得される第一帯域ＬＢ１の姿勢変化情報、及びＡＣ成分処理部６４にて取得される第二帯域ＬＢ２の姿勢変化情報を統合し、車両Ａの姿勢を特定する。低周波補正量算出部６６は、特定した車両姿勢から、低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化による虚像Ｖｉの補正量（以下、「低周波補正量」）を算出する。
【００３３】
３Ｄ描画部６７は、ＨＵＤ３０によって投影領域ＰＡに投影される表示光像Ｏｉの映像データＰＳを描画する。映像データＰＳを構成する個々のフレームには、虚像Ｖｉに対応する描画物Ｄｏ（図５参照）が描画されている。描画物Ｄｏの描画位置及び描画形状は、表示光像Ｏｉが投影領域ＰＡに投影されたときに、描画物Ｄｏに基づく虚像Ｖｉが重畳対象に正しく重なって視認されるように制御される（図６及び図７参照）。
【００３４】
詳記すると、３Ｄ描画部６７は、予め設定されたアイポイント及び投影領域ＰＡの各設定位置を、メモリ装置等から読み出す。以上により、３Ｄ描画部６７は、対象情報取得部６５から提供される重畳対象の相対位置、並びにアイポイント及び投影領域ＰＡの各設定位置の関係を把握する。３Ｄ描画部６７は、重畳対象、アイポイント及び投影領域ＰＡの位置関係に基づき、表示光像Ｏｉの投影領域ＰＡ内での投影位置、換言すれば、描画物Ｄｏに基づく虚像Ｖｉの結像位置を、幾何学的な演算によって算出する。
【００３５】
加えて３Ｄ描画部６７は、低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化情報を用いて生成された低周波補正量を、低周波補正量算出部６６から取得する。３Ｄ描画部６７は、低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化に起因する虚像Ｖｉの位置ずれが低減（相殺）されるように、映像データＰＳの各フレームにおける描画物Ｄｏの描画位置及び描画形状を、低周波補正量に基づき逐次補正する。３Ｄ描画部６７は、虚像Ｖｉの位置ずれを低減させる補正が予め実施された映像データＰＳを、予め規定された映像フォーマットにて、ＨＵＤ３０へ向けて逐次出力する。
【００３６】
図１及び図４に示すＨＵＤ３０は、ウィンドシールドＷＳの下方にて、インスツルメントパネルに設けられた収容空間に収容される車載表示器である。ＨＵＤ３０からウィンドシールドＷＳへ向けて射出された表示光像Ｏｉの光は、投影領域ＰＡによってアイポイント側へ向けて反射され、運転者によって知覚される。運転者は、投影領域ＰＡを通して見える前景中の重畳対象に、虚像Ｖｉが重畳された表示を視認する。ＨＵＤ３０は、虚像表示のための構成として、慣性センサ３１、フィルタ回路３２、投影光学ユニット５０、及びレーザモジュール制御基板（以下、「ＬＳＭ制御基板」）４０を有している。
【００３７】
慣性センサ３１は、車両Ａの姿勢変化を計測する計測部であって、ジャイロセンサ及び加速度センサを組み合わせた構成である。慣性センサ３１は、ハイトセンサ２４及び車両制御ユニット２６とは別に車両Ａに搭載されている。慣性センサ３１は、車両Ａにおけるピッチ方向及びロール方向の各角速度と、車両Ａのヨー軸に沿った上下方向の加速度とを計測する。
【００３８】
慣性センサ３１には、ローパスフィルタ及びＡＤ変換部が設けられている。ローパスフィルタは、ジャイロセンサ及び加速度センサの各出力から、高周波ノイズを除去する。ＡＤ変換部は、ローパスフィルタを通過したアナログ信号を、デジタル信号に変換する。慣性センサ３１は、例えばＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit：登録商標）及びＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）等の通信規格にて、フィルタ回路３２に信号を送信できる。慣性センサ３１は、上記の通信規格に従うデジタル形式とされた計測信号を、フィルタ回路３２に出力する。
【００３９】
フィルタ回路３２は、慣性センサ３１から出力される計測信号を取得する。計測信号がフィルタ回路３２に取得されるまでの遅延時間（以下、「計測遅延時間」）は、通信バス２９にて生じる通信遅延時間よりも短くなっている。フィルタ回路３２は、ハイパスフィルタ及び積分処理部等を少なくとも含む構成である。
【００４０】
ハイパスフィルタは、高周波帯域ＨＢの信号を概ね通過させ、低周波帯域ＬＢＡ以下の信号を減衰させる（図３参照）。ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、高周波帯域ＨＢ及び低周波帯域ＬＢＡの境界値となるように設定されている。こうした設定により、ハイパスフィルタは、計測信号に含まれる周波帯域のうちで低周波帯域ＬＢＡと重複する帯域の信号を減衰させる。加えて、ハイパスフィルタの通過により、慣性センサ３１のジャイロセンサに生じるドリフト成分が計測信号から除去される。
【００４１】
積分処理部は、例えばローパスフィルタを主体とした構成である。積分処理部は、姿勢変化の角速度を示す計測信号を時間積分する信号処理により、車両姿勢（ピッチ角，ロール角等）を示す信号を生成する。フィルタ回路３２は、ハイパスフィルタ及び積分処理部を順に通過した信号を、高周波帯域ＨＢの姿勢変化情報として取得し、ＬＳＭ制御基板４０に逐次提供する。
【００４２】
投影光学ユニット５０は、映像データＰＳから生成された表示光像Ｏｉを、投影領域ＰＡに投影する光学的な構成である。投影光学ユニット５０は、レーザモジュール５１、スクリーン５２、凸面鏡５３ａ及び凹面鏡５３ｂを含む反射光学系５３等とよって構成されている。これらの光学要素は、ＨＵＤ３０の筐体３０ａに収容されている。筐体３０ａは、各光学要素の相対的な位置関係を高精度に規定している。
【００４３】
レーザモジュール５１は、例えばレーザ光源及びＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャナ等を含む構成である。レーザモジュール５１は、レーザ光源の発光と、ＭＥＭＳスキャナのミラー部の走査とを、ＬＳＭ制御基板４０によって制御される。レーザモジュール５１は、スクリーン５２へ向けて照射するレーザ光の走査により、スクリーン５２に元画像Ｐｉを描画する。
【００４４】
スクリーン５２は、例えばガラス等の無色透明な材料によって横長の矩形板状に形成されている。スクリーン５２は、例えばマイクロミラーアレイである。スクリーン５２には、レーザ光を反射するスクリーン反射面５２ａが設けられている。スクリーン反射面５２ａには、アルミニウム等の金属の蒸着によって形成された多数の微小な反射凸面が２次元配列されている。スクリーン反射面５２ａには、映像データＰＳに基づく元画像Ｐｉがレーザモジュール５１の走査によって表示される。
【００４５】
凸面鏡５３ａ及び凹面鏡５３ｂは、合成樹脂又はガラス等からなる無色透明な基材の表面に、アルミニウム等の金属を蒸着させた反射鏡である。凸面鏡５３ａ及び凹面鏡５３ｂは、スクリーン５２に表示された元画像Ｐｉを投影領域ＰＡに投影する。凸面鏡５３ａは、スクリーン５２にて反射されたレーザ光を、凹面鏡５３ｂへ向けて反射する。凹面鏡５３ｂは、凸面鏡５３ａから入射するレーザ光を、投影領域ＰＡへ向けて反射する。以上により、元画像Ｐｉを拡大してなる表示光像Ｏｉが、投影領域ＰＡに投影される。尚、凹面鏡５３ｂは、例えば回折によって元画像Ｐｉを拡大する回折光学素子（Diffractive Optical Element：ＤＯＥ）等であってもよい。
【００４６】
ＬＳＭ制御基板４０は、投影光学ユニット５０による虚像表示を制御する電気構成である。ＬＳＭ制御基板４０に形成された制御回路は、処理部、ＲＡＭ、メモリ装置及び入出力インターフェースを有するマイクロコントローラ等を主体に構成されている。ＬＳＭ制御基板４０には、映像取得部４１、高周波補正量算出部４４及びレーザ制御部４７が設けられている。これらの構成は、プログラム等のソフトウェアによって実現された機能部であってもよく、或いは複数の電気素子等を組み合わせてなるハードウェア（電気回路部）によって実現された機能部であってもよい。さらに、上記の各構成は、ソフトウェア及びハードウェアの組み合わせによって実現された機能部であってもよい。
【００４７】
映像取得部４１は、映像伝送用のケーブル等を介して描画ＥＣＵ６０と接続されている。映像取得部４１には、虚像表示のための映像データＰＳが、３Ｄ描画部６７から伝送される。上述したように、映像取得部４１の取得する映像データＰＳには、低周波帯域ＬＢＡ（図２等参照）の姿勢変化に起因する虚像Ｖｉの位置ずれを低減させる補正処理が、予め施されている。
【００４８】
高周波補正量算出部４４は、高周波帯域ＨＢ（図２及び図３参照）の姿勢変化情報を、フィルタ回路３２から取得する。高周波補正量算出部４４は、取得した高周波帯域ＨＢの姿勢変化情報に基づき、高周波帯域ＨＢの姿勢変化による虚像Ｖｉの補正量（以下、「高周波補正量」）を算出する。
【００４９】
レーザ制御部４７は、レーザモジュール５１におけるレーザ光源の発光と、ＭＥＭＳスキャナの走査を統合的に制御する。レーザ制御部４７は、映像取得部４１にて取得された映像データＰＳの各フレームの画像を再生し、レーザモジュール５１の制御により、元画像Ｐｉとしてスクリーン反射面５２ａに描画する。
【００５０】
ここで、スクリーン反射面５２ａに表示される元画像Ｐｉは、映像データＰＳを構成する各フレームの画像の一部分である（図５参照）。詳記すると、３Ｄ描画部６７にて描画される映像データＰＳの画像サイズは、スクリーン反射面５２ａに描画される画像サイズ、及びＨＵＤ３０によって投影される表示光像Ｏｉの画像サイズよりも大きくされている。レーザ制御部４７は、各フレーム画像の中から、運転者の見かけ上にて投影領域ＰＡと重ねられるべき表示範囲ＤＲを切り出す。レーザ制御部４７は、切り出した表示範囲ＤＲの画像データを用いて、スクリーン反射面５２ａに元画像Ｐｉを描画する。尚、上記した画像サイズは、画像データのピクセルサイズを示しており、画像データにおける縦横の画素数を示している。
【００５１】
レーザ制御部４７は、高周波帯域ＨＢの姿勢変化に起因する虚像Ｖｉの位置ずれが低減（相殺）されるように、スクリーン反射面５２ａに表示される元画像Ｐｉを、高周波補正量算出部４４から取得する高周波補正量に基づき変位させる。具体的に、レーザ制御部４７は、レーザ照射の出力情報を記憶しているメモリを操作し、レーザ照射のタイミング、換言すればレーザ光の照射位置を、高周波補正量に応じて特定方向にオフセットさせる。こうした制御により、レーザ制御部４７は、見かけ上での元画像Ｐｉの位置をスクリーン反射面５２ａ上にて移動させることができる。
【００５２】
換言すれば、レーザ制御部４７は、高周波帯域ＨＢの姿勢変化が生じた場合に、各フレーム画像から表示範囲ＤＲとして切り出す部分を変更する。例えば、加速に伴いリヤ側を沈ませるピッチ変化が車両Ａに生じた場合、各フレーム画像から切り出される部分が、表示範囲ＤＲａ（図５参照）に変更される。こうして表示範囲ＤＲａがスクリーン５２に元画像Ｐｉとして描画されることにより、スクリーン反射面５２ａにてあたかも元画像Ｐｉが移動したような状態となる。以上の元画像Ｐｉの移動によれば、運転者の見かけ上で投影領域ＰＡと重なる前景の範囲が変化しても、投影領域ＰＡを有効に利用した完全な形状の虚像Ｖｉが、前景中の重畳対象に正しく重畳されるようになる（図７参照）。
【００５３】
レーザ制御部４７は、車両Ａに生じる姿勢変化の内容に応じて、元画像Ｐｉに異なる動きを生じさせる。例えばレーザ制御部４７は、車両Ａにピッチ又はヒーブの姿勢変化が生じている場合に、表示範囲ＤＲをスライドさせる処理により、元画像Ｐｉをスクリーン反射面５２ａに沿って平行移動させる。以上によれば、表示光像Ｏｉの投影位置が投影領域ＰＡに沿って平行移動するため、虚像Ｖｉは、見かけ上での重畳対象の動きに追従するようになる。またレーザ制御部４７は、車両Ａにロールの姿勢変化が生じている場合に、表示範囲ＤＲを傾ける処理により、元画像Ｐｉの向きをスクリーン反射面５２ａに沿って回転させる。以上によれば、車両Ａの傾きを相殺するような傾きが表示光像Ｏｉにも生じるため、虚像Ｖｉは、見かけ上での重畳対象の動きに追従するようになる。
【００５４】
ここまで説明した第一実施形態の虚像表示装置１００は、ハイトセンサ２４、ペダルセンサ２５及び慣性センサ３１等を相補的に組みわせ、０〜２Ｈｚの姿勢変化（主にピッチング）の補正を実現している。具体的に、虚像表示装置１００では、車両Ａに生じる姿勢変化のうちで、低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化に起因する虚像Ｖｉの位置ずれは、描画ＥＣＵ６０での映像データＰＳを描画する段階において、予め補正される。一方で、高周波帯域ＨＢの姿勢変化に起因する虚像Ｖｉの位置ずれは、スクリーン反射面５２ａにおける元画像Ｐｉの変位という電子的な補正処理によって低減される。こうした電子的な補正処理であれば、高周波帯域の姿勢変化への追従が容易となる。故に、虚像Ｖｉの位置ずれは、効果的に低減され得る。したがって、高周波帯域ＨＢの姿勢変化が車両Ａに生じる場合でも、虚像表示装置１００は、虚像Ｖｉの正しい重畳表示を継続できる。
【００５５】
加えて第一実施形態では、高周波帯域ＨＢの姿勢変化に対する補正は、３Ｄ描画部６７による描画段階では実施されない。換言すると、高周波帯域ＨＢの姿勢変化に対する補正は、情報の取得から虚像Ｖｉの表示に至るまでの表示処理の過程において、虚像Ｖｉの表示直前の段階で実施される。故に、高周波帯域ＨＢでの姿勢変化の補正については、３Ｄ描画部６７による描画処理の演算に起因する補正の遅延が実質的に生じない。その結果、高周波帯域ＨＢでの姿勢変化が生じた場合でも、虚像Ｖｉは、見かけ上での重畳対象の動きに追従できる。
【００５６】
さらに第一実施形態では、低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化に対する補正が、３Ｄ描画部６７による描画段階で実施される。低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化は、高周波帯域ＨＢの姿勢変化と比較して、動きが遅いものの、振幅が大きい。故に、元画像Ｐｉのスライド変位又は回転変位だけでは、低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化分を補正し切ることが困難となり得る。加えて、慣性センサ３１のジャイロセンサの出力には、不可避的にドリフト成分が含まれる。故に、低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化情報をジャイロセンサの出力から生成する処理は、困難となる。
【００５７】
こうした理由により、ＨＵＤ３０での低周波帯域ＬＢＡの補正実施は好ましくなく、低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化の補正は、３Ｄ描画部６７で行われるのが望ましい。３Ｄ描画部６７の描画段階で低周波帯域ＬＢに対する補正が行われれば、低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化が車両Ａに生じる場合でも、虚像表示装置１００は、虚像Ｖｉの正しい重畳表示を継続できる。
【００５８】
以上のように、低周波帯域ＬＢＡの補正を３Ｄ描画部６７にて実施し、高周波帯域ＨＢの補正を光学補正機構５５にて実施する虚像表示装置１００であれば、走行中の車両Ａにおいて、虚像Ｖｉは、継続的に重畳対象に重畳され続ける。
【００５９】
さらに第一実施形態では、ＨＵＤ３０に慣性センサ３１が設けられている。故に、フィルタ回路３２は、例えば通信バス２９を介した通信による遅延の影響を受けることなく、実質的にリアルタイムに近い周期で慣性センサ３１の計測信号を受信し、高周波帯域ＨＢの姿勢変化情報を取得できる。以上によれば、レーザ制御部４７は、高周波帯域ＨＢの姿勢変化に実質遅延することなく、元画像Ｐｉの動きを追従させることができる。したがって、レーザ制御部４７による電子的な補正は、虚像Ｖｉの位置ずれを適確に低減できる。
【００６０】
加えて第一実施形態では、慣性センサ３１の計測信号に含まれる周波数帯域のうちで、低周波帯域ＬＢＡと重複する帯域の信号が、フィルタ回路３２にて減衰される。故に、レーザ制御部４７による補正処理にて、映像データＰＳの描画段階での補正と重複する補正が実施されてしまう事態は、実質的に回避される。以上によれば、虚像表示装置１００は、３Ｄ描画部６７での低周波帯域ＬＢＡに対する補正と、レーザ制御部４７での高周波帯域ＨＢに対する補正とを、それぞれ正しく機能させて、虚像Ｖｉの正しい重畳表示を継続できる。
【００６１】
また第一実施形態では、映像データＰＳの各フレームにおける画像サイズが、元画像Ｐｉの画像サイズよりも大きくされている。故に、元画像Ｐｉをシフト変位又は回転変位させるために表示範囲ＤＲが変更された場合でも、表示可能な虚像Ｖｉの大きさは、姿勢変化をしていない状態と実質的に同等となる。以上のように、映像データＰＳに余裕代が設けられていれば、部分的に欠損したような虚像Ｖｉが表示されてしまう事態は、回避される。
【００６２】
さらに第一実施形態では、慣性センサ３１及びフィルタ回路３２間に生じる計測遅延時間は、通信バス２９を介して通信するセンサ値取得部６１の通信遅延時間よりも短くされている。以上によれば、レーザ制御部４７による表示制御を利用した補正は、高周波帯域ＨＢの姿勢変化に実質的に遅延なく追従し、虚像Ｖｉの位置ずれを適確に低減できる。
【００６３】
加えて第一実施形態では、低周波帯域ＬＢＡがさらに二つの第一帯域ＬＢ１及び第二帯域ＬＢ２に切り分けられており、センサ値取得部６１は、第一帯域ＬＢ１及び第二帯域ＬＢ２の各姿勢変化情報を、異なる情報源からの出力信号を用いて取得する。こうした構成であれば、描画ＥＣＵ６０は、既存のセンサ及び演算装置を活用して、低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化情報を取得できる。したがって、低周波帯域ＬＢＡの姿勢変化を計測する車載センサ等の追加が不要になるため、構成の複雑化を回避しつつ、虚像Ｖｉの正確な重畳表示が実現できる。
【００６４】
また第一実施形態では、車両Ａにピッチ又はヒーブの姿勢変化が生じている場合に、元画像Ｐｉを平行移動させる補正処理が行われる。一方、車両Ａにロールの姿勢変化が生じている場合に、元画像Ｐｉを回転させる補正処理が行われる。以上のように、車両Ａの姿勢変化の内容に応じて元画像Ｐｉの動かし方を変更すれば、姿勢変化に起因する虚像Ｖｉの位置ずれの補正は、視認者の違和感を惹起させることなく実施可能となる。
【００６５】
尚、第一実施形態において、計測遅延時間が「第一遅延時間」に相当し、通信遅延時間が「第二遅延時間」に相当する。また、ハイトセンサ２４が「第一出力部」に相当し、車両制御ユニット２６が「第二出力部」に相当し、ハイトセンサ２４及び車両制御ユニット２６が「姿勢出力部」に相当する。さらに、慣性センサ３１が「姿勢計測部」に相当し、フィルタ回路３２が「高周波情報取得部」に相当し、レーザ制御部４７が「表示制御部」に相当する。そして、スクリーン反射面５２ａが「表示面」に相当し、センサ値取得部６１が「低周波情報取得部」に相当し、３Ｄ描画部６７が「映像描画部」に相当する。
【００６６】
（第二実施形態）
図８及び図９に示す第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態のＨＵＤ２３０は、ＤＬＰ（Digital Light Processing，登録商標）制御基板２４０及びＤＬＰプロジェクタ２５１を備えている。
【００６７】
ＤＬＰ制御基板２４０は、第一実施形態のＬＳＭ制御基板４０（図１参照）に相当する構成である。ＤＬＰ制御基板２４０は、第一実施形態と実質同一の映像取得部４１及び高周波補正量算出部４４に加えて、ＤＬＰ制御部２４７を有している。ＤＬＰ制御部２４７は、ＤＬＰプロジェクタ２５１と電気的に接続されている。ＤＬＰ制御部２４７は、ＤＬＰプロジェクタ２５１による画像の描画を制御する。
【００６８】
ＤＬＰプロジェクタ２５１は、第一実施形態のレーザモジュール５１（図１参照）に相当する構成である。ＤＬＰプロジェクタ２５１は、多数のマイクロミラーが設けられたＤＭＤ（Digital Micromirror Device）２５１ａと、ＤＭＤ２５１ａに向けて光を投射する投射光源２５１ｂとを有している。ＤＭＤ２５１ａ及び投射光源２５１ｂは、ＤＬＰ制御部２４７に電気的に接続されている。ＤＭＤ２５１ａによる光の走査と投射光源２５１ｂの発光とは、ＤＬＰ制御部２４７によって統合的に制御される。ＤＬＰプロジェクタ２５１は、ＤＬＰ制御部２４７の制御により、映像データＰＳ（図１参照）に基づく元画像Ｐｉを、スクリーン５２に描画する。スクリーン５２に表示された元画像Ｐｉの光は、反射光学系５３により表示光像Ｏｉとして投影領域ＰＡに投影される。
【００６９】
ＤＬＰ制御部２４７は、ＤＭＤ２５１ａのオン及びオフ等の情報を記憶しているメモリを操作し、ＤＭＤ２５１ａのオン位置及びオフ位置を、高周波補正量に応じてオフセットさせる。こうした処理によれば、第一実施形態のレーザ制御部４７（図１参照）と同様に、高周波帯域ＨＢ（図２参照）の姿勢変化が生じた場合に、各フレーム画像から表示範囲ＤＲとして切り出される部分が変更される（図５参照）。その結果、スクリーン反射面５２ａに描画される元画像Ｐｉは、虚像Ｖｉの位置ずれを相殺するように、スクリーン５２上を移動する。
【００７０】
こうした第二実施形態のＤＬＰ制御部２４７の表示制御によれば、第一実施形態と同様の効果を奏し、高周波帯域ＨＢ（図２参照）の姿勢変化に起因する虚像Ｖｉの位置ずれが低減される。加えて、低周波帯域ＬＢＡ（図２参照）の姿勢変化に対する補正は、第一実施形態と同様に、３Ｄ描画部６７による映像データＰＳの描画段階で実施される。したがって、低周波帯域ＬＢＡ及び高周波帯域ＨＢの各姿勢変化が車両Ａに生じる場合でも、虚像Ｖｉの正しい重畳表示が継続される。尚、第二実施形態では、ＤＬＰ制御部２４７が「表示制御部」に相当する。
【００７１】
（第三実施形態）
図１０に示す第三実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第三実施形態のＨＵＤ３３０は、第一実施形態のＬＳＭ制御基板４０及びレーザモジュール５１（それぞれ図１参照）に相当する構成として、表示制御基板３４０及び液晶ディスプレイ３５１を備えている。
【００７２】
表示制御基板３４０は、第一実施形態と実質同一の映像取得部４１及び高周波補正量算出部４４に加えて、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）制御部３４７を有している。ＬＣＤ制御部３４７は、液晶ディスプレイ３５１と接続されている。ＬＣＤ制御部３４７は、液晶ディスプレイ３５１による画像の表示を制御する。
【００７３】
液晶ディスプレイ３５１は、液晶パネル及びバックライトを有している。液晶パネルは、表示画面３５２ａに沿って２次元配列された複数の液晶画素を有している。液晶パネルの各液晶画素における光の透過率は、ＬＣＤ制御部３４７によって制御される。各液晶画素の制御により、映像データＰＳ（図１参照）に基づく元画像Ｐｉが、液晶パネルの表示画面３５２ａに連続的に表示される。バックライトは、液晶パネルの背面側に配置されている。バックライトは、液晶パネルを透過照明する。
【００７４】
ＬＣＤ制御部３４７は、液晶ディスプレイ３５１に映像を映し出す表示処理にて、個々の液晶画素に印加する電圧（階調値）を規定した情報を、高周波補正量に応じてオフセットさせる。こうしたソフトウェア処理によれば、高周波帯域ＨＢ（図２参照）の姿勢変化が生じた場合に、各フレーム画像から表示範囲ＤＲとして切り出される部分が変更される（図５参照）。その結果、液晶パネルに表示される元画像Ｐｉは、虚像Ｖｉの位置ずれを相殺するように、表示画面３５２ａ上を移動する。
【００７５】
こうした第三実施形態のＬＣＤ制御部３４７の表示制御によれば、第一実施形態と同様の効果を奏し、高周波帯域ＨＢ（図２参照）の姿勢変化に起因する虚像Ｖｉの位置ずれが低減される。加えて、低周波帯域ＬＢＡ（図２参照）の姿勢変化に対する補正は、３Ｄ描画部６７での描画段階にて実施される。故に、第三実施形態でも、第一実施形態等と同様の効果を奏し、虚像Ｖｉの正しい重畳表示が継続可能となる。尚、第三実施形態では、ＬＣＤ制御部３４７が「表示制御部」に相当し、表示画面３５２ａが「表示面」に相当する。
【００７６】
（第四実施形態）
図１１に示す第四実施形態は、第一実施形態のさらに別の変形例である。第四実施形態のＨＵＤ４３０には、補正光学素子５４及び光学補正機構５５が設けられている。加えて、第四実施形態のＬＳＭ制御基板４４０には、映像取得部４１、高周波補正量算出部４４及びレーザ制御部４７に加えて、補正制御部４５が設けられている。ＨＵＤ４３０は、元画像Ｐｉをオフセットさせる電子的な補正に加えて、補正光学素子５４及び光学補正機構５５を用いた光学的な補正を行うことができる。以下、補正光学素子５４、光学補正機構５５、及び補正制御部４５の詳細を順に説明する。
【００７７】
補正光学素子５４は、例えばガラス等の無色透明な材料によって形成されたレンズである。補正光学素子５４は、光学補正機構５５に保持された状態で、レーザモジュール５１とスクリーン５２との間の光路に配置されている。補正光学素子５４は、レーザモジュール５１からスクリーン５２へ向かう光軸ＬＡに対して、位置及び姿勢を変化させる。補正光学素子５４の位置及び姿勢の変化によれば、投影領域ＰＡにおける表示光像Ｏｉの投影位置、ひいては虚像Ｖｉの結像位置が変化する。
【００７８】
光学補正機構５５は、例えばヨーク、コイル、磁石等によって構成された電磁アクチュエータを含む構成である。電磁アクチュエータの作動は、ＬＳＭ制御基板４４０によって制御される。光学補正機構５５は、電磁アクチュエータの作動によって、補正光学素子５４の位置及び姿勢を変化させる。具体的に光学補正機構５５は、光軸ＬＡと直交する平面方向に沿って、補正光学素子５４を変位（シフト）させることができる。加えて光学補正機構５５は、光軸ＬＡに対する補正光学素子５４の姿勢を傾斜（チルト）させることができる。
【００７９】
補正制御部４５は、レーザ制御部４７と同様に、高周波補正量算出部４４から高周波補正量を取得する。補正制御部４５は、高周波帯域ＨＢ（図２参照）の姿勢変化に起因する虚像Ｖｉの位置ずれが低減（相殺）されるように、高周波補正量算出部４４から取得する高周波補正量に基づき、光学補正機構５５の作動を制御する。補正制御部４５は、補正光学素子５４のシフト又はチルトによって、スクリーン反射面５２ａでの元画像Ｐｉの描画位置を光学的に変位させる。
【００８０】
補正制御部４５は、レーザ制御部４７と連携して、高周波帯域ＨＢ（図２参照）の姿勢変化に起因する虚像Ｖｉの位置ずれを低減させる。一例として、高周波帯域ＨＢのうちで、低周波数側の帯域の姿勢変化による位置ずれが、光学補正機構５５の作動によって補正される。一方で、高周波帯域ＨＢのうちで、高周波数側の帯域の姿勢変化による位置ずれが、レーザ制御部４７による表示制御によって補正される。
【００８１】
ここまで説明した第四実施形態では、ソフトウェアによる電子的な補正と、ハードウェアによる光学的な補正とが組み合わされることにより、高周波帯域ＨＢの姿勢変化に起因する虚像Ｖｉの位置ずれが低減される。加えて、低周波帯域ＬＢＡ（図２参照）の姿勢変化に対する補正は、３Ｄ描画部６７での描画段階にて実施される。故に、第四実施形態でも、第一実施形態等と同様の効果を奏し、虚像Ｖｉの正しい重畳表示が継続可能となる。
【００８２】
（他の実施形態）
以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【００８３】
上記第四実施形態では、高周波帯域を二つの帯域に切り分けて、光学補正機構による光学的な補正と、レーザ制御部による電子的な補正とが併用されていた。しかし、光学的な補正と電子的な補正とを併用する方法は、適宜変更されてよい。例えば上記第四実施形態の変形例１では、通常、レーザ制御部による電子的な補正が主に機能している。そして、車両Ａに高周波帯域の大きな姿勢変化が生じた場合には、光学補正機構による光学的な補正が付加的に機能する。このような変形例１でも、虚像の正しい重畳表示が継続可能となる。
【００８４】
元画像を表示するためのプロジェクタの構成は、上記実施形態の構成に限定されず、適宜変更可能である。例えば、上記第三実施形態の変形例２では、液晶ディスプレイに相当する表示器として、ＥＬ（Electro Luminescence）パネルが設けられている。ＥＬパネルには、有機ＥＬ及び無機ＥＬ等が採用可能である。変形例２では、ＬＣＤ制御部３４７（図１０参照）に相当するＥＬ制御部が、ＥＬパネルに表示される元画像をオフセットさせる制御を行い、虚像の位置ずれを相殺するように元画像を移動させる。このような変形例２でも、虚像の正しい重畳表示が継続可能となる。さらに、液晶ディスプレイ及びＥＬパネルに替えて、プラズマディスプレイパネル、ブラウン管及びＬＥＤ等の表示器を用いたプロジェクタが採用可能である。加えて、ＬＳＭ及びＤＬＰ等に替えて、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等を用いたプロジェクタが採用されてもよい。
【００８５】
上記実施形態では、各周波数帯域を連続的に設定するため、ＤＣ成分処理部のローパスフィルタ、ＡＣ成分処理部のバンドパスフィルタ、及びフィルタ回路のハイパスフィルタの各カットオフ周波数が、互いに一致するように設定されていた（図３参照）。こうした設定により、複数のセンサを相補的に組み合わせて０〜２Ｈｚの姿勢変化を補正する制御が可能にされていた。しかし、補正処理が適切に実施可能であれば、低周波帯域の第一帯域及び第二帯域、並びに高周波帯域は、厳密に連続していなくてもよい。例えば、低周波数帯と高周波帯域とが、僅かに離れた帯域に設定されていてもよい。或いは、低周波数帯と高周波帯域とが、僅かに重複した設定であってもよい。
【００８６】
上記実施形態では、表示光像が投影される投影領域は、ウィンドシールドに規定されていた。しかし、表示光像を投影される投影部材（例えばコンバイナ等）が、ウィンドシールドとは別体で設けられていてもよい。さらに、虚像は、前景に重ねられる表示であれば、上記のようなＡＲ表示を実現する表示物でなくてもよい。
【００８７】
上記実施形態の慣性センサは、ジャイロセンサ及び加速度センサを組み合わせた構成であった。しかし、慣性センサの構成は、適宜変更可能である。例えば慣性センサは、ジャイロセンサは、ヨー方向、ピッチ方向、ロール方向の各角速度を検出する３軸のジャイロセンサと、車両の前後方向、上下方向、左右方向の各加速度を検出する３軸の加速度センサとを備えた６軸のモーションセンサであってもよい。さらに、慣性センサは、ジャイロセンサ及び加速度センサのうちで、加速度センサのみを備える構成であってもよく、又はジャイロセンサのみを備える構成であってもよい。
【００８８】
さらに、計測遅延時間が通信遅延時間よりも短くできれば、慣性センサは、ＨＵＤに内蔵されたセンサ構成でなくてもよい。慣性センサは、通信バスに接続されずに、フィルタ回路又はＬＳＭ制御基板等に直接的に接続された構成であれば、車両に搭載された既存の構成であってもよい。
【００８９】
上記実施形態では、ハイトセンサ及び車両制御ユニットが「姿勢出力部」に相当していた。しかし、「姿勢出力部」に相当する構成は、適宜変更可能である。例えばロケータ２２（図１参照）に設けられた慣性センサが、「姿勢出力部」に相当してもよい。さらに、低周波帯域の振動を検出するＭＥＭＳセンサ等が、例えば描画ＥＣＵに直接的に接続されていてもよい。こうした形態であれば、通信遅延時間が実質的に解消可能になる。また通信バスに出力信号を出力する「姿勢出力部」は、慣性センサ３１（図１参照）とは別の構成でなくてもよい。慣性センサ３１の計測信号が、直接的又は間接的にセンサ値取得部に入力されてもよい。
【００９０】
上記実施形態では、映像データの画像サイズが、元画像Ｐｉの画像サイズ及び表示光像の投影サイズよりも大きくされていた。こうした映像データの余裕代は、ＨＵＤにて実施される補正での元画像の最大変位量と同一か又は最大変位量を超える程度に規定されるのが望ましい。さらに、映像データに余裕代を持たせる設定は、適用されなくてもよい。尚、表示光像Ｏｉの投影サイズは、元画像Ｐｉの画像サイズよりも僅かに小さくされていてよい。
【００９１】
上記実施形態の虚像表示装置は、ＨＵＤ及び描画ＥＣＵを含む構成であった。しかし、上記実施形態のＨＵＤであって、補正済みの映像データを取得するＨＵＤが「虚像表示装置」に相当してもよい。さらに、ＨＵＤ及び描画ＥＣＵが一体的に設けられていてもよい。即ち、ＨＵＤの制御回路に、センサ値取得部、対象情報取得部、低周波補正量算出部及び３Ｄ描画部等に相当する機能部が設けられていてもよい。
【００９２】
描画ＥＣＵ及び制御基板に設けられたメモリ装置には、フラッシュメモリ及びハードディスク等の種々の非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）が採用可能である。加えて、虚像表示に関連するプログラムを記憶する記憶媒体は、車載された各構成の記憶媒体に限定されず、当該記憶媒体へのコピー元となる光学ディスク及び汎用コンピュータのハードディスクドライブ等であってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
Ａ  車両、ＨＢ  高周波帯域、ＬＢＡ  低周波帯域、ＬＢ１  第一帯域、ＬＢ２  第二帯域、Ｏｉ  表示光像、ＰＡ  投影領域、ＰＳ  映像データ、Ｐｉ  元画像、Ｖｉ  虚像、２０  姿勢出力部、２４  ハイトセンサ（第一出力部）、２６  車両制御ユニット（第二出力部）、３０，２３０，３３０，４３０  ＨＵＤ（虚像表示装置）、３１  慣性センサ（姿勢計測部）、３２  フィルタ回路（高周波情報取得部）、４１  映像取得部、４７  レーザ制御部（表示制御部）、２４７  ＤＬＰ制御部（表示制御部）、３４７  ＬＣＤ制御部（表示制御部）、５０  投影光学ユニット、５２ａ  スクリーン反射面（表示面）、３５２ａ  表示面、６１  センサ値取得部（低周波情報取得部）、６７  ３Ｄ描画部（映像描画部）、１００  虚像表示装置
【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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【図１１】
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