(57)【要約】【課題】  車両姿勢が変化した場合であっても、実景の特定の領域に対して表示を維持することができる。【解決手段】  車両姿勢情報に基づき、第１のアクチュエータ４００によって前方検出部３００の角度を調整し、前方検出部３００が報知対象Ｗの位置に関する情報をＨＵＤ１００に出力する範囲である検出領域３２０の位置を実景３の所定の基準実景領域３ｒを含むように移動させる。さらに、車両姿勢情報あるいは第１のアクチュエータ４００を制御する制御量に関する第１の駆動データに基づき、第２のアクチュエータ５００によってＨＵＤ１００の筐体４０の角度を調整し、車両２の姿勢変化あるいは虚像２０１が報知対象Ｗと所定の位置関係を保つ位置に表示可能な仮想的な虚像領域２００の位置を基準実景領域３ｒを含むように移動させる。【選択図】  図１
2016222061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前方の実景から所定の報知対象を検出可能であり、所定の検出領域に存在する前記報知対象の位置に関する報知対象位置情報を生成する前方検出部と、
表示画像を表示面に表示する画像表示部と、前記画像表示部を収納する筐体と、を有し、前記前方検出部が生成した前記報知対象位置情報に基づいて前記報知対象と所定の位置関係を保つ位置に前記表示画像の虚像を表示可能な仮想的な虚像領域を生成するヘッドアップディスプレイと、
前記車両の姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報を取得する車両姿勢情報取得部と、
前記前方検出部の角度を調整することで前記検出領域を移動させる第１の角度調整部と、
前記筐体の角度を調整することで前記虚像領域を移動させる第２の角度調整部と、
前記車両姿勢情報取得手段が取得した前記車両姿勢情報に基づいて前記第１の角度調整部を制御し、前記車両前方の実景のうち基準となる基準実景領域を含むように前記検出領域を移動させる第１の制御部と、
前記車両姿勢情報取得部が取得した前記車両姿勢情報、もしくは前記第１の制御部が前記第１の角度調整部を制御する制御量に関する制御量情報に基づいて前記第２の角度調整部を制御し、前記基準実景領域を含むように前記虚像領域を移動させる第２の制御部と、を備えてなることを特徴とする車両用表示システム。
【請求項２】
前記車両の走行状態を示す走行情報を取得する走行情報取得部をさらに備え、
前記第１，第２の制御部は、前記走行情報取得部が取得した前記走行情報により前記車両が走行状態でないと判定された場合に、前記第１，第２の角度調整部を制御し、前記検出領域及び前記虚像領域を移動させる、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用表示システム。
【請求項３】
前記画像表示部は、前記検出領域及び前記虚像領域が移動している間は前記表示面に前記表示画像を表示しない、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用表示システム。
【請求項４】
前記報知対象位置情報は、前記検出領域内における前記報知対象の相対的な位置情報を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、虚像を表示する車両用表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用表示システムは、例えば、自車両前方の風景（実景）に重畳画像を重ねて表示することで、実景に情報などを付加したり、実景における所定の箇所を強調したりする拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ）を生成し、車両運転するユーザ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ヘッドアップディスプレイを用いるものである。
【０００３】
例えば特許文献１は、表示装置を開示し、この表示装置は、コンバイナに表示画像を投射することで視認者に虚像を視認させる。特許文献１に開示されるような表示装置は、車両前方の実景（車線）に案内経路を示す矢印などの虚像を重畳させることで、視認者が視線を大きく移動することなく経路案内情報などを認識させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２１４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば車両の後部の荷室に荷物を積んだりした場合、車両前側が鉛直方向上側に上がってしまい、ヘッドアップディスプレイの虚像を表示する表示領域と、実景の特定の領域とがずれてしまうことがある。また、実景の特定の領域から虚像を重畳させる報知対象（車線や前方車両など）を検出する前方検出部を備える場合、同様に、この前方検出部の検出領域と、実景の特定領域とがずれてしまうことがある。すなわち、通常、実景の特定の領域に対して虚像を表示できていたとしても、前述したように車両姿勢の変化により、ヘッドアップディスプレイの表示領域と実景の特定領域とがずれてしまうことや、前方検出部の検出領域と実景の特定領域とがずれてしまうことで、実景の特定の領域に対して所望の虚像を重畳して表示できないという問題があった。
【０００６】
本発明の１つの目的は、車両姿勢が変化した場合であっても、実景の特定領域に対して表示を維持することができる車両用表示システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における車両用表示システムは、車両の前方の実景から所定の報知対象を検出可能であり、所定の検出領域に存在する前記報知対象の位置に関する報知対象位置情報を生成する前方検出部と、
表示画像を表示面に表示する画像表示部と、前記画像表示部を収納する筐体と、を有し、前記報知対象位置情報に基づいて前記報知対象と所定の位置関係を保つ位置に前記表示画像の虚像を表示可能な仮想的な虚像領域を生成するヘッドアップディスプレイと、
前記車両の姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報を取得する車両姿勢情報取得部と、
前記前方検出部の角度を調整することで前記検出領域を移動させる第１の角度調整部と、
前記筐体の角度を調整することで前記虚像領域を移動させる第２の角度調整部と、
前記車両姿勢情報に基づいて前記第１の角度調整部を制御し、前記車両前方の実景のうち基準となる基準実景領域を含むように前記検出領域を移動させる第１の制御部と、
前記車両姿勢情報、もしくは前記第１の制御部が前記第１の角度調整部を制御する制御量に関する制御量情報に基づいて前記第２の角度調整部を制御し、前記基準実景領域を含むように前記虚像領域を移動させる第２の制御部と、を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両姿勢が変化した場合であっても、実景の特定領域に対して表示を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の車両用表示システムの構成の例を示す図である。
【図２】図１に示される画像表示部の構成の例を示す図である。
【図３】図１に示される制御部の構成の例を示す図である。
【図４】図１に示される前方検出部の検出領域と基準実景領域との位置関係を説明する図であり、（ａ）は、検出領域が基準実景領域に重なっている場合を示し、（ｂ）は、検出領域が基準実景領域からずれている場合を示す。
【図５】図１に示されるヘッドアップディスプレイが生成する虚像領域と基準実景領域との位置関係を説明する図であり、（ａ）は、虚像領域が基準実景領域に重なっている場合を示し、（ｂ）は、虚像領域が基準実景領域からずれている場合を示す。
【図６】図１に示される車両用表示システムが実行する補正処理の例を示すフローチャートである。
【図７】図１に示される車両用表示システムが実行する表示処理の例を示すフローチャートである。
【図８】図１に示されるヘッドアップディスプレイが実行する補正処理の過程を示した図であり、（ａ）〜（ｄ）の左図は、実空間におけるＸ−Ｙ平面における、実景と前方検出部の検出可能領域及び検出領域との位置関係を示した図であり、（ａ）〜（ｄ）の右図は、実空間におけるＸ−Ｙ平面における実景とヘッドアップディスプレイが生成する仮想的な虚像領域との位置関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に説明する実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられる。本発明は、以下に説明される実施形態によって限定されるものではなく、種々の変更（構成要件の削除を含む）が可能である。
【００１１】
図１を参照して、本発明の車両用表示システム１の構成と、ヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと記載）１００の構成と、ＨＵＤ１００が生成する仮想的な虚像領域２００について説明する。以下の説明を容易にするために、図１に示されるように、実空間において、例えば、車両２の前方を向いたときの左右方向をＸ軸（右方向がＸ軸正方向）に規定し、鉛直方向をＹ軸（鉛直方向上側がＹ軸正方向）に規定し、前後方向をＺ軸（前方向がＺ軸正方向）に規定する。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の車両用表示システム１は、ＨＵＤ１００と、前方検出部３００と、第１のアクチュエータ４００と、第２のアクチュエータ５００と、車両姿勢検出部６００と、を備える。ＨＵＤ１００は、車両（移動体の一適用例）２に搭載される。例えばＨＵＤ１００は、車両２のフロントウインドシールド（透過反射部の一例）２ａの一部に車両情報等の画像光Ｋを投影する。フロントウインドシールド２ａは、画像光Ｋを視認者（主に運転者）側のアイボックスＥに向けて反射する。視認者は、視点（視認者の眼の位置）をアイボックスＥ内におくことで、フロントウインドシールド２ａを介した前方に仮想的に生成される虚像領域２００内で虚像２０１を視認することができる。なお、虚像２０１は、アイボックスＥ（視点の位置）から前方方向（車両２の進行方向）に、例えば、５ｍ〜１０ｍの位置に離れて視認される。なお、図１において、虚像領域２００を１つのみ記載しているが、後述する画像表示部１０を複数備える、または／および後述するリレー光学系２０に基づき画像表示部１０から出射される画像光Ｋの結像距離を調整する、など公知の技術を用いることで、アイボックスＥからの距離が異なる複数の虚像領域２００を生成し、それぞれの虚像領域２００上に虚像２０１を表示してもよい。
【００１３】
図１の車両２には、車両２の前方にある車線、白線、停止線、歩行者、先行車両、障害物など、視認者に報知すべき報知対象Ｗを検出する前方検出部３００が搭載されている。図１の前方検出部３００は、例えば、車両２の前方の実景３を撮像する撮像部（図示しない）と、この撮像部が撮像した前方撮像画像（前方情報）を解析する画像解析部（図示しない）と、を備える。前記撮像部は、例えば、単眼または複眼の可視光カメラや赤外線カメラなどであり、前記画像解析部は、例えば、公知の画像処理、パターンマッチング法などを用いて前記撮像部が撮像した撮像画像を画像解析することで、車両２の前方における報知対象Ｗに関する情報（位置や大きさなど）を検出し、報知対象Ｗの位置に関する情報をＨＵＤ１００（制御部３０）に出力する。前方検出部３００は、所定の検出可能領域３１０を有し、検出可能領域３１０に含まれる実景３において報知対象Ｗを検出可能である。また、前方検出部３００は、検出可能領域３１０内に検出可能領域３１０よりも狭い所定の検出領域３２０を有する。検出領域３２０は、実景３内の特定の領域である基準実景領域３ｒを含むように設定される。前方検出部３００は、検出領域３２０に含まれる実景３（基準実景領域３ｒ）に存在する報知対象Ｗの位置を報知対象位置情報（以下では、報知対象位置とも呼ぶ）ＷＰとしてＨＵＤ１００（制御部３０）に出力する。
【００１４】
報知対象位置情報ＷＰは、例えば、車両２の左右方向に沿ったＸ軸方向の座標と、鉛直方向に沿ったＹ軸方向の座標と、により少なくとも構成される。報知対象位置情報ＷＰは、具体的に例えば、検出領域３２０内にある所定の基準点Ｏを基準としたＸ座標とＹ座標により報知対象Ｗの位置を示す。報知対象位置情報ＷＰの報知対象Ｗの位置を示す座標の基準点Ｏは、検出領域３２０内でなくても、例えば検出可能領域３１０内の所定の位置であってもよい。なお、報知対象位置情報ＷＰを生成する対象となる基準実景領域３ｒの位置は、予め設定される不変の位置であってもよく、また、所定の条件に基づいて自動的に設定されてもよく、また、視認者が適宜調整可能であってもよい。
【００１５】
なお、前方検出部３００は、前述した可視光カメラや赤外線カメラ以外に、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波センサ、その他の公知のセンサ等を有していてもよい。このとき、前方検出部３００は、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波センサ、その他の公知のセンサ等が出力する前方情報を入力して解析することによって、前述したよう報知対象位置情報ＷＰを生成してもよい。また、前方検出部３００は、前述したようなカメラやセンサを複数種類用いて、これらが出力するデータを組み合わせて解析することで前述したような報知対象位置情報ＷＰを生成してもよい。
【００１６】
また、図１の車両２には、前方検出部３００（撮像部）を回転、あるいは回転及び移動させることで、検出領域３２０の位置を調整する第１のアクチュエータ４００（第１の角度調整部の一例）が搭載されている。以下の説明では、前方検出部３００を回転、あるいは回転及び移動させることを、単に前方検出部３００の角度を調整する、ともいう。第１のアクチュエータ４００は、例えば、ＤＣモータやステッピングモータなどからなる駆動部（図示しない）と、前記駆動部からの動力を前方検出部３００に伝達し、前方検出部３００の角度を調整する駆動機構（図示しない）と、を備える。第１のアクチュエータ４００は、後述する制御部３０からの第１の駆動データＴ１に基づいて制御される。
【００１７】
また、図１の車両２には、ヘッドアップディスプレイ１００の筐体４０を回転、あるいは回転及び移動させることで、フロントウインドシールド２ａに向けられる画像光Ｋの角度を変化させて虚像領域２００の位置を調整する第２のアクチュエータ５００（第２の角度調整部の一例）が搭載されている。以下の説明では、筐体４０を回転、あるいは回転及び移動させることを、単に筐体４０の角度を調整する、ともいう。第２のアクチュエータ５００は、例えば、ＤＣモータやステッピングモータなどからなる駆動部（図示しない）と、前記駆動部からの動力を筐体４０に伝達し、筐体４０の角度を調整する駆動機構（図示しない）と、を備える。第２のアクチュエータ５００は、後述する制御部３０からの第２の駆動データＴ２に基づいて制御される。
【００１８】
また、図１の車両２には、車両２の姿勢を検出する車両姿勢検出部６００が搭載されている。車両姿勢検出部６００は、例えば、三軸加速度センサ（図示しない）と、前記三軸加速度センサが検出した三軸加速度を解析することで、水平面を基準とした車両２のピッチ角（車両姿勢）を推定し、車両２のピッチ角に関する情報を含む車両姿勢情報ＧをＨＵＤ１００（制御部３０）に出力する。なお、車両姿勢検出部６００は、前述した三軸加速度センサ以外に、車両２のサスペンション近傍に配置されるハイトセンサ（図示しない）で構成されてもよい。このとき、車両姿勢検出部６００は、前記ハイトセンサが検出する車両２の地面からの高さを解析することで、前述したように車両２のピッチ角を推定し、車両２のピッチ角に関する情報を含む車両姿勢情報ＧをＨＵＤ１００（制御部３０）に出力する。なお、車両姿勢検出部６００が、車両２のピッチ角を求める方法は、前述した方法に限定されず、公知のセンサや解析方法を用いて車両２のピッチ角を求めてもよい。さらに、車両姿勢検出部６００は、車両２のピッチ角以外に、車両２の地面からの高さに関する情報を含む車両姿勢情報ＧをＨＵＤ１００に出力してもよい。なお、車両姿勢検出部６００の一部または全部は、車両用表示システム１外に設けられていてもよい。
【００１９】
図１のＨＵＤ１００は、例えば、画像表示部１０、リレー光学系２０、制御部３０及び筐体４０を有する。ＨＵＤ１００は、一般的に車両２のダッシュボードの中に収納されるが、画像表示部１０、リレー光学系２０、制御部３０及び筐体４０の全部または一部がダッシュボードの外部に配置されてもよい。ＨＵＤ１００（制御部３０）は、車両２に搭載される車載ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などからなるバス４に接続され、このバス４から車両情報の一部又は全部を入力することができる。
【００２０】
図２は、図１に示される画像表示部１０の構成の例を示す図である。以下の説明を容易にするため、図２に示されるように、画像表示部１０の表示面１１を正面から視認した際、表示面１１の左右方向をｄｘ軸（右方向をｄｘ軸正方向）と規定し、上下方向をｄｙ軸（上方向をｄｙ軸正方向）と規定する。なお、図２に示される表示面１１におけるｄｘ軸正方向は、例えば、図１の実空間におけるＸ軸正方向、すなわち車両２の右方向に対応する。同様に、図２に示される表示面１１におけるｄｙ軸正方向は、例えば、図１の実空間におけるＹ軸正方向、すなわち鉛直方向上側に対応する。なお、画像表示部１０からの画像光ＫがアイボックスＥへ到達するまでにリレー光学系２０などで反射される場合、図２の表示面１１のｄｘ軸正方向または／およびｄｙ軸正方向と、図１の実空間のＸ軸正方向または／およびＹ軸正方向とのそれぞれの関係が反転する場合がある。
【００２１】
図２に示したように、画像表示部１０は、表示画像１２を表示する表示面１１と、後述する制御部３０が生成する画像データＤに基づいて表示面１１に表示画像１２を表示させる図示しない駆動回路と、を有する。画像データＤは、表示画像１２を表示する位置に関する表示位置情報（以下では、表示位置とも呼ぶ）Ｑを含む。表示位置情報Ｑは、例えば、表示面１１の左右方向のｄｘ軸方向の座標と、上下方向のｄｙ軸方向の座標と、により少なくとも構成される。画像表示部１０の表示面１１から出射される画像光Ｋは、リレー光学系２０によりフロントウインドシールド２ａに導かれ、フロントウインドシールド２ａが視認者側に反射した画像光Ｋにより、虚像２０１を表示可能な仮想的な虚像領域２００が生成される。表示面１１に表示される表示画像１２は、虚像領域２００上で虚像２０１として表示される。すなわち、画像表示部１０は、画像データＤに含まれる表示位置情報Ｑに基づき、表示面１１上の表示画像１２が表示されるｄｘ軸方向の座標と、ｄｙ軸方向の座標とを変えることで、虚像領域２００上の虚像２０１が視認される実空間におけるＸ軸方向の座標と、Ｙ軸方向の座標とを調整することができる。
【００２２】
なお、画像表示部１０には、例えば、液晶表示素子などの透過型表示パネルや、有機ＥＬ素子などの自発光表示パネルや、ＤＭＤやＬＣｏＳ（登録商標）などの反射型表示パネルや、レーザー光を走査する走査型表示装置などを適用することができる。また、リレー光学系２０には、平面鏡、曲面鏡、自由曲面鏡などの反射光学系や、曲面レンズ、自由曲面レンズなどの透過型，屈折型の光学系や、ハーフミラーなどの半透過型光学系などを適用可能である。リレー光学系２０は、典型的には、画像表示部１０が生成する画像光Ｋを拡大する機能、フロントウインドシールド２ａの歪みを補正し、歪みのない虚像２０１を視認させる機能、虚像２０１を視認者から所定の距離だけ離れた位置で結像させる機能を有する。また、図１では、画像表示部１０及びリレー光学系２０を１つずつ図示してあるが、それぞれは複数設けられてもよい。また、筐体４０は、ＨＵＤ１００を構成する各部材を収納するものであり、硬質樹脂等から筺状に設けられる。筐体４０の上方にはリレー光学系２０により導かれた画像光Ｋをフロントガラス３に向けて出射可能な大きさの開口部（図示しない）が設けられ、前記開口部には透明樹脂からなるカバーガラス（図示しない）が取り付けられる。
【００２３】
図３は、図１の制御部３０の概略構成例を示す。図３に示されるように、制御部３０は、例えば、処理部３１、記憶部３２及びインターフェース３３を含む。処理部３１は、例えばＣＰＵやＲＡＭで構成され、記憶部３２は、例えばＲＯＭで構成され、インターフェース３３は、バス４に接続される入出力通信インターフェースで構成される。例えば、インターフェース３３は、バス４を介して車両情報や後述する報知対象位置情報ＷＰ，車両姿勢情報Ｇ等を取得することができ、記憶部３２は、入力した報知対象位置情報ＷＰに基づいて画像データＤを生成するためのデータを記憶することができ、処理部３１は、記憶部３２からのデータを読み取り、所定の動作を実行することで画像データＤを生成することができる。なお、インターフェース３３は、例えば、バス４を介して車両姿勢検出部６００から車両２の姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報Ｇを取得することができ、本発明の車両姿勢情報取得部としての機能も有する。また、インターフェース３３は、バス４を介して車速情報（走行情報の一例）を取得することができ、本発明の走行情報取得部としての機能も有する。また、制御部３０は、第１のアクチュエータ４００を制御する本発明の第１の制御部としての機能も有する。また、制御部３０は、第２のアクチュエータ５００を制御する本発明の第２の制御部としての機能も有する。なお、制御部３０は、ＨＵＤ１００の内部にあってもよく、その一部または全部の機能がＨＵＤ１００の外側の車両２側に設けられてもよい。
【００２４】
図４は、従来の車両用表示システムにおいて、車両２の傾斜より、実景３に対する前方検出部３００の検出領域３２０の位置がずれる様子を説明するための図である。図４（ａ）に示されるように、車両２が傾斜していない場合、実景３の基準実景領域３ｒに重なるように検出領域３２０が配置される。しかし、例えば、車両２の荷室に多くの荷物が積まれたことなどに起因して、車両２の前方が鉛直方向上側に傾斜した場合、図４（ｂ）に示されるように、前方検出部３００の検出領域３２０は、実景３の基準実景領域３ｒから鉛直方向上側にずれてしまう。これにより、前方検出部３００は、通常では、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗの報知対象位置情報ＷＰをＨＵＤ１００に出力していたにも関わらず、車両２が傾いてしまった場合、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗの報知対象位置情報ＷＰをＨＵＤ１００に出力しないおそれがある。すなわち、ＨＵＤ１００は、車両２の姿勢によっては、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗに対して虚像２０１を表示することができなくなるおそれがある。
【００２５】
図５は、従来のＨＵＤにおいて、車両２の傾斜より、実景３に対する虚像領域２００の位置がずれる様子を説明するための図である。図５（ａ）に示されるように、車両２が傾斜していない場合、実景３の基準実景領域３ｒに重なるように虚像領域２００が配置される。しかし、例えば、車両２の荷室に多くの荷物が積まれたことなどに起因して、車両２の前方が鉛直方向上側に傾斜した場合、図５（ｂ）に示されるように、ＨＵＤ１００の虚像領域２００は、実景３の基準実景領域３ｒから鉛直方向上側にずれてしまう。すなわち、車両２の傾斜により、虚像領域２００が重なる実景３の位置が変わってしまう。これにより、ＨＵＤ１００は、通常では、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗに対して虚像２０１を表示できていたにも関わらず、車両２が傾いてしまった場合、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗに対して虚像２０１を表示できなくなってしまうおそれがある。
【００２６】
本実施形態の車両用表示システム１は、以下に説明する補正処理を実行することで、車両姿勢が変化した場合であっても、実景３の基準実景領域３ｒに対して虚像２０１を重ねて表示することが可能となる。
【００２７】
図６は、車両用表示システム１が実行する補正処理の例を示すフローチャートである。車両用表示システム１の前記補正処理は、例えば、車両２が起動されたとき、又は、車両２の電子機器に電力が供給されたとき、又は、車両２の起動または車両２の電子機器の電力供給から所定時間経過したときであり、かつ車両２が走行状態でない場合に開始される。具体的には、制御部３０は、インターフェース３３によって車両２の車速情報（走行情報）をバス４から取得し、車速情報の入力がない、あるいは車速情報が０ｋｍ／ｈである場合に、車両２が走行状態でないと判断し、前記補正処理を開始する。
【００２８】
ステップＳ０１では、制御部３０は、車両姿勢検出部６００から車両２の車両姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報Ｇを取得する。
【００２９】
ステップＳ０２では、制御部３０は、ステップＳ０１で取得した車両姿勢情報Ｇに対応する第１のアクチュエータ４００の駆動量を含む第１の駆動データＴ１（制御量情報）を決定し、この第１の駆動データＴ１に基づいて第１のアクチュエータ４００を駆動する。具体的には、制御部３０は、記憶部３２に予め記憶されたテーブルデータを読み出し、ステップＳ０１で取得した車両姿勢情報Ｇに対応する第１の駆動データＴ１を決定し、決定した第１の駆動データＴ１に基づいて第１のアクチュエータ４００を駆動することで前方検出部３００の角度を調整し、前方検出部３００の検出領域３２０を実景３の基準実景領域３ｒの位置に移動させる。なお、ステップＳ０２で、制御部３０は、車両姿勢情報Ｇから第１の駆動データＴ１を予め設定された算出式を用いて演算により求めてもよい。
【００３０】
ステップＳ０３では、制御部３０は、ステップＳ０１で取得した車両姿勢情報Ｇ、またはＳ０２で決定した第１の駆動データＴ１に基づいて、第２のアクチュエータ５００の駆動量を含む第２の駆動データＴ２を決定し、この第２の駆動データＴ２に基づいて第２のアクチュエータ５００を駆動する。具体的には、制御部３０は、記憶部３２に予め記憶されたテーブルデータを読み出し、ステップＳ０１で取得した車両姿勢情報ＧまたはＳ０２で決定した第１の駆動データＴ１に対応する第２の駆動データＴ２を決定し、決定した第２の駆動データＴ２に基づいて第２のアクチュエータ５００を駆動することでＨＵＤ１００の筐体４０の角度を調整し、ＨＵＤ１００の虚像領域２００を実景３の基準実景領域３ｒを含む位置に移動させる。なお、ステップＳ０３で、制御部３０は、車両姿勢情報Ｇあるいは第１の駆動データＴ１から第２の駆動データＴ２を予め設定された算出式を用いて演算により求めてもよい。また、車両２の姿勢変化に対する前方検出部３００の傾きと筐体４０の傾きとを略同じとみなし、第１の駆動データＴ１を第２の駆動データＴ２としてもよい。この場合、記憶部３２のデータ量を低減することができる。ちなみに、ステップＳ０２とステップＳ０３は、必ずしもこの順番である必要はなく、順番が入れ替わっても、または同時に実行されてもよい。
【００３１】
ステップＳ０４では、制御部３０は、ステップＳ０３で決定した第２の駆動データＴ２に基づいて、歪み補正パラメータＰを決定し、この歪み補正パラメータＰを処理部３１のＲＡＭに一時的に保持する。歪み補正パラメータＰは、筐体４０の回転によってフロントウインドシールド２ａにおける画像光Ｋが投影される個所が移動することによって生じる虚像２０１の歪みを補正するべく、フロントウインドシールド２ａによる歪みと逆方向に予め表示画像１２を歪めるためのパラメータである。具体的には、制御部３０は、記憶部３２に予め記憶されたデータテーブルを読み出し、第２の駆動データＴ２に対応する歪み補正パラメータＰを決定し、決定した歪み補正パラメータＰを処理部３１にＲＡＭに一時的に保持する。なお、ステップＳ０４で、制御部３０は、第２の駆動データＴ２から歪み補正パラメータＰを予め設定された算出式を用いて演算により求めてもよい。
【００３２】
以上に説明した前記補正処理では、ステップＳ０２により、前方検出部３００は、報知対象Ｗを検出して報知対象位置情報ＷＰとして出力する検出領域３２０の位置を、その角度を第１のアクチュエータ４００により調整することで、実景３の基準実景領域３ｒと重なる位置に設定する。これにより、前方検出部３００は、基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗの位置を示す報知対象位置情報ＷＰをＨＵＤ１００に出力可能となる。また、ステップＳ０３により、ＨＵＤ１００は、虚像２０１を表示可能な虚像領域２００の位置を、筐体４０の角度を第２のアクチュエータ５００により調整することで、実景３の基準実景領域３ｒを含む位置に設定する。これにより、ＨＵＤ１００は、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗに対応した位置に虚像２０１を表示可能となる。
【００３３】
図７は、車両用表示システム１が実行する表示処理の例を示すフローチャートである。車両用表示システム１の表示処理は、例えば、前記補正処理が完了した後に開始される。すなわち、車両用表示システム１において、画像表示部１０は、前記補正処理によって検出領域３２０及び虚像領域２００が移動している間は表示面１１に表示画像１２を表示しない。
【００３４】
ステップＳ１１では、前方検出部３００（撮像部）は、車両２の前方の実景３を撮像する。ステップＳ１２では、前方検出部３００（画像解析部）は、前記撮像部が撮像した前記前方撮像画像を解析し、検出領域３２０内に報知対象Ｗが存在するかを判定する。
【００３５】
検出領域３２０内に報知対象Ｗが存在しない（ステップＳ１２でＮｏ）場合、前方検出部３００は、ステップＳ１１に戻り、車両２の前方の実景３を再び撮像する。
検出領域３２０内に報知対象Ｗが存在する（ステップＳ１２でＹｅｓ）場合、ステップＳ１３では、前方検出部３００は、検出領域３２０内における報知対象Ｗの位置に関する情報を含む報知対象位置情報ＷＰを生成し、ＨＵＤ１００（制御部３０）に出力する。なお、ステップＳ１１の車両２の前方の実景３の撮像、ステップＳ１２の報知対象Ｗの有無の判定、ステップＳ１３の報知対象位置情報ＷＰの生成と出力は、車両２が起動している間、連続的に繰り返し行われ、前方検出部３００は、検出領域３２０内に報知対象Ｗの存在が確認される度に報知対象位置情報ＷＰを直ちに生成し、出力する。
【００３６】
ステップＳ１４では、制御部３０は、前方検出部３００から報知対象位置情報ＷＰを入力する。そして、ステップＳ１５では、制御部３０が、入力した報知対象位置情報ＷＰに基づき、表示面１１の表示位置Ｑに表示画像１２を表示するように画像データＤを生成する。このとき、制御部３０は、画像データＤを前記補正処理のステップＳ０４で決定された歪み補正パラメータＰにより補正する。ステップＳ１６では、画像表示部１０は、制御部３０が生成した画像データＤに基づき、表示面１１上の表示位置Ｑに所望の表示画像１２を表示する。これにより、ＨＵＤ１００は、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗの位置に対応した位置に虚像２０１を表示することができる。
【００３７】
次に、図６，図８を用いて、前記補正処理の作用について、具体的に説明する。図８は、（ａ）〜（ｄ）までで前記補正処理の過程を示し、（ａ）〜（ｄ）それぞれにおける左図は、実空間におけるＸ−Ｙ平面における、実景３と前方検出部３００の検出可能領域３１０及び検出領域３２０との位置関係を示した図であり、（ａ）〜（ｄ）それぞれにおける右図は、実空間におけるＸ−Ｙ平面における実景３とＨＵＤ１００が生成する仮想的な虚像領域２００との位置関係を示した図である。なお、図８では、車両２の傾きにより、前方検出部３００の検出領域３２０またはＨＵＤ１００の虚像領域２００が実景３中の基準実景領域３ｒからずれる様子をわかりやすくするため、実景３中に報知対象Ｗを図示し、報知対象Ｗの報知対象位置情報ＷＰが補正される過程を示してあるが、前記補正処理においては、実景３内に報知対象Ｗが存在している必要はない。
【００３８】
図８（ａ）は、車両２の車両姿勢が傾いていない場合を示し、前方検出部３００の検出領域３２０は、実景３の基準実景領域３ｒに重なっており、ＨＵＤ１００の虚像領域２００も、同様に実景３の基準実景領域３ｒを含む配置になっている。この際、車両用表示システム１が前記表示処理を実行すると、前方検出部３００は、検出領域３２０内にある基準点Ｏを基準とした報知対象Ｗの位置を示す報知対象位置情報ＷＰ１（Ｘａ，Ｙａ）を生成し、ＨＵＤ１００の制御部３０に出力する。制御部３０は、報知対象位置情報ＷＰ１に基づいた表示面１１上の表示位置Ｑ１（ｘａ，ｙａ）に表示画像１２を表示することで、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗに対応した位置に虚像２０１を表示させることができる。
【００３９】
図８（ｂ）は、車両２の車両姿勢が傾いた場合を示し、前方検出部３００の検出領域３２０は、実景３の基準実景領域３ｒの鉛直方向上側にずれており、ＨＵＤ１００の虚像領域２００も、実景３の基準実景領域３ｒの鉛直方向上側にずれている。この段階で車両用表示システム１が前記表示処理を実行すると、前方検出部３００は、報知対象Ｗが検出領域３２０の外側にあるので、報知対象Ｗの位置を示す報知対象位置情報ＷＰ２（Ｘａ，Ｙｂ）を、ＨＵＤ１００の制御部３０に出力しない。したがって、ＨＵＤ１００は、報知対象Ｗに対応する位置に虚像２０１を表示することができない。
【００４０】
図８（ｃ）は、車両用表示システム１が図６に示す前記補正処理のステップＳ０２を実行し、第１のアクチュエータ４００を駆動することで前方検出部３００（撮像部）の角度を調整し、前方検出部３００の検出領域３２０を、実景３の基準実景領域３ｒと重なる位置に移動させた場合の様子を示している。制御部３０は、前記補正処理のステップＳ０２により、前方検出部３００の角度を調整することで、前方検出部３００の検出領域３２０を基準実景領域３ｒと重なる位置に移動させる。すると、前方検出部３００において、基準点Ｏを基準とした報知対象Ｗの座標が変化する。具体的に例えば、前方検出部３００が生成する報知対象位置情報ＷＰは、図８（ｂ）に示す報知対象位置ＷＰ２（Ｘａ，Ｙｂ）の位置から鉛直方向（Ｙ軸方向）に例えばαだけずれた報知対象位置ＷＰ３（Ｘａ，Ｙｂ＋α）に変化する。よって、前方検出部３００から出力される報知対象位置情報ＷＰと、画像表示部１０が表示画像１２を表示する表示位置情報Ｑとの対応関係にずれが生じる。この段階で車両用表示システム１が前記表示処理を実行すると、画像表示部１０（ＨＵＤ１００）は、図８（ｃ）の右図に示される報知対象Ｗからずれた表示位置Ｑ３（ｘａ，ｙｂ＋β）に、表示画像１２（虚像２０１）を表示してしまうことになる。
【００４１】
図８（ｄ）は、車両用表示システム１が図６に示す前記補正処理のステップＳ０３を実行し、第２のアクチュエータ５００を駆動することで筐体４０の角度を調整し、ＨＵＤ１００の虚像領域２００を、実景３の基準実景領域３ｒを含む位置に移動させた場合の様子を示している。制御部３０は、前記補正処理のステップＳ０３により、筐体４０の角度を調整することで、ＨＵＤ１００の虚像領域２００を、基準実景領域３ｒを含む位置に移動させる。すると、画像表示部１０において、前方検出部３００から出力される報知対象位置情報ＷＰに基づく表示面１１上の表示位置が変化する。具体的に例えば、ＨＵＤ１００の虚像領域２００が図８（ａ）に示す車両２の車両姿勢が傾いていない場合と同じ位置に移動したとすると、図８（ｃ）に示す表示位置Ｑ３（ｘａ，ｙｂ＋β）から前方検出部３００の角度調整に伴うずれ量βが差し引かれた表示位置Ｑ４（ｘａ，ｙｂ）に変化する。よって、前方検出部３００から出力される報知対象位置情報ＷＰと画像表示部１０が表示画像１２を表示する表示位置情報Ｑとの対応関係のずれが解消される。制御部３０は、報知対象位置情報ＷＰ３に基づいた表示面１１上の表示位置Ｑ４（ｘａ，ｙｂ）に表示画像１２を表示させることで、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗに対応した位置に虚像２０１を表示させることができる。なお、筐体４０の角度調整によっても報知対象位置情報ＷＰと表示位置情報Ｑとの対応関係のずれが完全に解消されない場合は、制御部３０は、前記補正処理において、ステップＳ０３の第２の駆動データＴ２に基づいて座標補正データを生成し、前記表示処理において、前記座標補正データに基づいて報知位置情報ＷＰを補正し、補正対象位置情報ＷＰと表示位置情報Ｑとの対応関係のずれを解消することが望ましい。
【００４２】
以上に説明したように、本発明の車両用表示システム１は、車両２の前方の実景３から所定の報知対象Ｗを検出可能であり、所定の検出領域３２０に存在する報知対象Ｗの位置に関する報知対象位置情報ＷＰを生成する前方検出部３００と、表示画像１２を表示面１１に表示する画像表示部１０と、画像表示部１０を収納する筐体４０と、を有し、報知対象位置情報ＷＰに基づいて報知対象Ｗと所定の位置関係を保つ位置に表示画像１２の虚像２０１を表示可能な仮想的な虚像領域２００を生成するＨＵＤ１００と、車両２の姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報Ｇを取得するインターフェース３３（車両姿勢情報取得手段）と、前方検出部３００の角度を調整することで検出領域３２０を移動させる第１のアクチュエータ４００（第１の角度調整部）と、筐体４０の角度を調整することで虚像領域２００を移動させる第２のアクチュエータ５００（第２の角度調整部）と、車両姿勢情報Ｇに基づいて第１のアクチュエータ４００を制御し、車両２前方の実景３のうち基準となる基準実景領域３ｒを含むように検出領域３２０を移動させる制御部３０（第１の制御部）と、車両姿勢情報Ｇ、もしくは制御部３０が第１のアクチュエータ４００を制御する制御量に関する第１の駆動データＴ１（制御量情報）に基づいて第２のアクチュエータ５００を制御し、基準実景領域３ｒを含むように虚像領域２００を移動させる制御部３０（第２の制御部）と、を備えてなる。
斯かる構成により、前方検出部３００の検出領域３２０の位置を実景３の基準実景領域３ｒを含む位置に調整することができ、車両２の車両姿勢に係わらず、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗの位置に関する報知対象位置情報ＷＰを常にＨＵＤ１００に出力することができる。そして、ＨＵＤ１００の虚像領域２００の位置を実景３の基準実景領域３ｒを含む位置に調整することができ、車両２の車両姿勢に係わらず、実景３の基準実景領域３ｒに存在する報知対象Ｗと所定の位置関係を保つ位置に虚像２０１を精度よく表示することができる。なお、虚像２０１は、必ずしも報知対象Ｗに重なって視認される位置に表示される必要はなく、報知対象Ｗとの相対的な位置関係が保たれる報知対象Ｗから離れた位置に視認されるように表示されてもよい。
【００４３】
また、車両用表示システム１は、車両２の走行状態を示す車速情報（走行情報）を取得するインターフェース３３（走行情報取得部）をさらに備え、制御部３０は、インターフェース３３が取得した車速情報により車両２が走行状態でないと判定された場合に、第１，第２のアクチュエータ４００，５００を制御し、検出領域３２０及び虚像領域２００を移動させる。
掛かる構成により、車両２の走行中には検出領域３２０及び虚像領域２００の補正が実行されないため、走行中に視認者に違和感を与えることがない。また、車両２が停止している際に検出領域３２０及び虚像領域２００の補正が実行されることとなるため、車両２の車両姿勢情報Ｇを正確に検出でき、検出領域３２０及び虚像領域の補正を精度良く行うことができる。
【００４４】
また、車両用表示システム１において、画像表示部１０は、検出領域３２０及び虚像領域２００が移動している間は表示面１１に表示画像１２を表示しない。
掛かる構成により、検出領域３２０及び虚像領域２００の補正処理中には虚像２０１が視認者に視認されないため、視認者に違和感を与えることがない。
【００４５】
また、車両用表示システム１において、報知対象位置情報ＷＰは、検出領域３２０内における報知対象Ｗの相対的な位置情報を含んでもよい。報知対象位置情報ＷＰが、検出領域３２０内の少ない座標で表現可能であるため、報知対象位置情報ＷＰを処理する制御部３０の負荷を軽減することができる。
【００４６】
なお、車両用表示システム１において、ＨＵＤ１００は、視認者の操作によって虚像領域２００の位置を微調整することなどを目的として、リレー光学系２０の角度を調整する第３のアクチュエータ（第３の角度調整部）を備えてもよい。第３のアクチュエータは、制御部３０（第３の制御部）によって制御され、リレー光学系２０（例えば凹面鏡）を回転させることで虚像領域２００の位置を調整する。この場合、筐体４０の角度を調整する第２のアクチュエータ５００の回転軸は、第３のアクチュエータの回転軸と同軸上に位置することが望ましい。第２のアクチュエータ５００の回転軸が第３のアクチュエータの回転軸と同軸上でない場合、第２のアクチュエータ５００の角度調整による場合と、第３のアクチュエータの角度調整による場合とで虚像２０１に異なる歪みや両眼で見たときの左右のずれが生じるため、歪み補正のためのパラメータ数が増加して画像補正処理の負荷が増大するためである。
【符号の説明】
【００４７】
１…車両用表示システム、２…車両、２ａ…フロントウインドシールド（透過反射部）、３…実景、３ｒ…基準実景領域、４…バス、１０…画像表示部、１１…表示面、１２…表示画像、２０…リレー光学系、３０…制御部（第１の制御部，第２の制御部）、３１…処理部、３２…記憶部、３３…インターフェース（車両姿勢情報取得部，走行情報取得部）、４０…筐体、１００…ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、２００…虚像領域、２０１…虚像、３００…前方検出部、３２０…検出領域、４００…第１のアクチュエータ（第１の角度調整部）、５００…第２のアクチュエータ（第２の角度調整部）、６００…車両姿勢検出部、Ｄ…画像データ、Ｅ…アイボックス、Ｇ…車両姿勢情報、Ｋ…画像光、Ｑ…表示位置情報（表示位置）、Ｗ…障害物、ＷＰ…報知対象位置情報（報知対象位置）、Ｔ１…第１の駆動データ（制御量情報）、Ｔ２…第２の駆動データ
【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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