(57)【要約】【課題】路面に対する車体の傾きに応じて表示位置を補正する車両用映像表示装置を提供すること。【解決手段】車両用映像表示装置（ＨＵＤ）１００の制御部１０は、車両に設置されたデバイスにより取得した車両情報５０から、路面に対する車体の左右方向および／または前後方向の傾きの変化量を算出する。特に、運転者が乗車する前と乗車した後の車体の傾きの変化量を算出する。そして、運転者に対して表示する虚像の表示状態に変化が生じないように、ＨＵＤ回転部３２により、車両に搭載した車両用映像表示装置１００の傾きを補正する。【選択図】図２
2019217791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載し、該車両のウィンドシールドに映像を投射することで運転者に対して前記車両の前方に虚像を表示する車両用映像表示装置において、
前記車両に設置されたデバイスにより、車体の左右方向および前後方向の傾きを含む車両情報を取得する車両情報取得部と、
前記車両情報取得部が取得した前記車両情報に基づいて、前記虚像の表示状態を制御する制御部と、
前記制御部からの指示に基づいて前記映像を生成する映像表示装置と、を備え、
前記制御部は、前記車両情報から前記車両が走行する路面に対する前記車体の左右方向および／または前後方向の傾きの変化量を算出し、該算出した変化量に基づいて、前記運転者に対する前記虚像の表示状態に変化が生じないように前記表示状態を補正することを特徴とする車両用映像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用映像表示装置において、
前記制御部は前記車体の傾きの変化量として、前記車両に前記運転者と乗員が乗車せず荷物を積載しない状態と、前記運転者と乗員が乗車し荷物を積載した状態での、前記車体の傾きの変化量を算出することを特徴とする車両用映像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用映像表示装置において、
前記制御部は前記車体の傾きの変化量として、前記車両が走行する前と前記車両が走行中との、前記車両が走行する路面に対する前記車体の傾きの変化量を算出することを特徴とする車両用映像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両用映像表示装置において、
前記デバイスは、重力方向に対する前記車体の傾きを検出する傾斜センサ、前記路面に対する前記車体の高さを検出する車高センサ、前記車両内のシートにかかる荷重を検出する荷重センサのいずれかであることを特徴とする車両用映像表示装置。
【請求項５】
請求項２に記載の車両用映像表示装置において、
前記デバイスは前記車両の前景を撮影するカメラであり、
前記制御部は、前記カメラにより撮影された画像の変化量から前記車体の傾きの変化量を算出することを特徴とする車両用映像表示装置。
【請求項６】
請求項３に記載の車両用映像表示装置において、
前記車両情報には、前記車両の運転操作や走行状態を示す姿勢制御情報が含まれ、
前記制御部は取得した前記姿勢制御情報から、前記車両が走行中の前記路面に対する前記車体の傾きの変化量を算出することを特徴とする車両用映像表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の車両用映像表示装置において、
前記車両に搭載した当該車両用映像表示装置の姿勢を調整する表示装置回転部を備え、
前記制御部は前記算出した車体の傾きの変化量に応じて、前記表示装置回転部により、前記車両に対する当該車両用映像表示装置の左右方向および／または前後方向の傾きを補正することを特徴とする車両用映像表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載の車両用映像表示装置において、
前記制御部には、前記虚像内の表示コンテンツの表示位置の補正量を算出するコンテンツ補正量算出部を備え、
前記コンテンツ補正量算出部は、前記算出された車体の傾きの変化量に応じて前記表示コンテンツの表示位置の補正量を算出し、
前記制御部は、前記算出された補正量だけ前記表示コンテンツを回転および／または移動させて前記映像を補正することを特徴とする車両用映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載し各種映像情報を表示するのに好適な車両用映像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、映像を現実空間に重ねて表示する技術の１つとして、車両のフロントガラスに各種情報を表示する車両用映像表示装置（いわゆるヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤ））が実用化されている。例えば表示する映像情報（表示コンテンツ）として運転者向けの情報を提供することで、車両の運転操作を支援することができる。
【０００３】
ＨＵＤの基本構成は、光学的に生成した映像をフロントガラス（ウィンドシールド）に投射し、反射した映像光が運転者の目に入射し、運転者はその虚像をフロントガラスの前方に視認するものである。その際運転者は、表示される虚像を、フロントガラスの前方に見える外景（外界の背景）に重畳させて視認する訳であるが、外景と虚像の位置関係が適切になるよう投射することが望ましい。
【０００４】
例えば特許文献１には、車両の姿勢及び方位の少なくともいずれかの角度に関する車両角度情報、及び、車両の外界の背景における表示オブジェクトのターゲットの位置での背景物の角度に関する外界角度情報の少なくともいずれかを取得し、取得した車両角度情報及び外界角度情報の少なくともいずれかに基づいて、表示オブジェクトの映像内における角度を変化させ、表示オブジェクトを含む映像を投影する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１５６６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両用映像表示装置（ＨＵＤ）は車両内部に固定されて設置されるので、走行中の車両においては、ＨＵＤの投射方向や表示位置は車両の姿勢と一体で変化することになる。特許文献１の技術によれば、走行中の車両の姿勢（例えば、前後の傾きや左右の傾き等）と、車両の前方の道の形状（例えば、上り下りや左右方向の傾き等）とがずれた場合に、表示のずれを補正すると述べられている。
【０００７】
しかしながら特許文献１では、車両（車体）と路面の平行度、すなわち車両が走行する路面に対する車体の傾きについては特に考慮されていない。すなわち通常のＨＵＤ設置では、車体が路面に平行であるものとして所定の位置に表示されるよう位置決めされる。ところが運転者等が車両に乗車し、また荷物を積載することで、車体は路面に対し左右方向および／または前後方向に傾きが発生する。その結果ＨＵＤの表示位置に傾きやずれが発生するので、その補正も必要になる。
【０００８】
そこで本発明の目的は、路面に対する車体の傾きに応じて表示位置を補正する車両用映像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明による車両用映像表示装置は、車両のウィンドシールドに映像を投射することで運転者に対して車両の前方に虚像を表示するものであって、車両に設置されたデバイスにより、車体の左右方向および前後方向の傾きを含む車両情報を取得する車両情報取得部と、車両情報取得部が取得した車両情報に基づいて、虚像の表示状態を制御する制御部と、制御部からの指示に基づいて映像を生成する映像表示装置と、を備える。制御部は、車両情報から車両が走行する路面に対する車体の左右方向および／または前後方向の傾きの変化量を算出し、算出した変化量に基づいて、運転者に対する虚像の表示状態に変化が生じないように表示状態を補正する構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、運転者等が車両に乗車して車体に傾きが生じても、運転者に対する虚像の表示状態に変化が生じることがなく、路面に対して見やすい位置に表示する車両用映像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】車両に搭載したヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の概要を説明する模式図。
【図２】実施例１におけるＨＵＤの制御系の構成を示すブロック図。
【図３】車両情報の取得に係るハードウェア構成の例を示す図。
【図４】ＨＵＤによる映像表示動作を示す模式図。
【図５Ａ】車両の乗車位置（乗車なし）と車体傾きの関係を説明する図。
【図５Ｂ】車両の乗車位置（乗車時）と車体傾きの関係を説明する図。
【図５Ｃ】車両の乗車位置（乗車時）と車体傾きの関係を説明する図。
【図５Ｄ】車両の乗車位置（乗車時）と車体傾きの関係を説明する図。
【図６】車体傾きの検出法を説明する図。
【図７】ＨＵＤ回転部の構成の一例を示す図。
【図８Ａ】車両走行前のＨＵＤ補正（センサ使用時）を示すフローチャート。
【図８Ｂ】車両走行前のＨＵＤ補正（カメラ使用時）を示すフローチャート。
【図９Ａ】車両走行中のＨＵＤ追加補正（センサ使用時）を示すフローチャート。
【図９Ｂ】車両走行中のＨＵＤ追加補正（センサ以外）を示すフローチャート。
【図１０Ａ】ＨＵＤ傾き補正による表示状態の例を示す図（基準表示状態）。
【図１０Ｂ】ＨＵＤ傾き補正による表示状態の例を示す図（傾き発生時）。
【図１０Ｃ】ＨＵＤ傾き補正による表示状態の例を示す図（ＨＵＤ回転後）。
【図１１】実施例２におけるＨＵＤの内部構成を示すブロック図。
【図１２】実施例２におけるＨＵＤ補正を示すフローチャート。
【図１３】コンテンツ位置補正後のＨＵＤ表示状態の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明による車両用映像表示装置（ヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤ））の実施形態について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
実施例１では、車体傾きに伴うＨＵＤの表示位置のずれを補正するため、ＨＵＤの姿勢を調整する場合について説明する。
【００１４】
図１は、車両に搭載したＨＵＤの概要を説明する模式図である。車両１に搭載されたＨＵＤ１００は、映像表示装置２で生成した映像をミラー３を介して車両１のフロントガラス（以下、ウィンドシールド７と呼ぶ）に投射する。ウィンドシールド７で反射した映像は運転者の目に入射し、運転者はＨＵＤからの映像を視認する。表示する映像には運転に関連する情報（走行案内などの表示コンテンツ）が含まれ、運転操作を支援するものとなる。ＨＵＤ１００の内部は、各種の車両情報５０を取得する車両情報取得部５と、これをもとに表示する映像情報を生成する制御部１０と、ミラー３を駆動するミラー駆動部４、ＨＵＤ１００の姿勢を調整するＨＵＤ回転部３２、運転者に音声情報を出力するスピーカ６などを有する。車両情報５０には運転状態を示す速度情報やギア情報などの他に、ＨＵＤの姿勢調整に用いる車体傾き情報なども含まれる。
【００１５】
図２は、本実施例におけるＨＵＤ１００の制御系の構成を示すブロック図である。車両情報取得部５には各種の車両情報５０が入力され制御部１０へ送られる。制御部１０内の電子制御ユニット（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）１１は、入力した車両情報５０に基づきＨＵＤ１００が表示する映像信号（表示コンテンツ）を生成する。また、車両情報５０に基づき、ＨＵＤ１００の姿勢やミラー３に対する制御信号やスピーカ６（図１に示す）への音声信号を生成する。映像表示装置２は、ＬＥＤやレーザなどの光源２１、照明光学系（図示せず）、液晶素子などの表示素子２３からなり、表示素子２３で生成された映像光をミラー３に向けて出射する。
【００１６】
制御部１０内には、ＥＣＵ１１が実行するプログラムを格納する不揮発性メモリ１３、映像情報や制御情報を記憶するメモリ１４、映像表示装置２の光源２１を制御する光源調整部１５、表示する映像信号の歪みを補正する歪み補正部１６、補正された映像信号に基づき表示素子２３を駆動する表示素子駆動部１７を有する。さらに、ミラー３を調整するためにミラー駆動部４に対して駆動信号を出力するミラー調整部１８と、ＨＵＤ１００の姿勢を調整するためにＨＵＤ回転部（表示装置回転部）３２に対して駆動信号を出力するＨＵＤ傾き調整部（表示装置傾き調整部）３１を有する。ＨＵＤ傾き調整部３１は、傾き検出部３０にて検出した車体傾き情報に基づき駆動信号を生成する。
【００１７】
図３は、車両情報５０の取得に係るハードウェア構成の例を示す図である。車両情報５０の取得は、例えば、制御部１０内の電子制御ユニット（ＥＣＵ）１１の制御の下、車両１に設置された各種のセンサ等の情報取得デバイスにより行われる。各デバイスはＨＵＤ１００の外部に存在するが、ＨＵＤ関連のセンサ（ＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆセンサ１２１，ＨＵＤミラー調整センサ１２２等）はＨＵＤの内部に備えていてもよい。以下、各デバイスの機能を説明する。なお、本実施例の動作を実行するために必ずしもこれら全てのデバイスを備えている必要はなく、また、適宜他の種類のデバイスを追加してもよい。
【００１８】
車速センサ１０１は、車両１の速度情報を取得する。シフトポジションセンサ１０２は、車両１の現在のギア情報を取得する。ハンドル操舵角センサ１０３は、ハンドル操舵角情報を取得する。ヘッドライトセンサ１０４は、ヘッドライトのＯｎ／Ｏｆｆに係るランプ点灯情報を取得する。照度センサ１０５および色度センサ１０６は、外光情報を取得する。測距センサ１０７は、車両１と外部の物体との間の距離情報を取得する。赤外線センサ１０８は、車両１の近距離における物体の有無や距離等に係る赤外線情報を取得する。エンジン始動センサ１０９は、エンジンのＯｎ／Ｏｆｆ情報を検知する。
【００１９】
加速度センサ１１０およびジャイロセンサ１１１は、車両１の姿勢や挙動の情報として、加速度や角速度からなる加速度ジャイロ情報を取得する。温度センサ１１２は車内外の温度情報を取得する。路車間通信用無線受信機１１３および車車間通信用無線受信機１１４は、それぞれ、車両１と道路や標識、信号等との間の路車間通信により受信した路車間通信情報、および車両１と周辺の他の車両との間の車車間通信により受信した車車間通信情報を取得する。
【００２０】
カメラ（車内）１１５およびカメラ（車外）１１６は、それぞれ、車内および車外の状況を撮影してカメラ映像情報（車内／車外）である画像を取得する。カメラ（車内）１１５では、例えば、運転者の姿勢や、目の位置、動き等を撮影する。得られた画像を解析することにより、例えば、運転者の疲労状況や目（視線）の高さなどの情報を取得することが可能である。また、カメラ（車外）１１６では、車両１の前方や後方等の周囲の状況を撮影する。得られた画像を解析することにより、例えば、周辺の他の車両や歩行者等の移動物の有無、建物や地形、路面状況（雨や積雪、凍結、凹凸等）などを把握することが可能である。
【００２１】
ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）受信機１１７およびＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：道路交通情報通信システム、登録商標（以下同様））受信機１１８は、それぞれ、ＧＰＳ信号を受信して得られるＧＰＳ情報およびＶＩＣＳ信号を受信して得られるＶＩＣＳ情報を取得する。これらの情報を取得して利用するカーナビゲーションシステムの一部として実装されていてもよい。
【００２２】
荷重センサ１１９および位置センサ１２０は、運転者や乗員の荷重と姿勢を検出する。ＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆセンサ１２１は、ＨＵＤの電源がＯｎかＯｆｆかの状態を検出する。ＨＵＤミラー調整センサ１２２は、ＨＵＤミラーの調整信号を検出し、ミラー調整処理を実施するか否かの情報を取得する。
【００２３】
傾斜センサ１２３は、重力方向に対する車体の傾きを検出する。車高センサ１２４は、路面に対する車体の高さを検出するもので、車体の複数個所に取り付けることで路面に対する車体の傾きを求めることができる。
【００２４】
本実施例では、車体の傾きを求めるため、目的に応じて傾斜センサ１２３と車高センサ１２４を使用する。すなわち図２の傾き検出部３０として、傾斜センサ１２３や車高センサ１２４を使用する。さらには他の方法として、荷重センサ１１９や車外カメラ１１６を用いることでも車体の傾きを推定することができる。
【００２５】
図４は、ＨＵＤによる映像表示動作を示す模式図である。車両１のダッシュボードの下部に設置された映像表示装置２から、表示用の映像が出射される。映像は、第１のミラー３ｂと第２のミラー３ａ（例えば、凹面ミラーや自由曲面ミラー、光軸非対称の形状を有するミラー等）で反射され、ウィンドシールド７に向けて投射される。第１のミラー３ｂは固定されており、第２のミラー３ａはミラー駆動部４により回転可能となっている。以下の説明では、回転可能な第２のミラー３ａを単に「ミラー３」と呼ぶことにする。
【００２６】
ミラー３から収束して投射された映像は、ウィンドシールド７にて反射され、運転者の目８に入射して網膜上に結像することで、映像を視認することができる。そのとき運転者は、ウィンドシールド７の前方に存在する虚像９を見ていることになり、この虚像９の位置を便宜上「表示位置」と呼ぶことにする。ウィンドシールド７における映像の反射位置を符号７０で示す。
【００２７】
ここでミラー駆動部４は、運転者の目の高さに応じて虚像９の表示位置を調整するものである。すなわち、ミラー駆動部４によりミラー３を矢印のように軸回転させることで虚像９の位置を上下方向に移動させ、虚像９を見やすい位置で視認することができる。
【００２８】
次に、本実施例における車体の傾きに対する表示位置の補正について説明する。
図５Ａ〜図５Ｃは、車両の乗車位置と車体傾きの関係を説明する図であり、車両を上から見た平面図、後方から見た背面図、及び左側から見た左側面図で示している。
【００２９】
図５Ａは乗車なしの場合であり、これを車体の基準姿勢とする。説明を簡単にするために、基準姿勢では車体は路面に平行であるものとして描いている。基準姿勢において、ＨＵＤ１００はその表示位置が基準位置になるよう設置される。すなわち、表示される虚像９の中心位置が運転者（目８）の視線方向８ａに一致するように、また虚像９の水平線９ａが路面９９に平行になるように調整されている。
【００３０】
図５Ｂは、運転席にのみ運転者８１が乗車した場合である。車両は運転者８１の重量で運転席の位置が下がるため、路面９９に対し車両の左右方向と前後方向に傾きが発生する。すなわち着席している運転者から見て、虚像９の水平線９ａは時計回りにα１だけ回転し、虚像９の中心位置は視線方向８ａよりも下方向にβ１だけ回転する（下方向にΔｚ１だけ移動する）。よってこれに対する補正は、ＨＵＤ１００を反時計回りに−α１だけ回転させ、上方向に−β１だけ回転させればよい。
【００３１】
図５Ｃは、運転席に運転者８１と助手席に乗員８２が乗車した場合である。運転者８１と乗員８２の重量で車両の前後方向の傾きが増加するが、両者８１，８２の重量差が小さければ左右方向にはつりあって傾きは発生しない（または小さい）。運転者から見て、虚像９の水平線９ａの回転はなく、虚像９の中心位置は視線方向８ａよりも下方向にβ２だけ回転する（下方向にΔｚ２だけ移動する）。よってこれに対する補正は、ＨＵＤ１００を上方向に−β２だけ回転させればよい。
【００３２】
なお、運転者８１と乗員８２の重量差が大きい場合には左右方向の傾き（時計回り、または反時計回り）が発生するので、図５Ｂのα１に対応する補正を追加すればよい。また、助手席に乗員８２の代わりに荷物または犬猫などの動物が置かれた場合も同様で、重量差により左右方向の傾きが発生することが予想されるので、左右方向の補正を追加する。
【００３３】
図５Ｄは、運転席に運転者８１と右側後部席に乗員８３が乗車した場合である。運転者８１と乗員８３の重量で車体の左右方向の傾きが増加するが、両者８１，８３の重量差が小さければ前後方向にはつりあって傾きは発生しない（または小さい）。運転者から見て、虚像９の水平線９ａは時計回りにα２だけ回転するが、虚像９の中心位置は視線方向８ａに一致している。よってこれに対する補正は、ＨＵＤ１００を反時計回りに−α２だけ回転させればよい。なお、運転者８１と乗員８３の重量差が大きい場合には前後方向の傾き（上方向、または下方向）が発生するので、図５Ｂのβ１に対応する補正を追加すればよい。
【００３４】
上記した図５Ｂ〜図５Ｄ以外にも様々な乗車状態がある。運転席に運転者８１が、左側後部席に乗員が乗車した場合、あるいは運転席と助手席および後部席の全席に乗車した場合には、左右方向および前後方向に重量がつりあって傾きは小さいことが期待される。しかし、各乗車位置での重量差が大きい場合、また後部席に２名以上乗車する場合などには、左右方向あるいは前後方向の傾きが発生することがあり、これらに対する補正を行う。
【００３５】
ここでは乗員の乗車位置と車体の傾きの関係を述べたが、荷物を積載した場合についてもその積載位置に応じて車体傾きが発生し、それに応じてＨＵＤ１００を左右方向または前後方向に回転させて補正すればよい。
【００３６】
図６は、車体傾きの検出法を説明する図である。ここでは図２の傾き検出部３０にセンサを用いた場合の具体的な構成例を示す。
【００３７】
（ａ）は１個のセンサを用いる場合で、傾斜センサ１２３をＨＵＤの設置位置の近傍に取り付ける。傾斜センサ１２３は地球の重力加速度を測定するもので、重力方向に対する車体の水平基準面の傾きを、２軸方向（左右方向と前後方向）に検出するものとする。傾斜センサ１２３では路面に傾斜があるとそれを含めて検出するので、相対的な車体傾きの変化量を求めるのに適している。
【００３８】
（ｂ）は複数のセンサを用いる場合で、車高センサ１２４を車体の前後位置に取り付ける。車高センサ１２４は、路面からの車体下面の高さを測定するもので、レーザ距離計や超音波距離計などが用いられる。複数の車高センサ１２４の測定値を比較することで、路面に対する車体の傾きを算出する。
【００３９】
（ｃ）は複数のセンサを用いる場合で、荷重センサ１１９を車内の各シート位置に取り付ける。荷重センサ１１９で各シートにおける着座の有無を検出し、着座分布からおおよその車体の傾きを推定することができる。荷重センサ１１９の代わりにシートベルト装着センサでもよい。
【００４０】
（ｄ）は複数のセンサを用いる場合で、荷重センサ１１９を車内の各シート位置やトランクルームに取り付ける。荷重センサ１１９で各位置の重量を測定し、車体に対する重量分布から車体の傾きを算出するものである。この方式は（ｃ）の方式より検出精度が高くなる。
さらには傾き検出部３０として、車外カメラ１１６を用いることも可能である。
【００４１】
図７は、ＨＵＤ回転部（表示装置回転部）３２の構成の一例を示す図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図であり、ｘ軸は車両幅方向、ｙ軸は車両進行方向、ｚ軸はＨＵＤの投射方向である。
【００４２】
ＨＵＤ回転部３２の構成は、ＨＵＤ１００を枠状のホルダー７１で支持し、ホルダー７１をアーム機構７２で支持する。アーム機構７２は車体の基準面に取り付ける。ホルダー７１には一対の回転モータ７３を取り付け、ＨＵＤ１００をｙ軸の周りに回転可能としている。これにより、運転者から見た虚像の左右方向（ｘ方向）の傾きをαだけ変えるようにしている。また、アーム機構７２には一対の回転モータ７４を取り付け、ホルダー７１をｘ軸の周りに回転可能としている。これにより、ＨＵＤ１００を前後方向に傾け、運転者から見た虚像の上下方向の傾きをβだけ変えるようにしている。なお、虚像の上下方向の傾きの調整は、ＨＵＤ１００を傾けるのではなく、アーム機構７２に設けた他の回転モータ７５，７６を回転させることでＨＵＤ１００の高さ方向（ｚ方向）の位置を移動させることでも可能である。
【００４３】
このように本実施例では、ＨＵＤの表示位置を補正するため、ＨＵＤ回転部３２によりＨＵＤの姿勢を回転させる機構を採用している。そのため、ＨＵＤにより表示される虚像の内容には何ら変更することなく、運転者に正確な映像情報を提供することができる。
【００４４】
次に、車体傾きに対するＨＵＤの補正処理の流れを説明する。まず、車両走行前の補正について、車体傾き検出のためセンサを用いる場合とカメラを用いる場合に分けて説明する。
【００４５】
図８Ａは、車両走行前のＨＵＤ補正（センサ使用時）を示すフローチャートである。
Ｓ２００：車両のエンジンを始動するとエンジン始動センサ１０９が検出し、以下の処理を開始する。
【００４６】
Ｓ２０１：車両情報取得部５は、車両に取り付けたセンサで乗車前（および荷物積込み前）の車体傾きを取得し、これを初期値Ｓ０とする。ここで用いるセンサは、図６に示した傾斜センサ１２３、車高センサ１２４、荷重センサ１１９のいずれかであり、それぞれで取得される値は角度、距離、重量の値となる。乗車前なので車体は路面に平行な基準姿勢となり、ＨＵＤ１００の表示位置は運転者に対して最も見やすい基準位置となることが期待される（図５Ａ）。もしも乗車前の表示位置が基準位置からずれていれば、見やすい位置となるよう別途ＨＵＤを調整すればよい。乗車前の車体傾きの検出値Ｓ０はセンサの種類によって路面の傾きの影響を受ける。傾斜センサ１２３では路面の傾きを含んで検出されるが、他の車高センサ１２４や荷重センサ１１９では路面の傾きは影響しない。
【００４７】
Ｓ２０２：車両に運転者・乗員が乗車し、荷物を積込む。
Ｓ２０３：センサで乗車後（積載後）の車体傾きを取得し、これをＳ１とする。前記図５Ｂ〜図５Ｄ参照。
【００４８】
Ｓ２０４：ＨＵＤ傾き調整部３１は、センサで取得した車体傾きの初期値Ｓ０と乗車時Ｓ１の差分から、その変化量ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ０を算出する。このように車体傾きの変化量ΔＳを求めるので、傾斜センサ１２３を用いる場合の路面の傾きの影響は相殺される。
【００４９】
Ｓ２０５：ＨＵＤ傾き調整部３１は、車体傾きの変化量ΔＳに応じてＨＵＤ補正量α、βを算出する。図５Ｂ〜図５Ｄに示したように、車体が左右に傾いたときは、これを回復させるようなＨＵＤ補正量αを、車体が前後に傾いたときは、これを回復させるようなＨＵＤ補正量βを算出する。センサが傾斜センサ１２３であれば、２軸方向の傾斜角の変化から補正量α、βを直接求めることができる。センサが車高センサ１２４や荷重センサ１１９の場合は、複数設置位置での距離や重量の変化を２軸方向の傾きの変化量に換算することで補正量α、βを算出する。
【００５０】
Ｓ２０６：ＨＵＤ傾き調整部３１で算出した補正量α、βに従い、ＨＵＤ回転部３２によりＨＵＤ１００を回転調整する。すなわち図７に示したようにＨＵＤ１００をｙ軸の周りに角度αだけ、ｘ軸の周りに角度βだけ回転させる。これで、走行前のＨＵＤの傾き調整を終了する。
Ｓ２０７：ＨＵＤの表示動作を開始し、運転動作に移行する。
【００５１】
このように走行前のＨＵＤ補正では、乗車前と乗車後の車体の傾きの変化量に応じてＨＵＤ補正量を決定するので、路面が傾斜していてもその影響を受けずに補正処理を行うことができる。これにより、運転者等が車両に乗車して車体の傾きが生じても、運転者から見て路面に対して見やすい姿勢と位置で虚像を表示することができる。
【００５２】
なお、Ｓ２０１における乗車前の車体傾きＳ０の取得では、車両製造時の車体情報が存在すれば、それを取得して初期値Ｓ０として用いることができる。例えば車体情報として製造時の車高データを所有していれば、それを利用すればよい。特に、製造時の車高データが車体と路面が平行であることを示すものであれば、初期値Ｓ０＝０（傾きなし）ということであり、Ｓ２０１の乗車前の車体傾き取得工程を省略できる。
【００５３】
図８Ｂは、車両走行前のＨＵＤ補正（カメラ使用時）を示すフローチャートである。
Ｓ２１０：車両のエンジンを始動すると、以下の処理を開始する。
【００５４】
Ｓ２１１：車両情報取得部５は、車両に取り付けた車外カメラ１１６で乗車前（および荷物積込み前）の車両前方の画像（前景画像）を取得し、これを初期値Ｍ０とする。
Ｓ２１２：車両に運転者・乗員が乗車し、荷物を積込む。
Ｓ２１３：車外カメラ１１６で乗車後（積載後）の前景画像を取得し、これをＭ１とする。乗車後（積載後）に車体が傾けば、前景画像Ｍ１は初期値Ｍ０に対し回転やずれが生じる。
【００５５】
Ｓ２１４：ＨＵＤ傾き調整部３１は、車外カメラ１１６で取得した前景画像の初期値Ｍ０と乗車時Ｍ１の差分から、その変化量ΔＭ＝Ｍ１−Ｍ０を算出する。例えばこの変化量ΔＭは画像間の動きベクトル量である。
Ｓ２１５：ＨＵＤ傾き調整部３１は、前景画像の変化量ΔＭを車体傾きの変化量ΔＳに換算する。すなわち、画像の変化量（動きベクトル）ΔＭを画像の回転成分と上下移動成分に分離したとき、回転成分は車体の左右方向の傾きに、上下移動成分は車体の前後方向の傾きに対応する。
【００５６】
Ｓ２１６：ＨＵＤ傾き調整部３１は、車体傾きの変化量ΔＳに応じてＨＵＤ補正量α、βを算出する。
Ｓ２１７：ＨＵＤ傾き調整部３１で算出した補正量α、βに従い、ＨＵＤ回転部３２によりＨＵＤ１００を回転調整する。
Ｓ２１８：ＨＵＤの表示動作を開始し、運転動作に移行する。
このように、走行前のＨＵＤ補正をカメラを用いて行うこともできる。
【００５７】
次に、車両走行中の車体傾きに対するＨＵＤ追加補正について説明する。車両走行中には車体の動的バランスが変化して、走行前の静的な車体傾き状態からさらに変化する場合がある。例えば、（１）カーブ走行時に生じる遠心力による左右方向の振れ（傾き）、（２）加減速時に生じる前後方向の振れ（傾き）、（３）坂道走行時に生じる前後方向の振れ（傾き）がある。ここではこのような走行に伴う動的な車体傾きに対してＨＵＤの追加補正を行うものである。車体傾きの検出は、センサを用いる場合とセンサ以外の場合に分けて説明する。
【００５８】
図９Ａは、車両走行中のＨＵＤ追加補正（センサ使用時）を示すフローチャートである。ここでは、走行前の傾き検出に用いたセンサを継続して使用する。
Ｓ３００：運転者の指示により（または車両走行を検出し自動的に）、以下の補正処理を開始する。
【００５９】
Ｓ３０１：車両情報取得部５は、車両に取り付けたセンサで走行中の車体傾きを取得し、これをＳ２とする。ここで用いるセンサは路面に対する傾きを検出するもので、図６に示した車高センサ１２４が適している。また、高感度の荷重センサ１１９によっても、乗員や荷物に働く遠心力によりセンサの受ける荷重が変化（減少）することで測定が可能である。なお、傾斜センサ１２３は走行中の路面の傾斜の影響を受けるので不適当である。
【００６０】
Ｓ３０２：ＨＵＤ傾き調整部３１は、センサで取得した走行前の車体傾きＳ１と走行中の車体傾きＳ２の差分から、その変化量ΔＳ’＝Ｓ２−Ｓ１を算出する。ここで走行前の傾きＳ１は、図８ＡのＳ２０３で取得した値である。
Ｓ３０３：ＨＵＤ傾き調整部３１は、車体傾きの変化量ΔＳ’に応じてＨＵＤ追加補正量α’、β’を算出する。この追加補正量は、車両走行に伴う動的な車体傾きを左右方向にα’、前後方向にβ’だけ補正するものである。
Ｓ３０４：ＨＵＤ傾き調整部３１で算出した追加補正量α’、β’に従い、ＨＵＤ回転部３２によりＨＵＤ１００を回転調整する。
【００６１】
Ｓ３０５：ＨＵＤ追加補正を継続するか否か判定する。例えば、車両が走行中であれば継続し、停車中であれば中止する。
Ｓ３０６：継続する場合は、一定時間待機してからＳ３０１へ戻り、上記の補正を繰り返す。これは頻繁に補正することで運転者に不快感を与えないようにするためである。
Ｓ３０７：走行中のＨＵＤ追加補正処理を終了する。
【００６２】
このように、車両走行中においても路面に対する車体傾きを検出してＨＵＤ追加補正を行うことで、走行中に動的な車体傾きが生じても、路面に対して見やすい位置に虚像を表示することができる。
【００６３】
図９Ｂは、車両走行中のＨＵＤ追加補正（センサ以外）を示すフローチャートである。走行中の車体傾き検出には、図８Ｂで用いたカメラによる前景画像を使用できないので、ここでは運転操作や走行状態を示す姿勢制御情報を用いる。
Ｓ３１０：運転者の指示により（または自動的に）、以下の補正処理を開始する。
【００６４】
Ｓ３１１：車両情報取得部５は、車両に取り付けた各センサで姿勢制御情報を取得する。姿勢制御情報とは、走行中の車体の動的姿勢に影響する運転操作や走行状態を示す情報のことで、図３に示した車速センサ１０１、ハンドル操舵角センサ１０３、加速度センサ１１０、ジャイロセンサ１１１等により検出される情報である。
【００６５】
Ｓ３１２：姿勢制御情報から走行による車体傾きの変化量ΔＳ’を算出する。そのため、予め走行速度、加速度、操舵角、ヨー角などと車体の動的な傾きΔＳ’の関係を求め、不揮発性メモリ１３に記憶しておく。
Ｓ３１３：ＨＵＤ傾き調整部３１は、車体傾きの変化量ΔＳ’に応じてＨＵＤ追加補正量α’、β’を算出する。
Ｓ３１４：ＨＵＤ傾き調整部３１で算出した追加補正量α’、β’に従い、ＨＵＤ回転部３２によりＨＵＤ１００を回転調整する。
【００６６】
Ｓ３１５：ＨＵＤ追加補正を継続するか否か判定する。
Ｓ３１６：継続する場合は、一定時間待機してからＳ３１１へ戻り、上記の補正を繰り返す。
Ｓ３１７：走行中の追加補正処理を終了する。
【００６７】
このように、運転操作や走行状態を示す姿勢制御情報から走行中に生じる動的な車体傾きを算出して、ＨＵＤの追加補正を行うこともできる。
【００６８】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、ＨＵＤ傾き補正による表示状態の例を示す図である。図１０Ａは車体傾きのない基準表示状態、図１０Ｂは車体傾きが発生した状態、図１０Ｃは傾き補正後の状態である。
【００６９】
図１０Ａの基準表示状態では、乗員や荷物がなく車体傾きは発生しない。この状態でＨＵＤ１００の表示位置が基準位置になるよう、ＨＵＤ１００を車両に取り付ける。なお、ＨＵＤ１００の取り付け機構には、図７に示したＨＵＤ回転部３２を用いている。車両前方に見える虚像の表示領域９０は、外界の地平線（路面）９９と平行な姿勢で表示される。この領域９０を「基準表示領域」と呼ぶことにする。虚像内に示されるコンテンツ（例えば直進矢印９５）は道路の進行方向に沿って見やすく表示される。
【００７０】
図１０Ｂは、運転者８１等が乗車したことで車体傾きが図５Ｄとなり、車体が右側（時計回り）に傾いた状態である。この状態ではＨＵＤ１００も右側に傾くため、表示領域９１は右側に傾いた状態となる。よって、虚像内の直進矢印９５も右側にαだけ傾いて表示され、道路の進行方向からずれるので運転者８１に対し違和感を与えることになる。
【００７１】
図１０Ｃは、ＨＵＤ回転により傾き補正を行った状態である。ホルダー７１に設けた回転モータ７３により、ＨＵＤ１００を車体傾きと反対方向(反時計方向)に−αだけ回転させる。これにより表示領域９２は地平線９９と平行な基準表示領域９０の姿勢に戻り、虚像内の直進矢印９５は道路の進行方向に沿った表示となる。
【００７２】
ここでは左右方向の車体傾きに対する補正を説明したが、前後方向の車体傾きの場合は、表示領域が基準表示領域９０に対して上下方向にシフトして見えることになる。これに対しては、図７の回転モータ７４によりＨＵＤ１００を前後方向に回転させて、表示領域を上下方向に移動させればよい。また、走行中に動的な車体傾きが発生した場合においても全く同様である。
【００７３】
実施例１によれば、運転者等が車両に乗車して車体の傾きが生じた場合、あるいは車両が走行中に動的な車体傾きが生じた場合に、運転者に対する虚像の表示状態に変化が生じないようにＨＵＤの姿勢を補正することで、路面に対して見やすい姿勢と位置で虚像を表示することができる。その際、ＨＵＤにより表示される虚像の内容には何ら変更が伴わないので、運転者に正確な映像情報を提供することができる。
【実施例２】
【００７４】
実施例２では、車体傾きに伴うＨＵＤの表示位置のずれを補正するため、ＨＵＤの姿勢は固定しておき、表示する虚像内のコンテンツ表示位置を補正することで実現する。
【００７５】
図１１は、本実施例におけるＨＵＤ１００の制御系の構成を示すブロック図である。実施例１(図２）の構成と異なる箇所について説明する。制御部１０内において、新たにコンテンツ補正量算出部３３を設けて歪み補正部１６へ接続し、図２におけるＨＵＤ傾き調整部３１とＨＵＤ回転部３２（図７）をなくしている。
【００７６】
コンテンツ補正量算出部３３は、映像信号に含まれる表示コンテンツ（例えば進行矢印や速度値など）の表示素子２３上の表示位置を算出し、歪み補正部１６に出力する。すなわちコンテンツ補正量算出部３３は、傾き検出部３０にて検出した車体傾き情報に基づいてコンテンツの表示位置の補正量を決定する。例えば、左右方向の車体傾きαが存在するときはコンテンツを車体傾きと反対方向に−αだけ回転させ、前後方向の車体傾きβが存在するときはコンテンツを車体傾きと反対方向（上下方向）にΔｚだけ移動させる。移動量ΔｚはＨＵＤの投射距離と車体傾きβから決まる量である。また、コンテンツの回転に伴いコンテンツの中心位置が左右方向（ｘ方向）にずれる場合があるので、必要に応じてコンテンツの左右方向の位置の調整（Δｘ）を加える。
【００７７】
歪み補正部１６では、コンテンツ補正量算出部３３からの補正量に従いコンテンツの表示位置を補正し、さらに表示する映像信号の歪みを補正して、補正後の映像信号を表示素子駆動部１７に送る。その結果、表示される映像領域はそのままで、映像に含まれるコンテンツの傾きや位置が変更されることになる。
【００７８】
このように本実施例の構成では、ＨＵＤの回転機構は不要で、制御部１０内での映像信号処理にて車体傾きに対する補正を行う。よって、ＨＵＤの回転機構に比べ映像信号処理による補正では、走行中の車体振動などの高速の車体傾き変化に対し、迅速に応答した補正を行うことができる。
【００７９】
図１２は、本実施例におけるＨＵＤ補正を示すフローチャートである。ここでは、車両走行前の車体傾きをセンサで検出する場合について説明する。これは実施例１の図８Ａのフローチャートに対応し、図８Ａと共通のステップは簡単に説明する。
Ｓ４００：車両のエンジンを始動すると、以下の処理を開始する。
【００８０】
Ｓ４０１：車両情報取得部５は、車両に取り付けたセンサで乗車前（および荷物積込み前）の車体傾きを取得し、これを初期値Ｓ０とする。
Ｓ４０２：車両に運転者・乗員が乗車し、荷物を積込む。
Ｓ４０３：センサで乗車後（積載後）の車体傾きを取得し、これをＳ１とする。
Ｓ４０４：コンテンツ補正量算出部３３は、センサで取得した車体傾きの初期値Ｓ０と乗車時Ｓ１の差分から、その変化量ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ０を算出する。
【００８１】
Ｓ４０５：コンテンツ補正量算出部３３は、車体傾きの変化量ΔＳに応じてコンテンツ補正量α、Δｚを算出する。ここに補正量αは、車体の左右方向の傾きに対するコンテンツの回転角、補正量Δｚは、車体の前後方向の傾きに対するコンテンツの上下方向の移動量である。なお、補正量Δｚは、表示素子２３上での座標値に換算したもので、必要に応じて左右方向の移動量を含める。
【００８２】
Ｓ４０６：コンテンツ補正量算出部３３で算出した補正量α、Δｚに従い、歪み補正部１６は映像信号内の各コンテンツの位置を補正する。すなわち各コンテンツを角度αだけ回転させ、上下方向にΔｚだけ移動させる。表示素子駆動部１７は、補正後の映像信号に基づいて表示素子２３を駆動する。これで、走行前のＨＵＤ補正（コンテンツ位置補正）を終了する。
Ｓ４０７：ＨＵＤの表示動作を開始し、運転動作に移行する。
【００８３】
他の方式によるコンテンツ位置補正として、車体傾きをカメラで検出する場合は前記図８Ｂをベースに、走行中の追加補正は前記図９Ａ，図９Ｂをベースに、上記Ｓ４０５、Ｓ４０６の工程で置き換えて実行すればよい。
【００８４】
図１３は、コンテンツ位置補正後のＨＵＤ表示状態の例を示す図である。コンテンツ位置補正前の表示状態は前記図１０Ａ、図１０Ｂと同様なので、図面を省略する。
【００８５】
車体傾きにより表示領域９１は、図１０Ｂのように右側（時計方向）に傾いた状態となる。これに対する補正では、表示領域９３はそのまま傾いた領域９１とし、虚像に含まれるコンテンツを車体傾きと反対方向(反時計方向)に−αだけ回転させる。例えば直進矢印９５は符号９６の位置まで回転させ、速度表示９７についても同様に回転させる。これにより虚像内のコンテンツ（直進矢印９６，速度表示９７）は、道路の進行方向に沿って見やすい表示に補正される。
【００８６】
ここでは左右方向の車体傾きに対する補正を説明したが、前後方向の車体傾きの場合は、表示領域が基準表示領域９０に対して上下方向にΔｚだけシフトして見えることになる。これに対しては、虚像に含まれるコンテンツを車体傾きと反対方向(上下方向)に−Δｚだけ移動させればよい。
【００８７】
実施例２においても、運転者等が車両に乗車して車体の傾きが生じた場合、あるいは車両が走行中に動的な車体傾きが生じた場合に、運転者に対するコンテンツの表示状態に変化が生じないようにコンテンツの表示位置を補正することで、路面に対して見やすい姿勢と位置でコンテンツを表示することができる。その際、映像信号処理により車体傾きの変化に対し迅速に応答できるので、特に車体振動などが生じる走行中の補正に好適である。
【００８８】
本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、以下のような様々な形態が可能である。
（１）各実施例の動作は、車体の傾きを自動的に検出して表示状態を自動的に補正するものであったが、勿論、運転者が虚像の表示状態を見ながら手動で調整する機能を追加することも可能である。
（２）車体の傾きの変化量の大きさや変化の速さに応じて、実施例１のＨＵＤ回転方式と、実施例２のコンテンツ位置補正方式とを適宜選択し、あるいは組み合わせることも可能である。例えば、変化量が大きい場合はＨＵＤ回転方式を選択し、変化が速い場合はコンテンツ位置補正方式を選択する。
（３）車体の前後方向の傾きの変化に対し、ＨＵＤを前後方向に傾けて補正することを述べたが、ＨＵＤを上下方向に移動させて補正する構成や、ミラー駆動部４によりミラー３を回転・移動させて補正する構成も可能である。
【００８９】
本発明は、実施例で述べたウィンドシールド投射型ＨＵＤに限らず、前方の風景と虚像を重ねて見せるコンバイナを一体化したコンバイナ型ＨＵＤにも適用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１：車両、
２：映像表示装置、
３：ミラー、
４：ミラー駆動部、
５：車両情報取得部、
６：スピーカ、
７：ウィンドシールド、
８：運転者の目、
９：虚像、
１０：制御部、
１１：電子制御ユニット（ＥＣＵ）、
１６：歪み補正部、
１７：表示素子駆動部、
１８：ミラー調整部、
２１：光源、
２３：表示素子、
３０：傾き検出部、
３１：ＨＵＤ傾き調整部（表示装置傾き調整部）、
３２：ＨＵＤ回転部（表示装置回転部）、
３３：コンテンツ補正量算出部、
５０：車両情報、
７１：ホルダー、
７２：アーム機構、
７３〜７６：回転モータ、
８１：運転者、
９０〜９３：表示領域、
９５〜９７：表示コンテンツ、
１００：車両用映像表示装置（ヘッドアップディスプレイ、ＨＵＤ）、
１１６：車外カメラ、
１１９：荷重センサ、
１２３：傾斜センサ、
１２４：車高センサ。
【図１】
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【図２】
2019217791.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2019217791.tif 000008
【図５Ｃ】
2019217791.tif 000009
【図５Ｄ】
2019217791.tif 000010
【図６】
2019217791.tif 000011
【図７】
2019217791.tif 000012
【図８Ａ】
2019217791.tif 000013
【図８Ｂ】
2019217791.tif 000014
【図９Ａ】
2019217791.tif 000015
【図９Ｂ】
2019217791.tif 000016
【図１０Ａ】
2019217791.tif 000017
【図１０Ｂ】
2019217791.tif 000018
【図１０Ｃ】
2019217791.tif 000019
【図１１】
2019217791.tif 000020
【図１２】
2019217791.tif 000021
【図１３】
2019217791.tif 000022