JP2007099014A - 車両用表示装置、自動車および車両用情報表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両用の情報表示装置において、表示される物体の画像における光沢感表現と、外来光によって生ずる実際の物体の光沢との違和感を軽減すること。
【解決手段】 外来光条件特定手段によって外来光の条件を取得し、車両位置状態検出手段によって自車両の位置および向きを検出し、仮想光源設定手段によって、外来光の条件、自車両の位置および向きに基づいて仮想光源を設定し、表示制御手段が仮想光源よる光の影響を反映させて、車両の設備の画像を表示するため、表示される物体の画像における光沢感表現と、外来光によって生ずる実際の物体の光沢との違和感を軽減することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両に積載される車両用表示装置、それを備えた自動車および車両用情報表示方法に関する。

従来、車両の各種メータを画像によって表示するメータ表示装置等、車両に搭載される情報表示装置において、メータ等の仮想物体を表示する際に、その立体構造や表面の反射特性を基に光沢感を持たせて（即ち、物体の表面上の輝度分布に強弱をつけて）表現するものが知られている。このように光沢感をもたせることによって、メータ等の表示を行う上で高級感を演出する等、多彩な表現を行うことが可能となる。

例えば、特許文献１には、アナログ式メータの画像を表示する車両用表示装置において、指針回動領域の外周（メータのリング状の淵）に沿って光沢調表示されたリング画像に対し、光沢調表示された各部の輝度を変更可能とすることで、光沢調表示に高級感等の多彩な視覚効果を付与するものが記載されている。
特開２００４−１５７４３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された車両用表示装置を含め、従来の技術においては、車両の走行中に外来光によってダッシュボードやインストルメントパネルに生ずる光沢の状態と、車両用表示装置が表示した物体の画像の光沢とが関連性を持っていないことから、乗員は両者の光沢の具合に違和感を持つ可能性がある。
図１４は、自動車の運転者席側のインストルメントパネル上にメータフードと表示装置とが設置されている様子を示す概略図であり、表示装置がメータフード内部に配置され、その表示画面内にメータ指針および文字盤の画像が表示された状態を示している。

図１４において、図１４（１）は、外来光が平面視右方から当たっている状態を示しており、メータフード右側が明るく、左側が暗い状態となっている。また、メータフード内の表示画像においても、光源を右方に想定した状態となっている。即ち、図１４（１）においては、外来光の入射方向と、表示画像において想定された光源の入射方向が一致している。

一方、図１４（２）は、外来光が平面視左方から当たっている状態を示しており、メータフード左側が明るく、右側が暗い状態となっている。また、メータフード内の表示画像においては、光源を右方に想定した状態となっている。即ち、図１４（２）においては、外来光の入射方向と、表示画像において想定された光源の入射方向が相違している。
仮に、メータフード内に、表示装置ではなく、実物のメータを設置したとすると、そのメータの形状により生ずる陰影は、人工的な光源を設けない限り、外来光によって生ずることから、メータフードの陰影と一致するはずである。

ところが、外来光の方向と無関係にメータの画像を表示する従来の技術においては、図１４（２）のように、メータフードの形状により生ずる現実の陰影と、メータのリング状の淵に想定された凹凸に応じて表示される陰影の光源の方向がそれぞれ異なる状況が生じ得る。即ち、図１４（２）においては、メータフードの陰影とメータのリング状の淵に想定された凹凸の陰影が、それぞれ異なる方向に位置する光源によって作られた状態となっており、両者を同時に見る乗員が違和感を持つ可能性がある。
本発明の課題は、車両用の情報表示装置において、表示される物体の画像における光沢感表現と、外来光によって生ずる実際の物体の光沢との違和感を軽減することである。

以上の課題を解決するため、本発明は、
車両に設置される表示画面と、該表示画面に車両の設備を画像として表示する表示制御手段とを備えた車両用表示装置であって、
外来光の条件を特定する外来光条件特定手段と、
自車両の位置および向きを検出する車両位置状態検出手段と、
前記外来光条件特定手段によって特定された外来光の条件と、前記車両位置状態検出手段によって検出された自車両の位置および向きとに基づいて、仮想光源を設定する仮想光源設定手段と、
を備え、
前記表示制御手段は、前記仮想光源による光の影響を反映させて、前記車両の設備の画像を前記表示画面に表示させることを特徴としている。

また、本発明は、
仮想物体が車両に設置された状態を表示する表示手段と、前記表示手段における仮想物体の表示を制御する表示制御手段とを備えた車両用表示装置であって、
自車両が存在している環境の光に関する条件を取得する光条件取得手段を備え、
前記表示制御手段は、前記光条件取得手段によって取得された光に関する条件を反映させて、前記表示手段に前記仮想物体を表示させることを特徴としている。

また、本発明は、
仮想物体が車両に設置された状態を表示する際の車両用情報表示方法であって、
自車両が存在している環境の光に関する条件を取得する光条件取得ステップを含み、
前記光条件取得ステップにおいて取得された光に関する条件を反映させて、前記仮想物体を表示することを特徴としている。

本発明によれば、外来光の条件、自車両の位置および向きに基づいて設定された仮想光源による光の影響を反映させて、車両の設備の画像が表示されるため、表示される物体の画像における光沢感表現と、外来光によって生ずる実際の物体の光沢との違和感を軽減することができる。
また、本発明によれば、自車両が存在している環境の光に関する条件を反映させて、仮想物体を表示できるため、表示される物体の画像における光沢感表現と、外来光によって生ずる実際の物体の光沢との違和感を軽減することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
（構成）
本実施形態では、車両用表示装置１が自動車のインストルメントパネル（以下、「インパネ」と言う。）における運転席前部に設置され、車両の速度、エンジン回転数その他の車両情報を表示する表示装置として用いられる例を示すものとする。また、車両用表示装置１は、アナログ式メータを表示するものとし、メータ外周に配置された金属製のリング（メータ指針の回転中心と同心のドーナツ状の部材）の画像に対し、光沢感表現を施して表示するものとする。

図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用表示装置１の機能構成を示すブロック図である。
図１において、車両用表示装置１は、車両情報取得部１０と、照度計２０と、ＧＰＳ（Global Positioning System）ユニット３０と、ジャイロユニット４０と、外来光検出部５０と、外来光入射条件推定用メモリ６０と、外来光入射条件推定部７０と、表示制御用メモリ８０と、表示制御部９０と、表示部１００とを備えている。

車両情報取得部１０は、車両用表示装置１が備えられている自動車の車速度センサから車速を取得すると共に、電気系統の制御ユニットから前照灯の点灯状態を取得する。そして、車両情報取得部１０は、前照灯の点灯状態を示す信号を外来光入射条件推定部７０に出力し、車速を示す信号を表示制御部９０に出力する。
なお、車両に街灯の有無を検出可能な装置、例えば車両用ランプ自動点消灯装置（特開平９−３０１０５２号公報参照）等が備えられ、道路等に設置された人工的な光源を検出可能な場合には、車両情報取得部１０は、その検出結果も併せて取得し、外来光入射条件推定部７０および表示制御部９０に出力する。

照度計２０は、車両室内のインパネに設置され、車両室内に入射する外来光の照度を検出する。そして、照度計２０は、検出した照度を示す信号を外来光検出部５０に出力する。
ＧＰＳユニット３０は、ＧＰＳアンテナおよび受信回路を含み、自車両の位置情報を検出する。このとき、ＧＰＳユニット３０は、ＧＰＳ信号から現在地の緯度および経度に関する情報（位置情報）を取得すると共に、ＧＰＳ信号から把握可能な現在時刻を取得する。そして、ＧＰＳユニット３０は、検出した自車両の位置情報および現在時刻を示す信号を外来光検出部５０に出力する。

ジャイロユニット４０は、ジャイロコンパスおよびその制御装置を含み、自車両の向く方角を検出する。そして、ジャイロユニット４０は、検出した自車両の向く方角を示す信号を外来光検出部５０に出力する。
外来光検出部５０は、照度計２１、ＧＰＳユニット２２およびジャイロユニット４０によって、後述する外来光入射条件推定処理に用いる情報を取得する。具体的には、外来光検出部５０は、車両室内に入射する外来光の照度を示す信号を照度計２１から受信し、位置情報および現在時刻を示す信号をＧＰＳユニット２２から受信する。また、外来光検出部５０は、自車両の向く方角を示す信号をジャイロユニット４０から受信する。

そして、外来光検出部５０は、これら照度、現在時刻、位置情報（現在地の緯度および経度に関する情報）、車両の向く方角（以下、これらの情報を「外来光推定情報」と言う。）を示す信号を、外来光入射条件推定部７０に出力する。
外来光入射条件推定用メモリ６０は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置によって構成され、後述する外来光入射条件推定処理のための外来光入射条件推定プログラムを記憶している。

外来光入射条件推定部７０は、外来光入射条件推定用メモリ６０に記憶されている外来光入射条件推定プログラムを読み出し、外来光検出部５０から入力された外来光推定情報および車両情報取得部１０から入力された前照灯の点灯状態を基に、後述する外来光入射条件推定処理を実行する。外来光入射条件推定部７０は、外来光入射条件推定処理を実行することにより、後述する仮想光源モードＡ〜Ｄのいずれかを選択し、選択した仮想光源モードを示す信号を表示制御部９０に出力する。

表示制御用メモリ８０は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置によって構成され、後述する表示制御処理のための表示制御プログラムを記憶している。また、表示制御用メモリ８０は、表示対象であるメータ外周に配置された金属製のリングについて、想定された形状と配置、車内における表示部１００の設置位置と角度に関する情報（以下、これらの情報を「設置条件情報」と言う。）を記憶している。

図２は、本実施の形態において想定するアナログ式メータの形状を示す図であり、メータ外周のリングは図２の断面図中のイ、ロ、ハ、ニ、ホの各面によって構成されている。
これら各面に表示する画像を仮想光源モードＡ〜Ｄに応じて選択することにより、本発明による光沢感表現が実現される。
表示制御部９０は、表示制御用メモリ８０に記憶されている設置条件情報および表示制御プログラムを読み出し、外来光入射条件推定部７０から入力された仮想光源モードおよび車両情報取得部１０から入力された車速を基に、後述する表示制御処理を実行する。表示制御部９０は、表示制御処理を実行することにより、仮想光源モードＡ〜Ｄのいずれかに対応して、表示する金属製のリングを基準とした外来光光源の相対位置の判定、リング表面における高輝度部の位置の判定、表示するリング画像の選択を行い、車両の速度を反映させたメータ等の画像を、外来光を加味した形態で表示部１００に表示させる。

図３は、表示する金属製のリングを基準とした太陽の相対位置を算出する方法を示す図である。
図３に示す算出方法では、金属性のリングが表示される平面を想定すると共に、金属製のリングの中心を基準として、太陽が見える方向のベクトルＲ１を仮定する。太陽が見える方向は、現在時刻、自車両の緯度、経度および向きから算出される。そして、そのベクトルＲ１を、金属性のリングが表示されると想定した平面に投影し、リングの半径と同長に換算して得られるベクトルＲの終点を算出する。このベクトルＲの終点を基準として、リング上に光沢感が表現される。

これにより、リングが表示される平面上に太陽に相当する光源を置いてリング上に光沢感を生じさせた状態を仮想することができ、運転者の視点から見て、表示されたリング上に生成された光沢部分の位置と、実際の太陽の位置との対応関係が違和感のないものとなる。
なお、ここではリングが表示される平面上に太陽に相当する光源を置く場合の算出方法について説明したが、太陽に相当する光源を置く位置は、例えばリングが表示される平面より前方とする等、他の条件で光沢感表現を行うこととしても良い。

また、ここでは現在時刻、自車両の緯度、経度および向きから太陽が見える方向を算出することとして説明したが、ダッシュボード上に光センサを複数備えること等により、太陽光の入射方向を検出することとしても良い。
図１に戻り、表示部１００は、液晶表示パネル等の表示装置を有しており、表示制御部９０によって表示が指示された画像を表示する。

（仮想光源モード）
続いて、光沢感表現における仮想光源モードＡ〜Ｄについて詳細に説明する。
図４は、仮想光源モードＡ〜Ｄにおいて想定する光源の特性を示す図である。
図４において、仮想光源モードＡ〜Ｄは、ある外来光条件を想定して、光源とその位置を設定したものであり、具体的には、適用される外来光の条件、設定する仮想光源の種類、設定する光源の位置が定められている。
仮想光源モードＡは、日中の晴天時に日光下を走行する場合の入射外来光の状況をリングの光沢感表現に反映させたモードである。ここで、日中とは、太陽が地平線上に出ている時間帯で、車両の前照灯が非点灯時の場合と定義し、トンネル内走行等、日光下でない走行環境は含まれない。

仮想光源モードＡにおいては、仮想光源を仮想太陽および仮想メータ内照明の２つとしており、仮想太陽の位置は、乗員が車内から見る実際の太陽の方向を外来光推定情報から算出して設定する。また、仮想メータ内照明は、メータ上方１０ｃｍ程度の近傍位置に設置された点光源として設定する。
仮想光源モードＢは、日中の曇天時を走行する場合の入射外来光の状況をリングの光沢感表現に反映させたモードである。仮想光源モードＡ同様に、トンネル内走行等、日光下でない走行環境は、仮想光源モードＢの設定対象に含まれない。

仮想光源モードＢにおいては、仮想光源を曇天の空および仮想メータ内照明の２つとしており、曇天の空は、太陽光が空を覆う雲によって拡散された状態を面光源に近似している。そして、明るさが均一の面光源が車両上空に存在するものとして仮想光源を設定する。なお、仮想メータ内照明の位置は、仮想光源モードＡと同様の設定とする。
仮想光源モードＣは、トンネル内および夜間に街灯の設置された道路を走行する場合の入射外来光の状況をリングの光沢表現に反映させたモードである。ここで、トンネル内の走行時とは、日中、夜間に関わらず、トンネル内を走行している場合と定義している。

仮想光源モードＣにおいては、仮想光源を街灯および仮想メータ内照明の２つとしており、街灯の位置は、街灯の設置された道路を走行した場合に乗員が見ることとなる位置、即ち、道路に設置された街灯の車両の移動に伴うオプティカルフローに従って、道路に設置された街灯が車両前方から後方へ移動するような位置に設定する。なお、仮想メータ内照明の位置は、仮想光源モードＡと同様の設定とする。
仮想光源モードＤは、夜間に街灯の設置されていない道路を走行する場合の仮想メータ内照明のみによる状況をリングの光沢表現に反映させたモードである。なお、仮想メータ内照明の位置は、仮想光源モードＡと同様の設定とする。

（仮想光源モードにおける具体的制御手法）
図５は、各仮想光源モードにおける光沢感表現の制御パラメータを示す図である。
図５においては、仮想光源モードＡ〜Ｄそれぞれで想定する光源の種類（太陽、街灯、メータ内照明等）について、上記ロ、ハ、ニの各面に表示する、リングにおける高輝度部の位置、高輝度部のリング全体に対する面積比、高輝度部の輝度が定められている。

（高輝度部の位置の決定）
図６は、表示するリングにおける高輝度部の位置および高輝度部のリング全体に対する面積比の概念を模式的に示す図である。
仮想光源モードＡにおいては、高輝度部の位置が太陽の位置を基に決定される。
このとき、上記ロ、ニの各面における高輝度部の位置が決定されるにあたり、まず、面ロにおける高輝度部の位置が、図３のベクトルＲから決定され、面ニの高輝度部の位置については、リング中心に対して面ロの高輝度部の位置と対称な位置とされる。なお、面ハについては、リング全周にわたり一様に高輝度部を表示するパターン（以下、「全周表示パターン」と言う。）が常に設定される。
また、仮想光源モードＢ〜Ｄにおいては、直射日光下でない走行環境であるため、太陽の位置に関わらず、高輝度部はリングの上端、下端あるいはリング全周等、予め定められたパターンが設定される。

（高輝度部の面積比の決定）
高輝度部のリング全体に対する面積比は、高輝度部として設定されるリングの中心角によって定義されており、図３のベクトルＲが指し示す位置を中心として、仮想光源モードに応じた所定の中心角が選択される。
また、仮想光源モードＡにおいては、ロ、ニの各面の高輝度部のリング全体に対する面積比は、照度計２０が検出した照度に応じて決定される。
なお、図２の断面図中、イおよびホの各面については、リングとしてではなく、文字盤の画像として光沢感表現するものとする。
本実施の形態においては、ロ、ニの各面に関し、高輝度部のリング全体に対する面積比を外来光による照度に応じて、照度１０００Ｌｕｘ未満なら１０％、照度１０００Ｌｕｘ以上１００００Ｌｕｘ未満なら２５％、照度１００００Ｌｕｘ以上なら４５％の３パターンとしている。

図７は、高輝度部のリング全体に対する面積比の表示パターンを模式的に示す図であり、図７（ａ）は面積比１０％の場合、図７（ｂ）は面積比２５％の場合、図７（ｃ）は面積比４５％の場合を示している。
仮想光源モードＡ〜Ｄにおいて、面ニに設定される面積比は面ロに設定される面積比と同一とされている。
また、面ハに設定される全周表示パターンにおいては、高輝度部のリング全体に対する面積比が１００％となる。

図７に示す表示パターンおよび全周表示パターンのいずれかで上記ロ、ハ、ニの各面を表示することにより、仮想光源モードＡ〜Ｄそれぞれに対応した所定の光沢感表現が行われる。
なお、ここでは、ロ、ニの各面に対して、高輝度部のリング全体に対する面積比を１０％、２５％、４５％に設定する場合を例に挙げて説明したが、より多段階の面積比を設定することや、照度計２０が検出した照度に応じて、連続的に面積比を変化させることも可能である。

（高輝度部の輝度の決定）
まず、仮想光源モードＡにおいて高輝度部の輝度を決定する方法について説明する。
仮想光源モードＡにおいては、ロ、ニの各面の高輝度部の輝度は、リング全体における面積比同様、照度計２０が検出した照度に応じて決定される。
本実施形態では、高輝度部の輝度を外来光による照度に応じて、面ロについては、照度１０００Ｌｕｘ未満なら高輝度のうち比較的低い輝度として約５０ｎｉｔ、照度１０００Ｌｕｘ以上１００００Ｌｕｘ未満なら高輝度のうち中程度の輝度として約１５０ｎｉｔ、照度１００００Ｌｕｘ以上なら高輝度のうち比較的高い輝度として約２００ｎｉｔを設定している。

また、面ハについては、面ロと同様に３段階に輝度が設定され、照度１０００Ｌｕｘ未満なら高輝度のうち比較的低い輝度として約５０ｎｉｔ、照度１０００Ｌｕｘ以上１００００Ｌｕｘ未満なら高輝度のうち中程度の輝度として約１００ｎｉｔ、照度１００００Ｌｕｘ以上なら高輝度のうち比較的高い輝度として約２００ｎｉｔを設定している。
さらに、面ニについては、面ロと同様に、照度１０００Ｌｕｘ未満なら高輝度のうち比較的低い輝度として約５０ｎｉｔ、照度１０００Ｌｕｘ以上１００００Ｌｕｘ未満なら高輝度のうち中程度の輝度として約１５０ｎｉｔ、照度１００００Ｌｕｘ以上なら高輝度のうち比較的高い輝度として約２００ｎｉｔを設定している。

仮想光源モードＡにおいては、このような設定として高輝度部の位置、高輝度部の輝度およびリング全体における面積比を制御することで、運転者の視点から見て、太陽光によって実際にメータ外周に設置された金属製のリングに発生する光沢の輝度や位置あるいはその領域の大きさを近似することができる。
なお、仮想光源モードＡ〜Ｄにおいては、外来光の他、メータ内照明を仮想的に設けることとしており、仮想メータ内照明により生成される光沢感も表現している。

このとき、仮想メータ内照明は外来光によらず一定であるものとし、面ロについては、高輝度部の位置はリング上端部、リング全体における高輝度部の面積比は１０％、輝度は中程度の約１００ｎｉｔに設定される。また、面ハについては、高輝度部の輝度は比較的低い約１０ｎｉｔとし、全周表示パターンに設定される。さらに、面ニについては、高輝度部の位置はリング下端部、リング全体における高輝度部の面積比は１０％、輝度は中程度の約５０ｎｉｔに設定される。

このような仮想光源モードＡに基づく制御が行われた場合、例えば、現在時刻が３月１日１５時０６分、現在地の緯度が北緯３５度３９分５３秒、経度が東経１３９度４６分１２秒、車両の向く方角が北、外来光の照度が１００００Ｌｕｘ以上であるとき、図３中のベクトルＲが水平面となす角は左上方約４０度となる。
このとき、リング上に付与される光沢表現は図８のようになる。

図８は、光沢表現を付与されたリングの表示例を示す図である。
図８において、図８（ａ）は、上述の条件によって想定された太陽が作るリング上の光沢を表現した状態を示す図であり、図８（ｂ）は、仮想メータ内照明が作るリング上の光沢を表現した状態を示す図である。
そして、図８（ｃ）は、図８（ａ）、（ｂ）の画像を合成したものであり、想定した太陽光および仮想メータ内照明による光沢を反映させたリングの画像となっている。

ここで、図８（ｃ）のように、異なる光源による光沢を表現した２つのリングの画像を合成する場合、より輝度の高い光沢表現がより低い光沢表現に優先して表示される。なお、図８（ｃ）においては、図８（ａ）の光沢部分の輝度が、図８（ｂ）の光沢部分の輝度を全ての部分で上回っているため、図８（ａ）と図８（ｃ）とは同一の画像となっている。
一方、外来光の照度が１０００Ｌｕｘ未満であり、太陽が運転者から見て左方向にある場合、リング上に付与される光沢表現は図９のようになる。

図９は、図８と異なる条件において光沢表現を付与されたリングの表示例を示す図である。
図９において、図９（ａ）は、運転者から見て左方向に想定された太陽が作るリング上の光沢を表現した状態を示す図であり、図９（ｂ）は、仮想メータ内照明が作るリング上の光沢を表現した状態を示す図である。
図９（ａ）、（ｂ）においては、図９（ｂ）に示すリングは、図９（ａ）に示すリングと異なる高輝度部を有しており、これらを合成した場合、図９（ｃ）のような状態となる。

続いて、仮想光源モードＢにおいて高輝度部の輝度を決定する方法について説明する。
仮想光源モードＢにおいては、想定する光源が曇天の空と仮想メータ内照明であるため、太陽（直射日光）を光源とする場合と異なり、高輝度部の位置を一定とする。
図５に示すように、仮想光源モードＢにおいては、面ロについて、高輝度部の位置がリング上端部、リング全体における面積比は４５％とされ、高輝度部の輝度は中程度の約１５０ｎｉｔとされる。
また、面ハについては、全周表示パターンとされ、高輝度部の輝度は比較的低い約２０ｎｉｔとされる。

さらに、面ニについては、高輝度部の位置がリング下端部、リング全体における面積比は４５％とされ、高輝度部の輝度は中程度の約１５０ｎｉｔとされる。
なお、仮想メータ内照明による光沢については、仮想光源モードＡの場合と同様である。
続いて、仮想光源モードＣにおいて高輝度部の輝度を決定する方法について説明する。

仮想光源モードＣにおいては、想定する光源が人工的な光源（街灯等）と仮想メータ内照明であり、人工的な光源による光がリングに映りこむ状態を表現することとしている。
本実施の形態においては、車両情報取得部１０が取得した車速を基に、走行速度に対応する速度でリングにおける高輝度部を移動させて表示し、人工的な光源による外来光のリングへの映りこみを模擬的に表現している。

図１０は、街灯がリングに映り込む様子を模式的に示す図であり、前方から街灯が通り過ぎる際の様子を、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）の順に示している。
図１０においては、車両の移動に伴って、乗員が見ることとなる道路に設置された街灯の様子を、実際のオプティカルフローに従う速度で高輝度部を移動させることにより表現している。
このときのリング全体における面積比や高輝度部の輝度は、図５に示す設定とされる。また、仮想光源モードＣにおいては、仮想メータ内照明による光沢を表現しているが、仮想メータ内照明の光沢感表現に関しては、仮想光源モードＡ，Ｂと同様に行うものである。

なお、本実施の形態においては、人工的な光源による高輝度部の位置を、車両情報取得部１０が取得した車速を基に移動させ、模擬的な表示を行うこととしたが、より正確に高輝度部の位置を決定することとしても良い。例えば、運転者の視点近傍位置に車両前方を撮影するカメラを設置し、その撮影画像を解析することにより、人工的な光源の位置を推定して、その位置を基に、高輝度部の位置を決定することも可能である。
次に、仮想光源モードＤにおいては、想定する光源が仮想メータ内照明のみであり、仮想光源モードＡ〜Ｃにおける仮想メータ内照明と同様に光沢感表現が行われる。

（画像全体の表示制御）
次に、リング、メータ指針、各種警告灯および文字盤を含む画像全体の表示制御について説明する。
メータ外周のリングについては、上述の仮想光源モードＡ〜Ｄに従って表示が行われる。
また、リング以外の部分については、リングにおける面ハと同様に輝度を変化させることにより、リング部分と併せて違和感のない表示を行う。
具体的には、外来光の輝度が高いほど、リング以外の部分における輝度を高めて表示することで視認性を確保しつつ、リング部分とのコントラストを一定に保つ表示制御を行うことにより、全体として違和感のない表示が行われる。

このとき、メータ指針、各種警告灯および文字盤については、視認性を確保するため、リング部分に比べて輝度を変化させる範囲が狭められている。
図１１は、表示画像における各部の輝度範囲を示す図である。
図１１において、メータ外周のリング部分における輝度は、リングを形成する面ロ、ハ、ニで５ｎｉｔ〜２００ｎｉｔであるのに対し、文字盤の背景部および文字部、あるいは各種警告灯部では数ｎｉｔ〜数十ｎｉｔ、メータ指針部では２０ｎｉｔ〜１００ｎｉｔとされている。

そして、例えばリング部分の面ハでは輝度を下限７ｎｉｔから上限２００ｎｉｔまで変化させるが、メータ指針部では輝度を２０ｎｉｔ〜１００ｎｉｔまでの範囲に制限する。即ち、リング部分における面ハが２０ｎｉｔ〜１００ｎｉｔの範囲で変化する場合には、メータ指針の輝度もそれに対応して変化させるが、面ハが２０ｎｉｔより低い輝度に設定される場合、あるいは、１００ｎｉｔより高い輝度に設定される場合には、メータ指針の輝度は、それぞれ２０ｎｉｔあるいは１００ｎｉｔで表示するものとする。

このような表示制御を行うことにより、メータ指針がまぶしすぎたり、暗すぎたりしない表示を行うことができ、運転者にとっての視認性を確保することができる。
なお、文字盤の背景部および文字部、あるいは各種警告灯部においても、同様の制御によって輝度の上限、下限を設定し、輝度を変化させる範囲を制限する。

（動作）
次に、動作を説明する。
車両用表示装置１は、照時計２０、ＧＰＳユニット３０およびジャイロユニット４０によって取得された外来光推定情報と、車両情報取得部１０によって取得された前照灯の点灯状態および車速とを基に、外来光入射条件推定処理を実行して仮想光源モードを設定する。そして、車両用表示装置１は、表示制御処理を実行してメータ等の画像を表示する。

以下、外来光入射条件推定処理および表示制御処理について説明する。
図１２は、外来光入射条件推定部７０が実行する外来光入射条件推定処理を示すフローチャートである。外来光入射条件推定処理は、イグニションオンの状態において繰り返し実行されている。
図１２において、外来光入射条件推定処理が開始されると、外来光入射条件推定部７０は、照時計２０によってインパネにおける照度を取得し、車両情報取得部１０によって前照灯の点灯状態を取得する（ステップＳ１）。なお、道路等に設置された人工的な光源を検出可能である場合には、外来光入射条件推定部７０は、車両情報取得部１０から、その検出結果も併せて取得する。

次に、外来光入射条件推定部７０は、ステップＳ１において取得した照度および前照灯の点灯状態から、自車両がトンネル内あるいは街灯設置路を走行中であるか否かの判定を行う（ステップＳ２）。このとき、具体的には、照度が一定レベル以上であり、かつ、前照灯が点灯中である場合には、トンネル内あるいは街灯設置路を走行中であると判定する。なお、上述のように人工的な光源を検出している場合には、その検出結果をステップＳ２の判定に用いても良い。

ステップＳ２において、自車両がトンネル内あるいは街灯設置路を走行中であると判定した場合、外来光入射条件推定部７０は、トンネル内および夜間に街灯の設置された道路を走行する場合を想定した仮想光源モードＣに設定し（ステップＳ３）、外来光入射条件推定処理を繰り返す。
一方、ステップＳ２において、自車両がトンネル内あるいは街灯設置路を走行中でないと判定した場合、外来光入射条件推定部７０は、外来光検出部５０から入力された外来光推定情報を基に、自車両に対する太陽の位置を推定する（ステップＳ４）。

具体的には、ステップＳ４においては、現在時刻および位置情報から太陽の位置する方角および仰角が算出される。例えば、現在時刻が３月１日１５時０６分、現在地の緯度が北緯３５度３９分５３秒、経度が東経１３９度４６分１２秒である場合、太陽の方角は、真南を０度として、西方約５６度、仰角は約２７度と算出される。そのため、車両の向く方角が北である場合には、運転者から見て左後方から日光が入射しているものと推定される。

また、ステップＳ４においては、メータ外周に配置された金属製のリングに設定する光沢感表現を、太陽の位置と対応させるための演算が行われる。
ステップＳ４の後、外来光入射条件推定部７０は、太陽の仰角を基に、現在が日中であるか否かの判定を行う（ステップＳ５）。即ち、太陽の仰角が所定値より大きいか否かが判定される。

ステップＳ５において、現在が日中であると判定した場合、外来光入射条件推定部７０は、周囲の明るさ（即ちステップＳ１において取得した照度）が直射日光下のレベルであるか否かの判定を行う（ステップＳ６）。
なお、ステップＳ６においては、照度計２０によって検出された照度を基に周囲の明るさを判定しているが、指向性のある光センサ（入射方向により感度の異なる光センサ）と、ステップＳ４において推定された太陽の位置とを組み合わせることにより、直射日光が車室内に入射しているかあるいは曇天であるかを判定することとしても良い。

さらに、天気予報等、天候に関する情報を受信可能な受信装置を備えておき、受信した天候に関する情報を基にステップＳ６の判定を行うことにより、天候判断の精度を高めることとしても良い。
次に、ステップＳ６において、周囲の明るさが直射日光下のレベルであると判定した場合、晴天時の日中における直射日光下を走行していると想定されることから、外来光入射条件推定部７０は、仮想光源モードＡに設定し（ステップＳ７）、引き続き、外来光入射条件推定処理を繰り返す。

一方、ステップＳ６において、周囲の明るさが直射日光下のレベルでないと判定した場合、曇天時の日中を走行していると想定されることから、外来光入射条件推定部７０は、仮想光源モードＢに設定し（ステップＳ８）、引き続き、外来光入射条件推定処理を繰り返す。
また、ステップＳ５において、現在が日中でないと判定した場合、夜間に街灯の設置されていない道路を走行していると想定されることから、外来光入射条件推定部７０は、仮想光源モードＤに設定し（ステップＳ９）、引き続き、外来光入射条件推定処理を繰り返す。

次に、表示制御処理について説明する。
図１３は、表示制御部９０が実行する表示制御処理を示すフローチャートである。表示制御処理は、イグニションオンの状態において繰り返し実行されている。
図１３において、表示制御処理が開始されると、表示制御部９０は、表示制御用メモリ８０から設置条件情報を読み出し（ステップＳ１０１）、表示するメータ外周のリングを基準とした外来光光源の相対位置を判定する（ステップＳ１０２）。

次に、表示制御部９０は、外来光入射条件推定処理において設定された仮想光源モードに対応してリングにおける高輝度部の位置を判定し（ステップＳ１０３）、さらに仮想光源モードに対応するリング画像の表示パターンを選択する（ステップＳ１０４）。
そして、表示制御部９０は、メータ外周のリング画像およびそれに対応する文字盤の背景部および文字部、各種警告灯部、メータ指針の画像を表示し（ステップＳ１０５）、表示制御処理の終了条件が充足されているか否かの判定を行う（ステップＳ１０６）。ここで、表示制御処理の終了条件は、メータ表示の必要がない状態となっているか否かを示す条件であり、例えば、イグニションオフとされたことと設定することが可能である。

ステップＳ１０６において、表示制御処理の終了条件が充足されていないと判定した場合、表示制御部９０は、ステップＳ１０２の処理に移行し、一方、表示制御処理の終了条件が充足されていると判定した場合、表示制御処理を終了する。
以上のように、本実施形態における車両用表示装置１によれば、車両に入射する外来光の条件を反映させて、表示されるメータの光沢感を表現することができるため、図１４（１）に示すように、メータの画像における光沢感表現と、外来光によって生ずる実際の光沢との違和感を軽減することができる。

なお、本実施形態においては、高輝度部の位置や形態を模式的に示すこととして説明したが、シェーディングあるいはレイトレーシングといった手法を用いることで、よりリアルな光沢感表現によって、光沢感の質を高めることとしても良い。
また、光沢感表現を行う対象は、メータ外周のリングに限らず、車両の設備として表示される仮想物体であれば、本発明を適用することが可能である。
さらに、本実施形態においては、アナログ式メータを表示するものとして説明したが、デジタル表示あるいはバーグラフ表示等によって車両情報を表示することとしても良い。

なお、本実施形態においては、表示制御部９０が表示制御手段を構成し、表示部１００が表示画面を構成し、照度計２０およびＧＰＳユニット３０が外来光条件特定手段あるいは光条件取得手段を構成し、ＧＰＳユニット３０およびジャイロユニット４０が車両位置状態検出手段を構成し、外来光入射条件推定用メモリ６０および外来光入射条件推定部７０が仮想光源設定手段を構成する。また、車両情報取得部１０が点灯状態検出手段を構成し、外来光入射条件推定用メモリ６０および外来光入射条件推定部７０が外来光推定手段を構成する。さらに、外来光入射条件推定用メモリ６０および外来光入射条件推定部７０が一定光源設定手段を構成し、車両情報取得部１０が速度検出手段を構成する。

（第１実施形態の効果）
本実施形態における車両用表示装置１は、以下のような効果を有する。
（１）外来光条件特定手段によって外来光の条件を取得し、車両位置状態検出手段によって自車両の位置および向きを検出し、仮想光源設定手段によって、外来光の条件、自車両の位置および向きに基づいて仮想光源を設定し、表示制御手段が仮想光源よる光の影響を反映させて、車両の設備の画像を表示するため、表示される物体の画像における光沢感表現と、外来光によって生ずる実際の物体の光沢との違和感を軽減することができる。

（２）点灯状態検出手段によって前照灯の点灯状態を検出し、外来光推定手段によって、前照灯の点灯状態、外来光の条件に基づいて外来光の種類を推定し、表示制御手段が、推定された外来光の種類に応じた車両の設備の画像を表示することとしたため、表示される物体の画像における光沢感表現と、外来光によって生ずる実際の物体の光沢との違和感をより効果的に軽減することができる。

（３）推定された外来光が日光である場合および人工灯である場合に応じて、車両の設備の画像における高輝度部と低輝度部の面積比を変更することとしたため、表示される物体の画像における光沢感表現と、外来光によって生ずる実際の物体の光沢との違和感をさらに効果的に軽減することができる。
（４）一定光源設定手段によって、一定の位置および輝度に想定された仮想光源を設定するため、外来光がない状況下においても、一定の光沢感表現を行うことができる。

（５）表示制御手段が、車両の設備として想定された物体の形状および配置に関する情報と、設定された仮想光源とに基づいて、車両の設備における表面の高輝度部および低輝度部の位置、形状および面積を決定するため、より現実感のある光沢感を表現することができ、表示される物体の画像における光沢感表現と、外来光によって生ずる実際の物体の光沢との違和感をより効果的に軽減することができる。

（６）速度検出手段を備え、表示制御手段が走行速度に応じて、車両の設備の画像における高輝度部の位置を変化させることとしたため、人工灯による光沢感をより現実感のあるものとすることができ、表示される物体の画像における光沢感表現と、外来光によって生ずる実際の物体の光沢との違和感をより効果的に軽減することができる。

（７）車両の設備の画像として、車両用計器の画像を表示することとし、計器の装飾的な意味合いの強い部分では光沢感表現に比重を置く一方、メータ指針、文字盤および文字盤上の文字、および、デジタル表示部あるいはバーグラフ表示部といった視認性を重視すべき部分では輝度変化の範囲を制限することにより、上記違和感を軽減しつつ車両用計器として情報提示のために必要な視認性を確保することができる。
（８）自車両が存在している環境の光に関する条件を反映させて、仮想物体を表示できるため、表示される物体の画像における光沢感表現と、外来光によって生ずる実際の物体の光沢との違和感を軽減することができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用表示装置１の機能構成を示すブロック図である。 本実施の形態において想定するアナログ式メータの形状を示す図である。 表示する金属製のリングを基準とした太陽の相対位置を算出する方法を示す図である。 仮想光源モードＡ〜Ｄにおいて想定する光源の特性を示す図である。 各仮想光源モードにおける光沢感表現の制御パラメータを示す図である。 表示するリングにおける高輝度部の位置および高輝度部のリング全体に対する面積比の概念を模式的に示す図である。 高輝度部のリング全体に対する面積比の表示パターンを模式的に示す図である。 光沢表現を付与されたリングの表示例を示す図である。 図８と異なる条件において光沢表現を付与されたリングの表示例を示す図である。 街灯がリングに映り込む様子を模式的に示す図である。 表示画像における各部の輝度範囲を示す図である。 外来光入射条件推定部７０が実行する外来光入射条件推定処理を示すフローチャートである。 表示制御部９０が実行する表示制御処理を示すフローチャートである。 自動車の運転者席側のインストルメントパネル上にメータフードと表示装置とが設置されている様子を示す概略図である。

符号の説明

１ 車両用表示装置、１０ 車両情報取得部、２０ 照度計、３０ ＧＰＳユニット、４０ ジャイロユニット、５０ 外来光検出部、６０ 外来光入射条件推定用メモリ、７０ 外来光入射条件推定部、８０ 表示制御用メモリ、９０ 表示制御部、１００ 表示部

Claims (10)

1. 車両に設置される表示画面と、該表示画面に車両の設備を画像として表示する表示制御手段とを備えた車両用表示装置であって、
   外来光の条件を特定する外来光条件特定手段と、
   自車両の位置および向きを検出する車両位置状態検出手段と、
   前記外来光条件特定手段によって特定された外来光の条件と、前記車両位置状態検出手段によって検出された自車両の位置および向きとに基づいて、仮想光源を設定する仮想光源設定手段と、
   を備え、
   前記表示制御手段は、前記仮想光源による光の影響を反映させて、前記車両の設備の画像を前記表示画面に表示させることを特徴とする車両用表示装置。
2. 自車両における前照灯の点灯状態を検出する点灯状態検出手段と、
   前記点灯状態検出手段によって検出された前照灯の点灯状態と、前記外来光条件特定手段によって特定された外来光の条件とに基づいて、車室内に入射する外来光の種類を推定する外来光推定手段と、
   を備え、
   前記表示制御手段は、前記仮想光源による光の影響を反映させて前記車両の設備の画像を表示させる際に、前記外来光推定手段によって推定された外来光の種類に応じた、前記車両の設備の画像を前記表示画面に表示させることを特徴とする請求項１記載の車両用表示装置。
3. 前記外来光推定手段は、外来光を日光あるいは人工灯の少なくともいずれかであると推定し、
   前記表示制御装置は、前記外来光推定手段によって外来光が日光であると推定された場合、前記車両の設備の画像において低輝度部に対する高輝度部の面積比をより高くし、前記外来光推定手段によって外来光が人工灯であると推定された場合、前記車両の設備の画像において低輝度部に対する高輝度部の面積比をより低くすることを特徴とする請求項１または２記載の車両用表示装置。
4. 一定の位置および輝度に想定された仮想光源を設定する一定光源設定手段をさらに備え、
   前記表示制御手段は、前記仮想光源設定手段によって設定された仮想光源と、前記一定光源設定手段によって設定された仮想光源とによる光の影響を反映させて、前記車両の設備の画像を前記表示画面に表示させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
5. 前記表示制御手段は、前記車両の設備として想定された物体の形状および配置に関する情報と、設定された仮想光源とに基づいて、前記車両の設備における表面の高輝度部および低輝度部の位置、形状および面積を決定し、前記車両の設備の画像を前記表示画面に表示させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
6. 自車両の走行速度を検出する速度検出手段を備え、
   前記外来光推定手段によって外来光が人工灯であると推定された場合に、前記表示制御手段は、前記速度検出手段によって検出された走行速度に応じて、前記車両の設備の画像における高輝度部の位置を変化させることを特徴とする請求項３記載の車両用表示装置。
7. 前記車両の設備の画像は、文字盤と、メータ指針、デジタル表示部あるいはバーグラフ表示部とを含む車両用計器の画像であり、
   前記表示制御手段は、仮想光源による光の影響を反映させて該車両用計器の画像を表示させる際に、該車両用計器の画像における文字盤および文字盤上の文字と、メータ指針、デジタル表示部あるいはバーグラフ表示部との輝度変化を、他の部分における輝度変化より小さい範囲に制限することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
8. 仮想物体が車両に設置された状態を表示する表示手段と、前記表示手段における仮想物体の表示を制御する表示制御手段とを備えた車両用表示装置であって、
   自車両が存在している環境の光に関する条件を取得する光条件取得手段を備え、
   前記表示制御手段は、前記光条件取得手段によって取得された光に関する条件を反映させて、前記表示手段に前記仮想物体を表示させることを特徴とする車両用表示装置。
9. 車両に設置された表示画面と、該表示画面に車両の設備を画像として表示する表示制御手段とを備えた車両用表示装置を備える自動車であって、
   前記車両用表示装置は、
   外来光の条件を特定する外来光条件特定手段と、
   自車両の位置および向きを検出する車両位置状態検出手段と、
   前記外来光条件特定手段によって特定された外来光の条件と、前記車両位置状態検出手段によって検出された自車両の位置および向きとに基づいて、仮想光源を設定する仮想光源設定手段と、
   を備え、
   前記表示制御手段は、前記仮想光源による光の影響を反映させて、前記車両の設備の画像を前記表示画面に表示させることを特徴とする自動車。
10. 仮想物体が車両に設置された状態を表示する際の車両用情報表示方法であって、
    自車両が存在している環境の光に関する条件を取得する光条件取得ステップを含み、
    前記光条件取得ステップにおいて取得された光に関する条件を反映させて、前記仮想物体を表示することを特徴とする車両用情報表示方法。

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