(57)【要約】【課題】運転中の運転者の注意を過剰に引っ張ることなく、なおかつ気づきやすさを維持できる虚像表示を提供する。【解決手段】表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）が、画像表示部１０（表示像投影部）に表示された、停止線１３０（所定の対象物）を表す表示像の投影位置を時間とともに周期的に振動させるか、または、表示像形状制御部３２（投影像形状制御部）が、画像表示部１０（表示像投影部）に表示された、停止線１３０（所定の対象物）を表す表示像の形状を時間とともに周期的に変化させて、車両１１０前方の停止線１３０に、運転者９０から少なくとも１時点において重畳して見える虚像５２を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前方の所定の対象物を表す表示像を生成して投影する表示像投影部と、運転者の前方に設置された透光性部材と、を有して、前記表示像投影部から投影された表示像を、前記透光性部材で反射させて虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
前記表示像投影部は、前記表示像の投影位置を時間とともに変化させる投影位置制御部、または、前記表示像の形状を時間とともに変化させる投影像形状制御部を有して、前記所定の対象物に、運転者から少なくとも１時点において重畳して見える虚像を表示することを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記投影位置制御部は、前記表示像の投影位置を時間とともに周期的に振動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記投影位置制御部は、前記表示像の投影位置を０Ｈｚよりも高く３Ｈｚよりも低い周波数で振動させることを特徴とする請求項２に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記投影位置制御部は、前記表示像の投影位置を、前記所定の対象物の延伸方向に対して直交する方向に振動させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記投影像形状制御部は、前記表示像の形状を時間とともに周期的に変形させることを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記投影像形状制御部は、前記表示像の形状を０Ｈｚよりも高く３Ｈｚよりも低い周波数で変形させることを特徴とする請求項５に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項７】
前記投影像形状制御部は、前記表示像の形状を時間とともに周期的に伸縮させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項８】
前記投影像形状制御部は、前記表示像の形状を時間とともに周期的に波打たせることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項９】
前記投影像形状制御部は、前記表示像を複数の領域に分割して、分割された各領域を、それぞれ時間とともに周期的に同じ方向に回転させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記投影像形状制御部は、前記表示像を構成する部分領域を、それぞれ時間とともに周期的に伸縮させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項１１】
所定の情報を表す表示像を生成して投影する表示像投影部と、運転者の前方に設置された透光性部材と、を有して、前記表示像投影部から投影された表示像を、前記透光性部材で反射させて虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
前記表示像投影部は、前記表示像の投影位置を、０Ｈｚよりも高く３Ｈｚよりも低い周波数で時間とともに変化させる投影位置制御部、または、前記表示像の形状を、０Ｈｚよりも高く３Ｈｚよりも低い周波数で変形させる投影像形状制御部を有することを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者の前方に虚像を結像させて必要な情報を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、車両のフロントウインドウガラスに表示像を投影して、運転者の前方に虚像を結像させ、運転中であっても、視線を落とすことなく表示像を視認することが可能な、車両用ヘッドアップディスプレイ装置が実用化されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された車両用ヘッドアップディスプレイ装置にあっては、背景輝度が高い状態であっても見やすい虚像表示を行うために、虚像を投影するための光源を２〜１０Ｈｚ程度の周波数で明滅させることによって、虚像表示を明滅させて表示の気づきやすさを向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３８８００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、特許文献１に記載された車両用ヘッドアップディスプレイ装置にあっては、ヘッドアップディスプレイに表示された虚像を明滅させることによって、虚像が強調されるため、運転者の注意が虚像に集中してしまい、車両前方への注意が減少して、監視・確認が疎かになってしまう虞があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、運転中の運転者の注意を過剰に引っ張ることなく、なおかつ気づきやすさを維持できる虚像表示を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車両前方の所定の対象物を表す表示像を生成して投影する表示像投影部と、運転者の前方に設置された透光性部材と、を有して、前記表示像投影部から投影された表示像を、前記透光性部材で反射させて虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、前記表示像投影部は、前記表示像の投影位置を時間とともに変化させる投影位置制御部、または、前記表示像の形状を時間とともに変化させる投影像形状制御部を有して、前記所定の対象物に、運転者から少なくとも１時点において重畳して見える虚像を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置によれば、前記構成とすることによって、虚像として表示する表示像の投影位置または表示像の形状を時間とともに変化させて、少なくとも１時点において、車両前方の所定の対象物に重畳するように表示するため、運転中の運転者の注意を過剰に引っ張ることなく、なおかつ気づきやすさを維持できる虚像表示を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態である実施例１に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置の機能構成を示す図である。
【図２】実施例１で表示される表示例について説明する図である。
【図３】実施例１における重畳表示位置の決定方法について説明する図である。
【図４】実施例１における重畳表示の表示方法について説明する図である。
【図５】実施例１で行われる重畳表示の振動による効果について説明する図である。
【図６】実施例１で行われる一連の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施例１の別の重畳表示形態について説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態である実施例２に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置の機能構成を示す図である。
【図９】実施例２で表示される重畳表示の時間変化について説明する図である。
【図１０】実施例２で行われる重畳表示の変形による効果について説明する図である。
【図１１】実施例２で行われる一連の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】実施例２の別の重畳表示形態について説明する図である。
【図１３】実施例２の別の重畳表示形態について説明する図である。
【図１４】実施例２の別の重畳表示形態について説明する図である。
【図１５】本発明の一実施形態である実施例３に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置の機能構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施例３において表示される表示例について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
まず、図１を用いて、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａの全体構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態である車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａの機能構成を示す図である。
［実施例１の全体構成の説明］
【００１２】
図１に示す車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａは、車両１１０に搭載されて、運転者９０の前方視界に、例えば、実際の停止線に重ねて停止線を表す虚像を重畳表示することによって、運転中に注意を払う必要がある物標の位置を示す注意喚起情報提示装置を構成した例である。
【００１３】
この車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａにあっては、液晶ディスプレイやプロジェクタ等の画像表示部１０（表示像投影部）に表示された画像情報を、インストルメントパネル４の上部に形成した開口部６を通して透光性部材であるフロントウインドウガラス２（透光性部材）に投影する。
【００１４】
フロントウインドウガラス２（透光性部材）に投影された光束５０は、フロントウインドウガラス２で正反射して、運転者９０の眼球９１から視認可能な位置に虚像５２を結像する。
【００１５】
画像表示部１０（表示像投影部）には、後述する各検出部で検出された、運転中に注意を払う必要がある物標が、その物標の存在位置に対応した表示位置に表示される。
【００１６】
車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａは、さらに、車載カメラ２２とカーナビゲーションシステム２４と、車両情報検出部２６と、表示対象情報検出部２８と、運転者位置計測部２０と、表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）と、を有している。
【００１７】
車載カメラ２２は、車両１１０の前方の画像を取得する撮像部であり、運転者９０の視野とほぼ等しい範囲の画像情報を取得する。
【００１８】
カーナビゲーションシステム２４は、車両１１０の現在位置や道路勾配、前方の道路線形、経路案内時の誘導経路等の検出を行う。
【００１９】
車両情報検出部２６は、車両１１０の速度等の走行状態の検出を行う。
【００２０】
表示対象情報検出部２８は、車載カメラ２２で観測された画像の中から、運転中に注意を払う必要がある車両前方の物標（所定の対象物）である、例えば、停止線，道路標識，信号機，横断歩道，道路境界線，警報機，遮断機，先行車両，対向車両，自転車，オートバイ，歩行者等の検出を行う。具体的な検出方法として、車載カメラ２２で観測された画像を画像処理して濃淡分布パターンを検出する方法や、テンプレートマッチングを利用して所定のパターンを検出する方法等、いずれの方法を用いてもよい。
【００２１】
運転者位置計測部２０は、車室内に設置されたカメラで構成されており、運転者９０の顔面の画像を撮像して、運転者９０の眼球９１の前後左右方向位置を計測する。
【００２２】
表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）は、運転者位置計測部２０で計測された運転者９０の眼球９１の位置に基づいて、表示対象情報検出部２８で検出された車両１１０の前方の所定の対象物を運転者９０の視野に虚像として重畳表示する際に、投影すべき位置（虚像の表示位置）を算出する。
【００２３】
次に、図１を用いて、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａにおける虚像５２の生成作用について説明する。
［実施例１における虚像の生成作用の説明］
【００２４】
図１は、さらに、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａにおいて虚像を結像する動作を説明する図である。また、図２は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａによって結像された虚像の一例を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、画像表示部１０（表示像投影部）上の点Ｐ０から出射した光は、複数のミラーからなる光路形成部品１５（１１，１２，１３）で反射して、インストルメントパネル４の上面に設けられた開口部６を通過して、フロントウインドウガラス２（透光性部材）の裏面側の点Ｐ１、すなわち、運転者の前方に投影される。そして、点Ｐ１において、フロントウインドウガラス２の法線Ｎ１に対して正反射して、運転者９０の眼球９１に達する。
【００２６】
このとき、光路形成部品１５（１１，１２，１３）の中には、凹面鏡（光路形成部品１３）が含まれているため、開口部６を通過してフロントウインドウガラス２（透光性部材）に達する投影光の光束５０は広がりを持つ。したがって、フロントウインドウガラス２で正反射した投影光の反射光束５１も広がりを持って運転者９０の眼球９１に達する。
【００２７】
この反射光束５１を、フロントウインドウガラス２（透光性部材）の車外側に延長すると、延長した反射光束５１は、フロントウインドウガラス２の前方の点Ｐ２において１点に収束する。運転者９０は、このようにして収束した点Ｐ２の位置に像が結像しているように視認する。この像が、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａによって生成される虚像５２である。なお、図１に示した点Ｐ２は、単に点Ｐ０から出射した光束の結像位置を示す点であるが、実際は、運転者９０から見て点Ｐ２と等しい距離の位置に、画像表示部１０（表示像投影部）に表示された表示像を表す虚像５２が表示される。  
【００２８】
このとき結像される虚像５２の大きさと、フロントウインドウガラス２（透光性部材）から虚像５２までの距離である結像距離は、画像表示部１０（表示像投影部）に表示する画像のサイズと、光路形成部品１５（１１，１２，１３）の設計条件と、によって適宜決定される。
【００２９】
なお、図１において、運転者９０の眼球９１の位置は運転者９０の体格によって異なる。そのため、多数の運転者９０の眼球９１の位置の計測結果に基づいて、運転者９０の眼球９１が存在する領域が統計的に設定されている。これをアイレンジ６０と呼ぶ。アイレンジ６０は、運転者９０の左眼の存在位置を示す回転楕円体と、運転者９０の右眼の存在位置を示す回転楕円体とで表現される。以後、説明を簡単にするため、左眼と右眼の区別は行わず、アイレンジ６０は、図１に示す１つの楕円で表現されるものとして説明を行う。
【００３０】
次に、図２，図３を用いて、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａにおける重畳表示位置の決定方法について説明する。なお、実施例１では車両前方の物標（所定の対象物）として、例えば交差点の手前に引かれた停止線を重畳表示する例を用いて説明する。
［実施例１における重畳表示位置の決定方法の説明］
【００３１】
図２は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａで実際に表示される虚像の一例である。図２に示すように、車両１１０（図１）の進行方向前方に、路面１２０に引かれた停止線の位置を表す停止線表示１５０が、実際の停止線１３０の上に重畳されて表示される。
【００３２】
図３は、図２に示す重畳表示を実現する方法について説明する図である。
【００３３】
車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａにおいて、虚像が表示される位置（結像距離）は、車両１１０の前端から距離Ｍの位置であるとする。そして、今、車両１１０の前端から距離Ｌの位置に停止線１３０が存在しており、運転者９０の眼球９１が、車両１１０の前端から距離α、高さＨの位置にあると計測されたものとする。
【００３４】
このとき、停止線を表す虚像表示を、実際の停止線１３０に重畳表示するためには、運転者９０が停止線１３０を注視した際の視線上に停止線を表す虚像を表示すればよい。すなわち、図３において、点Ｐ２の位置に停止線を表す虚像を表示すればよい。
【００３５】
このとき、運転者９０から見た点Ｐ２の俯角θは、式１で算出することができる。
θ＝atan（Ｈ／（Ｌ＋α））                              （式１）
ここで、関数atanは、逆正接関数を表す。なお、重畳表示を行う所定の対象物が、信号機や道路標識のように運転者９０よりも高い位置にある場合は、前記した俯角θは仰角θとして取り扱えばよい。
【００３６】
式１において、距離Ｌは表示対象情報検出部２８で計測される。また、距離α、高さＨは運転者位置計測部２０（図１）で計測される。したがって、停止線１３０を表す虚像の重畳表示位置である点Ｐ２を一意に決定することができる。
【００３７】
なお、図３は虚像の重畳表示位置を車両１１０の縦断面で示したものである。実際は、さらに左右方向の重畳表示位置も決定する必要がある。説明は省略するが、先の説明と同様の手順によって、虚像の左右方向の重畳表示位置も一意に決定することができる。
【００３８】
次に、図４を用いて、実施例１における虚像の具体的な重畳表示方法について説明する。
［実施例１における虚像の重畳方法の説明］
【００３９】
実施例１において、表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）（図１）は、停止線１３０を表す虚像の投影位置を、停止線１３０に重畳する位置から、時間とともに上下に周期的に振動させる。また、このとき重畳表示の明滅は行わず、常に表示が出続けているものとする。
【００４０】
すなわち、図４に示すように、時刻ｔ１において、実際の停止線１３０に完全に重畳した状態で表示された停止線表示１５０ａを、時刻ｔ２においては停止線表示１５０ｂの位置、すなわち、実際の停止線１３０よりも上方の位置に重畳表示する。さらに、時刻ｔ３においては停止線表示１５０ｃとして再び実際の停止線１３０と重なるように重畳表示して、時刻ｔ４においては停止線表示１５０ｄの位置、すなわち、実際の停止線１３０よりも下方の位置に重畳表示する。そして、時刻ｔ５において、時刻ｔ１における重畳表示と同じ表示を行う。以後、同様の遷移を周期的に繰り返す。このように、重畳される停止線の虚像は、上下方向に周期的な振動を繰り返して、運転者９０から見て、少なくとも１時点（図４の場合は時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５）において実際の停止線１３０に完全に重畳されるものとする。
【００４１】
なお、図４において各時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５の間隔Δｔは全て等しいものとし、重畳表示は、振動周波数ｆ１（＝１／４Δｔ）が０よりも大きく３Ｈｚよりも小さい周波数で周期的に振動するものとする。このような振動周波数ｆ１で振動させるのが効果的な理由については後述する。また、振動させる際の重畳表示の振幅は適宜設計すればよい。
【００４２】
ここで、車両１１０は走行しているため、重畳表示の位置を時間とともに上下に周期的に振動させる際に、図３に示した車両１１０から停止線１３０までの距離Ｌは常に変動している。さらに、停止線１３０は、時間とともに運転者９０の視野の下側に移動して、次第に大きく見えるようになる。したがって、表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）（図１）は、実際の停止線１３０に完全に重畳する虚像の大きさと重畳表示位置を算出した上で、その位置を基準にして上下に振動させた重畳表示位置を決定する。
【００４３】
このように、停止線１３０を表す虚像を停止線の延伸方向に直交する方向である上下方向に周期的に振動させて重畳表示することにより、後述するように、運転中の運転者の注意を過剰に引っ張ることなく、なおかつ気づきやすさを維持できるヘッドアップディスプレイ表示とすることができる。
【００４４】
次に、図５を用いて、重畳表示を振動させることによる効果について説明する。
［重畳表示を振動させる効果の説明］
【００４５】
本願の発明者は、図４に示した重畳表示の有効性を確認するために、車両の走行状態を模擬することができるドライビングシミュレータを用いて２種類の実験を行った。
【００４６】
第１の実験では、被験者に対して、車両の走行中を模擬した状態にあるときに、ランダムな位置に提示される視標を監視するタスクを課しながら、走行シーンの中に出現する実際の停止線に対して、停止線を表す重畳表示を行った。その際、重畳表示の振動周波数ｆ１を０（振動させずに重畳表示を行う），１，２，３Ｈｚと変更して、その都度、停止線を表す重畳表示に気づくまでの反応時間を求めた。
【００４７】
第１の実験の結果は図示しないが、重畳表示を振動させても、その周波数によらずに、重畳表示の位置を振動させない（すなわちｆ１＝０Ｈｚ）場合と同等の反応時間が得られることがわかった。すなわち、重畳表示を振動させても、振動させない場合と同等の視認性を持つとの結果を得た。
【００４８】
そして、第２の実験として、第１の実験と同じ設定条件において、さらに、停止線を示す重畳表示に気づくまでの間に、実際の停止線を注視した時間（視線誘導割合）を求めた。図５は、第２の実験の結果を示す図である。
【００４９】
図５の横軸は振動周波数ｆ１を表し、図５の縦軸は視線誘導割合を表している。また、図５に示す２本の特性（２０１，２０２）は、重畳表示のコントラストが高い（Ｈｉｇｈ）ときの実験結果である特性２０１と、重畳表示のコントラストが中程度（Ｍｉｄｄｌｅ）のときの実験結果である特性２０２を表している。
【００５０】
図５に示す結果から、高コントラスト，中コントラストによらず、振動周波数ｆ１＝１，２Ｈｚのときの視線誘導割合が、振動周波数ｆ１＝０Ｈｚのときの視線誘導割合よりも低くなっていることがわかる。また、振動周波数ｆ１＝３Ｈｚのときの視線誘導割合は、中コントラストのときに振動周波数ｆ１＝０Ｈｚのときの視線誘導割合よりも高くなることがわかる。すなわち、重畳表示を振動させても、振動周波数ｆ１が０Ｈｚよりも高く３Ｈｚよりも低い範囲であれば、運転者の注意を過剰に引っ張っらないことがわかる。
【００５１】
以上２つの実験の結果から、重畳表示を振動させることによって、表示に気づくまでの反応時間を長くすることなく（気づきやすさを維持して）視線誘導割合を低く抑えることができることがわかる。
【００５２】
以下、図６のフローチャートを用いて、図４に示した重畳表示を実現するための処理の流れを説明する。
［実施例１における虚像の重畳処理の流れ］
【００５３】
（ステップＳ１０）表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）が、表示対象情報検出部２８において停止線が検出されたか否かを判定する。停止線が検出されたときはステップＳ１２に進み、それ以外のときはステップＳ１０を繰り返す。
【００５４】
（ステップＳ１２）表示対象情報検出部２８において、停止線までの距離Ｌ（図３）を算出する。
【００５５】
（ステップＳ１４）運転者位置計測部２０において、運転者９０の眼球９１の位置を計測して、高さＨ（図３）と距離α（図３）を算出する。
【００５６】
（ステップＳ１６）表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）において、重畳表示を行う位置を算出する。
【００５７】
（ステップＳ１８）ステップＳ１６で算出された位置に、停止線の画像を重畳表示する。
【００５８】
（ステップＳ２０）引き続き、表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）が、表示対象情報検出部２８において停止線が検出されたか否かを判定する。停止線が検出されたときはステップＳ２２に移行して、それ以外のときはステップＳ３２に進む。
【００５９】
（ステップＳ２２）表示対象情報検出部２８において、停止線までの距離Ｌ（図３）を算出する。
【００６０】
（ステップＳ２４）運転者位置計測部２０において、運転者９０の眼球９１の位置を計測して、高さＨ（図３）と距離α（図３）を算出する。
【００６１】
（ステップＳ２６）表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）において、振動させた重畳表示位置を算出する。
【００６２】
（ステップＳ２８）ステップＳ２６で算出された位置に、停止線の画像を重畳表示する。
【００６３】
（ステップＳ３０）車両情報検出部２６において、車両１１０の車速が所定値以下であるか否かを判定する。車速が所定値以下であるときはステップＳ３２に進み、それ以外のときは、ステップＳ２０に戻る。
【００６４】
（ステップＳ３２）車両１１０の車速が所定値以下であるときは、重畳表示を消去して、図６の処理を終了する。
［実施例１におけるその他の重畳表示形態の説明］
【００６５】
実施例１における重畳表示の形態は、上述した方法に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、重畳表示位置を左右方向に周期的に振動させて、停止線表示１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５２ｄ，１５２ａとして表示してもよい。
【００６６】
このように左右方向に周期的に振動させた重畳表示は、重畳表示される所定の対象物が上下方向に延びている場合、例えば、起立した歩行者の存在位置を報知するような場合に望ましい。
【００６７】
同様にして、重畳表示される所定の対象物が斜め方向に延びている場合、例えば車線境界を示す白線や黄線の位置を示す場合には、重畳表示を車線境界に対して直交する方向、すなわち斜め方向に振動させるのが望ましい。
【実施例２】
【００６８】
以下、本発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置に係る第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００６９】
図８は、本発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置に係る第２の実施形態である車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｂの機能構成を示す図である。
【００７０】
図８に示す車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｂは、車両１１０に搭載されて、運転者９０の前方視界に、例えば、実際の停止線に重ねて停止線を表す虚像を重畳表示する注意喚起情報提示装置を構成した例である。
【００７１】
車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｂの基本構成は、実施例１で説明した車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａ（図１）と等しいが、実施例１が備える表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）の代わりに、所定の対象物を表す表示像を変形する表示像形状制御部３２（投影像形状制御部）を備える点が異なっている。
【００７２】
なお、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｂにおける虚像の生成作用、および重畳表示位置の決定方法は実施例１と同じであるため、説明は省略する。
【００７３】
次に、図９を用いて、実施例２における虚像の具体的な重畳表示方法について説明する。
［実施例２における虚像の重畳方法の説明］
【００７４】
実施例２において、表示像形状制御部３２（投影像形状制御部）（図８）は、停止線１３０を表す虚像を、停止線１３０に重畳する位置から、時間とともに左右方向に伸縮させて周期的に変形させる。また、このとき重畳表示の明滅は行わず、常に表示が出続けているものとする。
【００７５】
すなわち、図９に示すように、時刻ｔ１において、実際の停止線１３０に完全に重畳した状態で表示された停止線表示１５４ａを、時刻ｔ２においては停止線表示１５４ｂのように左右方向に伸長させて重畳表示を行う。さらに、時刻ｔ３においては停止線表示１５４ｃとして左右方向にさらに伸長させて重畳表示し、時刻ｔ４においては停止線表示１５４ｄのように左右方向に収縮させて重畳表示を行う。そして、時刻ｔ５において、再び時刻ｔ１における重畳表示と同じ表示を行う。以後、同様の遷移を周期的に繰り返す。このように、重畳される停止線の虚像は、左右方向に伸縮を繰り返して、運転者９０から見て、少なくとも１時点（図９の場合は時刻ｔ１）において実際の停止線１３０に完全に重畳されるものとする。
【００７６】
なお、図９において各時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５の間隔Δｔは全て等しいものとし、重畳表示は、変形周波数ｆ２（＝１／４Δｔ）が０よりも大きく３Ｈｚよりも小さい周波数で周期的に変形するものとする。このような変形周波数ｆ２で変形させるのが効果的な理由については後述する。また、変形させる際の重畳表示の振幅は適宜設計すればよい。
【００７７】
ここで、車両１１０は走行しているため、重畳表示の形状を時間とともに変形する際に、図３に示した車両１１０から停止線１３０までの距離Ｌは常に変動している。さらに、停止線１３０は、時間とともに運転者９０の視野の下側に移動して、次第に大きく見えるようになる。したがって、表示像形状制御部３２（投影像形状制御部）（図８）は、実際の停止線１３０に完全に重畳する虚像の大きさと重畳表示位置を算出した上で、その位置を基準にして変形させた重畳表示位置を決定する。
【００７８】
次に、図１０を用いて、重畳表示を変形させることによる効果について説明する。
［重畳表示を変形させる効果の説明］
【００７９】
本願の発明者は、変形させた重畳表示を行う有効性を確認するために、車両の走行状態を模擬することができるドライビングシミュレータを用いて２種類の実験を行った。
【００８０】
第１の実験では、被験者に対して、車両の走行中を模擬した状態にあるときに、ランダムな位置に提示される視標を監視するタスクを課しながら、走行シーンの中に出現する実際の停止線に対して、停止線を表す重畳表示を行った。その際、重畳表示は図１４に示すように周期的に変形させた。
【００８１】
すなわち、停止線１３０に完全に重畳させた停止線表示１６０ａを複数の部分領域に分割して、分割された部分領域をそれぞれ時間とともに左右方向に伸縮変形させた停止線表示１６０ｂ，１６０ｃ，１６０ｄ，１６０ａを生成して順に重畳表示を行った。そして、伸縮させる際の変形周波数ｆ２を０（振動させずに重畳表示を行う），１，２，３Ｈｚと変更して、その都度、停止線を示す重畳表示に気づくまでの反応時間を求めた。
【００８２】
第１の実験の結果は図示しないが、重畳表示を変形させても、その周波数によらずに、重畳表示を変形させない（すなわちｆ２＝０Ｈｚ）場合と同等の反応時間が得られることがわかった。すなわち、重畳表示を変形させても、変形させない場合と同等の視認性を持つとの結果を得た。
【００８３】
そして、第２の実験として、第１の実験と同じ設定条件において、さらに、停止線を示す重畳表示に気づくまでの間に、実際の停止線を注視した時間（視線誘導割合）を求めた。図１０は、第２の実験の結果を示す図である。
【００８４】
図１０の横軸は変形周波数ｆ２を表し、図１０の縦軸は視線誘導割合を表している。また、図１０に示す２本の特性（２０３，２０４）は、重畳表示のコントラストが高い（Ｈｉｇｈ）ときの実験結果である特性２０３と、重畳表示のコントラストが中程度（Ｍｉｄｄｌｅ）のときの実験結果である特性２０４を表している。
【００８５】
図１０に示す結果から、高コントラスト，中コントラストによらず、変形周波数ｆ２＝１，２Ｈｚのときの視線誘導割合が、変形周波数ｆ２＝０Ｈｚのときの視線誘導割合よりも低くなっていることがわかる。また、変形周波数ｆ２＝３Ｈｚのときの視線誘導割合は、中コントラストのときに変形周波数ｆ２＝０Ｈｚのときの視線誘導割合よりも高くなることがわかる。すなわち、重畳表示を変形させても、変形周波数ｆ２が０Ｈｚよりも高く３Ｈｚよりも低い周波数であれば、運転者の注意を過剰に引っ張っらないことがわかる。
【００８６】
以上２つの実験の結果から、重畳表示を変形することによって、表示に気づくまでの反応時間を長くすることなく（気づきやすさを維持して）視線誘導割合を低く抑えることができることがわかる。
【００８７】
以下、図１１のフローチャートを用いて、図９に示した重畳表示を実現するための処理の流れを説明する。
［実施例２における虚像の重畳処理の流れ］
【００８８】
（ステップＳ４０）表示像形状制御部３２（投影像形状制御部）が、表示対象情報検出部２８において停止線が検出されたか否かを判定する。停止線が検出されたときはステップＳ４２に進み、それ以外のときはステップＳ４０を繰り返す。
【００８９】
（ステップＳ４２）表示対象情報検出部２８において、停止線までの距離Ｌ（図３）を算出する。
【００９０】
（ステップＳ４４）運転者位置計測部２０において、運転者９０の眼球９１の位置を計測して、高さＨ（図３）と距離α（図３）を算出する。
【００９１】
（ステップＳ４６）表示像形状制御部３２（投影像形状制御部）において、重畳表示を行う位置を算出する。
【００９２】
（ステップＳ４８）ステップＳ４６で算出された位置に、停止線の画像を重畳表示する。
【００９３】
（ステップＳ５０）引き続き、表示像形状制御部３２（投影像形状制御部）が、表示対象情報検出部２８において停止線が検出されたか否かを判定する。停止線が検出されたときはステップＳ５２に移行して、それ以外のときはステップＳ６２に進む。
【００９４】
（ステップＳ５２）表示対象情報検出部２８において、停止線までの距離Ｌ（図３）を算出する。
【００９５】
（ステップＳ５４）運転者位置計測部２０において、運転者９０の眼球９１の位置を計測して、高さＨ（図３）と距離α（図３）を算出する。
【００９６】
（ステップＳ５６）表示像形状制御部３２（投影像形状制御部）において、変形させた重畳表示位置を算出する。
【００９７】
（ステップＳ５８）ステップＳ５６で算出された位置に、停止線の画像を重畳表示する。
【００９８】
（ステップＳ６０）車両情報検出部２６において、車両１１０の車速が所定値以下であるか否かを判定する。車速が所定値以下であるときはステップＳ６２に進み、それ以外のときは、ステップＳ５０に戻る。
【００９９】
（ステップＳ６２）車両１１０の車速が所定値以下であるときは、重畳表示を消去して、図１１の処理を終了する。
［実施例２におけるその他の重畳表示形態の説明］
【０１００】
実施例２における重畳表示の形態は、上述した方法に限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、停止線を表す重畳表示を、周期的に波打たせた停止線表示１５６ａに変形して、この停止線表示１５６ａの波打ち状態を周期的に変化させて、停止線表示１５６ｂ，１５６ｃ，１５６ｄ，１５６ａとしてもよい。
【０１０１】
また、図１３に示すように、停止線を表す重畳表示１５８ａを、複数の領域に分割して、分割された各領域を、それぞれ時間とともに周期的に同じ方向に回転させた形状に変形して、停止線表示１５８ｂ，１５８ｃ，１５８ｄ，１５８ａとしてもよい。
【０１０２】
もちろん、前述したように（図１４）、停止線表示１６０ａを複数の部分領域に分割して、分割された部分領域をそれぞれ時間とともに左右方向に伸縮変形させて重畳表示してもよい。
【実施例３】
【０１０３】
以下、本発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置に係る第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
【０１０４】
図１５は、本発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置に係る第３の実施形態である車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｃの機能構成を示す図である。
【０１０５】
図１５に示す車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｃは、車両１１０に搭載されて、運転者９０の前方視界に、例えば、車両に水温異常，油圧異常等、何らかの異常が発生したことを虚像表示することによって報知する警報提示装置を構成した例である。
【０１０６】
車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｃは、前述した車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａとほぼ同様の構成を有しているが、車載カメラ２２とカーナビゲーションシステム２４（図１）は不要となる。また、車両情報検出部２６は、車両に何らかの異常が発生したことを検出する機能を有するものとする。
【０１０７】
車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｃは、前述した車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａ，１００ｂと同様に運転者９０の前方視界の中に虚像表示を行うが、実施例１，実施例２とは異なり、所定の対象物への重畳表示は行わず、予め決められた位置に虚像表示を行う。
【０１０８】
具体的な虚像表示の例について、図１６を用いて説明する。
【０１０９】
車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｃは、車両に何らかの異常が発生した際に、図１６に示すように、予め決められた所定の位置（図１６の場合は路面１２０の位置）に重畳させて警告表示１７０を出力する。そして、この警告表示１７０は、実施例１で説明したのと同様に、表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）の作用によって、時間とともに上下または左右に周期的に振動した位置に投影されて、虚像表示される。
【０１１０】
このように、車両前方の所定の対象物に重畳させない虚像表示であっても、実施例１，実施例２と同様に、表示に気づくまでの反応時間を長くすることなく（気づきやすさを維持して）視線誘導割合を低く抑えることができる。  
【０１１１】
以上説明したように、実施例１に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａ、および実施例２に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｂによれば、表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）が、画像表示部１０（表示像投影部）に表示された、車両１１０の前方の停止線１３０（所定の対象物）を表す表示像の投影位置を時間とともに周期的に振動させるか、または、表示像形状制御部３２（投影像形状制御部）が、画像表示部１０（表示像投影部）に表示された、停止線１３０（所定の対象物）を表す表示像の形状を時間とともに周期的に変化させて、車両１１０前方の停止線１３０に、運転者９０から少なくとも１時点において重畳して見える虚像５２を生成するため、運転者９０の注意を過剰に引っ張ることなく、なおかつ所定の対象物の気づきやすさを維持できる重畳表示とすることができる。
【０１１２】
また、実施例１に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａによれば、表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）は、表示像の投影位置を時間とともに周期的に振動させるため、表示に気づくまでの反応時間を長くすることなく（気づきやすさを維持して）、なおかつ視線誘導割合を低く抑えることができる。
【０１１３】
そして、実施例１に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａによれば、表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）は、表示像の投影位置を０Ｈｚよりも高く３Ｈｚよりも低い周波数で振動させるため、虚像表示のコントラストによらずに、虚像５２に気づくまでの反応時間を長くすることなく（気づきやすさを維持して）、なおかつ虚像５２に対する視線誘導割合を低く抑えることができる。
【０１１４】
さらに、実施例１に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ａによれば、表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）は、表示像の投影位置を、所定の対象物の延伸方向に対して直交する方向に振動させるため、より一層気づきやすい虚像表示とすることができる。
【０１１５】
また、実施例２に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｂによれば、表示像形状制御部３２（投影像形状制御部）は、表示像の形状を時間とともに周期的に変形させるため、表示に気づくまでの反応時間を長くすることなく（気づきやすさを維持して）、なおかつ視線誘導割合を低く抑えることができる。
【０１１６】
そして、実施例２に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｂによれば、表示像形状制御部３２（投影像形状制御部）は表示像の形状を０Ｈｚよりも高く３Ｈｚよりも低い周波数で変形させるため、虚像表示のコントラストによらずに、表示に気づくまでの反応時間を長くすることなく（気づきやすさを維持して）視線誘導割合を低く抑えることができる。
【０１１７】
さらに、実施例２に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｂによれば、表示像形状制御部３２（投影像形状制御部）が、表示像の形状を時間とともに周期的に伸縮させた虚像、表示像の形状を時間とともに周期的に波打たせた虚像表示、表示像を複数の領域に分割して分割された各領域をそれぞれ時間とともに周期的に同じ方向に回転させた虚像、もしくは、表示像を構成する部分領域をそれぞれ時間とともに周期的に伸縮させた虚像を重畳表示するため、表示に気づくまでの反応時間を長くすることなく（気づきやすさを維持して）、なおかつ視線誘導割合を低く抑えることができる。
【０１１８】
また、実施例３に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００ｃによれば、表示像投影位置制御部３０（投影位置制御部）が、画像表示部１０（表示像投影部）に表示された警告表示１７０の投影位置を、時間とともに周期的に振動させて虚像表示を行うため、運転者９０の注意を過剰に引っ張ることなく、なおかつ気づきやすさを維持できる虚像表示とすることができる。
【０１１９】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【０１２０】
２・・・・・・・フロントウインドウガラス（透光性部材）
４・・・・・・・インストルメントパネル
６・・・・・・・開口部
１０・・・・・・画像表示部
１５・・・・・・光路形成部品
２０・・・・・・運転者位置計測部
２２・・・・・・車載カメラ
２４・・・・・・カーナビゲーションシステム
２６・・・・・・車両情報検出部
２８・・・・・・表示対象情報検出部
３０・・・・・・表示像投影位置制御部（投影位置制御部）
３２・・・・・・表示像形状制御部（投影像形状制御部）
５０・・・・・・光束
５１・・・・・・反射光束
５２・・・・・・虚像
６０・・・・・・アイレンジ
９０・・・・・・運転者
９１・・・・・・眼球
１００ａ・・・・車両用ヘッドアップディスプレイ装置
１１０・・・・・車両
【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】
2016215720.tif 000015
【図１４】
2016215720.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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