(57)【要約】      （修正有）【課題】車速が速くなってもユーザが認識し易い虚像を表示する。【解決手段】移動体に搭載され、ユーザに虚像Ｎを視認させるための画像データを生成し、画像データを供給することで表示器の表示領域に表示画像を表示させ、ユーザの前方に位置する仮想表示エリアＥに表示器が生成した表示画像に基づく虚像Ｎを表示し、車両の車速を取得し、車両の車速が速くなるにつれて虚像Ｎが表示される仮想表示エリアＥを小さくする。【選択図】図４
2016155427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、ユーザに虚像を視認させるための画像データを生成し、前記画像データを供給することで表示手段の表示領域に表示画像を表示させる画像生成装置であり、
前記移動体の速度に関する速度情報を取得する速度情報取得手段を有し、前記移動体の速度が速くなるにつれて前記表示領域を小さくする、
ことを特徴とする画像生成装置。
【請求項２】
前記移動体の速度が速くなるにつれて前記表示領域の左右方向を小さくする、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項３】
前記移動体の直進方向を中心に前記表示領域を小さくする、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像生成装置。
【請求項４】
前記移動体の速度の変化率が、所定の値より大きい場合、前記表示領域の倍率を小さくする、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像生成装置。
【請求項５】
前記移動体の速度の変化率が、所定時間継続して所定の値より小さかった場合、前記表示領域を大きくする、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像生成装置。
【請求項６】
前記移動体の速度の変化率が、所定の値より小さい場合、前記表示領域を小さくしない、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像生成装置。
【請求項７】
表示光を表示領域から出射する表示手段と、
前記表示手段が出射する前記表示光をユーザの前面に配置される透過反射部に向けるリレー光学系と、
前記ユーザに虚像を視認させるための画像データを生成し、前記画像データを前記表示手段に供給する画像生成部と、を備え、
前記画像生成部は、移動体の速度に関する速度情報を取得する速度情報取得手段を有し、前記移動体の速度が速くなるにつれて前記表示領域を小さくするように前記画像データを生成する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項８】
前記画像生成部は、前記移動体の速度が速くなるにつれて前記表示領域の左右方向を小さくする、
ことを特徴とする請求項７に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項９】
前記画像生成部は、前記移動体の直進方向を中心に前記表示領域を小さくする、
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項１０】
前記画像生成部は、前記移動体の速度の変化率が、所定の値より大きい場合、前記表示領域の倍率を小さくする、
ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項１１】
前記画像生成部は、前記移動体の速度の変化率が、所定時間継続して所定の値より小さかった場合、前記表示領域を大きくする、
ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項１２】
前記画像生成部は、前記移動体の速度の変化率が、所定の値より小さい場合、前記表示領域を小さくしない、
ことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、虚像を表示するヘッドアップディスプレイと、この虚像を表示するための画像データを生成する画像生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１は、車両用画像表示装置を開示し、この車両用表示装置は、フロントウインドガラス（フロントウインドシールド）に表示画像を投射することでユーザに虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置を有している。特許文献１には、フロントウインドガラスの概ね全領域にナビゲーションに関する情報、オーディオに関する情報、車両に関する情報などを表示することができるヘッドアップディスプレイ装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−００２６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の車両用画像表示装置において、ヘッドアップディスプレイ装置は、フロントウインドガラスの概ね全領域で表示を行うので、多くの情報をユーザに伝達することができる。しかしながら、フロントウインドガラスの広い領域で表示される画像を視認しようとすると、ユーザは車両の進行方向から視線を大きく動かす必要がある。
【０００５】
ところで、車両を運転する際、人間の視野で重要とされるものは、有効視野である。この有効視野は、眼球運動だけでノイズの中から目的とする対象を認識することができ、左右方向にそれぞれ約１５度、上方向に約８度、下方向に約１２度以内の範囲である。この有効視野は、車両の速度が大きい程、小さくなるとされている。したがって、低速では視認しやすかった画像が、高速では視認しにくくなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明の１つの目的は、車両の運転者等のユーザが認識し易い虚像を表示可能であるヘッドアップディスプレイ、及びこれら虚像を生成する表示画像の画像データを生成する画像生成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明は、移動体の速度情報を取得し、速度が速くなるにつれて虚像が表示される仮想的な表示エリアを小さくすることで、速度が速くなって有効視野が狭まった場合でも、ユーザが顔の向きを大きく変えなくても虚像が示す情報を容易に認識させることができる、ことをその要旨とする。
【０００８】
本発明の第１の発明における画像生成装置は、ユーザに虚像を視認させるための画像データを生成し、前記画像データを供給することで表示手段の表示領域に表示画像を表示させる画像生成装置であり、移動体の速度に関する速度情報を取得する速度情報取得手段を有し、前記移動体の速度が速くなるにつれて前記表示領域を小さくするものである。
【０００９】
また、本発明の第２の発明におけるヘッドアップディスプレイは、表示光を表示領域から出射する表示手段と、前記表示手段が出射する前記表示光をユーザの前面に配置される透過反射部に向けるリレー光学系と、前記ユーザに虚像を視認させるための画像データを生成し、前記画像データを前記表示手段に供給する画像生成部と、を備え、前記画像生成部は、移動体の速度に関する速度情報を取得する速度情報取得手段を有し、前記移動体の速度が速くなるにつれて前記表示領域を小さくするように前記画像データを生成するものである。
【発明の効果】
【００１０】
車両の運転者等のユーザが認識し易い虚像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のヘッドアップディスプレイの構成の例を示すブロック図である。
【図２】図１に示される画像生成部の電気的構成を示す図である。
【図３】図１に示されるヘッドアップディスプレイを備える車両の運転席に座るユーザから見える虚像と実景の様子を示す図である。
【図４】図１に示されるヘッドアップディスプレイによって生成される仮想的な表示エリアが車両の車速により変化する様子を説明する図である。
【図５】図１に示されるヘッドアップディスプレイの動作の例を示すフローチャート図である。
【図６】図１に示されるヘッドアップディスプレイの具体的な動作の例を示すタイミングチャート図である。
【図７】図１に示されるヘッドアップディスプレイによって生成される仮想的な表示エリアが車速で変化する際の別の態様を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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、当業者は、本発明が以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。
【００１３】
図１は、本発明に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ−Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ）の概略的な構成を示す図である。図１に示すように、ＨＵＤ１００は、車両（移動体の一適用例）１に搭載される。例えばＨＵＤ１００は、車両１のウインドシールド（透過反射部の一例）１ａの全領域または一部に車両情報等の表示光Ｌを投影する。ウインドシールド１ａは、表示光Ｌをアイボックス２に向けて反射する。ユーザは、視点（ユーザの眼の位置）をアイボックス２内におくことで表示光Ｌにより生成される虚像Ｎを視認することができる。
【００１４】
ＨＵＤ１００は、例えば、表示器１０、リレー光学系２０及び画像生成部３０を有する。ＨＵＤ１００は、一般的に車両１のダッシュボードの中に収納されるが、表示器１０、リレー光学系２０、画像生成部３０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は、車両１に搭載されるＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）２００に接続され、このＬＡＮ２００を介して車両情報の一部又は全部を入力することができる。ＬＡＮ２００には、例えば車速センサなどからなる車速検出部３００が接続される。
【００１５】
図１において、表示器１０は、画像生成部３０に接続され、この画像生成部３０から画像データＤを入力する。表示器１０は、画像データＤに基づき表示領域（図示しない）から表示光Ｌを出射する。リレー光学系２０は、表示器１０からの表示光Ｌをウインドシールド１ａに導く。なお、表示器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、表示器１０が生成する表示光Ｌを拡大する機能、ウインドシールド１ａの歪みを補正し、歪みのない虚像Ｎを視認させる機能、虚像Ｎをユーザ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。なお、図１では、表示器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。
【００１６】
図２は、図１の画像生成部３０の概略構成例を示す。図２に示されるように、画像生成部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、ＬＡＮ２００に接続される入力通信インターフェースで構成される。インターフェース３３は、ＬＡＮ２００を介して車両情報等を入力することができ、記憶部３２は、入力した車両情報など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。また、インターフェース３３は、ＬＡＮ２００を介して車速検出部３００から車速情報Ｖを入力することができ、本発明の請求項に記載の車速情報取得手段としての機能も有する。
【００１７】
図３は、図１のアイボックス２にユーザが視点を配置した際に、ウインドシールド１ａを介して視認する虚像Ｎと実景の様子を示す。ＨＵＤ１００は、表示器１０の前記表示領域に対応した仮想的な仮想表示エリアＥを生成する。ユーザは、表示器１０の前記表示領域に表示された複数の表示画像を、仮想表示エリアＥで図３の複数の虚像Ｎ１，虚像Ｎ２として視認する。なお、図３において、仮想表示エリアＥを見易くするために矩形状に図示してあるが、台形やその他の形状であってもよい。
【００１８】
図４は、図３と比較して、仮想表示エリアＥを車両１の車速Ｖに応じて小さくした場合の虚像Ｎの様子を示す。ＨＵＤ１００は、車両１の車速Ｖが所定の速度Ｖｔｈ以上になった場合、図３の仮想表示エリアＥを、仮想表示エリアＥ内に予め設けられた所定の中心点Ｐを中心として図４の仮想表示エリアＥａに縮小し、図３の虚像Ｎ１，Ｎ２もこれに従い図４の虚像Ｎ１ａ，虚像Ｎ２ａに縮小する。虚像Ｎ（虚像Ｎ１，虚像Ｎ２）が表示される仮想表示エリアＥを小さくすることで、視線の移動距離が少なくても仮想表示エリアＥａ全体を見渡すことができる。従って、車速Ｖが速くなり、有効視野が狭くなった場合でも仮想表示エリアＥａ全体を認識しやすくすることができる。なお、図４の虚像Ｎ１ａ，虚像Ｎ２ａは、仮想表示エリアＥの縮小に合わせて縮小していたが、縮小された仮想表示エリアＥａ内に虚像Ｎがあればよいので、複数の虚像Ｎ１，虚像Ｎ２のいずれかのみが縮小するものであってもよい。また、複数の虚像Ｎ１，虚像Ｎ２のいずれも縮小せずに縮小された仮想表示エリアＥａにおさまるように移動してもよい。
【００１９】
図４の仮想表示エリアＥ内に予め設けられた所定の中心点Ｐは、車両１の進行方向に概ね一致している。従って、仮想表示エリアＥは、縮小する際に車両１の進行方向に向かって縮小する。ユーザは車両１の進行方向に視線を向けている頻度が多いため、仮想表示エリアＥを車両１の進行方向に向けて縮小することでユーザの有効視野内に虚像Ｎが配置される可能性を高くすることができる。
【００２０】
図５は、画像生成部３０が仮想表示エリアＥを縮小させる動作の例を示したフローチャート図である。画像生成部３０は、車速Ｖを入力し、このフローに基づき仮想表示エリアＥの倍率Ｒを決定し、決定した倍率Ｒに基づき表示器１０を動作させる。なお、図５のステップＳ３０に記載の倍率Ｒが１００％とは、仮想表示エリアＥを縮小しない、言い換えれば仮想表示エリアＥが最大であることを示す。また、図５のステップＳ６０に記載の倍率Ｒ１は図５のステップＳ５０に記載の倍率Ｒ２よりも大きな倍率を示す。また、図５のステップＳ２０に記載の所定の速度Ｖｔｈ及びステップＳ４０に記載の加速度Ａｔｈは、予め記憶部３２に記憶された値である。
【００２１】
図５を参照し、ステップＳ１０において、処理部３１は、インターフェース３３を介して車速検出部３００から車速Ｖを入力する。次に、ステップＳ２０において、処理部３１は、入力した車速Ｖと記憶部３２に予め記憶された所定の速度Ｖｔｈとを比較する。
【００２２】
処理部３１は、入力した速度Ｖが所定の速度Ｖｔｈより小さい（ステップＳ２０でＹＥＳ）場合、ステップＳ３０に移行する。処理部３１は、ステップＳ３０において、仮想表示エリアＥの倍率Ｒを１００％に設定し、この仮想表示エリアＥに虚像Ｎが表示されるように画像データＤを生成し、表示器１０を駆動する。
他方、処理部３１は、入力した速度Ｖが所定の速度Ｖｔｈ以上である（ステップＳ２０でＮＯ）場合、ステップＳ４０に移行する。処理部３１は、ステップＳ４０において、入力した車速Ｖの時間推移から加速度Ａを算出し、この算出した加速度Ａが記憶部３２に予め記憶された所定の加速度Ａｔｈより小さい期間を計時し、予め設けられた時間Ｔ以上継続したかを判定する。
【００２３】
処理部３１は、算出した加速度Ａが所定の加速度Ａｔｈより小さい期間が予め設けられた時間Ｔ以内であった場合（ステップＳ４０でＮＯ）、ステップＳ５０に移行する。処理部３１は、ステップＳ５０において、仮想表示エリアＥの倍率ＲをＲ２に設定し、設定された倍率Ｒ２に従って縮小された仮想表示エリアＥに虚像Ｎが表示されるように画像データＤを生成し、表示器１０を駆動する。
他方、処理部３１は、算出した加速度Ａが所定の加速度Ａｔｈより予め設けられた時間Ｔ以上連続して小さかった場合（ステップＳ４０でＹＥＳ）、ステップＳ６０に移行する。処理部３１は、ステップＳ６０において、仮想表示エリアＥの倍率Ｒ２よりも倍率が大きい倍率Ｒ１（Ｒ１＞Ｒ２）に設定し、設定された倍率Ｒ１に従った仮想表示エリアＥに虚像Ｎが表示されるように画像データＤを生成し、表示器１０を駆動する。以上に説明した画像生成部３０の動作を、具体的に図６を用いて説明する。
【００２４】
図６は、図６（ａ）が車両１の車速Ｖの時間推移を示し、図６（ｂ）が車両１の加速度Ａの時間推移を示し、図６（ｃ）が車速Ｖ及び加速度Ａにより決定される仮想表示エリアＥの倍率Ｒの推移を示す。図６に示す例では、車速Ｖに基づき倍率Ｒを変える閾値を、所定の速度Ｖｔｈａ及び速度Ｖｔｈｂの２つを設けている。
【００２５】
処理部３１は、車速Ｖが予め記憶部３２に設けられた所定の速度Ｖｔｈａ（例えば８０ｋｍ／ｈ）より大きくなった際（時間ｔ１）、仮想表示エリアＥを倍率Ｒｂ（例えば倍率９０％）に設定する。さらに、車速Ｖが速くなり、車速Ｖが予め記憶部３２に設けられた所定の速度Ｖｔｈｂ（例えば１２０ｋｍ／ｈ）より大きくなった際（時間ｔ２）、仮想表示エリアＥを倍率Ｒｄ（例えば６０％）に設定する。
【００２６】
また、処理部３１は、車速Ｖが予め設けられた所定の速度Ｖｔｈａ以上であり、かつ加速度Ａが予め記憶部３２に記憶された所定の加速度Ａｔｈ（例えば６ｋｍ／ｈ／ｓ）以上であった場合（時間ｔ３）、倍率Ｒを通常の倍率Ｒｂよりもさらに小さくするように倍率Ｒｃ（例えば倍率８０％）に設定する。
【００２７】
また、処理部３１は、加速度Ａの絶対値が所定の値より小さい（０ｋｍ／ｈ／ｓも含む）期間が、記憶部３２に予め記憶された所定の期間Ｔ（例えば５秒）以上継続した場合（時間ｔ４〜ｔ５）、仮想表示エリアＥを倍率Ｒａ（例えば倍率１００％）に拡大する。
【００２８】
以上に説明したように、車両１の車速Ｖの変化率（加速度Ａ）が、所定の加速度Ａｔｈより大きい場合、仮想表示エリアＥを通常の縮小よりもさらに小さくすることで、急激な車速Ｖの変化によりユーザの有効視野が通常の縮小よりも小さくなった場合でも情報を認識させやすくすることができる。
【００２９】
また、車両１の車速Ｖの変化率（加速度Ａ）の絶対値が、所定時間Ｔ以上継続して所定の加速度より小さかった場合、仮想表示エリアＥを大きくしてもよい。
【００３０】
なお、上記実施形態では、仮想表示エリアＥを所定の中心点Ｐを中心に縮小していたが、仮想表示エリアＥは、図７に示すように、仮想表示エリアＥ内の所定の軸Ｅｘを中心として水平方向のみ縮小させた仮想表示エリアＥａとしてもよい。
【００３１】
なお、上記実施形態は、車両１の車速Ｖが予め設定された所定の速度Ｖｔｈを超えた場合に、仮想表示エリアＥの倍率Ｒを段階的に変えるものであったが、車両１の車速Ｖに基づいてリニアに倍率Ｒを変えるものであってもよい。
【００３２】
本発明は上記実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において様々な改良、並びに設計の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１…車両、１ａ…ウインドシールド（透過反射部）、２…アイボックス、１０…表示器（表示手段）、２０…リレー光学系、３０…画像生成部（画像生成装置）、３１…処理部、３２…記憶部、３３…インターフェース（速度情報取得手段）、１００…ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、２００…ＬＡＮ、３００…車速検出部、Ａ…加速度、Ａｔｈ…所定の加速度、Ｄ…画像データ、Ｅ，Ｅａ…仮想表示エリア、Ｅｘ…軸、Ｌ…表示光、Ｎ，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ１ａ，Ｎ２ａ…虚像、Ｐ…中心点、Ｖ…車速、Ｖｔｈ（Ｖｔｈａ，Ｖｔｈｂ）…所定の速度、Ｒ（Ｒａ〜Ｒｄ）…倍率
【図１】
2016155427.tif 000003
【図２】
2016155427.tif 000004
【図３】
2016155427.tif 000005
【図４】
2016155427.tif 000006
【図５】
2016155427.tif 000007
【図６】
2016155427.tif 000008
【図７】
2016155427.tif 000009