JP7221161B2 - ヘッドアップディスプレイ及びそのキャリブレーション方法 - Google Patents
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Description
Rh>Rv・・・(1)
ウィンドシールド3に映像光を投射する位置、換言すると投射画像のウィンドシールド3における表示位置は、凹面ミラー52の鏡面の回転角度によって調整する。そこで、図4~図6を参照して凹面ミラー52の回転機構について説明する。図4は、凹面ミラー52の回転機構の分解斜視図である。
次に、図9および図10を参照して、運転者5の視点に対する虚像の最適表示位置(以下「目標位置」という)につい説明する。図9は、HUD1おける目標位置と運転者の頭の位置との対応関係を示す説明図である。図10は、HUD1における目標位置と俯角θとの対応関係を示す説明図である。
1.俯角θの位置が、虚像の視覚範囲内であれば、俯角θを目標位置とする。
2.俯角θの位置が、虚像の視覚範囲の下限より低い場合は、虚像の視覚範囲の下限を目標位置とする。
3.俯角θの位置が、虚像の視覚範囲の上限より高い場合は、虚像の視覚範囲の上限を目標位置とする。
図11は、曲率半径の設計中心値からずれたウィンドシールド形状例を示す図である。図11では、垂直方向の曲率半径Rvを設計中心値として有するウィンドシールド3に対して、実際にはより小さな曲率半径Rv’を有するウィンドシールド301が点線によって示されている。なお、図11では曲率半径の違いを誇張して示していることに留意されたい。通常のウィンドシールド3では、曲率半径は設計値に対して±10%程度の形状ばらつきがあることがわかっている。
2 :車両
3 :ウィンドシールド
3a :投射画像
3b :基準画像
3c :基準画像
4 :車両情報
5 :運転者
6 :視点検出装置
20 :主制御装置
21 :ECU
22 :不揮発性メモリ
23 :メモリ
24 :投射画像カメラ制御部
25 :光源調整部
26 :歪み補正部
27 :表示素子駆動部
28 :投射画像カメラ
29 :ミラー調整部
30 :映像表示装置
31 :光源
33 :表示素子
34 :視点検出制御部
42 :ミラー駆動部
43 :自由曲面レンズ
52 :凹面ミラー
61 :上部筐体
65 :下部筐体
101 :車速センサ
102 :シフトポジションセンサ
103 :ハンドル操舵角センサ
104 :ヘッドライトセンサ
105 :照度センサ
106 :色度センサ
108 :車載ネットワーク
109 :エンジン始動センサ
110 :加速度センサ
111 :ジャイロセンサ
112 :温度センサ
113 :路車間通信用無線受信機
114 :車車間通信用無線受信機
116 :車外カメラ
117 :GPS受信機
118 :受信機
301 :ウィンドシールド
301a :投射画像
411 :ワームホイル
421 :ケース
422 :電動モータ
423 :ワームギア
424 :歯車
603 :測距センサ
604 :視点検出カメラ
615 :赤外線LED
Claims (6)
- 車両に搭載されるヘッドアップディスプレイであって、
虚像として表示する表示コンテンツを含む映像光を生成し出射する映像表示装置と、
前記映像光を前記車両のウィンドシールドに向けて投射する虚像光学系と、
前記虚像の観察者の視点を検出する視点検出装置と、
前記映像表示装置、前記虚像光学系、及び前記視点検出装置の其々に接続され、前記ウィンドシールドに前記映像光が入射して現れる前記表示コンテンツの像からなる投射画像の前記ウィンドシールドにおける表示位置及び前記投射画像の画像歪み補正を行う主制御装置と、を備え、
前記主制御装置は、前記車両に搭載されたウィンドシールドに固有の形状歪みに起因する前記投射画像の表示位置のずれ及び前記投射画像の画像歪みを相殺する補正量を規定した投射画像補正データを記憶する投射画像補正データ記憶部を含み、
前記主制御装置は、前記視点検出装置が前記観察者の視点を検出したデータに対応して前記ウィンドシールドにおいて前記映像光を投射するべき目標位置を決定し、その前記目標位置における前記投射画像の画像歪みを相殺する補正量を用いて前記表示コンテンツの画像歪みを補正すると共に、前記画像歪みを補正した前記表示コンテンツを含む前記映像光を前記映像表示装置から出射し、前記虚像光学系が前記目標位置に向けて前記画像歪みを補正した前記表示コンテンツを含む前記映像光を反射する角度となるように前記目標位置における前記投射画像の位置ずれ量を相殺する補正量を用いて前記虚像光学系を制御する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 請求項1に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記投射画像を撮影する投射画像カメラを更に備え、当該投射画像カメラは、前記主制御装置に接続され、
前記ヘッドアップディスプレイを前記車両に搭載した状態で、
前記映像表示装置は、既知の形状からなる基準画像を含む映像光を生成し、
前記虚像光学系は、前記ウィンドシールドの複数の目標位置の其々に向けて出射させ、
前記投射画像カメラは、前記各目標位置において前記ウィンドシールドに写った前記基準画像を撮像して得た前記投射画像を取得し、
前記主制御装置は、前記各目標位置において撮像された前記投射画像に基づいて、前記目標位置に対する前記投射画像に撮像された前記基準画像の表示位置の位置ずれ量、及び前記基準画像の既知の形状に対する前記投射画像に撮像された前記基準画像の形状の画像歪み量を算出し、前記位置ずれ量及び前記画像歪み量を相殺する投射画像補正量を算出し、前記ウィンドシールドの前記目標位置と、当該目標位置において算出された投射画像補正量を関連付けて前記投射画像補正データを生成する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 請求項2に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記主制御装置は、前記虚像光学系が前記映像光を反射できる全範囲の目標位置における前記投射画像補正データを生成する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 請求項2に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記主制御装置は、前記目標位置における前記投射画像補正量として、当該目標位置における前記ウィンドシールドの垂直方向の曲率半径の設計中心値に対する歪み、及び前記ウィンドシールドの水平方向の曲率半径の設計中心値に対する歪みを相殺する補正量を算出する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 請求項3に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記虚像光学系が、前記映像表示装置から出射した前記映像光を前記ウィンドシールドに向けて反射する凹面ミラー及び当該凹面ミラーを回転軸周りに回動させるミラー駆動部を含んで構成され、
前記主制御装置は、前記目標位置に向けて前記映像光が反射される角度に前記凹面ミラーを回転させるための制御信号を前記ミラー駆動部に対して出力する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 車両に搭載されるヘッドアップディスプレイのキャリブレーション方法であって、
車両に取り付けられたヘッドアップディスプレイから既知の形状からなる基準画像を含む映像光を前記車両のウィンドシールド上の第1目標位置に向けて出射するステップと、
前記第1目標位置において前記ウィンドシールドに写った前記基準画像を撮像して投射画像を生成するステップと、
前記第1目標位置において撮像された前記投射画像に基づいて、前記第1目標位置に対する前記投射画像に撮像された前記基準画像の表示位置の位置ずれ量、及び前記基準画像の既知の形状に対する前記投射画像に撮像された前記基準画像の形状の画像歪み量を算出し、前記位置ずれ量及び前記画像歪み量を相殺する投射画像補正量を算出し、前記ウィンドシールドの前記第1目標位置と、当該第1目標位置において算出された投射画像補正量を関連付けて第1目標位置投射画像補正データを生成するステップと、
前記第1目標位置とは異なる第2目標位置に向けて、前記ヘッドアップディスプレイから既知の形状からなる基準画像を含む映像光を出射するステップと、
前記第2目標位置において前記ウィンドシールドに写った前記基準画像を撮像して投射画像を生成するステップと、
前記第2目標位置において撮像された前記投射画像に基づいて、前記第2目標位置に対する前記投射画像に撮像された前記基準画像の表示位置の位置ずれ量、及び前記基準画像の既知の形状に対する前記投射画像に撮像された前記基準画像の形状の画像歪み量を算出し、前記位置ずれ量及び前記画像歪み量を相殺する投射画像補正量を算出し、前記ウィンドシールドの前記第2目標位置と、当該第2目標位置において算出された投射画像補正量を関連付けて第2目標位置投射画像補正データを生成するステップと、
前記第1目標位置投射画像補正データ及び前記第2目標位置投射画像補正データを含み、前記車両に搭載されたウィンドシールドに固有の形状歪みを補正する投射画像補正データを生成し、記憶するステップと、
を含むことを特徴とするヘッドアップディスプレイのキャリブレーション方法。
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