JP2018158725A - ヘッドアップディスプレイ、制御方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】虚像距離の変更を行うことなく、観察者の目の負担を好適に軽減することが可能なヘッドアップディスプレイを提供する。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ２は、ヘッドアップディスプレイは、光源ユニット４と、コンバイナ９とを備える。光源ユニット４の制御部５５は、前方風景を撮影するカメラ３から取得される画像Ｉｍ等に基づき、注意対象物Ｏｂｊの位置を認識する。また、制御部５５は、運転者から予め設定された虚像距離Ｌｖに結像するように虚像Ｉｖをコンバイナ９により表示させる。さらに、制御部５５は、虚像距離Ｌｖを基準とした虚像近傍範囲Ｒｎ内に注意対象物Ｏｂｊが位置する場合に、少なくとも１つの虚像Ｉｖを、当該注意対象物Ｏｂｊの近傍位置に表示させる。【選択図】図９

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイの表示技術に関する。

前方風景に重ねて虚像を表示するヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイにおいて、観察者の視点から虚像までの距離である虚像距離を調整する技術が従来から知られている。例えば、特許文献１には、実際の背景の位置が虚像位置よりも視点に近くなったときに背景内に虚像が埋めこまれて観察されるのを回避するために、視点から背景までの距離に基づいて、虚像距離を変更する両眼式ヘッドマウントディスプレイが開示されている。また、特許文献２には、停車中は近焦点、車両走行中は運転時の焦点と同じ距離の遠焦点に虚像位置を設定するために、近焦点用の光学反射板と、遠焦点用の光学反射板とを備えるヘッドアップディスプレイが開示されている。

特開２０１０−１３９５８９号公報 特開２００５−２４７１８０号公報

ヘッドアップディスプレイにおいて、特許文献１のように、視点から背景までの距離に応じて虚像距離を変更可能に構成する場合、特許文献２に示すように、近焦点用の光学反射板と、遠焦点用の光学反射板との両方を備える必要があり、光学系が大型化するという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、虚像距離の変更を行うことなく、観察者の目の負担を好適に軽減することが可能なヘッドアップディスプレイを提供することを主な目的とする。

請求項に記載の発明は、移動体に搭載され、前方風景に重ねて虚像を表示するヘッドアップディスプレイであって、前記前方風景に含まれる対象物の位置を取得する取得手段と、前記移動体の運転者から予め設定された距離に結像するように前記虚像を表示手段に表示させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記運転者から予め設定された距離を含む所定距離範囲内に前記対象物が位置する場合に、前記表示手段に少なくとも１つの虚像を当該対象物の近傍位置に表示させることを特徴とする。

また、請求項に記載の発明は、移動体に搭載され、前方風景に重ねて虚像を表示するヘッドアップディスプレイが実行する制御方法であって、前記前方風景に含まれる対象物の位置を取得する取得工程と、前記移動体の運転者から予め設定された距離に結像するように前記虚像を表示手段に表示させる制御工程と、を備え、前記制御工程は、前記運転者から予め設定された距離を含む所定距離範囲内に前記対象物が位置する場合に、前記表示手段に少なくとも１つの虚像を当該対象物の近傍位置に表示させることを特徴とする。

また、請求項に記載の発明は、移動体に搭載され、前方風景に重ねて虚像を表示するヘッドアップディスプレイを制御するコンピュータが実行するプログラムであって、前記前方風景に含まれる対象物の位置を取得する取得手段と、前記移動体の運転者から予め設定された距離に結像するように前記虚像を表示手段に表示させる制御手段として前記コンピュータを機能させ、前記制御手段は、前記運転者から予め設定された距離を含む所定距離範囲内に前記対象物が位置する場合に、前記表示手段に少なくとも１つの虚像を当該対象物の近傍位置に表示させることを特徴とする。

表示システムの概略構成を示す。 ナビゲーション装置の概略構成を示す。 ヘッドアップディスプレイの概略構成を示す。 光源ユニットの概略構成を示す。 注意対象物を検出していないときに、運転席から視認される前方風景の一例である。 最も近い注意対象物が虚像近傍範囲より遠方に存在する場合の注意対象物と車両との位置関係を示す図である。 図６の例でのコンバイナの表示例を示す。 最も近い注意対象物が虚像近傍範囲内に存在する場合の注意対象物と車両との位置関係を示す図である。 図８の例でのコンバイナの第１の表示例を示す。 図８の例でのコンバイナの第２の表示例を示す。 最も近い注意対象物が虚像近傍範囲よりも近くに存在する場合の注意対象物と車両との位置関係を示す図である。 図１１の例でのコンバイナの第１の表示例を示す。 図１１の例でのコンバイナの第２の表示例を示す。 図１０に示すコンバイナの表示の変形例を示す。 図１２に示すコンバイナの表示の変形例を示す。

本発明の１つの好適な実施形態では、移動体に搭載され、前方風景に重ねて虚像を表示するヘッドアップディスプレイは、前記前方風景に含まれる対象物の位置を取得する取得手段と、前記移動体の運転者から予め設定された距離に結像するように前記虚像を表示手段に表示させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記運転者から予め設定された距離を含む所定距離範囲内に前記対象物が位置する場合に、前記表示手段に少なくとも１つの虚像を当該対象物の近傍位置に表示させる。

上記ヘッドアップディスプレイは、取得手段と、制御手段とを備える。取得手段は、前方風景に含まれる対象物の位置を取得する。制御手段は、移動体の運転者から予め設定された距離に結像するように前記虚像を表示手段に表示させる。さらに、制御手段は、運転者から予め設定された距離を含む所定距離範囲内に対象物が位置する場合に、表示手段に少なくとも１つの虚像を当該対象物の近傍位置に表示させる。ここで、「近傍位置」とは、対象物と虚像とを同時に運転者が視認可能な程度に近い位置を示す。このように、ヘッドアップディスプレイは、運転者から対象物までの距離と虚像距離とが近い場合に、対象物の近傍に虚像を表示させることで、運転者に虚像と対象物とを同時に視認させる。これにより、ヘッドアップディスプレイは、虚像距離の変更を行うことなく、虚像と対象物とを視認する際の運転者の目の負担を好適に軽減することができる。

上記ヘッドアップディスプレイの一態様では、前記制御手段は、表示中の虚像のうちの少なくとも１つの虚像の表示位置を、前記対象物の近傍位置に移動させる。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、虚像と対象物とを好適に運転者に視認させることができる。

上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記制御手段は、前記対象物の位置が前記所定距離範囲より運転者に近い場合、表示中の虚像のうち、少なくとも１つの虚像を非表示にする、又は、当該虚像の表示位置を前記対象物の近傍位置でない位置に移動させる。一般に、運転者からの距離が異なる虚像と対象物とを同時に視認すると、運転者への目の負担が大きくなる。従って、この態様により、ヘッドアップディスプレイは、運転者からの距離が異なる虚像と対象物とを同時に視認するのを好適に抑制することができる。

上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記制御手段は、前記対象物の位置が前記所定距離範囲より運転者から遠い場合は、表示中の虚像のうち少なくとも１つの虚像の表示位置を、前記対象物の近傍位置に移動させる。一般に、遠焦点同士の焦点合わせは目の負担が少ないため、この態様により、ヘッドアップディスプレイは、虚像と対象物とを好適に運転者に視認させることができる。

上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記制御手段は、前記所定距離範囲内に前記対象物が位置する場合に、表示されていない虚像を当該対象物の近傍位置に表示させる。この態様によっても、ヘッドアップディスプレイは、運転者の目に負担をかけることなく虚像と対象物とを好適に視認させることができる。

上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記制御手段は、前記対象物の種別ごとに、当該対象物の近傍に表示させる虚像を、当該対象物に重ねて表示するか否か決定する。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、例えば、虚像を重ねても十分に視認可能な対象物には虚像を重ね、虚像を重ねると視認性が悪化する対象物には虚像を重ねずに表示することができる。

本発明の他の好適な実施形態では、移動体に搭載され、前方風景に重ねて虚像を表示するヘッドアップディスプレイが実行する制御方法は、前記前方風景に含まれる対象物の位置を取得する取得工程と、前記移動体の運転者から予め設定された距離に結像するように前記虚像を表示手段に表示させる制御工程と、を有し、前記制御工程は、前記運転者から予め設定された距離を含む所定距離範囲内に前記対象物が位置する場合に、前記表示手段に少なくとも１つの虚像を当該対象物の近傍位置に表示させる。ヘッドアップディスプレイは、この制御方法を実行することで、虚像距離の変更を行うことなく、虚像と対象物とを視認する際の運転者の目の負担を好適に軽減することができる。

本発明のさらに別の実施形態では、移動体に搭載され、前方風景に重ねて虚像を表示するヘッドアップディスプレイを制御するコンピュータが実行するプログラムは、前記前方風景に含まれる対象物の位置を取得する取得手段と、前記移動体の運転者から予め設定された距離に結像するように前記虚像を表示手段に表示させる制御手段として前記コンピュータを機能させ、前記制御手段は、前記運転者から予め設定された距離を含む所定距離範囲内に前記対象物が位置する場合に、前記表示手段に少なくとも１つの虚像を当該対象物の近傍位置に表示させる。ヘッドアップディスプレイは、このプログラムを実行することで、虚像距離の変更を行うことなく、虚像と対象物とを視認する際の運転者の目の負担を好適に軽減することができる。好適には、上記プログラムは、記憶媒体に記憶される。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［概略構成］
（１）システム構成
図１は、実施例に係る表示システム１００の構成例を示す。図１に示すように、表示システム１００は、車両Ｖｅに搭載され、ナビゲーション装置１と、ヘッドアップディスプレイ２と、カメラ３とを備える。なお、図１に示す構成に代えて、ヘッドアップディスプレイ２には、ナビゲーション装置１に相当する機能が組み込まれていてもよい。

ナビゲーション装置１は、出発地から目的地までのルート案内を行う機能などを有する。ナビゲーション装置１は、例えば、車両Ｖｅに設置される据え置き型のナビゲーション装置、ＰＮＤ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）、又はスマートフォンなどの携帯端末とすることができる。

ヘッドアップディスプレイ２は、運転を補助する情報を表示する画像（「案内画像」とも呼ぶ。）を生成し、当該案内画像を運転者の目の位置（アイポイント）から虚像として視認させる装置である。ヘッドアップディスプレイ２は、案内画像として、例えば、案内ルートの方向を示す矢印、右左折地点などの案内地点に関する情報、車速などの車両Ｖｅの走行に関する情報、施設の位置を示す情報、前方の方位を示す情報、及び交通法規に関する情報などを表示する。ヘッドアップディスプレイ２には、案内ルートの情報などの案内画像の生成に必要な各種情報がナビゲーション装置１から供給される。

カメラ３は、車両Ｖｅの前方に向けて固定され、所定の間隔ごとに車両Ｖｅの前方を撮影した画像（「画像Ｉｍ」とも呼ぶ。）を生成する。カメラ３は、生成した画像Ｉｍをヘッドアップディスプレイ２へ供給する。後述するように、ヘッドアップディスプレイ２は、画像Ｉｍに基づき、前方風景に含まれる運転者が注意すべき対象物（「注意対象物Ｏｂｊ」とも呼ぶ。）を検出する。注意対象物Ｏｂｊは、例えば、前方車、信号機、交通標識、人、又は／及び施設である。本実施例では、ヘッドアップディスプレイ２は、注意対象物Ｏｂｊとして、前方車及び信号機を検出するものとする。好適には、カメラ３は、異なる方向から前方風景を撮影するステレオカメラである。この場合、ヘッドアップディスプレイ２は、画像Ｉｍに基づき注意対象物Ｏｂｊと車両Ｖｅとの距離を検出する手段を兼ねることができる。

なお、ナビゲーション装置１がスマートフォンなどの携帯端末である場合、ナビゲーション装置１は、クレードルなどによって保持されても良い。この場合、ナビゲーション装置１は、クレードルなどを介して、ヘッドアップディスプレイ２と情報の授受を行うこととしても良い。また、ヘッドアップディスプレイ２は、カメラ３から画像Ｉｍを直接受信する代わりに、ナビゲーション装置１を介して画像Ｉｍを受信してもよい。この場合、カメラ３は、ナビゲーション装置１に画像Ｉｍを送信し、ナビゲーション装置１は、画像Ｉｍをヘッドアップディスプレイ２に転送する。

（２）ナビゲーション装置の構成
図２は、ナビゲーション装置１の構成を示す。図２に示すように、ナビゲーション装置１は、自立測位装置１０、ＧＰＳ受信機１８、システムコントローラ２０、ディスクドライブ３１、データ記憶ユニット３６、通信用インタフェース３７、通信装置３８、インタフェース３９、表示ユニット４０、音声出力ユニット５０、及び入力装置６０を備える。

自立測位装置１０は、加速度センサ１１、角速度センサ１２及び距離センサ１３を備える。加速度センサ１１は、例えば圧電素子からなり、車両Ｖｅの加速度を検出し、加速度データを出力する。角速度センサ１２は、例えば振動ジャイロからなり、車両Ｖｅの方向変換時における車両Ｖｅの角速度を検出し、角速度データ及び相対方位データを出力する。距離センサ１３は、車両Ｖｅの車輪の回転に伴って発生されているパルス信号からなる車速パルスを計測する。

ＧＰＳ受信機１８は、複数のＧＰＳ衛星から、測位用データを含む下り回線データを搬送する電波１９を受信する。測位用データは、緯度及び経度情報等から車両Ｖｅの絶対的な位置（「現在位置」とも呼ぶ。）を検出するために用いられる。

システムコントローラ２０は、インタフェース２１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２３及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２４を含んでおり、ナビゲーション装置１全体の制御を行う。

インタフェース２１は、加速度センサ１１、角速度センサ１２及び距離センサ１３並びにＧＰＳ受信機１８とのインタフェース動作を行う。そして、これらから、車速パルス、加速度データ、相対方位データ、角速度データ、ＧＰＳ測位データ、絶対方位データ等をシステムコントローラ２０に入力する。ＣＰＵ２２は、システムコントローラ２０全体を制御する。ＲＯＭ２３は、システムコントローラ２０を制御する制御プログラム等が格納された図示しない不揮発性メモリ等を有する。ＲＡＭ２４は、入力装置６０を介して使用者により予め設定された経路データ等の各種データを読み出し可能に格納したり、ＣＰＵ２２に対してワーキングエリアを提供したりする。

システムコントローラ２０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ又はＤＶＤ−ＲＯＭドライブなどのディスクドライブ３１、データ記憶ユニット３６、通信用インタフェース３７、表示ユニット４０、音声出力ユニット５０及び入力装置６０は、バスライン３０を介して相互に接続されている。

ディスクドライブ３１は、システムコントローラ２０の制御の下、ＣＤ又はＤＶＤといったディスク３３から、音楽データ、映像データなどのコンテンツデータを読み出し、出力する。なお、ディスクドライブ３１は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ又はＤＶＤ−ＲＯＭドライブのうち、いずれか一方としてもよいし、ＣＤ及びＤＶＤコンパチブルのドライブとしてもよい。

データ記憶ユニット３６は、例えば、ＨＤＤなどにより構成され、地図データなどのナビゲーション処理に用いられる各種データを記憶するユニットである。地図データは、道路に相当するリンクと、道路の接続部分に相当するノードとにより表された道路データや、各施設に関する施設情報などを含む。

通信装置３８は、例えば、ＦＭチューナやビーコンレシーバ、携帯端末や専用の通信モジュールなどにより構成され、通信用インタフェース３７を介して、ＶＩＣＳ（登録商標、Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）センタから配信される渋滞や交通情報などの道路交通情報、その他の情報を受信する。また、通信装置３８は、ＧＰＳ受信機１８から取得した現在位置の情報、自立測位装置１０から取得した車速パルス等の情報及び地図データなど、ナビゲーション処理に用いられる各種情報をヘッドアップディスプレイ２に送信する。

表示ユニット４０は、システムコントローラ２０の制御の下、各種表示データをディスプレイなどの表示装置に表示する。具体的には、システムコントローラ２０は、データ記憶ユニット３６から地図データを読み出す。表示ユニット４０は、システムコントローラ２０によってデータ記憶ユニット３６から読み出された地図データなどを表示画面上に表示する。表示ユニット４０は、バスライン３０を介してＣＰＵ２２から送られる制御データに基づいて表示ユニット４０全体の制御を行うグラフィックコントローラ４１と、ＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ ＲＡＭ）等のメモリからなり即時表示可能な画像情報を一時的に記憶するバッファメモリ４２と、グラフィックコントローラ４１から出力される画像データに基づいて、液晶、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）等のディスプレイ４４を表示制御する表示制御部４３と、ディスプレイ４４とを備える。ディスプレイ４４は、画像表示部として機能し、例えば対角５〜１０インチ程度の液晶表示装置等からなり、車内のフロントパネル付近に装着される。

音声出力ユニット５０は、システムコントローラ２０の制御の下、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３１又はＤＶＤ−ＲＯＭ３２、若しくはＲＡＭ２４等からバスライン３０を介して送られる音声デジタルデータのＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換を行うＤ／Ａコンバータ５１と、Ｄ／Ａコンバータ５１から出力される音声アナログ信号を増幅する増幅器（ＡＭＰ）５２と、増幅された音声アナログ信号を音声に変換して車内に出力するスピーカ５３とを備えて構成されている。

入力装置６０は、各種コマンドやデータを入力するための、キー、スイッチ、ボタン、リモコン、音声入力装置等から構成されている。入力装置６０は、車内に搭載された当該車載用電子システムの本体のフロントパネルやディスプレイ４４の周囲に配置される。また、ディスプレイ４４がタッチパネル方式の場合、ディスプレイ４４の表示画面上に設けられたタッチパネルも入力装置６０として機能する。

（３）ヘッドアップディスプレイの構成
図３は、ヘッドアップディスプレイ２の概略構成図である。図３に示すように、本実施例に係るヘッドアップディスプレイ２は、光源ユニット４と、コンバイナ９とを備え、フロントウィンドウ２５、天井部２７、ボンネット２８、及びダッシュボード２９などを備える車両Ｖｅに取り付けられる。

光源ユニット４は、支持部材５ａ、５ｂを介して車室内の天井部２７に設置され、運転を補助する情報を示す案内画像を構成する光を、コンバイナ９に向けて出射することで、コンバイナ９を介して運転者に虚像「Ｉｖ」を視認させる。以後では、図示のように、アイポイントＰｅから虚像Ｉｖまでの距離を、「虚像距離Ｌｖ」とも呼ぶ。

コンバイナ９は、光源ユニット４から出射される表示像が投影されると共に、表示像を運転者のアイポイント「Ｐｅ」へ反射することで当該表示像を虚像Ｉｖとして表示させる。そして、コンバイナ９は、天井部２７に設置された支持軸部８を有し、支持軸部８を支軸として回動する。支持軸部８は、例えば、フロントウィンドウ２５の上端近傍の天井部２７、言い換えると運転者用の図示しないサンバイザが設置される位置の近傍に設置される。なお、支持軸部８は、上述のサンバイザに代えて設置されてもよい。コンバイナ９は、本発明における「表示手段」の一例である。

（４）光源ユニットの構成
図４は、光源ユニット４の構成を概略的に示した図である。図４に示すように、光源ユニット３は、光源５４と、制御部５５と、通信部５６とを有する。

光源５４は、例えば赤色、青色及び緑色の各色のレーザ光源を有し、制御部５５の制御に基づき、コンバイナ９に照射させる表示像を構成する光（「表示光」とも呼ぶ。）を出射する。

通信部５６は、制御部５５の制御に基づき、ナビゲーション処理に用いられる各種情報をナビゲーション装置１から受信する。例えば、通信部５６は、ナビゲーション装置１から案内ルートの情報や現在位置の情報などの案内画像の生成に必要な情報を受信する。また、通信部５６は、カメラ３から、所定間隔ごとに画像Ｉｍを受信する。

制御部５５は、ＣＰＵ、ＣＰＵが実行する制御プログラムやデータなどを記憶するＲＯＭ、ＣＰＵが動作する際のワークメモリとして各種データが逐次読み書きされるＲＡＭなどを有し、ヘッドアップディスプレイ２の全般的な制御を行う。

制御部５５は、ナビゲーション装置１から送信される情報に基づき、案内画像を生成し、案内画像を構成する表示光を光源５４に出射させる。また、本実施例では、制御部５５は、カメラ３から送信される画像Ｉｍに基づき、１又は複数の注意対象物Ｏｂｊを検出する。さらに、制御部５５は、画像Ｉｍ又は図示しない各種レーダの出力に基づき、検出した注意対象物Ｏｂｊと車両Ｖｅ（厳密にはアイポイントＰｅ）との距離（「対象物距離Ｌｏ」とも呼ぶ。）を認識する。そして、制御部５５は、虚像距離Ｌｖを固定したまま、虚像Ｉｖとして表示する案内画像のコンバイナ９上での表示位置を適宜変更する。これについては、［表示位置の調整］のセクションで詳しく説明する。

そして、制御部５５は、本発明における「取得手段」、「制御手段」及びプログラムを実行するコンピュータとして機能する。

［表示位置の調整］
次に、虚像Ｉｖとして視認される案内画像のコンバイナ９上での表示位置の調整方法について説明する。概略的には、制御部５５は、アイポイントＰｅに最も近い注意対象物Ｏｂｊの対象物距離Ｌｏと虚像距離Ｌｖとの関係に基づき、虚像Ｉｖとして表示する案内画像の表示位置を決定する。これにより、制御部５５は、運転者に目の負担をかけることなく、注意対象物Ｏｂｊと虚像Ｉｖとの両方を好適に視認させる。

（１）注意対象物が存在しない場合
図５は、注意対象物Ｏｂｊを検出していない場合に、運転席から視認される前方風景の一例である。図５では、制御部５５は、案内ルートに基づき次の右左折地点で車両Ｖｅが進むべき方向（ここでは右方向）及び次の右左折地点までの距離（ここでは２ｋｍ）を示す第１案内画像８１をコンバイナ９の左下に虚像Ｉｖとして表示させている。また、制御部５５は、車両Ｖｅの速度（ここでは６６ｋｍ／ｈ）を示す第２案内画像８２をコンバイナ９の右下に表示させている。このように、制御部５５は、注意対象物Ｏｂｊを検出しない場合、特定の情報を表示する１又は複数（ここでは２つ）の案内画像を、それぞれ予め定めた位置に表示させる。

（２）注意対象物が虚像近傍範囲内より遠方の場合
次に、注意対象物Ｏｂｊを検出し、かつ、検出した最も近い注意対象物Ｏｂｊが、車両Ｖｅの進行方向を基準として虚像Ｉｖと近傍にある範囲（「虚像近傍範囲Ｒｎ」とも呼ぶ。）より遠方に存在する場合について説明する。この場合、制御部５５は、遠焦点同士の焦点合わせは目の負担が少ないことを勘案し、最も近い注意対象物Ｏｂｊの近傍に、少なくとも１つの案内画像を示す虚像Ｉｖを表示させる。

図６は、最も近い注意対象物Ｏｂｊが虚像近傍範囲Ｒｎより遠方に存在する場合の注意対象物Ｏｂｊと車両Ｖｅとの位置関係を示す図である。この場合、制御部５５は、画像Ｉｍに基づき注意対象物Ｏｂｊである信号機９１を認識し、さらに、対象物距離Ｌｏを算出する。また、制御部５５は、固定値である虚像距離Ｌｖを、例えば予めメモリ等に記憶しておくことで認識する。そして、制御部５５は、虚像距離Ｌｖに基づき、虚像Ｉｖから車両Ｖｅの進行方向に対し所定距離「Ｌ１」だけ前後する範囲を、虚像近傍範囲Ｒｎとして認識する。ここで、所定距離Ｌ１は、例えば、運転者が虚像Ｉｖと同一の遠近感により虚像近傍範囲Ｒｎ内の物体を視認することが可能な距離に実験等に基づき予め定められる。そして、制御部５５は、認識した虚像近傍範囲Ｒｎ内のアイポイントＰｅからの最大距離（＝Ｌｖ＋Ｌ１）が、信号機９１の対象物距離Ｌｏよりも短いことから、信号機９１が虚像近傍範囲Ｒｎよりも遠方に存在することを認識する。

図７は、図６の例でのコンバイナ９の表示例を示す。図７の例では、制御部５５は、第１案内画像８１を、コンバイナ９内で視認される信号機９１の近傍位置に表示している。この場合、制御部５５は、画像Ｉｍから抽出した信号機９１のエリアから、コンバイナ９上で視認される信号機９１のエリアを認識し、その近傍位置に第１案内画像８１を表示させる。この際、制御部５５は、例えば、画像Ｉｍ内での表示位置と、コンバイナ９上での表示位置との対応関係を示す情報を予め記憶しておき、当該情報を参照することで、コンバイナ９上で視認される信号機９１のエリアを認識する。

一般に、遠焦点同士の焦点合わせは目の負担が少ない。従って、図７の例では、運転者は、共に比較的遠方に視認される信号機９１と第１案内画像８１とを、目に負担をかけることなく容易に視認することができる。

また、図７の例では、制御部５５は、車速を示す第２案内画像８２の表示位置を、注意対象物Ｏｂｊが存在しない場合（図５参照）から変更していない。即ち、制御部５５は、図７の例では、第２案内画像８２の表示位置を、注意対象物Ｏｂｊと虚像Ｉｖとの位置関係によらず固定し、第１案内画像８１の表示位置を、注意対象物Ｏｂｊと虚像Ｉｖとの位置関係に応じて変更する。このように、制御部５５は、案内画像が示す情報の種別に応じて、当該案内画像の表示位置を固定するか否か予め定めてもよい。一例として、運転席から視認される前方風景中に存在する施設の位置に対応付けて表示されることで当該施設の位置を示す画像や、前方風景中のどの位置が東に相当するかといった方位を示す画像については、本来の表示位置から位置が変更されることが好ましくない。このような種別の画像については、表示位置を本来表示されるべき位置から変更しないこととしてもよい。

（３）注意対象物が虚像近傍範囲内にいる場合
次に、検出した最も近い注意対象物Ｏｂｊが虚像近傍範囲Ｒｎ内に存在する場合について説明する。この場合、制御部５５は、注意対象物Ｏｂｊ及び虚像Ｉｖの車両Ｖｅの前方方向での位置がおよそ一致することから、コンバイナ９上で視認される注意対象物Ｏｂｊの近傍に少なくとも１つの虚像Ｉｖを表示させる。これにより、遠近での焦点合わせの必要がない注意対象物Ｏｂｊ及び虚像Ｉｖを近傍に表示させ、目に負担をかけることなくこれらを運転者に好適に視認させる。

図８は、最も近い注意対象物Ｏｂｊが虚像近傍範囲Ｒｎ内に存在する場合の注意対象物Ｏｂｊと車両Ｖｅとの位置関係を示す図である。この場合、制御部５５は、画像Ｉｍに基づき注意対象物Ｏｂｊである信号機９１及びトラック９２を認識し、さらに、これらの対象物距離Ｌｏを算出する。そして、制御部５５は、算出した対象物距離Ｌｏに基づき、トラック９２が最も近い注意対象物Ｏｂｊであることを認識する。そして、制御部５５は、トラック９２に対応する対象物距離Ｌｏと虚像距離Ｌｖとの差が所定距離Ｌ１以内であることから、トラック９２が虚像近傍範囲Ｒｎ内に存在すると判定する。

図９は、図８の例でのコンバイナ９の第１の表示例を示す。図９に示す第１の表示例では、制御部５５は、第１案内画像８１を、コンバイナ９内で視認されるトラック９２の近傍位置に表示している。これにより、制御部５５は、遠近での焦点合わせの必要がないトラック９２及び第１案内画像８１を近傍に表示させ、目に負担をかけることなく運転者にこれらを好適に視認させることができる。また、制御部５５は、車速を示す第２案内画像８２の表示位置を、図７の例と同様、注意対象物Ｏｂｊの存在の有無によらずに固定する。さらに前述の説明と同様に、施設の位置を示す画像や方位を示す画像についても表示位置を本来表示されるべき位置から変更しないこととしてもよい。

図１０は、図８の例でのコンバイナ９の第２の表示例を示す。図１０に示す第２の表示例では、制御部５５は、画像Ｉｍを用いた画像認識により、トラック９２が前方車であることを認識し、前方車までの距離を示す第３案内画像８３を、トラック９２の近傍位置に新たに表示している。このように、図１０に示す表示例では、制御部５５は、最も近い注意対象物Ｏｂｊであるトラック９２が虚像近傍範囲Ｒｎ内に存在すると判断した場合に、それまで表示していなかった第３案内画像８３を、注意対象物Ｏｂｊの近傍に表示させる。これによっても、制御部５５は、運転者の目に負担をかけることなく、運転者に虚像Ｉｖ及び注意対象物Ｏｂｊを好適に視認させることができる。

（４）注意対象物Ｏｂｊが虚像近傍範囲より近い場合
次に、検出した最も近い注意対象物Ｏｂｊが虚像近傍範囲Ｒｎより近い位置に存在する場合について説明する。この場合、制御部５５は、最も近い注意対象物Ｏｂｊと虚像Ｉｖとで車両Ｖｅの進行方向での位置が異なることから、虚像Ｉｖを、最も近い注意対象物Ｏｂｊの近傍に表示させない。これにより、遠近での焦点合わせの必要がある注意対象物Ｏｂｊ及び虚像Ｉｖを運転者に同時に視認させるのを防ぐ。

図１１は、最も近い注意対象物Ｏｂｊが虚像近傍範囲Ｒｎよりも近くに存在する場合の注意対象物Ｏｂｊと車両Ｖｅとの位置関係を示す図である。この場合、制御部５５は、画像Ｉｍに基づき、トラック９２が注意対象物Ｏｂｊであること、及び、トラック９２に対する対象物距離Ｌｏを認識する。そして、制御部５５は、トラック９２に対応する対象物距離Ｌｏと虚像距離Ｌｖとに基づき、トラック９２が虚像近傍範囲Ｒｎより近くに存在すると判定する。

図１２は、図１１の例でのコンバイナ９の第１の表示例を示す。図１２に示す表示例では、まず、制御部５５は、第１案内画像８１の通常時のコンバイナ９上での表示位置、即ち、コンバイナ９の左下の表示位置（図５参照）が、コンバイナ９上で視認されるトラック９２のエリアと所定距離以内にあると判断する。上述の所定距離は、例えば、運転者がコンバイナ９上の２つの表示を同時に視認する可能性がある表示間の距離に実験等に基づき定められる。そして、この場合、制御部５５は、第１案内画像８１を通常の表示位置（即ちコンバイナ９の左下）に表示した場合、第１案内画像８１がトラック９２の近傍に表示されると判断する。従って、この場合、制御部５５は、第１案内画像８１を、コンバイナ９上で視認されるトラック９２のエリアと所定距離以上離れた位置（ここでは、コンバイナ９上の右上）に表示させる。

一般に、虚像近傍範囲Ｒｎより注意対象物Ｏｂｊが近い場合、虚像Ｉｖと注意対象物Ｏｂｊとで遠近での焦点位置が異なる。従って、この場合に、注意対象物Ｏｂｊの近傍に虚像Ｉｖを表示させた場合、運転者は、これらを一度に見ようとしてしまい、遠近での焦点合わせを同時に行うことによって目に負担がかかる。以上を勘案し、図１２の例では、制御部５５は、第１案内画像８１を、トラック９２と離れたコンバイナ９上の位置に表示させることで、運転者の目に負担がかかるのを好適に抑制することができる。

図１３は、図１１の例でのコンバイナ９の第２の表示例を示す。図１３に示す表示例では、制御部５５は、第１案内画像８１を通常の位置に表示すると、第１案内画像８１がトラック９２の近傍に表示されると判断し、第１案内画像８１の表示を消去している。このように、制御部５５は、第１案内画像８１をトラック９２の近傍に表示するのを防ぐため、第１案内画像８１の表示を消去する。これによっても、制御部５５は、虚像近傍範囲Ｒｎより近い注意対象物Ｏｂｊの近傍に案内画像を表示するのを防ぎ、運転者の目に負担がかかるのを好適に抑制することができる。

以上説明したように、本実施例に係るヘッドアップディスプレイ２は、光源ユニット４と、コンバイナ９とを備える。光源ユニット４の制御部５５は、前方風景を撮影するカメラ３から取得される画像Ｉｍ等に基づき、注意対象物Ｏｂｊの位置を認識する。また、制御部５５は、運転者から予め設定された虚像距離Ｌｖに結像するように虚像Ｉｖをコンバイナ９により表示させる。さらに、制御部５５は、虚像距離Ｌｖを基準とした虚像近傍範囲Ｒｎ内に注意対象物Ｏｂｊが位置する場合に、少なくとも１つの虚像Ｉｖを、当該注意対象物Ｏｂｊの近傍位置に表示させる。これにより、ヘッドアップディスプレイ２は、虚像距離Ｌｖの変更を行うことなく、虚像Ｉｖと注意対象物Ｏｂｊとを好適に運転者に視認させることができる。
また、図１２、図１３の例では、制御部５５は、車速を示す第２案内画像８２の表示位置を変更せずに表示し続けている。このように、制御部５５は、案内画像が示す情報の種別に応じて、注意対象物Ｏｂｊが虚像近傍範囲Ｒｎより近い位置に存在する場合でも当該案内画像の表示位置を変更せず表示し続けるか否か予め定めてもよい。施設の位置を示す画像や、方位を示す画像については、本来の表示位置から位置が変更されることが好ましくないため、注意対象物Ｏｂｊが虚像近傍範囲Ｒｎより近い位置に存在する場合には本来の表示位置から位置を変更することなく表示を消去することとしてもよい。

［変形例］
以下、上述の実施例に好適な変形例について説明する。以下の変形例は、任意に組み合わせて上述の実施例に適用してもよい。

（変形例１）
「（３）注意対象物が虚像近傍範囲内にいる場合」のセクションの説明で用いた図９及び図１０等の表示例では、制御部５５は、最も近い注意対象物Ｏｂｊの近傍に案内画像を表示させる場合、最も近い注意対象物Ｏｂｊと重ならない位置に案内画像を表示させた。これに代えて、制御部５５は、この場合、最も近い注意対象物Ｏｂｊと重なる位置に案内画像を表示させてもよい。

図１４は、図１０に示すコンバイナ９の表示の変形例を示す。図１４では、制御部５５は、第３案内画像８３を、トラック９２と重なる位置に表示している。この場合であっても、制御部５５は、遠近での焦点合わせの必要がないトラック９２及び第３案内画像８３を同時に運転者に視認させ、目に負担をかけることなくトラック９２の存在及び第３案内画像８３の内容を運転者に好適に認識させることができる。なお、制御部５５は、最も近い注意対象物Ｏｂｊが虚像近傍範囲Ｒｎより遠くにある場合についても同様に、最も近い注意対象物Ｏｂｊと重なる位置に案内画像を表示させてもよい。

また、好適には、制御部５５は、対象となる注意対象物Ｏｂｊの種別ごとに、案内画像を重ねて表示するか否か決定してもよい。例えば、制御部５５は、案内画像を近傍表示させる対象が信号機の場合には、案内画像を重ねずに信号機の近傍に表示させ、案内画像を近傍表示させる対象が前方車の場合には、案内画像を前方車に重ねて表示させてもよい。

（変形例２）
注意対象物Ｏｂｊが虚像近傍範囲Ｒｎより近くにいる場合、制御部５５は、虚像近傍範囲Ｒｎ内又は虚像近傍範囲Ｒｎよりも遠くにある他の注意対象物Ｏｂｊの近傍位置に、表示位置を変更すべき案内画像を表示させてもよい。

図１５は、図１２に示すコンバイナ９の表示の変形例を示す。図１５では、トラック９２に代えて、前方車である乗用車９３が虚像近傍範囲Ｒｎよりも近い位置で走行している。また、図１５の例では、乗用車９３の車高がトラック９２よりも低いことから、虚像近傍範囲Ｒｎよりも遠方に存在する信号機９１についてもコンバイナ９を介して視認可能となっている。

この場合、制御部５５は、通常の表示位置では乗用車９３の近傍に表示される第１案内画像８１を、乗用車９３の近傍とならない位置であって、虚像近傍範囲Ｒｎより遠くにある他の注意対象物Ｏｂｊである信号機９１の近傍になる位置に、第１案内画像８１を表示させる。このようにすることで、制御部５５は、遠近での焦点合わせの必要がある乗用車９３及び第１案内画像８１を運転者が同時に視認するのを防ぎつつ、同時に視認しても焦点合わせの負担が少ない信号機９１及び第１案内画像８１を同時に視認させることができる。

（変形例３）
図３では、ヘッドアップディスプレイ２は、コンバイナ９を有し、コンバイナ９で反射させた光源ユニット４の出射光に基づき運転者に虚像Ｉｖを視認させていた。しかし、本発明が適用可能な構成はこれに限定されない。これに代えて、ヘッドアップディスプレイ２は、コンバイナ９を有さず、フロントガラス２５で反射させた光源ユニット４の出射光に基づき運転者に虚像Ｉｖを視認させてもよい。この場合、フロントガラス２５は、本発明における「表示手段」の一例である。

また、光源ユニット４の位置は、天井部２７に設置される場合に限定されない。これに代えて、光源ユニット４は、ダッシュボード２９上に設置されたり、ダッシュボード２９の内部に設置されたりしてもよい。ダッシュボード２９上に設置される場合、ダッシュボード２９には、コンバイナ９を設けるか、又はフロントガラス２５に光源ユニット４から直接光を反射させ運転者に虚像Ｉｖを認識させる。ダッシュボード内に設置される場合、ダッシュボード２９には、コンバイナ９又はフロントガラス２５に光を通過させるための開口部が設けられる。

（変形例４）
制御部５５の処理の一部を、システムコントローラ２０が実行してもよい。例えば、ヘッドアップディスプレイ２が表示するための案内画像をシステムコントローラ２０が生成し、ヘッドアップディスプレイ２の光源ユニット４が当該案内画像を受信する態様であってもよい。

他の例では、システムコントローラ２０は、ヘッドアップディスプレイ２に代えて、カメラ３から画像Ｉｍを通信装置３８より受信し、注意対象物Ｏｂｊの検出処理及び対象物距離Ｌｏの測定処理を行ってもよい。この場合、システムコントローラ２０は、注意対象物Ｏｂｊの検出結果及び対象物距離Ｌｏの測定結果を、通信装置３８を介してヘッドアップディスプレイ２に送信する。

さらに別の例では、システムコントローラ２０は、注意対象物Ｏｂｊの検出処理及び対象物距離Ｌｏの測定処理に加え、実施例の制御部５５と同様に、測定した対象物距離Ｌｏに基づき、注意対象物Ｏｂｊと虚像近傍範囲Ｒｎとの位置関係を認識し、当該位置関係に応じて案内画像の表示位置を決定してもよい。この場合、システムコントローラ２０は、案内画像の表示位置を指定する情報を、通信装置３８によりヘッドアップディスプレイ２に送信することで、ヘッドアップディスプレイ２に案内画像を所定の位置に表示させる。

なお、この変形例では、システムコントローラ２０は、本発明における「取得手段」、「制御手段」、及びプログラムを実行するコンピュータとして機能する。

また、ヘッドアップディスプレイ２は、ナビゲーション装置１の一部又は全部の機能を有してもよい。この場合、光源ユニット４は、例えば、地図データを記憶するメモリやＧＰＳ受信機などの各センサなどを有してもよい。

１ ナビゲーション装置
２ ヘッドアップディスプレイ
４ 光源ユニット
９ コンバイナ
２５ フロントガラス
２８ ボンネット
２９ ダッシュボード
１００ 表示システム

Claims (1)

1. 移動体に搭載され、前方風景に重ねて虚像を表示するヘッドアップディスプレイであって、
   前記前方風景に含まれる対象物の位置を取得する取得手段と、
   前記移動体の運転者から予め設定された距離に結像するように前記虚像を表示手段に表示させる制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記移動体の進行方向を基準として前記虚像の近傍となる所定距離範囲内に前記対象物が位置する場合に、前記表示手段に少なくとも１つの虚像を、前記表示手段上における当該対象物の近傍位置に表示させることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。

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