JP6787297B2 - 表示制御装置、及び表示制御プログラム - Google Patents

Description

この明細書による開示は、車両の前景に重畳される虚像の表示を制御する技術に関する。

従来、例えば特許文献１には、車両のフロントガラスへの映像の投影により、虚像を重畳表示する情報表示装置が開示されている。特許文献１の情報表示装置は、ジャイロ、Ｇセンサ及びヨーレートセンサ等を用いて、ピッチ回転量を含む車両の挙動情報を取得する。加えて情報表示装置は、車両が走行する道路の傾斜角度を含む地図データを、地図データベースから取得する。情報表示装置は、これらの挙動情報及び地図データに基づき、虚像の表示位置を補正可能である。

特開２０１０−２５６８７８号公報

しかし、特許文献１の情報表示装置では、車両姿勢を把握するため、ジャイロ、Ｇセンサ及びヨーレートセンサ等を車両に搭載させることが前提とされていた。例えば特定方向についての車両挙動を検出するＧセンサ及びヨーレートセンサは普及しているものの、特許文献１のように、これらのセンサを全て搭載した車両は、一般的とは言い難い。そのため、虚像の表示位置を補正するために、車両姿勢を検出する複数の検出構成又は特殊な検出構成の追加が必要となり得た。

本開示は、車両姿勢を検出する構成の複雑化を回避しつつ、虚像表示のずれを低減可能な表示制御装置及び表示制御プログラムの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、開示された一つの態様は、光学ユニット（１０）から投影領域（ＰＡ）への表示光像の投影によって車両の前景に重畳される虚像（Ｖｉ）の表示を制御する表示制御装置であって、虚像を重畳させる重畳対象の相対位置に基づき、投影領域に投影される表示光像の投影位置を設定する位置設定部（７６，７７）と、車両に生じる上下方向の変位を計測する一つの車高センサ（４０）から計測情報を取得する計測情報取得部（７１）と、車両が走行する道路の勾配を示した勾配情報を取得する勾配情報取得部（７２）と、車両のロール角に関連する姿勢情報を取得する姿勢情報取得部（７４）と、を備え、位置設定部は、計測情報及び勾配情報に基づき、表示光像の投影位置を補正し、姿勢情報の示すロール角が予め規定された上限値を超えた場合に、投影位置の補正を中止する表示制御装置とする。

また開示されて一つの態様は、光学ユニット（１０）から投影領域（ＰＡ）への表示光像の投影によって車両の前景に重畳される虚像（Ｖｉ）の表示を制御する表示制御プログラムであって、少なくとも一つの処理部（６１）を、虚像を重畳させる重畳対象の相対位置に基づき、投影領域に投影される表示光像の投影位置を設定する位置設定部（７６，７７）、車両に生じる上下方向の変位を計測する一つの車高センサ（４０）から計測情報を取得する計測情報取得部（７１）、車両が走行する道路の勾配を示した勾配情報を取得する勾配情報取得部（７２）、車両のロール角に関連する姿勢情報を取得する姿勢情報取得部（７４）、として機能させ、位置設定部は、計測情報及び勾配情報に基づき、表示光像の投影位置を補正し、姿勢情報の示すロール角が予め規定された上限値を超えた場合に、投影位置の補正を中止する表示制御プログラムとする。

これらの態様では、表示光像の投影位置が、道路の勾配を示した勾配情報と、一つの車高計測センサにて計測された計測情報とによって補正される。故に、車両の姿勢を計測するための複数のセンサ又は複雑な構成は、不要となり得る。したがって、車両姿勢を検出する構成の複雑化を回避しつつ、重畳対象に対する虚像表示のずれの低減が可能になる。

尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。

本開示の一実施形態による表示制御装置を含む車載システムの全体像を示すブロック図である。 車高センサの一例を示す斜視図である。 平坦路において運転者に視認されるＡＲ表示の一例を示す図である。 坂道において運転者に視認されるＡＲ表示の一例を示す図である。 坂道における車両の状態と、道路勾配及び車両勾配の関係とを示す図である。 ３次元地図データから道路勾配を算出する方法の一例を示す図である。 車高センサの計測情報に、車両のロール角が影響することを示す図である。 車高センサの出力値からピッチ角を算出する処理の詳細を示すフローチャートである。 加速時における車高センサの変位量とピッチ角との相関を模式的に示す図である。 減速時における車高センサの変位量とピッチ角との相関を模式的に示す図である。 表示光像の投影位置を道路勾配及び車両姿勢に合わせて補正する処理の詳細を示すフローチャートである。

図１に示す本開示の一実施形態による表示制御装置１００は、車両において用いられる虚像表示システム１１０に適用されている。虚像表示システム１１０は、車両に関連する種々の情報を、車両の前景に重畳される虚像Ｖｉを用いて運転者に提示する。虚像表示システム１１０は、光学ユニット１０及び表示制御装置１００等を組み合わせることによって構成されている。

光学ユニット１０は、車両に搭載された複数の表示器のうちの一つであって、表示制御装置１００に電気的に接続されている。光学ユニット１０は、車両のウィンドシールドＷＳに規定された投影領域ＰＡに表示光像の光を投影し、表示光像の虚像Ｖｉを車両の搭乗者（例えば運転者）から視認可能に表示する。光学ユニット１０は、虚像Ｖｉを表示するための構成として、プロジェクタ１１及び反射光学系１２を有している。

プロジェクタ１１は、虚像Ｖｉとして結像される表示光像の光を、反射光学系１２へ向けて射出する。反射光学系１２は、プロジェクタ１１から入射した表示光像の光を投影領域ＰＡに投影する。ウィンドシールドＷＳに投影された光は、投影領域ＰＡによってアイポイント側へ向けて反射され、運転者によって知覚される。尚、投影領域ＰＡは、ウィンドシールドＷＳとは別体で設けられたコンバイナ等の投影部材に規定されてもよい。

表示制御装置１００は、車両に搭載された表示器による表示を制御する電子制御ユニットである。表示制御装置１００は、光学ユニット１０による虚像表示を制御するための機能の一つとして、車両の姿勢を検出する機能を有している。表示制御装置１００は、後述するように、車両の姿勢変化に合わせて表示光像の投影位置及び投影形状を補正し、前景中の適切な位置に適切な形状の虚像Ｖｉが結像されるよう制御する（図４参照）。表示制御装置１００は、車両姿勢の検出に必要な情報を取得するため、自車位置検出装置２１、３次元地図データベース２２、車速センサ２４、操舵角センサ２６、乗員検知センサ２７及び車高センサ４０等と直接的又は間接的に電気接続されている。

自車位置検出装置２１は、複数の人工衛星からの測位信号を受信する。自車位置検出装置２１は、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＩＲＮＳＳ、ＱＺＳＳ、Ｂｅｉｄｏｕ等の衛星測位システムのうちで、少なくとも一つの衛星測位システムの各測位衛星から、測位信号を受信可能である。自車位置検出装置２１は、受信した測位信号に基づき、車両の位置を計測する。自車位置検出装置２１は、計測した車両の位置情報を表示制御装置１００へ向けて逐次出力する。

３次元地図データベース（以下、「３次元地図ＤＢ」）２２は、多数の３次元地図データ及び２次元地図データを格納した大容量の記憶媒体を主体とする構成である。３次元地図データは、車両の自動運転を可能にする高精度な地図データである。３次元地図データでは、地形及び構造物が３次元の座標情報を持った点群によって表現されている。３次元地図ＤＢ２２は、ネットワークを通じて、３次元地図データを最新の情報に更新可能である。３次元地図ＤＢ２２は、表示制御装置１００からの要求に応じて、車両の周辺及び進行方向の３次元地図データを表示制御装置１００に提供可能である。尚、提供を要求されたエリアの３次元地図データが未整備である場合、３次元地図ＤＢ２２は、ナビゲーション等に用いられる通常の２次元地図データを表示制御装置１００に提供する。

車速センサ２４及び操舵角センサ２６は、車両の状態を検出する状態検出センサである。車速センサ２４は、例えば車両の車輪の回転速度を検出する。車速センサ２４は、車輪の回転速度を示す信号を表示制御装置１００へ向けて逐次出力する。操舵角センサ２６は、例えばステアリングシャフトの回転方向及び回転角度を検出する。回転角度は、直進時の角度位相（０°）が基準とされている。操舵角センサ２６は、基準位置からの回転方向及び回転角度（ステアリング角）を示す信号を表示制御装置１００へ向けて逐次出力する。

乗員検知センサ２７は、車両に搭乗している搭乗者数を計測するためのセンサである。乗員検知センサ２７は、運転席、助手席及び後部座席等の各着座面に配置されている。乗員検知センサ２７は、例えば荷重の印加によってオン及びオフが切り替わるスイッチであり、各着座面への搭乗者の着座を検知する。乗員検知センサ２７による検知結果は、車両のどの座席に乗員が着座しているかを示す情報となり、表示制御装置１００によって逐次取得される。

図２に示す車高センサ４０は、車両が置かれた路面からボディまでの高さを計測するため、車両に生じる上下方向の変位を検出するセンサである。車高センサ４０は、ボディに懸架されたサスペンションアームの動作によって上下方向に変位する特定の車輪について、ボディに対する沈み込み量を計測する。具体的に、車高センサ４０は、ボディとサスペンションアームとの間の相対距離を計測情報として取得し、表示制御装置１００へ向けて逐次出力する。車高センサ４０は、車両の前後方向にて中央よりも後方に一つだけ取り付けられており、車両後部での上下方向の変位を計測する。車高センサ４０は、右ハンドル車両の場合、左リヤのサスペンションに取り付けられており、左ハンドル車両の場合、右リヤのサスペンションに取り付けられている。尚、上記の上下方向は、重力の向きに沿った鉛直方向とする。

車高センサ４０は、第一連結部４１、第二連結部４２及び計測部４３を有している。第一連結部４１は、第二連結部４２に対して相対回転可能である。第一連結部４１は、ボディ及びサスペンションアームのうちの一方（例えばボディ側）に連結されている。第一連結部４１は、一例としてボディのサブフレームＳＦに取り付けられている。

第二連結部４２は、ボディ及びサスペンションアームのうちで、第一連結部４１と連結されていない他方（例えばサスペンション側）に連結されている。第二連結部４２は、懸架装置において車輪を支持する複数の支持要素のうちで、例えばロアアームＬＡに取り付けられている。

計測部４３は、サブフレームＳＦに対するロアアームＬＡの上下方向の変位量を計測する。詳記すると、ロアアームＬＡの揺動に伴い、第一連結部４１は、第二連結部４２に対して相対回転する。計測部４３は、ロアアームＬＡの上下方向の変位量として、第一連結部４１の相対回転量を計測する。計測部４３は、一例として磁石及びホール素子を有する構成であり、第一連結部４１の回転に伴う磁束の変化を、ホール素子によって検出する。尚、計測部４３は、発光ダイオード及びフォトトランジスタを組み合わせた構成により、第一連結部４１の相対回転量を計測してもよい。車高センサ４０は、計測部４３の出力値を計測情報として表示制御装置１００に逐次提供する。

表示制御装置１００は、図１に示すように、処理部６１、ＲＡＭ６２、メモリ装置６３及び入出力インターフェースを有するコンピュータを主体に構成された電子制御ユニットである。処理部６１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）及びＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の少なくとも一つを含む構成である。処理部６１には、ＡＩ（Artificial Intelligence）の学習及び推論に特化した専用のプロセッサが含まれていてもよい。

メモリ装置６３には、処理部６１によって実行される種々のプログラムが格納されている。メモリ装置６３に記憶された複数のプログラムには、虚像Ｖｉの表示を制御する表示制御プログラムが含まれている。表示制御プログラムは、図３及び図４に示すように、前景中の重畳対象に虚像Ｖｉを重ねてなる拡張現実（以下、「ＡＲ（Augmented Reality）」）表示を実現するプログラムである。一例として、表示制御プログラムは、走行中の車線の範囲を示す虚像Ｖｉを、前景中における左右の区画線ＣＬの間に重畳表示する。

ここで、投影領域ＰＡを通して運転者に視認される路面の形状は、車両が平坦路を走行している場合と、車両が坂道を登坂している場合とで異なってくる。一例として、水平基準平面ＨＲＰに沿った傾斜の無い平坦路を車両が走行している場合、道路勾配Θｈ及び車両勾配φａは、共に同一であって、実質的にゼロとなる。一方、水平基準平面ＨＲＰに対して傾斜した坂道を車両が走行している場合（図５参照）、車両勾配φａは、道路勾配Θｈとは異なった値となる。具体的には、車両に生じたピッチ角を道路勾配Θｈに加えた値が、車両勾配φａとなる。尚、水平基準平面ＨＲＰは、重力の方向に対して直交する仮想平面である。

以上によれば、坂道にて表示光像の投影位置及び投影形状の補正が実施されない場合、重畳対象からずれた虚像Ｖｉｘ（図４参照）が表示され得る。表示制御プログラムは、表示光像の投影位置及び投影形状を、道路勾配Θｈ及び車両の姿勢変化等に合わせて適切に制御するため、上記の道路勾配Θｈ、車両に生じているピッチ角及びロール角、並びに水平基準平面ＨＲＰに対する車両勾配φａ等を演算する。

図１に示す表示制御装置１００は、上記の表示制御プログラムの実行により、情報処理部７１、勾配算出部７２、ロール角演算部７４、状態推定部７５、姿勢検出部７６及び表示制御部７７等の機能ブロックを有する。

情報処理部７１は、サブフレームＳＦ及びロアアームＬＡ（図２参照）間の相対距離を示す計測情報として、車高センサ４０の出力値を取得する。加えて情報処理部７１は、上下方向の変位を車両に生じさせる負荷が作用していない無負荷状態を、状態推定部７３から取得する状態情報に基づき検知する。情報処理部７１は、無負荷状態での車高センサ４０の出力値を、ピッチ角及びロール角がゼロの状態を示す車高センサ４０の初期値（基準値Ｖ_０）として設定する。

勾配算出部７２は、車速センサ２４から入力される回転速度を示す信号に基づき、車速情報を取得する。勾配算出部７２は、車速情報と、自車位置検出装置２１から取得する車両の位置情報と、３次元地図ＤＢ２２から取得する３次元地図データとを用いて、車両の現在位置を特定する。詳記すると、自車位置検出装置２１から取得する位置情報には、概ね一定の遅延時間（１００〜２００ミリ秒）が発生している。勾配算出部７２は、位置情報に対して、遅延時間のうちに車両が移動した距離分を車速情報に基づいて地図上で補正し、車両の現在位置を特定する。

勾配算出部７２は、特定した車両の現在位置に基づき、３次元地図ＤＢ２２から取得した３次元地図データを用いて、車両が走行する道路の道路勾配Θｈ（図５参照）を算出する。道路勾配Θｈは、道路の縦断勾配を示す勾配情報であり、上りの坂道では正の値をとり、下りの坂道では負の値をとる。一例として勾配算出部７２は、図６に示すように、３次元地図データに含まれる点群の情報から、坂道を規定する二点Ｐ１，Ｐ２の緯度、経度及び高度を示した各座標（図６の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）参照）を特定する。そして、勾配算出部７２は、二点Ｐ１，Ｐ２の各座標を用いた幾何計算により、坂道の道路勾配Θｈを取得する。

ロール角演算部７４は、車両のロール角ψに関連する姿勢情報として、車両の走行速度ｖを示す車速情報と、車両が走行する道路のカーブ半径ｒを示すカーブ情報とを取得する。ロール角演算部７４は、車速センサ２４から入力される回転速度を示す信号に基づき、車速情報を取得する。加えてロール角演算部７４は、操舵角センサ２６から入力される回転方向及び回転角度を示す信号に基づき、操舵輪（前輪）の実舵角Ａを算出し、下記の数式に基づいてカーブ半径ｒを推定する。尚、定数Ｗは車両のホイールベースの長さであり、メモリ装置６３から読み出される値である。

ロール角演算部７４は、姿勢情報である走行速度ｖ及びカーブ半径ｒを用いて、下記の数式に基づき、車両のロール角ψを算出する。下記の式において、定数α，βは試験又は計算等によって予め設定された較正値であり、Ｍは車両の重量であり、ｇは重力加速度であり、Θｃはカーブ区間に設けられたカントの角度である。定数α，β及び重力加速度ｇの各値は、例えばメモリ装置６３から読み出される。一方で、ロール角演算部７４は、状態推定部７５にて推定された重量Ｍの値と、勾配算出部７２にて演算又は取得されたカント角度Θｃとを取得し、ロール角ψの算出に用いる。ロール角演算部７４は、推定したロール角ψの値を、表示制御部７７に逐次提供する。

状態推定部７５は、車速センサ２４、操舵角センサ２６及び乗員検知センサ２７から取得する各種の情報に基づき、車両の状態を推定する。状態推定部７３は、乗員検知センサ２７による搭乗者の検知結果を取得し、検知された搭乗者の人数と着座位置に基づき、車両の重量を推定する。車両の重量の推定において、個々の搭乗者の体重値は、予め規定された平均的な値で代用される。尚、状態推定部７５は、車両の重心位置を推定してもよい。

状態推定部７５は、車速情報及び舵角情報に加えて、ブレーキペダルへの操作を示すブレーキ踏力情報等を取得する。状態推定部７５は、これらの情報を組み合わせて、上下方向の変位を生じさせるような負荷が車両に作用していない無負荷状態であるか否かを判定する。前後方向の加速度及びフレーキ力等が共に作用していない場合、ピッチ角及びロール角は、共に実質的にゼロとなる。車両の無負荷状態を示す状態情報は、情報処理部７１に提供され、基準値Ｖ_０の設定に用いられる。尚、無負荷状態の判定には、他の車載センサの情報、例えばアクセル開度情報及び前後方向の加速度情報等が用いられてもよい。

姿勢検出部７６は、車高センサ４０の出力値に基づき、車両のピッチ角θを算出する処理を繰り返し実施する（図８参照）。車高センサ４０の出力値が示す上下方向の変位量には、ピッチ角による変位分だけでなく、ロール角による変位分が含まれている。姿勢検出部７６は、車高センサ４０にて計測された変位量から、ロール運動に伴う上下方向の変位分（以下、「変位量ｕ_ψ」）を除いたうえで、ピッチ角θを演算する。

まず姿勢検出部７６は、ロール角演算部７４にて演算さいれたロール角ψの値を取得する（図８ Ｓ１１）。そして姿勢検出部７６は、取得したロール角ψの値を用いて、下記の数式に基づき、ロール角ψによる車高センサ４０の変位量ｕ_ψを演算する（図８ Ｓ１２）。下記の数式における定数ｔは、車両の幅方向の中心から車高センサ４０の取り付け位置までの距離であり（図７参照）、メモリ装置６３から読み出される。

姿勢検出部７６は、情報処理部７１から提供される車高センサ４０の出力値Ｖ及び基準値Ｖ_０を用いて、下記の数式に基づき、車高センサ４０にて計測されている上下方向の変位量ｆ（Ｖ）を取得する（図８ Ｓ１３）。下記の数式における定数ａ，ｂは、試験又は計算等によって予め設定された較正値であり、メモリ装置６３から読み出される。

姿勢検出部７６は、下記の数式に基づき、車高センサ４０の変位量ｆ（Ｖ）から、ロール運動に伴う変位量ｕ_ψを差し引く（図８ Ｓ１４）。以上により、ピッチ運動に伴う上下方向の変位分（以下、「変位量ｕ_θ」）が算出される。

さらに、ピッチ角θと変位量ｕ_θとの相関は、下記の数式のようになる。下記の数式における定数Ｌｒは、車両の前後方向における重心位置からリヤ車軸までの距離である。定数Ｌｒは、便宜的にホイールベースの半分の値（Ｗ／２）とされてもよく、又は車両のピッチセンタからリヤ車軸までの水平距離とされてもよい。これらの値は、メモリ装置６３から読み出される。

ここで、ボディに対する車輪の上下方向への動きを減衰させるダンパは、縮み側よりも伸び側の減衰力が大きく設定されている。故に、図９に示すように、車両の加速時にて慣性力が後方に作用している場合、沈み込む動きとなるリヤ側での懸架装置の変位量ｕ_θは、浮き上がる動きとなるフロント側での懸架装置の変位量よりも大きくなる。一方で、図１０に示すように、車両の減速時にて慣性力が前方に作用している場合、浮き上がる動きとなるリヤ側の懸架装置の変位量ｕ_θは、沈み込む動きとなるフロント側の懸架装置の変位量よりも小さくなる。

以上のように、車両の加速時において上下方向に生じる単位変位量に対応するピッチ角θ_＋は、減速時における単位変位量に対応するピッチ角θ₋と異なっている。車高センサ４０が車両の後部に設置されている場合、加速時における単位変位量に対応するピッチ角θ_＋は、減速時における単位変位量に対応するピッチ角θ₋よりも小さくなる。換言すれば、車両のピッチ角θ_＋，θ₋の絶対値が同一であったとしても、加速時に計測される変位量ｕ_θは、減速時に計測される変位量ｕ_θよりも大きくなる。

そして、上記の数式（数６）を変形することにより、加速時及び減速時のそれぞれにおいて、変位量ｕ_θからピッチ角θを算出する下記の数式が得られる。下記の数式における定数ｃ_＋，ｃ₋，ｄ_＋，ｄ₋は、試験又は計算等によって予め設定された較正値である。加速時の定数ｃ_＋は、減速時の定数ｃ₋よりも小さな値とされている（ｃ_＋＜ｃ₋）。姿勢検出部７６は、下記の数式に基づき、加速時及び減速時におけるピッチ角θを算出する（図８ Ｓ１５）。

表示制御部７７は、プロジェクタ１１によって投影される表示光像の映像データを生成し、光学ユニット１０へ向けて逐次出力する。光学ユニット１０では、映像データに基づく表示光像の光が投影領域ＰＡに投影され、虚像Ｖｉとして結像される。表示制御部７７は、映像データの生成にあたり、映像データを構成する各フレームにて、虚像Ｖｉとなる元画像の描画位置及び描画形状を、道路勾配及び車両姿勢に合わせて補正する処理を繰り返し実施する（図１１参照）。

詳記すると、表示制御部７７は、３次元地図データ、及び車両に搭載されたカメラ等の外界センサの認識情報等に基づき、虚像Ｖｉを重畳させる重畳対象の相対位置を特定する（図１１ Ｓ２１）。表示制御部７７は、取得した重畳対象の相対位置、及び予め規定された運転者のアイリプス及び投影領域ＰＡの各位置の関係に基づき、投影領域ＰＡにて表示光像の光を投影する投影位置を、幾何学的な演算によって設定する（図１１ Ｓ２２）。表示制御部７７は、道路勾配Θｈ（図５参照）が実質的にゼロであり、且つ、ロール及びピッチのいずれも生じていない場合の表示光像の投影位置を、基準位置として設定する。

加えて表示制御部７７は、ロール角演算部７４にて演算さいれたロール角ψの値を取得する（図１１ Ｓ２３）。表示制御部７７は、取得したロール角ψの値が予め設定された上限値を超えているか否かを判定する（図１１ Ｓ２４）。ロール角ψが上限値以下であれば、表示制御部７７は、姿勢検出部７６にて演算された最新のピッチ角θの値を取得する。

表示制御部７７は、車両のピッチ角θと勾配算出部７２から取得する勾配情報とを用いて、車両勾配φａ（図５参照）を算出する。加えて表示制御部７７は、ロール角ψを用いて、ロール運動に伴う投影領域ＰＡの上下方向のずれ分を算出する。表示制御部７７は、車両勾配φａと投影領域ＰＡの上下方向のずれ分とを補正情報として、投影位置を補正する演算を行う（図１１ Ｓ２７）。表示制御部７７は、補正後の投影位置に表示光像が投影されるように、各フレームでの元画像の描画位置を設定する。

一方で、車両のロール角ψが上限値を超えている場合、表示制御部７７は、ピッチ角θを強制的にゼロに設定する（図１１ Ｓ２４）。以上により、投影位置の補正が中止される。上限値は、一例として、運転者から見た虚像Ｖｉの縦方向の表示画角θｖに基づき規定されている。ロール角ψの拡大によれば、運転者から見た重畳対象は、虚像Ｖｉを重畳できる範囲から外れる。具体的に、投影領域ＰＡの上下方向の移動量は、車両の幅方向の中心から投影領域ＰＡまでの幅方向の水平距離と、ロール角ψとの積となる。一方で、表示光像の投影される投影範囲の上下方向の寸法は、アイリプスの中心から投影領域ＰＡまでの距離と、表示画角θｖとの積となる。故に、ロールに伴う投影領域ＰＡの上下方向の移動量が、投影範囲の上下方向の寸法を超えていた場合、投影位置を補正したとしても、虚像Ｖｉは、重畳対象に対して重畳されなくなる。そのため、表示画角θｖから幾何学的に算出した上限値を用いれば、表示制御部７７は、補正不可能な状態に達するタイミングで投影位置の補正を適確に中止させ、基準位置への投影に切り替えさせることができる。

ここまで説明した本実施形態では、表示光像の投影位置が、３次元地図データに基づく勾配情報と、一つの車高センサ４０にて計測された計測情報とによって補正される。故に、車両の姿勢を計測するための複数のセンサ又は複雑な構成は、不要となり得る。したがって、車両姿勢を検出する構成の複雑化を回避しつつ、重畳対象に対する虚像表示のずれの低減が可能になる。

ここで、車両の上下方向への変位には、ピッチ運動に起因する変位分と、ロール運動に起因する変位分とが含まれる。故に本実施形態では、車高センサ４０の出力値に基づく全変位量から、ロール角による変位量ｕ_ψが差し引かれる。以上によれば、車両姿勢を一つの車高センサ４０で把握する形態であっても、投影位置は、車両のピッチ角θに合わせて適確に補正され得る。以上によれば、ロールが発生するようなカーブ走行中においても、虚像Ｖｉは、重畳対象に精度良く重畳表示され続ける。

一方で、車両のロール角ψの拡大によれば、投影位置を補正可能な範囲を超える場合が想定される。そのため本実施形態では、車両のロール角ψが上限値を超えた場合には、投影位置の補正が中止される。以上によれば、重畳対象に無理に重畳させようとする虚像Ｖｉの挙動が運転者に煩わしさを感じさせてしまう事態は、回避される。

また本実施形態では、車速情報及びカーブ情報に基づき、ロール角ψが推定される。これらの値は、一般的に車両に搭載されている車速センサ２４及び操舵角センサ２６を用いて取得可能である。故に、ロール角ψを鑑みて投影位置の補正を行う形態であっても、車両姿勢を検出する構成の複雑化は、回避される。

さらに本実施形態では、投影位置の補正を中止するロール角の上限値が、虚像Ｖｉの縦方向の表示画角θｖに基づき規定されている。表示画角θｖが大きくなるほど、表示光像の投影位置を上下方向に調整する調整代が大きく確保できる。故に、補正中止を判定する上限値が表示画角θｖに基づき規定されれば、光学ユニットの性能を有効に利用しつつ、適切なロール角ψで補正中止を決定することが可能になる。

加えて本実施形態では、変位量ｕ_θからピッチ角θを算出する処理にて、加速時における単位変位量に対応するピッチ角θ_＋が、減速時における単位変位量に対応するピッチ角θ₋と異なっている。以上のように、車両の姿勢変化の特性を鑑みて、適用する数式を切り替える処理によれば、一つの車高センサ４０のみで姿勢変化を検出する形態であっても、表示制御装置１００は、計測した変位量ｕ_θから適切なピッチ角θを算出できる。

具体的に、本実施形態では、車高センサ４０が車両の後部に取り付けられている。こうした形態では、加速時における単位変位量に対応するピッチ角θ_＋を、減速時における単位変位量に対応するピッチ角θ₋よりも小さくすれば、表示制御装置１００は、変位量ｕ_θからピッチ角θを精度良く算出できる。

さらに本実施形態では、無負荷状態での出力値を基準として、車高計測センサの初期値が設定される。こうした設定であれば、搭乗者の人数及び積載物が変化した場合でも、車高センサ４０の出力値の変化から、走行時の姿勢変化に伴うピッチ角θの変化を精度良く算出することが可能になる。

尚、本実施形態では、情報処理部７１が「計測情報取得部」に相当し、勾配算出部７２が「勾配情報取得部」に相当し、ロール角演算部７４が「姿勢情報取得部」に相当し、姿勢検出部７６及び表示制御部７７が協働で「位置設定部」に相当する。

（他の実施形態）
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

上記実施形態では、車高センサにて計測された全変位量から、ロール角による変位分が差し引かれていた。しかし、上記実施形態の変形例１では、ロール角を補正する処理が省略されている。変形例１の姿勢検出部では、下記の数式に基づき、車高センサの出力値Ｖからピッチ角θ_＋，θ₋が算出される。ピッチ角θ_＋を算出する式は、Ｖ−Ｖ_０＞０の場合に適用され、ピッチ角θ₋を算出する式は、Ｖ−Ｖ_０＜０の場合に適用される。

上記の数式における定数ａ_＋，ａ₋，ｂ_＋，ｂ₋は、試験又は計算等によって予め設定された較正値であり、メモリ装置から読み出される。車高センサがリヤサスペンションに設けられていれば、ａ_＋＜ａ₋の関係が成立する。以上により、加速時における単位変位量に対応するピッチ角は、減速時における単位変位量に対応するピッチ角よりも小さくなる。尚、車高センサがフロントサスペンションに設けられていれば、ａ_＋＞ａ₋（数７では「ｃ_＋＞ｃ₋」）の関係が成立する。

上記実施形態では、ロール角を算出するためのカーブ半径が、実舵角及びホイールベースの各値に基づいて算出されていた。しかし、車両にヨーレートセンサが搭載された形態であれば、ヨーレートセンサの出力値（ヨー角）に基づいてカーブ半径が算出されてもよい。さらに、カーブ半径は、３次元地図データから抽出されてもよい。

上記実施形態では、ロール角が上限値を超えた時点で、投影位置の補正が中断されていた。このとき、表示光像の投影位置は、基準位置に戻されなくてもよい。光学ユニットは、投影位置を最大限に移動させた状態で、表示光像の投影を継続させてもよい。また、ロール角の増加に伴う投影位置の補正の中止は、実施されなくてもよい。さらに、補正中止の閾値となる上限値は、適宜変更されてよい。

上記実施形態では、変位量からピッチ角を算出する処理にて、加速時に用いられる数式と、減速時に用いられる数式とが互いに異なっていた。しかし、加速時と減速時とで共通の数式が用いられてもよい。さらに、車高センサが車両の前方に設置されている場合、加速時における単位変位量に対応するピッチ角は、減速時における単位変位量に対応するピッチ角よりも大きくされてよい。

上記実施形態では、映像データの各フレームで元画像を補正する処理により、重畳対象に虚像Ｖｉを重ねた表示が維持されていた。しかし、反射光学系の姿勢を調整する調整機構が光学ユニットに設けられていれば、補正情報に基づいて調整機構を作動させる機械的な制御により、虚像Ｖｉの重畳状態が維持されてもよい。

ここまで説明した表示制御のための処理は、上記の表示制御装置とは異なる構成によって実施されてもよい。例えば表示制御装置は、コンビネーションメータ及びナビゲーション装置等に含まれる構成であってもよい。即ち、コンビネーションメータ及びナビゲーション装置が、上述の表示制御プログラムを制御回路にて実行することにより、表示制御装置の機能を獲得してもよい。さらに、上記実施形態の姿勢検出部にて実施されていた姿勢検出のための演算は、車両に搭載された複数の制御装置の制御回路によって分散処理されてもよい。

さらに、フラッシュメモリ及びハードディスク等の種々の非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）が表示制御プログラムを格納する構成として、メモリ装置に採用可能である。加えて、表示制御プログラムを記憶する記憶媒体は、車載された電子制御ユニットに設けられた記憶媒体に限定されず、当該記憶媒体へのコピー元となる光学ディスク及び汎用コンピュータのハードディスクドライブ等であってもよい。

１０ 光学ユニット、４０ 車高センサ、６１ 処理部、７１ 情報処理部（計測情報取得部）、７２ 勾配算出部（勾配情報取得部）、７４ ロール角演算部（姿勢情報取得部）、７６ 姿勢検出部（位置設定部）、７７ 表示制御部（位置設定部）、１００ 表示制御装置、ＰＡ 投影領域、Ｖｉ 虚像、θｖ 表示画角

Claims (8)

1. 光学ユニット（１０）から投影領域（ＰＡ）への表示光像の投影によって車両の前景に重畳される虚像（Ｖｉ）の表示を制御する表示制御装置であって、
   前記虚像を重畳させる重畳対象の相対位置に基づき、前記投影領域に投影される前記表示光像の投影位置を設定する位置設定部（７６，７７）と、
   前記車両に生じる上下方向の変位を計測する一つの車高センサ（４０）から計測情報を取得する計測情報取得部（７１）と、
   前記車両が走行する道路の勾配を示した勾配情報を取得する勾配情報取得部（７２）と、
   前記車両のロール角に関連する姿勢情報を取得する姿勢情報取得部（７４）と、を備え、
   前記位置設定部は、
   前記計測情報及び前記勾配情報に基づき、前記表示光像の前記投影位置を補正し、
   前記姿勢情報の示す前記ロール角が予め規定された上限値を超えた場合に、前記投影位置の補正を中止する表示制御装置。
2. 前記位置設定部は、前記計測情報に含まれる前記車両のロール運動に伴う上下方向の変位分を、前記姿勢情報を用いて補正する請求項１に記載の表示制御装置。
3. 前記姿勢情報取得部は、前記車両の走行速度を示す車速情報と、前記車両が走行する道路のカーブ半径を示すカーブ情報とを、前記姿勢情報として取得し、
   前記位置設定部は、前記車速情報及び前記カーブ情報に基づき推定される前記ロール角が前記上限値を超えると判定した場合に、前記投影位置の補正を中止する請求項１又は２に記載の表示制御装置。
4. 前記上限値は、前記光学ユニットにおける前記虚像の上下方向の表示画角（θｖ）に基づき規定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示制御装置。
5. 前記位置設定部は、前記計測情報が示す上下方向の変位量に基づき、前記車両のピッチ角を算出し、
   前記車両の加速時において上下方向に生じる単位変位量に対応するピッチ角は、減速時における前記単位変位量に対応するピッチ角と異なる請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示制御装置。
6. 前記車高センサは、前記車両の前後方向にて中央よりも後方で上下方向の変位を計測し、
   加速時における前記単位変位量に対応するピッチ角は、減速時における前記単位変位量に対応するピッチ角よりも小さい請求項５に記載の表示制御装置。
7. 前記計測情報取得部は、上下方向の変位を前記車両に生じさせる負荷が作用していない無負荷状態での前記車高センサの出力値を、この車高センサの基準値とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示制御装置。
8. 光学ユニット（１０）から投影領域（ＰＡ）への表示光像の投影によって車両の前景に重畳される虚像（Ｖｉ）の表示を制御する表示制御プログラムであって、
   少なくとも一つの処理部（６１）を
   前記虚像を重畳させる重畳対象の相対位置に基づき、前記投影領域に投影される前記表示光像の投影位置を設定する位置設定部（７６，７７）、
   前記車両に生じる上下方向の変位を計測する一つの車高センサ（４０）から計測情報を取得する計測情報取得部（７１）、
   前記車両が走行する道路の勾配を示した勾配情報を取得する勾配情報取得部（７２）、
   前記車両のロール角に関連する姿勢情報を取得する姿勢情報取得部（７４）、として機能させ、
   前記位置設定部は、
   前記計測情報及び前記勾配情報に基づき、前記表示光像の前記投影位置を補正し、
   前記姿勢情報の示す前記ロール角が予め規定された上限値を超えた場合に、前記投影位置の補正を中止する表示制御プログラム。

Images