JP2009265247A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ビームを平面ではない形状の表示面に投射した場合においても、表示を移動させた際に移動速度が必要もなく変化して見えたり、表示が歪んで見えたりすることを防止できる表示装置を提供すること。
【解決手段】表示装置１は２次元の画像データにおける各表示点の座標を変換する変換手段１５と、前記変換手段１５により変換した後の画像データに基づき、光ビームをｘ方向及び前記ｘ方向と直交するｙ方向に走査し、車両内の表示面上に画像を表示する光ビーム表示手段５とを備え、前記変換手段１５は、前記車両における乗員の視点から、前記表示面上に、前記変換手段１５により変換される前の前記画像データに対応する画像が見えるように変換を行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は光ビームを投射し画像を表示する表示装置に関わる。

従来、光ビームを車両内に設けた表示面に投射し、実像で表示を行う表示装置が知られている（特許文献１参照）。この表示装置によれば、実像で表示を行うことにより、虚像で表示を行う表示装置とは異なり、投射の際に発生する像の歪みを回避することができる。
特表２００４−５０５３１５号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の表示装置は、表示面が車両内のダッシュボードのように平面ではない形状の場合、表示視認者と、光ビームを投射する光ビーム表示ユニットとの位置関係によっては、表示を移動させるとその移動速度が必要もなく変化して見えたり、表示が歪んで見えたりしてしまう。
すなわち、図６に示すように、光ビーム表示ユニットＰ２が、ダッシュボードＰ１上に光ビームＰ３を投射することで表示を行う表示装置において、ダッシュボードＰ１が平面ではない場合、ダッシュボードＰ１には、光ビーム表示ユニットＰ２が投射する光ビームＰ３の走査方向（図６における矢印方向）と成す角度が小さい領域Ｐ５、Ｐ７と、走査方向と成す角度が大きい領域Ｐ９とが生じる。この場合、光ビームＰ３の走査量が一定であっても、ダッシュボードＰ１上での表示の移動量は、領域Ｐ５、Ｐ７では小さく、領域Ｐ９では大きくなる。その結果、ダッシュボードＰ１上の表示が歪んでしまい、また、ダッシュボードＰ１上を表示が移動する速度は、領域Ｐ５、Ｐ７では遅く、領域Ｐ９では速くなってしまう。
本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、光ビームを平面ではない形状の表示面に投射した場合においても、表示を移動させた際に移動速度が必要もなく変化して見えたり、表示が歪んで見えたりすることを防止できる表示装置を提供することを目的とする。

本発明の表示装置は、変換手段により、２次元の画像データにおける各表示点の座標を変換し、変換した後の画像データに基づき、光ビームをｘ方向及び前記ｘ方向と直交するｙ方向に走査し、車両内の表示面上に画像を表示する。その変換手段は、前記車両における乗員の視点から、前記表示面上に、前記変換手段により変換される前の前記画像データに対応する画像が見えるように変換を行う。

よって、本発明の表示装置は、表示面が平面でなくても、画像データに対応する画像を、視認者に対し、歪み無しに表示することができる。また、視認者に表示される画像は、上記のように、歪みがないものであるから、その移動速度は、軌跡上のどの部分でも一定にできる。

前記変換手段は、例えば、前記変換前の前記画像データにおける任意の表示点αの座標Ａを、以下の座標Ａ‘に変換するものとすることができる。
すなわち、前記視点と前記表示面との間に、前記変換前の前記画像データに対応する画像を配置したと仮想し、前記視点及び前記画像における前記表示点αを通る直線と、前記表示面との交点を点γとし、前記光ビーム表示手段の前記ｘ方向及びｙ方向における前記点γの座標を前記座標Ａ‘とすることができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
１．表示装置１の構成
表示装置１の構成の構成を図１〜図３に基づいて説明する。図１は表示装置１の電気的構成を表すブロック図であり、図２は光ビーム表示ユニット５の構造及び動作を表す斜視図であり、図３は光ビーム表示ユニット５の位置及び機能を表す説明図である。

表示装置１は、図１に示すように、各種制御を行う制御部３と、光ビームを表示する光ビーム表示ユニット５とから構成される。
上記制御部３は、表示装置１における各構成の動作を司るＣＰＵ７、表示装置１が実行する処理を規定するプログラムが内蔵されているＲＯＭ９、ワークメモリとして機能するＲＡＭ１１、表示に使用する画像データを、メモリ１０１から読み出す表示生成部１３、画像データにおける各表示点（画像データの点のうち、光ビームを投射することで表示する点）の座標を変換する表示座標変換部１５、光ビーム表示ユニット５における光ビームの投射方向をＸ方向に駆動する処理を行う表示ユニットＸ方向駆動回路部１７、光ビーム表示ユニット５における光ビームの投射方向をＹ方向に駆動する処理を行う表示ユニットＹ方向駆動回路部１９、及び光ビーム表示ユニット５において光ビームを駆動する処理を行う光ビーム駆動部２１から構成される。

表示生成部１３が読み出す画像データは、Ｘ方向、及びＹ方向の座標ごとに、輝度や色を記録した２次元の画像データである。この画像データは、例えば警告などを目的として、乗員の視線を誘導するような画像データである。上記表示座標変換部１５は、画像データにおける各点について、変換前の座標と、変換後の座標とを対応付けるマップを備えており、そのマップにより、画像データにおける各点の座標を変換することができる。なお、座標の変換については後に詳述する。

上記光ビーム表示ユニット５は、図２に示すように、実際に光ビーム２３を投射する光ビーム投射部２５と、光ビーム投射部２５を、それに固定された軸２７を中心として回動させ、光ビーム２３の投射方向をＸ方向軸２６に沿って走査するＸ方向光ビーム駆動メカ２９と、光ビーム投射部２５を、それに固定された軸３１を中心として回動させ、光ビーム２３の投射方向を、Ｘ方向軸２６とは直交するＹ方向軸２８に沿って走査するＹ方向光ビーム駆動メカ３３とから構成される。

光ビーム投射部２５は、周知の構造を有するレーザユニットである。光ビーム投射部２５は光ビーム駆動部２１に接続されており、それによって、光ビーム２３の投射開始及び終了を制御される。Ｘ方向光ビーム駆動メカ２９及びＹ方向光ビーム駆動メカ３３はそれぞれ、図示しないモータを備えており、そのモータの駆動力により光ビーム投射部２５を回転させる。Ｘ方向光ビーム駆動メカ２９は表示ユニットＸ方向駆動回路部１７に接続されており、それによって駆動を制御される。Ｙ方向光ビーム駆動メカ３３は表示ユニットＹ方向駆動回路部１９に接続されており、それによって駆動を制御される。

図３に示すように、光ビーム表示ユニット５は、車両のルーフ３５の前端付近であって、フロントウインドウ３７の近傍に取り付けられている。よって、光ビーム表示ユニット５の位置は、車両の乗員の視点とは大きく離れている。光ビーム表示ユニット５は、ダッシュボード３９上に光ビーム２３を投射する。ダッシュボード３９のうち、光ビーム２３が投射され、画像が表示される領域を表示面３９ａとする。視認者（車両の乗員）４１は、表示面３９ａに、光ビーム２３により生じる画像４３を視認することができる。なお、表示面３９ａは平面ではなく、図６に示すような凹凸を有する。
２．表示装置１が実行する処理
表示装置１（特に制御部３のＣＰＵ７）が実行する処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１０では、メモリ１０１に記憶されている画像データを、表示生成部１３により読み出す。
ステップ２０では、前記ステップ１０で読み出した画像データのうち、最初に表示すべき表示点を決定する。なお、画像データに含まれる各表示点の表示順序は、画像データごとに予め設定し、画像データあるいはＲＯＭ９に記憶しておくことができる。
ステップ３０では、前記ステップ２０又は後述するステップ９０で決定した表示点の座標を、表示座標変換部１５により変換する。座標の変換は以下のように行う。
表示座標変換部１５は、画像データの全ての点について、変換前の座標と、変換後の座標との対応マップを備えている。この対応マップにより、前記ステップ２０又は後述するステップ９０で決定した表示点の座標を変換する。
上記対応マップにおける、変換前の座標Ａと、変換後の座標Ａ‘との関係を、図３に基づき説明する。視認者（車両の乗員）４１の視点４１ａと表示面３９ａとの間に、変換前の画像データに対応する画像４５を配置したと仮想する。画像４５における任意の点４７の、変換前の画像データにおける座標（図３のＸ方向軸４０、Ｙ方向軸４２における座標）を、座標Ａ（ｘ、ｙ）とする。視点４１ａ及び点４７を通る直線４９と、表示面３９ａとの交点を交点５１とする。交点５１の、Ｘ方向軸２６、Ｙ方向軸２８（図２参照）における座標を、座標Ａ’（ｘ‘、ｙ’）とする。上記対応マップは、座標Ａ（ｘ、ｙ）を、座標Ａ‘（ｘ‘、ｙ’）に変換するものである。上記対応マップは、光ビーム表示ユニット５、視点４１ａ、及び表示面３９ａの位置関係と、表示面３９ａの形状とが決まれば、画像データによらず、一義的に定まる。

表１に、画像データにおける表示点の座標を変換した例を示す。表１において、ｘ、ｙは、それぞれ、変換前のＸ座標、Ｙ座標であり、ｘ‘、ｙ’は、それぞれ、変換後のＸ座標、Ｙ座標である。

ステップ４０では、Ｘ方向光ビーム駆動メカ２９を稼働させ、光ビーム２３を投射したときに、光ビーム２３のＸ方向軸２６における座標が、前記ステップ３０で変換した後の座標ｘ‘ となるようにする。
ステップ５０では、Ｙ方向光ビーム駆動メカ３３を稼働させ、光ビーム２３を投射したときに、光ビーム２３のＹ方向軸２８における座標が、前記ステップ３０で変換した後の座標ｙ‘ となるようにする。
ステップ６０では、光ビーム投射部２５に光ビーム２３の投射を開始させる。
ステップ７０では、表示の態様に応じて、光ビーム２３を投射したまま所定時間待機する。
ステップ７０では、表示の態様に応じて、光ビーム２３を投射したまま所定時間待機する。表示面３９ａ上を移動させる所望の速度に応じて待機時間が定まる。所定時間が経過すれば、ステップ８０に進む。ステップ８０では、画像データにおいて表示すべき表示点を全て表示したか否かを判断する。ＹＥＳの場合は本処理を終了し、ＮＯの場合はステップ９０に進む。
ステップ９０では、画像データのうち、次に表示すべき表示点を決定する。その後、前記ステップ３０に進む。
３．表示装置１が奏する効果
表示装置１が奏する効果を図３及び図５に基づいて説明する。光ビーム表示ユニット５は、表示座標変換部１５で変換した後の表示点の座標に基づき、図３に示すように、光ビーム２３をＸ方向軸２６及びＹ方向軸２８に沿って走査し、表示面３９ａ上に、所定の画像４３を表示する。なお、図３における軌跡５３は、一連の表示点に基づき、光ビーム２３を走査したときの軌跡を表す。

表示面３９ａ上の画像４３を視認者４１から見ると、視認者の視点からの画像５５として見える。
表示座標変換部１５による座標の変換は、表示面３９ａ上の画像４３における点（交点５１）が、視認者４１から見て、画像４５上の点４７となるように設定されているから、
この画像５５は、点４７の集合（すなわち、表示座標変換部１５により座標が変換される前の画像データに対応する画像）である。よって、表示装置１は、表示面３９ａが平面でなくても、画像データに対応する画像を、視認者４１に対し、歪みなしに表示することができる。
また、画像５５では、上記のように、歪みが生じないのであるから、その移動速度は、移動する軌跡上におけるどの部分でも一定にできる。

尚、本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、表示座標変換部１５は、視点４１ａの高さごとに、複数の対応マップを備えておき、視認者の体格（すなわち視点４１ａの高さ）に応じて、最適な対応マップを選択するようにしてもよい。こうすることにより、視点４１ａの高さが変動しても、座標の変換を適切に行うことができる。この場合、視点４１ａの高さを検出する手段（例えば、視認者４１の体格を計測するセンサ等）を備えることが好ましい。

また、予め設定された対応マップを用いるのではなく、視認者４１の視点４１ａの位置を検出し、光ビーム表示ユニット５の位置、表示面３９ａの形状から、リアルタイムに座標の変換処理を実行するようにしても良い。

表示装置１の電気的構成を表すブロック図である。 光ビーム表示ユニット５の構造及び動作を表す斜視図である。 光ビーム表示ユニット５の位置及びその機能を表す説明図である。 表示装置１が実行する処理を表すフローチャートである。 表示装置１が奏する効果を表す説明図である。 従来の表示装置における問題点を表す説明図である。

符号の説明

１・・・表示装置、３・・・制御部、５・・・光ビーム表示ユニット、
１３・・・表示生成部、１５・・・表示座標変換部、
１７・・・表示ユニットＸ方向駆動回路部、１９・・・表示ユニットＹ方向駆動回路部、
２１・・・光ビーム駆動部、２３・・・光ビーム、２５・・・光ビーム投射部、
２６・・・Ｘ方向軸、２７、３１・・・軸、２８・・・Ｙ方向軸、
２９・・・Ｘ方向光ビーム駆動メカ、３３・・・Ｙ方向光ビーム駆動メカ、
３５・・・ルーフ、３７・・・フロントウインドウ、３９・・・ダッシュボード、
３９ａ・・・表示面、４０・・・Ｘ方向軸、４１・・・視認者、４１ａ・・・視点、
４２・・・Ｙ方向軸、４３、４５、５５・・・画像、４７・・・点、４９・・・直線、
５１・・・交点、５３・・・軌跡、１０１・・・メモリ

Claims (2)

1. ２次元の画像データにおける各表示点の座標を変換する変換手段と、
   前記変換手段により変換した後の画像データに基づき、光ビームをｘ方向及び前記ｘ方向と直交するｙ方向に走査し、車両内の表示面上に画像を表示する光ビーム表示手段と、を備え、
   前記変換手段は、前記車両における乗員の視点から、前記表示面上に、前記変換手段により変換される前の前記画像データに対応する画像が見えるように変換を行うことを特徴とする表示装置。
2. 前記変換手段は、前記変換前の前記画像データにおける任意の表示点αの座標Ａを、以下の座標Ａ‘に変換するものであることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
   前記視点と前記表示面との間に、前記変換前の前記画像データに対応する画像を配置したと仮想し、前記視点及び前記画像における前記表示点αを通る直線と、前記表示面との交点を点γとし、前記光ビーム表示手段の前記ｘ方向及び前記ｙ方向における前記点γの座標を前記座標Ａ‘とする。