(57)【要約】  車両前方の空間に映像を投射する車両用情報表示装置１において、出力映像処理部１０は車両前方に検出した物体の種類と物体までの距離に基づき、フォーカシング駆動部１２を制御して投射レンズ２２の位置を移動することで、投射する映像の投射距離Ｄを変更する。物体の種類が前方車両３１であり、前方車両までの距離Ｓが閾値Ｓ０未満の場合は、投射距離Ｄを前方車両３１までの距離Ｓとし、投射映像４１を前方車両近傍の位置に表示する。物体の種類がアラート対象３２の場合は、投射距離Ｄをアラート対象までの距離Ｓａとし、アラート映像４２を表示する。
2016103418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載して車両前方の空間に映像を投射して情報を表示する車両用情報表示装置において、
車両前方の風景を撮像する前方映像検出部と、
撮像した映像から物体の認識処理を行う入力映像解析部と、
前記物体の種類を判定する物体種類検出部と、
前記物体までの距離を測定する物体距離検出部と、
前記物体の種類に基づき表示する情報を決定して映像信号を出力する出力映像処理部と、
前記映像信号に基づき投射する映像を生成する映像表示部と、
生成された前記映像を投射レンズにより投射する投射光学系と、
前記投射レンズの位置を移動させるフォーカシング駆動部を備え、
前記出力映像処理部は前記物体の種類と前記物体までの距離に基づき、前記フォーカシング駆動部を制御して、投射する映像の投射距離を変更することを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用情報表示装置において、
前記物体の種類が前方車両であり、該前方車両までの距離が閾値未満の場合は、前記投射映像の投射距離を前記前方車両までの距離とし、前記投射映像を前記前方車両近傍の位置に表示することを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用情報表示装置において、
前記物体の種類が前方車両であり、該前方車両までの距離が閾値以上の場合、あるいは、前方に車両が存在しない場合は、前記投射映像の投射距離を予め定めた距離とすることを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の車両用情報表示装置において、
当該装置が搭載された車両が右折または左折走行が行われることを検出する右左折検出部を備え、
右左折走行を検出した際の前記前方車両は右左折方向の進路を走行する車両とし、前記閾値は、直進走行時の閾値よりも小さいことを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の車両用情報表示装置において、
前記物体の種類が運転上特に注意すべきアラート対象の場合は、前記投射映像の投射距離は前記アラート対象までの距離とし、該アラート対象の位置に該アラート対象を強調させるアラート映像を表示することを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の車両用情報表示装置において、
前記映像表示部から時分割で出射された複数の映像をそれぞれ異なる光路に反射する複数の時分割ミラーと、
前記複数の映像の出射タイミングに同期して前記複数の時分割ミラーの切り替えを制御する時分割ミラー制御部と、
前記複数の光路に配置され前記複数の映像を投射する複数の前記投射レンズを備え、
前記フォーカシング駆動部により前記複数の投射レンズの位置をそれぞれ制御することで、複数の映像をそれぞれ異なる投射距離で表示することを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の車両用情報表示装置において、
前記映像表示部にて合成する複数の映像を異なる表示色に色分けする色分割制御部と、
前記映像表示部から出射された複数の映像を表示色によりそれぞれ異なる光路上に反射するダイクロイックミラーを含む複数のミラーと、
前記複数の光路に配置され前記複数の映像を投射する複数の前記投射レンズを備え、
前記フォーカシング駆動部により前記複数の投射レンズの位置をそれぞれ制御することで、複数の映像をそれぞれ異なる投射距離で表示することを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載の車両用情報表示装置において、
前記映像表示部から時分割で出射された複数の映像を、偏光方向の異なる映像に変換して分離し異なる光路に導く偏光分離光学系と、
前記複数の映像の出射タイミングに同期して前記偏光分離光学系の偏光切り替えを制御する偏光切替制御部と、
前記複数の光路に配置され前記複数の映像を投射する複数の前記投射レンズを備え、
前記フォーカシング駆動部により前記複数の投射レンズの位置をそれぞれ制御することで、複数の映像をそれぞれ異なる投射距離で表示することを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項９】
請求項８に記載の車両用情報表示装置において、
前記投射レンズを通過した投射映像を反射する投射方向切替ミラーと、
該投射方向切替ミラーの角度を切り替えて前記投射映像の投射方向を切り替える投射方向切替ミラー制御部を備えることを特徴とする車両用情報表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載し拡張現実機能により運転を支援する車両用情報表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の運転支援技術の１つとして、自動車に搭載したヘッドアップディスプレイ（車両用情報表示装置）を用いて、運転者が見ている車両前方の空間に自動車を運転するときの各種情報（例えば走行速度）を含む映像を投射し、風景に重畳して表示する技術（拡張現実機能、Augmented Reality）が知られている。【０００３】
例えば特許文献１には、運転者に見易い画像表示を行うことを目的とし、車速に応じて画像の投影距離や投影像の大きさを調整する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１９１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
運転者が運転中に情報を取得する場合、運転者の視点（焦点）の移動量を少なくして情報を取得できることが理想である。なぜなら、視点の移動量が多いと前方風景への注意力が低下し、交通事故が発生する危険性が高まるからである。特許文献１では、運転者の注視距離が走行速度により異なることに着目し、車速に応じて画像の投影距離を変更するようにしている。【０００６】
しかしながら、運転中に前方に走行車両が存在する場合には、運転者の視点は前方車両の位置に移動し運転者の注視距離は車間距離となることから、特許文献１のように車速に応じて投影距離（投射距離）を変更するだけでは不十分と言える。【０００７】
また、表示する情報（映像）が複数存在し、それぞれの情報を異なる投射距離にて同時に表示したい場合もある。例えば、前方を走行する車両に関する情報と、直前を横断する歩行者に関する情報とを同時に表示したい場合には、それぞれの最適投射距離は異なる。特許文献１をはじめ従来技術では、複数の情報を異なる投射距離で表示することは考慮されていなかった。【０００８】
本発明の目的は、周囲車両の走行状況に応じて映像の投射距離を変更して表示する車両用情報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】
【０００９】
本発明は、車両に搭載して車両前方の空間に映像を投射して情報を表示する車両用情報表示装置であって、車両前方の風景を撮像する前方映像検出部と、撮像した映像から物体の認識処理を行う入力映像解析部と、前記物体の種類を判定する物体種類検出部と、前記物体までの距離を測定する物体距離検出部と、前記物体の種類に基づき表示する情報を決定して映像信号を出力する出力映像処理部と、前記映像信号に基づき投射する映像を生成する映像表示部と、生成された前記映像を投射レンズにより投射する投射光学系と、前記投射レンズの位置を移動させるフォーカシング駆動部を備え、前記出力映像処理部は前記物体の種類と前記物体までの距離に基づき、前記フォーカシング駆動部を制御して、投射する映像の投射距離を変更する構成とする。【００１０】
ここに、前記物体の種類が前方車両であり、該前方車両までの距離が閾値未満の場合は、前記投射映像の投射距離を前記前方車両までの距離とし、前記投射映像を前記前方車両近傍の位置に表示する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表示された映像を見るために運転者の視点の移動量が少なくなり、運転中の安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１にかかる車両用情報表示装置のブロック構成図。
【図２】車両用情報表示装置１を車両に搭載した状態を示す図。
【図３】車両の走行状況に応じた投射距離の決定法を説明する図。
【図４】直進走行時の投射位置と投射映像の表示例を示す図。
【図５】直進走行時の映像表示処理を示すフローチャート。
【図６】右左折走行時の投射位置と投射映像の表示例を示す図。
【図７】右左折走行時の映像表示処理を示すフローチャート。
【図８】実施例２における投射光学系（時分割方式）の構成を示す図。
【図９】実施例２の車両用情報表示装置のブロック構成を示す図。
【図１０】実施例３における投射光学系（色分離方式）の構成を示す図。
【図１１】実施例３の車両用情報表示装置のブロック構成を示す図。
【図１２】実施例４における投射光学系（偏光分離方式）の構成を示す図。
【図１３】実施例４の車両用情報表示装置のブロック構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
実施例１では、周囲車両の状況に応じて映像の投射距離を変更して表示する構成について説明する。
図１は、実施例１にかかる車両用情報表示装置のブロック構成図である。
車両用情報表示装置（ヘッドアップディスプレイ）１において、前方映像検出部２は車両前方の風景を撮像するカメラであり、入力映像解析部３は撮像した映像から物体の認識処理を行う。物体を認識すると、物体種類検出部４はその種類（車両、人物、自転車など）を判定し、物体距離検出部５は物体までの距離を測定する。物体の種類の識別は各種物体のパターンとの照合による画像認識技術により、また距離測定はカメラによる測距技術を利用する。【００１５】
右左折検出部６は、ウインカー信号などから自車両が右折または左折が行われることを検出し、運転情報取得部７は、ＧＰＳ情報やナビゲーション情報（例えば車速）を取得する。瞳検出部８は、運転者または助手席者の瞳９を撮像し、視線位置（上下、左右方向）を検出する。【００１６】
出力映像処理部１０は、物体の種類・距離の検出結果、右左折の検出結果、運転情報、視線位置の情報をもとに、表示する情報（映像）の内容と投射距離を決定し、映像信号を出力する。ここに出力する映像は、例えば速度情報や警告情報（アラート情報）を含むものであり、表示する空間内の物体（車両、人物など）検出位置に合わせて表示する。また、運転者の視線の方向を検出し、その向きに応じて表示位置を調整する。【００１７】
スケーリング処理部１１は、出力映像を投射面である車両のフロントガラスのサイズに合わせて拡大縮小し、映像表示部２０にて映像を投射表示する。映像表示部２０は、光源や映像表示素子（液晶素子（ＬＣＤ、ＬＣＯＳ）、デジタルミラー素子（ＤＭＤ）等）を有し、投射光学系（レンズ、ミラー）により映像を投射面（フロントガラス、ハーフミラー等）に投射する。以降、実施例の説明の際に投射面としてフロントガラスに限定して記載しているが、コンバイナと呼ばれるハーフミラーやフィルムなど、光を一定量反射できるものであればこの限りではない。【００１８】
フォーカシング駆動部１２は、映像の投射距離が所定の距離となるよう投射光学系のレンズ位置を移動させる。変倍駆動部１３は、投射光学系のレンズ位置を調整して投射する映像の大きさを調整する。【００１９】
特に本実施例では、物体種類検出部４と物体距離検出部５の検出結果に基づき、出力映像処理部１０は、フォーカシング駆動部１２を制御し、表示映像の投射距離を変更することに特徴がある。【００２０】
図２は、車両用情報表示装置１を車両に搭載した状態を示す図である。
車両用情報表示装置１は、車両のダッシュボード内に収納され、運転に必要な情報を含む映像をフロントガラス２９に向けて投射する。投射された映像はフロントガラス２９で反射されて運転者の瞳９に入射するが、運転者はその虚像をフロントガラス２９の前方の空間に、車外に見える風景と重畳させて視認する。よって投射距離とは、フロントガラス２９を通して視認される虚像の結像位置までの距離である。【００２１】
車両用情報表示装置１の内部では、映像表示部２０から出射された映像光は、ミラー２１で反射され、投射レンズ２２を介してフロントガラス２９へ投射される。運転者から見た虚像までの投射距離を変えるには、投射レンズ２２の位置（レンズの間隔）をフォーカシング駆動部１２により調整することで行う。【００２２】
図３は、車両の走行状況に応じた投射距離の決定法を説明する図である。
本実施例では、自車３０の前方を走行する他車３１が存在するとき、他車３１までの距離を測定する。なお、右左折走行時には、他車３１とは右左折方向の進路を走行する車両とする。他車３１までの車間距離Ｓを閾値Ｓ０，Ｓ１と比較し、投射距離Ｄを決定する。閾値Ｓ０は直進走行時、閾値Ｓ１は右左折走行時のもので、互いに異なる値とする。【００２３】
直進走行時で車間距離Ｓが閾値Ｓ０未満の時は、投射距離Ｄは車間距離Ｓに等しくし車速情報などのメイン虚像４１を投射する。すなわち、車間距離が小さいときは、メイン虚像４１は他車３１の位置に合わせて表示する。【００２４】
直進走行時で車間距離Ｓが閾値Ｓ０以上の時は、投射距離Ｄは閾値距離Ｓ０に等しくとりメイン虚像４１を投射する。すなわち、車間距離が大きいときは、他車３１より手前の位置（閾値Ｓ０）に表示する。前方を走行する他車３１が存在しないときも同様で、閾値距離Ｓ０に表示する。この閾値距離Ｓ０は、通常の走行時に運転者が最も見やすい距離（注視できる距離）とする。【００２５】
一方、右左折走行時で車間距離Ｓが閾値Ｓ１未満の時は、投射距離Ｄは車間距離Ｓに等しくし車速情報などのメイン虚像４１を投射する。車間距離Ｓが閾値Ｓ１以上の時は、投射距離Ｄは右左折する位置（交差点）までの距離としメイン虚像４１を投射する。右左折走行時は運転者は比較的近距離範囲を見ている場合が多いので、閾値距離Ｓ１は、直進走行時の閾値Ｓ０よりも小さく設定する。例えば、直進時の閾値Ｓ０の１／２の距離、あるいは、前方の横断歩道までの距離などに設定する。【００２６】
さらに、前方に歩行者や自転車などの運転上特に注意すべき対象物（以下、アラート対象）３２を検出した場合、アラート対象３２までの距離Ｓａを測定する。この場合の投射距離Ｄはアラート距離Ｓａに等しくし、アラート虚像４２を投射する。アラート虚像４２は、例えばアラート対象３２を強調させるための枠線表示とするが、これに限るものではない。【００２７】
次に、フロントガラスから見える投射映像の表示例を車両の走行状況に分けて説明する。
図４は、直進走行時の投射位置と投射映像の表示例を示す図である。車間距離Ｓの大きさに分けて、左側に道路平面図、右側にフロントガラスから見える投射映像の表示例を示す。【００２８】
（ａ）は前方車両３１までの車間距離Ｓが閾値Ｓ０未満の場合であり、車速情報を示す投射映像（メイン虚像）４１を表示しているが、投射距離Ｄは前方車両３１までの距離Ｓとする。投射映像４１の表示空間内の上下左右方向位置（以下、画面内の表示位置という）は、運転者から見て前方車両３１に重ならないよう、車両の近傍（例えば車両下側の道路面上）にずらしている。これは前方車両の視認を妨げず、かつ注視している前方車両３１と投射映像４１との間の視点移動を少なくするためである。【００２９】
（ｂ）は前方車両３１までの車間距離Ｓが閾値Ｓ０以上の場合であり、投射映像４１の投射距離Ｄは閾値距離Ｓ０とする。この場合も、投射映像４１の画面内の表示位置は、前方車両３１に重ならないよう車両の近傍にずらす。なお、前方車両３１が存在しない場合も、投射距離Ｄは閾値距離Ｓ０とし、画面内の表示位置は予め定めた位置（例えば画面中央位置、走行車線上など）とする。【００３０】
（ｃ）は道路を横断しようとする歩行者などのアラート対象３２を検出した場合であり、投射映像（アラート虚像）４２を表示しているが、投射距離Ｄはアラート対象３２までの距離Ｓａとする。この場合の投射映像４２はアラート対象３２（歩行者）を囲む枠線であり、画面内の表示位置をアラート対象３２に合わせることで、アラート対象３２を注視させるようにする。【００３１】
図５は、図４の直進走行時の映像表示処理を示すフローチャートである。
Ｓ１００では、前方映像検出部２で撮像した前方の映像を入力映像解析部３で解析し、物体種類検出部４により前方車両（図４の符号３１）が検出されるかどうか判定する。検出される場合はＳ１０１へ進み、検出されない場合はＳ１０４へ進む。【００３２】
Ｓ１０１では、物体距離検出部５により前方車両３１までの車間距離Ｓを測定する。Ｓ１０２では、車間距離Ｓを予め定めた閾値Ｓ０と比較する。車間距離Ｓが閾値Ｓ０未満の時はＳ１０３へ進み、投射距離Ｄは車間距離Ｓとする。車間距離Ｓが閾値Ｓ０以上の時、あるいは前記Ｓ１００の判定で前方車両が検出されないときはＳ１０４へ進み、投射距離Ｄは閾値Ｓ０とする。【００３３】
Ｓ１０５では、出力映像処理部１０は、Ｓ１０３またはＳ１０４で決定した投射距離Ｄの位置にメイン虚像を投射させる。この時投射する映像は、例えば運転情報取得部７からの車速情報であり、その映像信号を作成して映像表示部２０に送る。そのとき、前記投射距離Ｄで投射するようフォーカシング駆動部１２を制御する。【００３４】
次にＳ１０６では、前方映像検出部２で撮像した前方の映像を入力映像解析部３で解析し、物体種類検出部４により歩行者などのアラート対象（図４の符号３２）が検出されるかどうか判定する。検出される場合はＳ１０７へ進み、検出されない場合は処理を終了する。【００３５】
Ｓ１０７では、物体距離検出部５によりアラート対象３２までのアラート距離Ｓａを測定する。Ｓ１０８では、投射距離Ｄはアラート距離Ｓａとする。【００３６】
Ｓ１０９では、出力映像処理部１０は、Ｓ１０８で決定した投射距離Ｄの位置にアラート虚像を投射させる。この時投射する映像は、例えばアラート対象３２を取り囲む枠線であり、その映像信号を作成して映像表示部２０に送る。また、前記投射距離Ｄで投射するようフォーカシング駆動部１２を制御する。【００３７】
これで映像表示処理の１サイクルを終了するが、上記サイクルを所定間隔で繰り返して実行する。【００３８】
図６は、右左折走行時の投射位置と投射映像の表示例を示す図である。すなわち、これから右折または左折走行が行われる予定のとき、車間距離Ｓの大きさに応じて表示を切り替える。ここでは、右折する場合について、左側に道路平面図、右側にフロントガラスから見える投射映像の表示例を示す。前記したように、右左折走行時の車間距離の閾値Ｓ１は直進走行時の閾値Ｓ０よりも小さく設定している。【００３９】
（ａ）は右折方向の前方車両３１までの距離Ｓが閾値Ｓ１未満の場合であり、車速情報を示す投射映像（メイン虚像）４１の投射距離Ｄは前方車両３１までの距離Ｓとする。投射映像４１の画面内の表示位置は、前方車両３１に重ならないよう、車両の近傍（例えば車両の後方）にずらす。これは前方車両の視認を妨げず、かつ注視している前方車両３１と投射映像４１との間の視点移動を少なくするためである。【００４０】
（ｂ）は右折方向の前方車両３１までの距離Ｓが閾値Ｓ１以上の場合であり、投射映像４１の投射距離Ｄは交差点までの距離Ｓｂとする。なお、前方車両３１が存在しない場合も、投射距離Ｄは交差点までの距離Ｓｂとする。投射映像４１の画面内の表示位置は、交差点の出口位置とする。【００４１】
また、自車両が右左折して建物に進入する場合も考えられる。その場合には、投射距離Ｄは建物の進入部までの距離とし、表示位置は進入部の手前位置とする。右左折進入位置の判断は、ナビゲーション情報などを利用することで可能である。【００４２】
図７は、図６の右左折走行時の映像表示処理を示すフローチャートである。
Ｓ２００では、右左折検出部６は、ウインカー信号、ルート案内情報、速度／カメラ情報などから、右左折操作を検出しその方向（右折か左折か）を判定する。【００４３】
Ｓ２０１では、前方映像検出部２で撮像した映像を入力映像解析部３で解析し、物体種類検出部４により右左折方向の前方車両（図６の符号３１）が検出されるかどうか判定する。検出される場合はＳ２０２へ進み、検出されない場合はＳ２０５へ進む。【００４４】
Ｓ２０２では，物体距離検出部５により前方車両３１までの車間距離Ｓを測定する。Ｓ２０３では、車間距離Ｓを予め定めた閾値Ｓ１と比較する。車間距離Ｓが閾値Ｓ１未満の時はＳ２０４へ進み、投射距離Ｄは車間距離Ｓとする。車間距離Ｓが閾値Ｓ１以上の時、あるいは前記Ｓ２０１の判定で前方車両が検出されないときは、Ｓ２０５へ進み交差点までの距離Ｓｂを測定する。Ｓ２０６では、投射距離Ｄは交差点までの距離Ｓｂとする。【００４５】
Ｓ２０７では、出力映像処理部１０は、Ｓ２０４またはＳ２０６で決定した投射距離Ｄの位置にメイン虚像を投射させる。この時投射する映像は、例えば運転情報取得部７からの車速情報であり、その映像信号を作成して映像表示部２０に送る。そのとき、前記投射距離Ｄで投射するようフォーカシング駆動部１２を制御する。【００４６】
これで映像表示処理の１サイクルを終了するが、上記サイクルを所定間隔で繰り返して実行する。なお、直進走行と右左折走行の運転状況に応じて、図５と図７のフローを切り替えて実行すればよい。【００４７】
実施例１によれば、自車および他車の車両走行状況に応じて表示する映像（情報）の投射距離を変えるようにしたので、表示された映像を見るために運転者の視点の移動量が少なくなり、運転中の安全性が向上する効果がある。
【実施例２】
【００４８】
以下の実施例では、複数の映像（情報）をそれぞれ異なる投射距離で同時に表示する構成について説明する。まず実施例２では、時分割方式により複数の映像を表示する場合について述べる。【００４９】
図８は、実施例２における投射光学系（時分割方式）の構成を示す図である。
映像表示部２０は複数（３つ）の映像５０ａ，５０ｂ，５０ｃを時分割で出射し、光路上に配置した３個の時分割ミラー２１ａ，２１ｂ，２１ｃによりそれぞれ異なる光路上に反射される。各光路にはそれぞれ投射レンズ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを配置して、各映像５０ａ，５０ｂ，５０ｃをフロントガラス２９に投射する。その際、各投射レンズ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの位置（レンズの間隔）をフォーカシング駆動部１２により制御することにより、３つの映像５０ａ，５０ｂ，５０ｃを投射距離を変えて表示することが可能となる。【００５０】
図９は、実施例２の車両用情報表示装置のブロック構成を示す図である。
実施例１（図１）の構成に対し、時分割ミラー制御部１４を追加している。映像表示部２０から複数の映像５０ａ，５０ｂ，５０ｃが時分割で出射されると、時分割ミラー制御部１４は、各映像５０ａ，５０ｂ，５０ｃの出射タイミングに同期して対応する時分割ミラー２１ａ，２１ｂ，２１ｃをＯＮに切り替え（反射状態に回転動作させ）、投射レンズ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを介して投射させる。【００５１】
その際、複数の映像５０ａ，５０ｂ，５０ｃの出射切替と時分割ミラー２１ａ，２１ｂ，２１ｃの切替タイミングを映像フレームレベルの速度で制御すれば、運転者は異なる投射位置の複数の映像をほぼ同時に視認することが可能となる。【００５２】
さらに、瞳検出部８により運転者の視線（瞳９）の方向を検出し、運転者の注視している映像に対するデューティ比（ＯＮ時間）を長くすることで、その映像を他より明るくして視認性を向上させることができる。【００５３】
この例では３個の時分割ミラー２１ａ，２１ｂ，２１ｃにより３つの映像を表示する場合を述べたが、時分割ミラーの数を増加し、同時に表示する映像数をさらに増加できることは言うまでもない。
【実施例３】
【００５４】
実施例３では、色分離方式で複数の映像を投射する場合について述べる。
図１０は、実施例３における投射光学系（色分離方式）の構成を示す図である。
映像表示部２０は、複数（３つ）の映像５０Ｒ，５０Ｂ，５０Ｇを異なる表示色（Ｒ，Ｂ，Ｇ）に色分けし合成して出射する。出射された合成映像は、光路上に配置したダイクロイックミラー２１ＧではＧ色の映像５０Ｇが、ダイクロイックミラー２１ＢではＢ色の映像５０Ｂが、反射ミラー２１ＲではＲ色の映像５０Ｒが反射され、３つの映像５０Ｒ，５０Ｂ，５０Ｇに分離されてそれぞれ異なる光路上に進む。その後各映像５０Ｒ，５０Ｂ，５０Ｇは、それぞれ投射レンズ２２Ｒ，２２Ｂ，２２Ｇを介してフロントガラス２９に投射される。各投射レンズ２２Ｒ，２２Ｂ，２２Ｇの位置（レンズの間隔）をフォーカシング駆動部１２により制御することにより、３つの映像５０Ｒ，５０Ｂ，５０Ｇを投射距離を変えて表示することが可能となる。【００５５】
図１１は、実施例３の車両用情報表示装置のブロック構成を示す図である。
実施例１（図１）の構成に対し、色分割制御部１５を追加している。色分割制御部１５は、複数の投射映像をその種類に応じて異なる表示色に色分けし、例えばメイン映像（車速情報）はＢ色またはＧ色で、アラート映像はＲ色で構成する。フォーカシング駆動部１２は、各映像色に対応する投射レンズ２２Ｒ，２２Ｂ，２２Ｇの位置を制御することで、各映像５０Ｒ，５０Ｂ，５０Ｇの投射距離を変えることができる。【００５６】
さらに、瞳検出部８により運転者の視線（瞳９）の方向を検出し、見ている映像の色の強度を高くすることで、その映像を他より明るくして視認性を向上させることができる。【００５７】
本実施例では複雑なミラー制御が必要なく、ダイクロイックミラー２１Ｇ，２１Ｂの追加のみで実現できる。【００５８】
この例では２個のダイクロイックミラー２１Ｇ，２１Ｂを追加し３つの映像を表示する場合を述べたが、表示色の数とダイクロイックミラーの数を増加し、同時に表示する映像数をさらに増加できることは言うまでもない。
【実施例４】
【００５９】
実施例４では、偏光分離方式で複数の映像を投射する場合について述べる。
図１２は、実施例４における投射光学系（偏光分離方式）の構成を示す図である。
映像表示部２０は、デジタルミラー素子（ＤＭＤ）などにより偏光方向が統一されない（無偏光の）２つの映像５０ａ，５０ｂを時分割に切り替えて、偏光分離光学系２３に出射する。偏光分離光学系２３では、偏光板２４と液晶素子２５により、入射した映像５０ａ，５０ｂのタイミングに同期してＰ偏光またはＳ偏光の映像に切り替え変換する。例えば、液晶素子２５を制御し、映像５０ａはＰ偏光に、映像５０ｂはＳ偏光に変換する。その後偏光ビームスプリッター２６により、Ｐ偏光とＳ偏光に分離し、異なる光路に導く。Ｐ偏光（映像５０ａ）は偏光ビームスプリッター２６を透過し、投射レンズ２２ａを介してフロントガラス２９に向かう。一方Ｓ偏光（映像５０ｂ）は偏光ビームスプリッター２６を反射し、投射レンズ２２ｂを通過し投射方向切替ミラー２７で反射され、フロントガラス２９に向かう。投射レンズ２２ａ，２２ｂの位置（レンズの間隔）をフォーカシング駆動部１２により制御することにより、２つの映像５０ａ，５０ｂを投射距離を変えて表示することが可能となる。【００６０】
さらに本実施例では、偏光ビームスプリッター２６を運転席の前方位置、投射方向切替ミラー２７を助手席の前方位置に配置することで、２つの映像５０ａ，５０ｂのフロントガラス２９上の投射位置を、それぞれ運転手（瞳９ａ）の正面と助手席（瞳９ｂ）の正面に分離して表示することができる。また、助手席の正面の映像５０ｂについては、投射方向切替ミラー２７の角度を変えることで、運転手（瞳９ａ）においても映像５０ｂ’として見ることができる。【００６１】
図１３は、実施例４の車両用情報表示装置のブロック構成を示す図である。
実施例１（図１）の構成に対し、偏光切替用液晶制御部（偏光切替制御部）１６と投射方向切替ミラー制御部１７を追加している。偏光切替用液晶制御部１６は、偏光分離光学系２３を制御するもので、液晶素子２５を制御して出射光の偏光方向をＰ偏光とＳ偏光に切り替える。投射方向切替ミラー制御部１７は、投射方向切替ミラー２７の角度を切り替えて、映像５０ｂの投射方向を運転席と助手席のいずれかに切り替える。【００６２】
本実施例でも、映像５０ａ，５０ｂの出射と液晶素子２５の制御を同期させ高速に切り替えることで、投射距離の異なる２つの映像５０ａ，５０ｂをほぼ同時に視認することができる。また、一方の映像５０ｂについては、観測位置を運転席と助手席で切り替えることも可能である。【００６３】
以上説明した実施例２〜４は単独でも有効であるが、適宜組み合わせることにより、投射距離を変えて表示する映像数をさらに増加することが可能となる。
【符号の説明】
【００６４】
１：車両用情報表示装置、２：前方映像検出部、３：入力映像解析部、４：物体種類検出部、５：物体距離検出部、６：右左折検出部、７：運転情報取得部、８：瞳検出部、９：瞳、１０：出力映像処理部、１１：スケーリング処理部、１２：フォーカシング駆動部、１３：変倍駆動部、１４：時分割ミラー制御部、１５：色分割制御部、１６：偏光切替用液晶制御部、１７：投射方向切替ミラー制御部、２０：映像表示部、２１：ミラー、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ：時分割ミラー、２１Ｂ，２１Ｇ：ダイクロイックミラー、２２：投射レンズ、２３：偏光分離光学系、２４：偏光板、２５：液晶素子、２６：偏光ビームスプリッター、２７：投射方向切替ミラー、２９：フロントガラス、３０：自車、３１：他車（前方車両）、３２：アラート対象、４１：メイン虚像、４２：アラート虚像、５０：投射映像、Ｓ：車間距離、Ｄ：投射距離。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年3月13日(2017.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載して車両前方の空間に映像を投射して情報を表示する車両用情報表示装置において、
車両前方の風景を撮像する前方映像検出部と、
撮像した映像から物体の認識処理を行う入力映像解析部と、
前記物体の種類を判定する物体種類検出部と、
前記物体までの距離を測定する物体距離検出部と、
前記物体の種類に基づき表示する情報を決定して映像信号を出力する出力映像処理部と、
前記映像信号に基づき投射する映像を生成する映像表示部と、
生成された前記映像を投射レンズにより投射する投射光学系と、
前記投射レンズの位置を移動させるフォーカシング駆動部を備え、
前記出力映像処理部は前記物体の種類と前記物体までの距離に基づき、前記フォーカシング駆動部を制御して、投射する映像の投射距離を変更することを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用情報表示装置において、
前記物体の種類が前方車両であり、該前方車両までの距離が予め定めた閾値未満の場合は、前記投射する映像の投射距離を前記前方車両までの距離とし、前記投射する映像を前記前方車両の近傍の位置に表示することを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用情報表示装置において、
前記物体の種類が前方車両であり、該前方車両までの距離が予め定めた閾値以上の場合、あるいは、前方に車両が存在しない場合は、前記投射する映像の投射距離を予め定めた距離とすることを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の車両用情報表示装置において、
当該車両用情報表示装置が搭載された車両が右折または左折走行が行われることを検出する右左折検出部を備え、
右左折走行を検出した際の前記前方車両は右左折方向の進路を走行する車両とし、右左折走行時の前記閾値は、直進走行時の前記閾値よりも小さいことを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の車両用情報表示装置において、
前記物体の種類が運転上特に注意すべきアラート対象の場合は、前記投射する映像の投射距離は前記アラート対象までの距離とし、該アラート対象の位置に該アラート対象を強調させるアラート映像を表示することを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の車両用情報表示装置において、
前記映像表示部から時分割で出射された複数の映像をそれぞれ異なる光路に反射する複数の時分割ミラーと、
前記複数の映像の出射タイミングに同期して前記複数の時分割ミラーの切り替えを制御する時分割ミラー制御部と、
前記複数の光路に配置され前記複数の映像を投射する複数の前記投射レンズを備え、
前記フォーカシング駆動部により前記複数の投射レンズの位置をそれぞれ制御することで、複数の映像をそれぞれ異なる投射距離で表示することを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の車両用情報表示装置において、
前記映像表示部にて合成する複数の映像を異なる表示色に色分けする色分割制御部と、
前記映像表示部から出射された複数の映像を表示色によりそれぞれ異なる光路上に反射するダイクロイックミラーを含む複数のミラーと、
前記複数の光路に配置され前記複数の映像を投射する複数の前記投射レンズを備え、
前記フォーカシング駆動部により前記複数の投射レンズの位置をそれぞれ制御することで、複数の映像をそれぞれ異なる投射距離で表示することを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載の車両用情報表示装置において、
前記映像表示部から時分割で出射された複数の映像を、偏光方向の異なる映像に変換して分離し異なる光路に導く偏光分離光学系と、
前記複数の映像の出射タイミングに同期して前記偏光分離光学系の偏光切り替えを制御する偏光切替制御部と、
前記複数の光路に配置され前記複数の映像を投射する複数の前記投射レンズを備え、
前記フォーカシング駆動部により前記複数の投射レンズの位置をそれぞれ制御することで、複数の映像をそれぞれ異なる投射距離で表示することを特徴とする車両用情報表示装置。
【請求項９】
請求項８に記載の車両用情報表示装置において、
前記投射レンズを通過した投射映像を反射する投射方向切替ミラーと、
該投射方向切替ミラーの角度を切り替えて前記投射映像の投射方向を切り替える投射方向切替ミラー制御部を備えることを特徴とする車両用情報表示装置。
【国際調査報告】
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