JP7383529B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用表示装置に関する。

近年、自動車等の車両には、例えば、表示デバイスに表示される表示画像を反射ミラー等を介してウインドシールド等に投影することで、運転者に虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）を搭載するものがある。ヘッドアップディスプレイには、運転者の安全運転を支援する目的で、車両前方の実風景における周辺車両や歩行者、信号、標識、車線等に視覚情報を重畳して表示するＡＲ－ＨＵＤがある。例えば、特許文献１では、車両内に設定された基準視点から見て、前方風景における基準視点から適正距離範囲が虚像の表示領域に入り、所定距離範囲に存在する対象物（例えば路面）に対する輻輳角と、表示領域内に表示される虚像に対する輻輳角との差が１°以下となるＨＵＤ装置が開示されている。

特開２０１８－１２２６１９号公報

ところで、実風景における路面に虚像を重畳して表示するＡＲ－ＨＵＤでは、路面上の任意の重畳範囲に虚像を重畳表示させるために虚像表示領域を設定している。この虚像表示領域は、運転者の基準視点の上下方向の変化に対応させるために一定の大きさが必要となる。一方、虚像表示領域に虚像を重畳表示するだけでなく、重畳表示する必要がない一般的な虚像（例えば車速等）を表示させたいとの要望があることから、重畳表示領域を十分に確保しつつ非重畳領域を追加するために、虚像表示領域をさらに拡大する必要がある。

しかしながら、虚像表示領域全体を広げると、各視点に対応する通常領域を確保しければならないことから、ヘッドアップディスプレイを構成する反射ミラーを大きくせざるをえず、当該反射ミラーが収容された画像表示部が大型化するおそれがある。

本発明は、虚像表示領域の拡大を図りつつ画像表示部の小型化を図ることができる車両用表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両用表示装置は、表示画像を車両の被投影部材に投影し、前記被投影部材に投影された前記表示画像に対応する虚像を、当該虚像を表示する虚像表示領域内に表示し、前記車両の運転者に視認させる画像表示部と、前記車両前方の実風景における重畳対象を検出する検出部と、前記運転者の視点位置を取得する視点位置取得部と、前記重畳対象に重畳させる重畳虚像を、前記画像表示部により前記車両前方の実風景に重畳して表示させる制御部と、を備え、前記虚像表示領域は、前記重畳虚像が表示される第１表示領域と、前記第１表示領域の上下方向の少なくとも一方の端部に隣り合うように配置され、前記重畳虚像と異なる非重畳虚像が表示される第２表示領域と、で構成され、前記第１表示領域は、前記運転者の視点から見て前記車両前方の路面に設定された重畳範囲に対応するものであって、当該第１表示領域の上端が、前記運転者の視点位置のうち基準視点位置に対して上側に位置する最上端視点位置と、前記重畳範囲の前後方向の前端とを結ぶ直線上に位置し、かつ、当該第１表示領域の下端が、前記基準視点位置に対して下側に位置する最下端視点位置と、前記重畳範囲の前後方向の後端とを結ぶ直線上に位置し、前記第２表示領域は、前記運転者が識別可能な前記非重畳虚像を表示できる有効表示幅を有し、前記画像表示部は、前記表示画像を表示光として出射する表示器と、前記表示器から前記被投影部材までの前記表示光の光路上に配置され、前記表示光を前記被投影部材に向けて反射する反射ミラーと、前記反射ミラーの角度を変更する駆動部と、を有し、前記制御部は、前記視点位置の上下方向の移動に応じて、前記駆動部により前記反射ミラーの角度を変更し、前記虚像表示領域における第１表示領域の位置を移動させ、前記視点位置が前記基準視点位置より上方向に移動するに伴って、前記最上端視点位置のときに前記第１表示領域の上端が前記虚像表示領域の上端に位置するように前記第１表示領域を前記虚像表示領域における上側に移動させ、前記視点位置が前記基準視点位置より下方向に移動するに伴って、前記最下端視点位置のときに前記第１表示領域の下端が前記虚像表示領域の下端に位置するように前記第１表示領域を前記虚像表示領域における下側に移動させる、ことを特徴とする。

本発明に係る車両用表示装置は、虚像表示領域の拡大を図りつつ画像表示部の小型化を図ることができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両用表示装置を搭載した車両の概略構成を示す模式図である。 図２は、実施形態に係る車両用表示装置の概略構成を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係る車両用表示装置における運転者の視点位置と、虚像表示領域と、路面の重畳範囲との関係を示す第１模式図である。 図４は、実施形態に係る車両用表示装置における運転者の視点位置と、虚像表示領域と、路面の重畳範囲との関係を示す第２模式図である。 図５は、実施形態に係る車両用表示装置における運転者の視点位置と、虚像表示領域と、路面の重畳範囲との関係を示す第３模式図である。 図６は、実施形態に係る車両用表示装置における運転者の各視点位置に対応する虚像表示領域を示す模式図である。 図７は、実施形態に係る車両用表示装置における運転者の各視点位置に対応する虚像表示領域と、光路幅と、反射ミラーのサイズとの関係を示す模式図である。 図８は、実施形態に係る車両用表示装置により車両のウインドシールドに投影される虚像と虚像表示領域の一例を示す模式図である。 図９は、実施形態に係る車両用表示装置における運転者の各視点位置に対応する虚像表示領域を示す模式図である。

以下に、本発明の実施形態に係る車両用表示装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本発明が限定されるものではない。以下の実施形態における構成要素には、いわゆる当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、以下の実施形態における構成要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

［実施形態］
本実施形態に係る車両用表示装置について説明する。図１は、車両用表示装置を搭載した車両の概略構成を示す模式図である。図２は、車両用表示装置の概略構成を示すブロック図である。図３～図５は、車両用表示装置における運転者の視点位置と、虚像表示領域と、路面の重畳範囲との関係を示す模式図である。図６は、車両用表示装置における運転者の各視点位置に対応する虚像表示領域を示す模式図である。図７は、車両用表示装置における運転者の各視点位置に対応する虚像表示領域と、光路幅と、反射ミラーのサイズとの関係を示す模式図である。図８は、車両用表示装置により車両のウインドシールドに投影される虚像と虚像表示領域の一例を示す模式図である。図９は、車両用表示装置における運転者の各視点位置に対応する虚像表示領域を示す模式図である。なお、図４における光軸Ｏ（オー）は、後述する反射ミラー３１の光軸である。

なお、以下の説明において、特に記載しない限り、図１、図３～図６、図８に示すＸ方向は、本実施形態における車両の幅方向であり、左右方向である。Ｙ方向は、本実施形態における車両の前後方向であり、幅方向と直交する方向である。Ｚ方向は、本実施形態における車両の上下方向であり、幅方向及び前後方向と直交する方向である。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、相互に直交するものとする。なお、便宜的に、Ｘ方向のうち、Ｘ１方向を左方向、Ｘ２方向を右方向とし、Ｙ方向のうち、Ｙ１方向を前方または車両の進行方向、Ｙ２方向を後方とする。Ｚ方向は、例えば、車両の鉛直方向に従う。

本実施形態に係る車両用表示装置１は、例えば、自動車等の車両１００に搭載される。図１に示す車両用表示装置１は、表示器３０に表示される表示画像を車両１００の運転者Ｄの前方にあるウインドシールド１０４に投影し、ウインドシールド１０４に投影された表示画像に対応する虚像Ｓを、運転者Ｄに視認させるものである。車両１００の内部（の車室）には、ウインドシールド１０４の上側にルーフ１０３が連結され、下側にインストルメントパネル１０２が設けられている。インストルメントパネル１０２の後方には、ステアリングコラム１０５に回転自在に支持されたステアリングホイール１０１が設けられている。運転者Ｄは、ステアリングホイール１０１の後方に設けられた運転席１０６に着座した乗員であり、ウインドシールド１０４を介して車両１００の前方を視認することができる。ウインドシールド１０４は、被投影部材の一例である。ウインドシールド１０４は、半透過性を有し、車両用表示装置１から入射する表示光Ｌを運転者Ｄに向けて反射する。運転者Ｄは、運転席１０６に着座した状態で、ウインドシールド１０４に投影される表示画像を車両１００の進行方向における前方に存在する虚像Ｓとして視認することができる。本実施形態における車両用表示装置１は、車両前方カメラ２と、運転者カメラ３と、装置本体４とを含んで構成され、ナビゲーション装置５に接続されている（図１、図２）。

ナビゲーション装置５は、検出部の一例である。ナビゲーション装置５は、いわゆるカーナビであり、地図情報や自車両１００の位置情報、車両１００の周辺の道路状況を示す情報等の各種情報を運転者Ｄに提供するものである。ナビゲーション装置５は、例えば、外部のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星（不図示）から無線通信を介して自車両１００の位置情報を取得して運転者Ｄに提供することができる。また、ナビゲーション装置５は、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）（不図示）から無線通信を介して各種情報を取得して運転者Ｄに提供することができる。また、ナビゲーション装置５は、外部の先進運転支援システム（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）から無線通信を介して各種情報を取得して運転者Ｄに提供する構成であってもよい。また、ナビゲーション装置５は、例えば、各種情報を装置内部のメモリ（不図示）から読み出して運転者Ｄに提供する構成であってもよい。ナビゲーション装置５は、車両用表示装置１からの取得要求に応じて、上記各種情報を当該車両用表示装置１に出力する。

車両前方カメラ２は、検出部の一例である。車両前方カメラ２は、ウインドシールド１０４を通して車両前方の実風景を連続して撮像し、撮像した画像を前方画像として取得するものである。車両前方カメラ２は、車両１００の車室内のルーフ１０３またはバックミラー（不図示）等に配置される（図１）。本実施形態の車両前方カメラ２は、アイボックスＥＢの外側から車両前方の実風景を撮影する（図４）。アイボックスＥＢは、視点位置（アイポイント）ＥＰを含み、車両前方の実風景に重ねて表示される虚像Ｓを視認可能な空間領域である。運転者Ｄは、運転席１０６に着座した状態でアイボックスＥＢの内側から車両前方の実風景を見ることで、車両前方の実風景に重ねて表示される虚像Ｓを視認することができる。車両前方カメラ２は、例えば、車両前方の実風景を動画として撮像し、撮影した動画から得られる静止画を前方画像として取得することができる。車両前方カメラ２は、装置本体４に接続され、前方画像を装置本体４に逐次出力する。なお、車両前方カメラ２は、撮影した動画をそのまま装置本体４に出力してもよい。

運転者カメラ３は、視点位置取得部の一例である。運転者カメラ３は、車両１００の車室内に配置され、運転者Ｄの顔部を連続して撮像し、撮像した画像を運転者画像として取得するものである。運転者カメラ３は、例えば、車室内のステアリングコラム１０５の上部で、かつ運転者Ｄから見てステアリングホイール１０１の背後に配置される。運転者カメラ３は、例えば、運転者Ｄの顔部を動画として撮像し、撮像した動画から得られる静止画を運転者画像として取得することができる。運転者カメラ３は、装置本体４に接続され、運転者画像を装置本体４に逐次出力する。なお、運転者カメラ３は、撮影した動画をそのまま装置本体４に出力してもよい。

装置本体４は、表示画像をウインドシールド１０４に投影するものである。装置本体４は、例えば車両１００のインストルメントパネル１０２の内側に配置されている（図１）。インストルメントパネル１０２の上面には、開口１０２ａが設けられている。装置本体４は、開口１０２ａを介してウインドシールド１０４に向けて表示光Ｌを照射することで表示画像を投影する。本実施形態における装置本体４は、画像解析部１０と、画像投影部１１と、制御部１２とを含んで構成される（図２）。画像解析部１０及び制御部１２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、及び各種インタフェース等を有するマイクロコントローラ上で機能する部分である。

画像解析部１０は、検出部の一例であり、視点位置取得部の一例である。画像解析部１０は、車両前方カメラ２、運転者カメラ３、及び制御部１２に接続され、車両前方カメラ２及び運転者カメラ３から入力された画像信号を解析し、解析した結果を制御部１２に出力するものである。画像解析部１０は、車両前方カメラ２から画像信号として前方画像が入力された場合、当該前方画像に基づいて、公知の画像解析手法により、車両前方の実風景における重畳対象を検出する。この重畳対象は、例えば、車両前方の実風景における周辺車両（対向車、先行車を含む）、歩行者、信号機、標識、車線等が含まれる。周辺車両には、自車両の先行車両、駐車車両、並走車両（自転車等の軽車両を含む）等が含まれる。歩行者には、車道を横断する者、車道や歩道を歩く者等が含まれる。信号機は、交通信号機、踏切信号等が含まれる。標識は、道路標識が含まれる。車線１１１，１１２は、法令上の車線である。画像解析部１０は、検出した重畳対象を重畳対象情報として制御部１２に逐次出力する。この重畳対象情報には、例えば、重畳対象の有無や画面上の位置（座標）等が含まれる。

画像解析部１０は、運転者カメラ３から画像信号として運転者画像が入力された場合、当該運転者画像に基づいて、公知の画像解析手法により、運転者Ｄの視点位置ＥＰを取得する。画像解析部１０は、取得した運転者Ｄの視点位置ＥＰを視点位置情報として制御部１２に逐次出力する。この視点位置情報には、例えば、運転者Ｄの視点位置（座標）等が含まれる。

画像投影部１１は、画像表示部の一例である。画像投影部１１は、制御部１２に接続され、制御部１２から入力された表示画像を、ウインドシールド１０４に投影するものである。画像投影部１１は、表示画像を車両１００のウインドシールド１０４に投影し、ウインドシールド１０４に投影された表示画像に対応する虚像Ｓを、虚像表示領域２０内に表示し、車両１００の運転者Ｄに視認させるものである。画像投影部１１は、表示器３０と、反射ミラー３１と、駆動部３２とを含んで構成される。表示器３０は、ウインドシールド１０４に投影される表示画像を表示光Ｌとして出射するものである。反射ミラー３１は、例えば、凹面鏡であり、表示器３０から出射された表示光Ｌをウインドシールド１０４に向けて反射するものである。反射ミラー３１は、例えば駆動部３２に取り付けられている。駆動部３２は、反射ミラー３１の角度を変更するものである。駆動部３２は、例えば、制御部１２からの制御信号に応じて、公知の技術（例えば、特開２００５－２９７６１９号公報、特開２０１３－１６０８４１号公報等）により反射ミラー３１の角度を変更する。

制御部１２は、画像解析部１０、画像投影部１１、及びナビゲーション装置５に接続され、これらから各種情報を取得する。制御部１２は、ナビゲーション装置５及び画像解析部１０から取得した各種情報に基づいて画像投影部１１を制御し、虚像表示領域２０に虚像Ｓを表示させる表示画像制御を行う。制御部１２は、例えば、ナビゲーション装置５から取得した地図情報や自車両１００の位置情報、車両１００の周辺の道路状況を示す情報等を虚像Ｓとして表示させる表示画像制御を行う。また、制御部１２は、画像解析部１０から取得した重畳対象情報に基づいて画像投影部１１を制御し、重畳対象に重畳させる重畳虚像Ｓｏを虚像表示領域２０に表示することで実風景における重畳対象に当該虚像Ｓを重畳させる表示画像制御を行う。重畳虚像Ｓｏは、虚像Ｓのうち、実風景における重畳対象に重畳されるものである。

虚像表示領域２０は、画像投影部１１により虚像Ｓを表示することができ、かつ運転者Ｄに当該虚像Ｓを視認させることができる表示領域である。虚像表示領域２０は、運転者Ｄの視点位置ＥＰと、運転者Ｄの視点から見て車両１００の前方の路面１１０に設定された重畳範囲ＯＲとに基づいて設定される。重畳範囲ＯＲは、車両前方の実風景において虚像Ｓを重畳させる目標範囲である。重畳範囲ＯＲは、例えば基準点Ｇから前方に２０ｍ離れた後端Ｇ１から基準点Ｇから前方に１００ｍ離れた前端Ｇ２までの間を占める範囲である。この場合、重畳範囲ＯＲは、前後方向の幅が８０ｍである。以下、虚像表示領域２０は、後述する虚像表示領域２０Ａ，２０Ｂの総称である。

虚像表示領域２０Ａ（２０）は、運転者Ｄの視点位置ＥＰのうち、最上端視点位置ＥＰ２および最下端視点位置ＥＰ３と、重畳範囲ＯＲとに基づいて設定される。最上端視点位置ＥＰ２は、運転者Ｄの視点位置ＥＰのうち、基準視点位置ＥＰ１に対して上側に位置する。最下端視点位置ＥＰ３は、運転者Ｄの視点位置ＥＰのうち、基準視点位置ＥＰ１に対して下側に位置する。基準視点位置ＥＰ１、最上端視点位置ＥＰ２、及び最下端視点位置ＥＰ３は、アイボックスＥＢに含まれる。虚像表示領域２０Ａは、最上端視点位置ＥＰ２と重畳範囲ＯＲの前後方向の前端Ｇ２とを結ぶ直線Ｌ２上に、当該虚像表示領域２０Ａの上端が位置し、かつ最下端視点位置ＥＰ３と重畳範囲ＯＲの前後方向の後端Ｇ１とを結ぶ直線Ｌ１上に、当該虚像表示領域２０Ａの下端が位置するように形成されている。虚像表示領域２０Ａは、路面１１０上の任意の重畳範囲ＯＲに虚像Ｓを重畳表示させるための表示領域であることから、重畳表示をしない非重畳虚像Ｓｎを表示させるには、より大きな表示領域が必要である。非重畳虚像Ｓｎは、実風景における重畳対象に対して重畳させる虚像Ｓではなく、例えば、車両１００の車速や車両１００が通行している道路の制限速度、車両１００の状態を示す各種インジケータ等に対応するものである。車両１００の車速や状態を示す情報は、例えば、車両１００において各部を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット；Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等（不図示）から取得される。車両１００が通行している道路の制限速度等は、ナビゲーション装置５から取得される。

本実施形態の虚像表示領域２０Ｂは、運転者Ｄが識別可能な非重畳虚像Ｓｎを表示させることを考慮し、虚像表示領域２０Ａより大きな領域を有する。虚像表示領域２０Ｂにおける反射ミラー３１とウインドシールド１０４との間の光路幅４５Ｂは、虚像表示領域２０Ａにおける反射ミラー３１とウインドシールド１０４との間の光路幅４５Ａより大きい。虚像表示領域２０Ｂは、第１表示領域４１と、第２表示領域４２と、で構成される。本実施形態の制御部１２は、画像解析部１０から取得した視点位置情報に基づいて画像投影部１１を制御し、視点位置ＥＰの上下方向の移動に応じて、駆動部３２により反射ミラー３１の角度を変更し、虚像表示領域２０Ｂにおける第１表示領域４１の位置を移動させる。

第１表示領域４１は、虚像表示領域２０Ｂにおいて、重畳虚像Ｓｏが表示される領域である。第１表示領域４１は、運転者Ｄの視点（ＥＰ）から見て車両前方の路面１１０に設定された重畳範囲ＯＲに対応するものである。第１表示領域４１は、上述した虚像表示領域２０Ａに相当する。第１表示領域４１は、当該第１表示領域４１の上端が、運転者Ｄの視点位置ＥＰのうち基準視点位置ＥＰ１に対して上側に位置する最上端視点位置ＥＰ２と、重畳範囲ＯＲの前後方向の前端Ｇ２とを結ぶ直線Ｌ２上に位置し、かつ、当該第１表示領域４１の下端が、基準視点位置ＥＰ１に対して下側に位置する最下端視点位置ＥＰ３と、重畳範囲ＯＲの前後方向の後端Ｇ１とを結ぶ直線Ｌ１上に位置する。第１表示領域４１、すなわち虚像表示領域２０Ａは、運転者Ｄの視点位置がどの位置にあっても、設定された重畳範囲ＯＲに重畳虚像Ｓｏを表示させることができる。

第２表示領域４２は、第１表示領域４１の上下方向の少なくとも一方の端部に隣り合うように配置され、重畳虚像Ｓｏと異なる非重畳虚像Ｓｎが表示される領域である。虚像表示領域２０Ａに対して第２表示領域４２を加えたものが虚像表示領域２０Ｂに相当する。第２表示領域４２は、虚像表示領域２０Ｂの上下方向において、運転者Ｄが識別可能な非重畳虚像Ｓｎを表示できる有効表示幅Ｗを有する。第２表示領域４２は、運転者Ｄの視点位置ＥＰが基準視点位置ＥＰ１である場合、虚像表示領域２０Ｂの上下方向において、第１表示領域４１を挟んで第２表示領域４２ａ，第２表示領域４２ｂに分割される。第２表示領域４２ａは、視点位置ＥＰが基準視点位置ＥＰ１から最上端視点位置ＥＰ２に移動するに伴って、有効表示幅Ｗａが小さくなっていく。一方、第２表示領域４２ａは、視点位置ＥＰが基準視点位置ＥＰ１から最下端視点位置ＥＰ３に移動するに伴って、有効表示幅Ｗａが大きくなっていく。第２表示領域４２ｂは、視点位置ＥＰが基準視点位置ＥＰ１から最上端視点位置ＥＰ２に移動するに伴って、有効表示幅Ｗｂが大きくなっていく。一方、第２表示領域４２ｂは、視点位置ＥＰが基準視点位置ＥＰ１から最下端視点位置ＥＰ３に移動するに伴って、有効表示幅Ｗｂが小さくなっていく。

制御部１２は、運転者Ｄの視点位置ＥＰが基準視点位置ＥＰ１より上方向に移動するに伴って、最上端視点位置ＥＰ２のときに第１表示領域４１の上端が虚像表示領域２０Ｂの上端に位置するように第１表示領域４１を虚像表示領域２０Ｂにおける上側に移動させる。制御部１２は、視点位置ＥＰの上方向に移動に応じて、虚像表示領域２０Ｂにおける第１表示領域４１を上側に移動させると、第１表示領域４１の移動方向と反対側にある第２表示領域４２ｂの有効表示幅Ｗｂが大きくなる。

また、制御部１２は、運転者Ｄの視点位置ＥＰが基準視点位置ＥＰ１より下方向に移動するに伴って、最下端視点位置ＥＰ２のときに第１表示領域４１の下端が虚像表示領域２０Ｂの下端に位置するように第１表示領域４１を虚像表示領域２０Ｂにおける下側に移動させる。制御部１２は、視点位置ＥＰの下方向の移動に応じて、虚像表示領域２０Ｂにおける第１表示領域４１を下側に移動させると、第１表示領域４１の移動方向と反対側にある第２表示領域４２ａの有効表示幅Ｗａが大きくなる。制御部１２は、視点位置ＥＰの移動に応じて、駆動部３２により反射ミラー３１の角度を変更し、虚像表示領域２０Ｂにおける第１表示領域４１の位置を動かすことなく、移動前の虚像表示領域２０Ｂと移動後の虚像表示領域２０Ｂとの相対位置を変更する。

次に、車両用表示装置１における表示画像制御の流れについて説明する。制御部１２は、視点位置情報を取得した場合、前回取得した視点位置ＥＰと今回取得した視点位置ＥＰとを比較し、視点位置ＥＰが上下方向に移動したかを判定する。制御部１２は、視点位置ＥＰが移動したと判定した場合、視点位置ＥＰの移動方向と移動量に基づいて反射ミラー３１の駆動方向と駆動量を算出する。制御部１２は、算出した反射ミラー３１の駆動方向と駆動量に基づいて、駆動部３２を駆動し反射ミラー３１の角度を変更する。反射ミラー３１の角度が変更されると、虚像表示領域２０Ｂにおける第１表示領域４１の位置が移動する。例えば、制御部１２は、視点位置ＥＰが基準視点位置ＥＰ１から最上端視点位置ＥＰ２に移動したと判定した場合、駆動部３２を駆動し反射ミラー３１の角度を変更し、虚像表示領域２０Ｂにおける第１表示領域４１の上端が当該虚像表示領域２０Ｂの上端に位置するように、第１表示領域４１を上側に移動させる。この場合、虚像表示領域２１（２０Ｂ）は、図９に示す虚像表示領域２２（２０Ｂ）となり、第２表示領域４２ｂの有効表示幅Ｗｂが第２表示領域４２の有効表示幅Ｗとなる。虚像表示領域２２（２０Ｂ）において、第２表示領域４２ａの有効表示幅Ｗａは、最も狭くなる。一方、制御部１２は、視点位置ＥＰが基準視点位置ＥＰ１から最下端視点位置ＥＰ３に移動したと判定した場合、駆動部３２を駆動し反射ミラー３１の角度を変更し、虚像表示領域２０Ｂにおける第１表示領域４１の下端が当該虚像表示領域２０Ｂの下端に位置するように、第１表示領域４１を下側に移動させる。この場合、虚像表示領域２１（２０Ｂ）は、図９に示す虚像表示領域２３（２０Ｂ）となり、第２表示領域４２ａの有効表示幅Ｗａが第２表示領域４２の有効表示幅Ｗとなる。虚像表示領域２３（２０Ｂ）において、第２表示領域４２ｂの有効表示幅Ｗｂは、最も狭くなる。

以上説明した車両用表示装置１は、制御部１２が、視点位置ＥＰの上下方向の移動に応じて、駆動部３２により反射ミラー３１の角度を変更し、虚像表示領域２０Ｂにおける第１表示領域４１の位置を移動させる。制御部１２は、視点位置ＥＰが基準視点位置ＥＰ１より上方向に移動するに伴って、最上端視点位置ＥＰ２のときに第１表示領域４１の上端が虚像表示領域２０Ｂの上端に位置するように第１表示領域４１を虚像表示領域２０Ｂにおける上側に移動させる。さらに、制御部１２は、視点位置ＥＰが基準視点位置ＥＰ１より下方向に移動するに伴って、最下端視点位置ＥＰ２のときに第１表示領域４１の下端が虚像表示領域２０Ｂの下端に位置するように第１表示領域４１を虚像表示領域２０Ｂにおける下側に移動させる。

上記構成により、虚像表示領域全体を拡大した場合であっても、反射ミラー３１のサイズを拡大することなく、運転者Ｄの視点位置変更に対応する表示機能を向上させることができ、あわせて画像投影部１１の小型化を図ることができる。例えば、虚像表示領域２０Ａを虚像表示領域２０Ｂに拡大する場合、虚像表示領域２０Ａにおける反射ミラー３１とウインドシールド１０４との間の光路幅４５ｌは、虚像表示領域２０Ａにおける光路幅４５ｓよりも大きい（図７）。そこで、制御部１２は、上述したように、視点位置ＥＰの移動に伴って、反射ミラー３１の角度を変更し、第１表示領域４１を虚像表示領域２０Ｂにおいて移動させることで、虚像表示領域２０Ｂにおける光路幅４５ｌが小さくなる。この結果、反射ミラー３１の角度を変更することで対応することが可能となり、反射ミラー３１のサイズをＷｓ→Ｗｌ（Ｗｌ＞Ｗｓ）に変更し、反射ミラー３１を収容する画像投影部１１を小型化することができる。

本実施形態における車両用表示装置１は、第１表示領域４１が、当該第１表示領域４１の上端が、運転者Ｄの視点位置ＥＰのうち基準視点位置ＥＰ１に対して上側に位置する最上端視点位置ＥＰ２と、重畳範囲ＯＲの前後方向の前端Ｇ２とを結ぶ直線Ｌ２上に位置し、かつ、当該第１表示領域４１の下端が、基準視点位置ＥＰ１に対して下側に位置する最下端視点位置ＥＰ３と、重畳範囲ＯＲの前後方向の後端Ｇ１とを結ぶ直線Ｌ１上に位置する。これにより、制御部１２は、第１表示領域４１に重畳虚像Ｓｏを表示させることで、車両前方の実風景における路面１１０上の任意の重畳範囲ＯＲに重畳虚像Ｓｏを表示させることができる。

制御部１２は、視点位置ＥＰの移動に応じて、駆動部３２により反射ミラー３１の角度を変更し、虚像表示領域２０Ｂにおける第１表示領域４１の位置を動かすことなく、移動前の虚像表示領域２０Ｂと移動後の虚像表示領域２０Ｂとの相対位置を変更する。これにより、視点位置ＥＰの移動前後で、重畳表示に必要な第１表示領域４１の表示幅を確保しつつ、非重畳虚像Ｓｎの表示に必要な第２表示領域４２の有効表示幅Ｗを確保することが可能なる。

なお、上記実施形態では、制御部１２は、視点位置ＥＰの上下方向の移動に応じて、虚像表示領域２０Ｂにおける第１表示領域４１の位置を移動させているが、これに限定されるものではない。例えば、制御部１２は、視点位置ＥＰの上下方向の移動に応じて、駆動部３２により反射ミラー３１の角度を変更し、虚像表示領域２０Ｂの位置を移動させる構成であってもよい。制御部１２は、視点位置ＥＰが基準視点位置ＥＰ１より上方向に移動するに伴って、虚像表示領域２２（２０Ｂ）の上端が、最上端視点位置ＥＰ２と、重畳範囲ＯＲの前後方向の前端Ｇ２とを結ぶ直線Ｌ２上に位置するように、当該虚像表示領域２０Ｂの位置を移動させる。また、制御部１２は、視点位置ＥＰが基準視点位置ＥＰ１より下方向に移動するに伴って、虚像表示領域２３（２０Ｂ）の下端が、最下端視点位置ＥＰ３と、重畳範囲ＯＲの前後方向の後端Ｇ１とを結ぶ直線Ｌ１上に位置するように、当該虚像表示領域２０Ｂの位置を移動させる。上記構成により、上述した車両用表示装置１と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、車両用表示装置１は、表示画像を車両１００のウインドシールド１０４に投影しているが、これに限定されず、例えばコンバイナ等に投影してもよい。

また、上記実施形態では、車両用表示装置１は、自動車等の車両１００に適用されているが、これに限定されず、例えば車両１００以外の船舶や航空機等に適用してもよい。

１ 車両用表示装置
２ 車両前方カメラ
３ 運転者カメラ
４ 装置本体
５ ナビゲーション装置
１０ 画像解析部
１１ 画像投影部
１２ 制御部
２０ 虚像表示領域
２０Ａ，２０Ｂ 虚像表示領域
３０ 表示器
３１ 反射ミラー
３２ 駆動部
４１ 第１表示領域
４２ 第２表示領域
４５Ａ,４５Ｂ 光路幅
１００ 車両
１０４ ウインドシールド
１１０ 路面
１１１,１１２ 車線
Ｄ 運転者
ＥＰ 視点位置
ＥＰ１ 基準視点位置
ＥＰ２ 最上端視点位置
ＥＰ３ 最下端視点位置
ＯＲ 重畳範囲
Ｓ 虚像
Ｓｏ 重畳虚像
Ｓｎ 非重畳虚像
Ｗ 有効表示幅

Claims (1)

1. 表示画像を車両の被投影部材に投影し、前記被投影部材に投影された前記表示画像に対応する虚像を、当該虚像を表示する虚像表示領域内に表示し、前記車両の運転者に視認させる画像表示部と、
   前記車両前方の実風景における重畳対象を検出する検出部と、
   前記運転者の視点位置を取得する視点位置取得部と、
   前記重畳対象に重畳させる重畳虚像を、前記画像表示部により前記車両前方の実風景に重畳して表示させる制御部と、を備え、
   前記虚像表示領域は、
   前記重畳虚像が表示される第１表示領域と、
   前記第１表示領域の上下方向の少なくとも一方の端部に隣り合うように配置され、前記重畳虚像と異なる非重畳虚像が表示される第２表示領域と、で構成され、
   前記第１表示領域は、
   前記運転者の視点から見て前記車両前方の路面に設定された重畳範囲に対応するものであって、当該第１表示領域の上端が、前記運転者の視点位置のうち基準視点位置に対して上側に位置する最上端視点位置と、前記重畳範囲の前後方向の前端とを結ぶ直線上に位置し、かつ、当該第１表示領域の下端が、前記基準視点位置に対して下側に位置する最下端視点位置と、前記重畳範囲の前後方向の後端とを結ぶ直線上に位置し、
   前記第２表示領域は、
   前記運転者が識別可能な前記非重畳虚像を表示できる有効表示幅を有し、
   前記画像表示部は、
   前記表示画像を表示光として出射する表示器と、
   前記表示器から前記被投影部材までの前記表示光の光路上に配置され、前記表示光を前記被投影部材に向けて反射する反射ミラーと、
   前記反射ミラーの角度を変更する駆動部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記視点位置の上下方向の移動に応じて、前記駆動部により前記反射ミラーの角度を変更し、前記虚像表示領域における第１表示領域の位置を移動させ、
   前記視点位置が前記基準視点位置より上方向に移動するに伴って、前記最上端視点位置のときに前記第１表示領域の上端が前記虚像表示領域の上端に位置するように前記第１表示領域を前記虚像表示領域における上側に移動させ、
   前記視点位置が前記基準視点位置より下方向に移動するに伴って、前記最下端視点位置のときに前記第１表示領域の下端が前記虚像表示領域の下端に位置するように前記第１表示領域を前記虚像表示領域における下側に移動させる、
   ことを特徴とする車両用表示装置。

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