JP2019138963A - 画像表示装置、画像表示方法及び画像表示プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】虚像の表示位置の調整を容易にすること。【解決手段】画像表示装置１００は、投影面１１を介して虚像として視認させるための画像を画像投射面１２５から投射する投射部１２０と、虚像として視認させる際の基準位置の指定を受け付け、基準位置に基づいて画像投射面１２５における画像の表示領域の位置を調整する制御部１１０と、を備える。そのため、制御部１１０は、複数の表示位置識別情報を画像投射面１２５に表示させて、その中から基準位置の指定を受け付ける。【選択図】図２

Description

本発明は、画像表示装置、画像表示方法及び画像表示プログラムに関する。

近年、車両用の画像表示装置として、車両や運転に関わる情報をウィンドシールド越しに虚像を投影することにより提供するヘッドアップディスプレイ（Head Up Display (HUD)）が開発されている。但し、運転者の視点の高さによっては、虚像が欠けてしまうなど、見えにくくなるおそれがある。

そこで、特許文献１には、運転者の視点の高さに応じて表示光の投影位置を調整するＨＵＤに関する技術が開示されている。特許文献１にかかるＨＵＤは、表示光を反射させてウィンドシールドに投影する凹面鏡と、凹面鏡を回動させる駆動機構とを有する。そして、駆動機構が運転者の視点の高さに応じて凹面鏡を回動させることにより、運転者による虚像の視認のされ方を調整するものである。

特開２０１５−６０１８０号公報

しかしながら、特許文献１では、凹面鏡を回動させるためにモータ等の駆動機構、位置検出機構、各種電気的制御回路が必要であり、各装置の制御が煩雑であるという問題点がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、虚像の表示位置の調整を容易にするための画像表示装置、画像表示方法及び画像表示プログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、投影面を介して虚像として視認させるための画像を画像投射面から投射する投射部と、前記虚像として視認させる際の基準位置の指定を受け付け、前記基準位置に基づいて前記画像投射面における前記画像の表示領域の位置を調整する制御部と、を備える画像表示装置を提供する。

本発明の第２の態様は、画像投射面から投射される画像について投影面を介して虚像として視認させる際の基準位置の指定を受け付けるステップと、前記基準位置に基づいて、前記画像投射面における前記画像の表示領域の位置を調整するステップと、を有する画像表示方法を提供する。

本発明の第３の態様は、画像投射面から投射される画像について投影面を介して虚像として視認させる際の基準位置の指定を受け付けるステップと、前記基準位置に基づいて、前記画像投射面における前記画像の表示領域の位置を調整するステップと、をコンピュータに実行させる画像表示プログラムを提供する。

本発明により、虚像の表示位置の調整を容易にするための画像表示装置、画像表示方法及び画像表示プログラムを提供することができる。

本実施の形態１にかかる画像表示装置が搭載されている自動車を模式的に示す図である。 本実施の形態１にかかる画像表示装置における表示領域ごとの虚像の形成位置を概念的に示す図である。 本実施の形態１にかかる投射部の構成を示す側面図である。 本実施の形態１にかかる画像表示装置の構成を示すブロック図である。 本実施の形態１にかかる表示位置調整処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態１にかかる画像投射面における表示位置指定情報の表示例を示す図である。 本実施の形態１にかかる虚像として視認される表示位置指定情報の表示例を示す図である。 本実施の形態１にかかるユーザによる基準位置の指定後の画像投射面における表示領域の例を示す図である。 本実施の形態１にかかる画像投射面における表示位置の調整前の画像の表示例を示す図である。 本実施の形態１にかかる画像投射面における表示位置の調整後の画像の表示例を示す図である。 本実施の形態２にかかる画像表示装置における表示領域ごとの虚像の形成位置を概念的に示す図である。 本実施の形態２にかかる画像表示装置の構成を示すブロック図である。 本実施の形態３にかかる画像投射面における表示位置指定情報の表示例を示す図である。 本実施の形態３にかかる虚像として視認される表示位置指定情報の表示例を示す図である。 本実施の形態３にかかるユーザによる基準位置の指定後の画像投射面における表示領域の例を示す図である。 本実施の形態４にかかる画像投射面における表示位置指定情報の表示例を示す図である。 本実施の形態４にかかるユーザによる基準位置の指定後の画像投射面における表示領域の例を示す図である。 本実施の形態５にかかる画像投射面における表示位置指定情報の表示例を示す図である。 本実施の形態５にかかるユーザによる基準位置の指定後の画像投射面における表示領域の例を示す図である。 本実施の形態６にかかる画像表示装置における表示領域ごとの虚像の形成位置を概念的に示す図である。 本実施の形態６にかかる画像表示装置の構成を示すブロック図である。

以下では、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。

＜実施の形態１＞
（全体構成）
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、本実施の形態にかかる画像表示装置が自動車に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置となっている。さらに、ヘッドアップディスプレイ装置が、自動車のダッシュボードに搭載されているものとして説明を行う。尚、ヘッドアップディスプレイ装置は、自動車以外の車両や、車両以外の他の乗物に取り付けてもよい。

図１は、自動車１のダッシュボード１０上に設置された画像表示装置１００の構成を模式的に示す図である。図１では、運転者Ｕを観察者としている。画像表示装置１００からは所望の画像を表示させるように、生成、調整された表示光ＬＡが発射される。画像表示装置１００はステアリングホイール１２の前方に配置されている。

この表示光ＬＡは、ウィンドシールド（フロントガラス）１１に向けて射出される。ウィンドシールド１１は可視光の一部を透過して、一部を反射する。したがって、ウィンドシールド１１は、表示光ＬＡを運転者Ｕの方向に反射する。ウィンドシールド１１で反射した表示光ＬＡは、運転者Ｕの眼に入射し、網膜上に像を結ぶ。同時に、ウィンドシールド１１には外界からの外光ＬＢも入射する。外光ＬＢはウィンドシールド１１を透過して、運転者Ｕの眼に入射する。したがって、外界からの外光ＬＢと画像表示装置１００からの表示光ＬＡとがオーバーレイ（重畳）し、運転者Ｕの視界には外界の実景と画像表示装置１００によって生成等された画像とが同時に見えることになる。画像表示装置１００は、ウィンドシールド１１の前方に虚像を表示させる。これにより、運転者Ｕがステアリングホイール１２を操作中であっても、視線を落とさずに画像を視認することができる。尚、ウィンドシールド１１は、本実施の形態にかかる投影面である。

なお、以下の説明では、画像表示装置１００が自動車１のダッシュボード１０上に置かれている状態での方向を基準に説明する。すなわち、自動車１の方向を基準の方向とする。例えば、ウィンドシールド１１側を前方として、運転者Ｕ側を後方として説明する。同様に、自動車１のルーフ側を上方とし、地面側を下方とし、自動車１の横方向（左右方向）を側方として説明する。

（画像表示装置１００と虚像の関係）
図２を用いて、画像表示装置１００の構成について詳細に説明する。図２は、本実施の形態１にかかる画像表示装置における表示領域ごとの虚像の形成位置を概念的に示す図である。ここで、画像表示装置１００は、入力装置１３と接続されている。

入力装置１３は、自動車１に標準的に搭載されている入力デバイスを用いることができる。例えば、入力装置１３は、カーナビゲーションシステムの入力ボタン等であってもよい。入力装置１３は、運転者Ｕの操作により虚像として視認させる際の基準位置の指定を受け付け、指定信号ＩＳとして画像表示装置１００へ出力する。

画像表示装置１００は、制御部１１０と、投射部１２０と、凹面鏡１４０と、記憶部１６０と、を備えている。

制御部１１０は、プロセッサやメモリなどを有する情報処理装置であり、画像表示装置１００全体を統括的に制御する。制御部１１０は、外部又は記憶部１６０から入力された表示対象画像のデータに基づいて、制御信号ＣＳ１及びＣＳ２を生成する。また、制御部１１０は、入力装置１３からの指定信号ＩＳを受け付け、指定信号ＩＳに応じて画像投射面１２５における表示領域の位置を表示領域ＡＨ、ＡＭ又はＡＬ等に調整するための制御信号ＣＳ１を生成する。そして、制御部１１０は、制御信号ＣＳ１及びＣＳ２を投射部１２０の画像投射面１２５に出力する。

記憶部１６０は、揮発性又は不揮発性の記憶装置である。記憶部１６０には、表示データとして表示対象画像に基づく画像データ、後述する複数の表示位置識別情報、本実施の形態にかかる画像表示プログラム等が記憶されている。

投射部１２０は、表示光ＬＡを投射するプロジェクタとして画像投射面１２５を有している。投射部１２０は、ウィンドシールド１１を介して虚像として視認させるための表示対象画像を画像投射面１２５から投射する。投射部１２０は、表示器、ＰＧＵ（Picture Generation Unit）などと呼ぶこともできる。また、投射部１２０は、光を発生する光源、制御信号に応じて光源で発生した光を変調する光変調素子、及び光を投射する投射レンズ等を有している。尚、画像投射面１２５は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）であり、複数の表示素子の集合である。そのため、光変調素子は、画像投射面１２５の一例である。例えば、光変調素子である液晶パネルがバックライト光源からの光を変調する。あるいは、光変調素子として、ＭＥＭＳ（Micro Electronics Mechanical System）ミラー等の走査ミラーを用いることができる。この場合、レーザダイオードやＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの光源からの光を、制御信号に応じて走査ミラーが走査する。

投射部１２０は、制御部１１０からの制御信号ＣＳ２に応じて、表示光ＬＡを投射する。また、投射部１２０の画像投射面１２５は、制御部１１０からの制御信号ＣＳ１に基づいて表示領域の位置が表示領域ＡＨ、ＡＭ又はＡＬ等に調整される。具体的には、投射部１２０は表示対象画像に応じた表示光ＬＡを生成して、前方に向けて出射する。このとき、表示光ＬＡは、画像投射面１２５のうち調整された表示領域を介して投射されることになる。投射部１２０の前方には、凹面鏡１４０が配置されている。したがって、投射部１２０からの表示光ＬＡは、凹面鏡１４０に入射する。

凹面鏡１４０は、投射部１２０からの表示光ＬＡを上方に反射する。凹面鏡１４０で反射された表示光ＬＡが拡がりながら進むため、表示される画像が拡大される。凹面鏡１４０の上方には、ウィンドシールド１１が配置されている。したがって、凹面鏡１４０で反射した表示光ＬＡは、ウィンドシールド１１に入射する。言い換えると、凹面鏡１４０は、表示光ＬＡをウィンドシールド１１に向けて反射させる。凹面鏡１４０は、表示光ＬＡをウィンドシールド１１に導く光学系を構成する。表示光ＬＡをウィンドシールド１１に導く光学系は、凹面鏡１４０のほかに、レンズや折返しミラー等などのその他の光学部品を有していてもよい。尚、図２では、反射鏡として一つの凹面鏡１４０を用いて表示対象画像をウィンドシールド１１に導いているが、複数の反射鏡を用いて表示対象画像をウィンドシールド１１に導いてもよい。

ウィンドシールド１１は、入射した表示光ＬＡの一部を反射して、虚像ＶＨ、ＶＭ又はＭＬ等を表示させる。したがって、上述のように、ウィンドシールド１１で反射した表示光は運転者Ｕの眼に入射する。

ここで、上述した通り、入力装置１３は、運転者Ｕにとって虚像が見易い位置を示す基準位置の指定を、運転者Ｕの操作を介して受け付ける。例えば、運転者Ｕの視点の高さＵＭの場合、虚像ＶＭの位置が指定されるため、制御部１１０は、画像投射面１２５を表示領域ＡＭに調整する。その結果、視点の高さＵＭでは、虚像ＶＭの位置で視認させることができる。また、運転者Ｕの視点の高さＵＨの場合、虚像ＶＬの位置が指定されるため、制御部１１０は、画像投射面１２５を表示領域ＡＬに調整する。その結果、視点の高さＵＨでは、虚像ＶＬの位置で視認させることができる。また、運転者Ｕの視点の高さＵＬの場合、虚像ＶＨの位置が指定されるため、制御部１１０は、画像投射面１２５を表示領域ＡＨに調整する。その結果、視点の高さＵＬでは、虚像ＶＨの位置で視認させることができる。

（投射部１２０）
次に、投射部１２０の構成について、図３を用いて説明する。図３は、投射部１２０の構成を示す図である。投射部１２０は、光源１２１と、ライトトンネル１２２と、フレネルレンズ１２３と、拡散板１２４と、画像投射面１２５と、を備えている。

光源１２１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode)等であり、制御信号ＣＳ２に応じて光を放出する。光源１２１からの光はライトトンネル１２２に入射する。ライトトンネル１２２はその内部に反射面を備える導光部材であり、光が画像投射面１２５のほぼ全面に入射するように、光源１２１からの光を拡げる。すなわち、ライトトンネル１２２は、ＬＥＤからの光を面状の光に変換する。ライトトンネル１２２を通過した光は、フレネルレンズ１２３に入射する。

フレネルレンズ１２３は、ライトトンネル１２２から出射された光を屈折する。フレネルレンズ１２３を通過した光は拡散板１２４に入射する。拡散板１２４は光を拡散する。拡散板１２４を通過した光は、画像投射面１２５に入射する。

画像投射面１２５は、液晶パネルなどの光変調素子である。画像投射面１２５は、例えば、ＴＦＴや透過型液晶パネルであり、マトリクス状に配列された複数の画素を備えている。そして、それぞれの画素は、制御信号ＣＳ１に応じて制御される。したがって、画像投射面１２５は、制御部１１０からの制御信号ＣＳ１に応じて、光を変調する。具体的には、画像投射面１２５は、階調データを含む制御信号ＣＳ１に応じて、画素ごとに透過率を制御する。画像投射面１２５を通過した光は、制御信号ＣＳ１に応じた表示光ＬＡとなる。これにより、投射部１２０は、所望の画像を形成するための表示光ＬＡを生成することができる。

なお、投射部１２０は、透過型の液晶パネルを利用したものに限らず、反射型の液晶パネルや、ＭＥＭＳミラーなどの他の光変調素子を利用してもよい。さらに、投射部１２０は、投影レンズなどの他の光学部品を備えていてもよい。

ここで、画像投射面１２５は、複数の画素のうち一部を、表示対象画像の全体に対応する表示領域として用いるものとする。そして、画像投射面１２５は、制御部１１０からの制御信号ＣＳ１により、複数の画素のうち表示領域の範囲を例えば、表示領域ＡＨ、ＡＭ又はＡＬ等に変更する。

（制御構成）
次に、画像表示装置１００の制御構成について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態１にかかる画像表示装置１００の構成を示すブロック図である。記憶部１６０は、表示位置識別情報１６１と、表示対象画像１６２と、画像表示プログラム１６３とを予め記憶する。表示位置識別情報１６１は、運転者Ｕに対して虚像の基準位置を指定させるために表示する表示位置を一意に識別するための情報である。表示位置識別情報１６１は、異なる複数の種類の一意な情報で構成される。表示位置識別情報１６１は、例えば、数字、文字、記号、画像等である。表示対象画像１６２は、虚像として視認させるために表示する画像データである。尚、表示対象画像１６２は、画像表示装置１００の外部から入力されたものであっても構わない。画像表示プログラム１６３は、本実施の形態１にかかる表示位置調整処理が実装されたコンピュータプログラムである。

制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１２と、投射制御部１１３とを備える。画像表示装置１００は、ＣＰＵ１１２が記憶部１６０に記憶された画像表示プログラム１６３を読み込み、実行する。これにより、制御部１１０は、本実施の形態にかかる投射制御部１１３を制御する。そのため、制御部１１０は、汎用的なコンピュータ装置により実現してもよい。

ＣＰＵ１１２は、起動時又は虚像位置を調整する指示に応じて、投射制御部１１３に対して表示位置識別情報の表示指示を行う。投射制御部１１３は、表示位置識別情報の表示指示に応じて、記憶部１６０から表示位置識別情報１６１を読み出し、表示位置識別情報１６１に応じて制御信号ＣＳ１及びＣＳ２を生成する。制御信号ＣＳ１は、画像投射面１２５の調整方向における調整幅の全ての範囲に、異なる複数の表示位置識別情報１６１を所定の間隔で整列して表示させるための指示を含む。また、制御信号ＣＳ１には、表示対象画像である表示位置識別情報１６１も含まれる。制御信号ＣＳ２は、表示対象画像を表示させるために光源１２１に光を放出させるための輝度等の指示である。投射制御部１１３は、制御信号ＣＳ１を画像投射面１２５へ、制御信号ＣＳ２を光源１２１へ出力する。

また、ＣＰＵ１１２は、運転者Ｕから入力装置１３を介して、虚像として視認させる際の基準位置の指定を指定信号ＩＳとして受け付ける。そして、ＣＰＵ１１２は、基準位置に基づいて画像投射面１２５における表示対象画像の表示領域の位置及びサイズの調整指示を行う。具体的には、ＣＰＵ１１２は、指定信号ＩＳに応じて、投射制御部１１３に対して表示対象画像の表示領域の位置及びサイズの調整の指示を行う。すなわち、投射制御部１１３は、ＣＰＵ１１２から指示される指定信号ＩＳに応じて、光源１２１及び画像投射面１２５の制御を行う。その際、投射制御部１１３は、指定信号ＩＳで指定された表示位置識別情報１６１に対応する画像投射面１２５の調整方向の基準位置を特定する。そして、投射制御部１１３は、特定された基準位置を中心に調整方向で前後の等幅を表示領域として特定する。例えば、調整方向がウィンドシールド１１の縦方向の場合、基準位置から上下に同じ幅を表示領域とする。また、表示領域の位置は、基準位置に応じて例えば、表示領域ＡＨ、ＡＭ又はＡＬ等となる。また、投射制御部１１３は、記憶部１６０から表示対象画像を読み出す。そして、投射制御部１１３は、画像投射面１２５における特定した表示領域に表示対象画像１６２を表示させるための指示を制御信号ＣＳ１として生成する。また、投射制御部１１３は、表示対象画像１６２を表示させるための輝度等の指示である制御信号ＣＳ２も生成する。その後、投射制御部１１３は、制御信号ＣＳ１を画像投射面１２５へ、制御信号ＣＳ２を光源１２１へ出力する。

投射部１２０は、上記したように、制御信号に応じて変調された表示光ＬＡを出射する。具体的には、光源１２１は、投射制御部１１３からの制御信号ＣＳ２に応じた輝度の光を発生する。また、画像投射面１２５は、光源１２１からの光を変調する。ここで、画像投射面１２５は、複数の画素のうち制御信号ＣＳ１により指示された表示領域に対応する画素において光を透過するように調整する。つまり、画像投射面１２５は、全ての画素のうち一部を用いて、表示対象画像の表示領域とする。例えば、画像投射面１２５は、制御信号ＣＳ１に応じて表示領域ＡＨ、ＡＭ又はＡＬ等に調整される。これにより、表示領域における表示対象画像に対応する表示光ＬＡが投射部１２０から投射される。表示光ＬＡは凹面鏡１４０を介して、ウィンドシールド１１に投射される。

図５は、本実施の形態１にかかる表示位置調整処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、虚像の表示位置の調整方法は、ウィンドシールド１１の縦方向であるものとする。まず、運転者Ｕは、自動車１の運転席に着座しているものとする。ここでは、運転者Ｕは、着座した結果、視点の高さＵＬとなったものとする。そして、運転者Ｕは、ＨＵＤである画像表示装置１００を起動する。または、運転者Ｕは、自動車１の停車時に起動済みＨＵＤに対して虚像位置を調整する指示を行う。これに応じて、画像表示装置１００は、画像投射面１２５の縦方向の全体に複数の表示位置識別情報を表示する（Ｓ１１）。

図６は、本実施の形態１にかかる画像投射面１２５における表示位置指定情報の表示例を示す図である。ここでは、画像投射面１２５の全画素を表示領域１２５Ａとし、表示位置識別情報群１６１Ａが表示されていることを示す。表示位置識別情報群１６１Ａには、７つの異なる表示位置識別情報１６１Ａ１から１６１Ａ７が含まれる。表示位置識別情報１６１Ａ１から１６１Ａ７は、表示領域１２５Ａの縦方向に等間隔で整列して表示されている。

図７は、本実施の形態１にかかる虚像として視認される表示位置指定情報の表示例を示す図である。尚、図７は、図６の表示例が虚像として視認される場合を示す。ここでは、運転者Ｕは、視点の高さに応じてウィンドシールド１１を介して、上から順に「１」、「２」・・・「７」と並んだ虚像を視認できる。そして、運転者Ｕは、虚像として相応しい位置で視認できる表示位置識別情報を選択して、入力装置１３に対して入力操作を行う。例えば、運転者Ｕは、視点の高さＵＬであり、基準位置として「６」を選択し、表示位置識別情報１６１Ａ６を指定するために、入力装置１３のボタンを押下したものとする。

その後、画像表示装置１００は、入力装置１３から表示位置識別情報の指定を受け付ける（Ｓ１２）。例えば、制御部１１０は、表示位置識別情報１６１Ａ６の指定を指定信号ＩＳにより受け付ける。そして、制御部１１０は、指定された表示位置識別情報が示す基準位置に対応する画像投射面１２５の表示領域に、表示対象画像を表示する（Ｓ１３）。例えば、制御部１１０は、指定信号ＩＳに応じて画像投射面１２５の表示領域ＡＨを特定し、表示領域ＡＨに表示対象画像１６２を表示させるように、画像投射面１２５へ指示する。これに応じて、投射部１２０は、制御信号ＣＳ１に応じて画像投射面１２５を表示領域ＡＨに調整し、表示領域ＡＨを介して表示対象画像１６２を投射する。そのため、運転者Ｕは、視点の高さＵＬにおいて虚像ＶＨを視認できる。

図８は、本実施の形態１にかかるユーザによる基準位置の指定後の画像投射面１２５における表示領域の例を示す図である。ここでは、画像投射面１２５の全画素のうち縦方向で上部のものが表示領域１２５Ｂとして調整されたことを示す。つまり、表示領域１２５Ｂは、図６の表示位置識別情報１６１Ａ６を基準位置として上下に等幅となっていることを示す。

図９は、本実施の形態１にかかる画像投射面１２５における表示位置の調整前の画像の表示例を示す図である。ここでは、表示対象画像Ｄが画像投射面１２５におけるデフォルトの表示位置に表示されていることを示す。図１０は、本実施の形態１にかかる画像投射面１２５における表示位置の調整後の画像の表示例を示す図である。ここでは、表示対象画像Ｄが上述した図８の表示領域１２５Ｂに相当する位置に表示されていることを示す。そのため、視点の高さＵＬの運転者Ｕは、虚像ＶＨで表示対象画像Ｄを視認することができる。

このように、本実施の形態にかかる画像表示装置１００は、少なくとも制御部１１０と投射部１２０とを備えるものである。そして、投射部１２０は、投影面を介して虚像として視認させるための画像を画像投射面１２５から投射する。また、制御部１１０は、虚像として視認させる際の基準位置の指定を受け付け、基準位置に基づいて画像投射面１２５における前記画像の表示領域の位置を調整する。これにより、凹面鏡を回動させるためのモータ等の駆動機構、位置検出機構、各種電気的制御回路の制御が不要となり、虚像の表示位置の調整を容易にできる。また、駆動機構、位置検出機構、各種電気的制御回路等の回路が必ずしも必要ではなくなり、ハードウェアコストを低減できる。また、凹面鏡を回動する際のモータの振動による虚像への影響を軽減できる。

ここで、前記基準位置は、前記投影面の縦方向において基準となる位置であることが望ましい。固定された運転席へ運転者が着座する場合、運転者による虚像の見え方の違いとしては、視点の高さの違いに起因することが大きい。つまり、投影面における縦方向の基準位置の違いが大きい。そのため、特に、縦方向で基準位置を調整する必要性が高く、ユーザの視点に適した形で虚像の表示位置の調整を行うことができる。

さらに、前記制御部は、前記表示領域の位置の調整方向における前記画像投射面の所定の調整幅の範囲に、複数の表示位置識別情報を前記基準位置の候補として表示させるとよい。その際、前記制御部は、前記複数の表示位置識別情報のうち一つを前記基準位置の指定として受け付けるとよい。これにより、ユーザが容易に基準位置を指定できる。

＜実施の形態２＞
本実施の形態２は、上述した実施の形態１の改良例である。すなわち、本実施の形態２にかかる制御部は、前記表示領域の位置の調整方向について所定の縮小率で縮小した前記画像を前記表示領域に表示させる。そして、前記画像表示装置は、前記画像投射面から投射された表示光を、前記調整方向について前記所定の縮小率に応じた拡大率で拡大させる拡大レンズをさらに備えるものである。これにより、表示領域の調整幅を広げることができ、よりユーザの視点に適した表示位置の調整が可能となる。

図１１は、本実施の形態２にかかる画像表示装置１００ａにおける表示領域ごとの虚像の形成位置を概念的に示す図である。画像表示装置１００ａは、上述した画像表示装置１００と比べて、画像投射面１２５と凹面鏡１４０の間に縦方向に拡大する拡大レンズ１３０が追加され、制御部１１０が制御部１１０ａに置き換わり、記憶部１６０に縮小画像１６４がさらに記憶されたものである。そのため、投射部１２０からの表示光ＬＡは、拡大レンズ１３０に入射する。そして、拡大レンズ１３０は、表示光ＬＡを縦方向に拡大して凹面鏡１４０へ入射させる。

図１２は、本実施の形態２にかかる画像表示装置１００ａの構成を示すブロック図である。記憶部１６０は、表示位置識別情報１６１と、表示対象画像１６２と、画像表示プログラム１６３ａと、縮小画像１６４と、を記憶する。尚、縮小画像１６４は、画像表示装置１００ａの外部から入力されたものであっても構わない。縮小画像１６４は、表示対象画像１６２に対して表示領域の位置の調整方向について所定の縮小率で縮小された画像データである。例えば、調整方向が縦方向の場合、縮小画像１６４は、表示対象画像１６２の縦方向で１／５のサイズに縮小されたものである。尚、縮小率はこれに限定されない。画像表示プログラム１６３ａは、本実施の形態２にかかる表示位置調整処理が実装されたコンピュータプログラムである。尚、表示位置識別情報１６１も、縮小画像１６４と同様に、図４の表示位置識別情報１６１に対して所定の縮小率で縮小された画像データで合っても構わない。

制御部１１０ａは、ＣＰＵ１１２ａと投射制御部１１３ａとを備える。ＣＰＵ１１２ａは、基準位置に基づいて画像投射面１２５において表示対象画像１６２に対応する縮小画像１６４を表示させるための表示領域の位置及びサイズの調整指示を行う。投射制御部１１３ａは、表示領域を特定する際に、基準位置を中心とした調整方向での前後の等幅のサイズを上述した投射制御部１１３と比べて小さくする。縮小画像１６４が表示対象画像１６２よりも小さいためである。また、投射制御部１１３ａは、記憶部１６０から表示対象画像１６２に対応する縮小画像１６４を読み出す。そして、投射制御部１１３ａは、画像投射面１２５における特定した表示領域に縮小画像１６４を表示させるための指示を制御信号ＣＳ１ａとして生成する。また、投射制御部１１３ａは、縮小画像１６４を表示させるための輝度等の指示である制御信号ＣＳ２ａも生成する。その後、投射制御部１１３ａは、制御信号ＣＳ１ａを画像投射面１２５へ、制御信号ＣＳ２ａを光源１２１へ出力する。

そして、光源１２１は、投射制御部１１３ａからの制御信号ＣＳ２ａに応じた輝度の光を発生する。また、画像投射面１２５は、複数の画素のうち制御信号ＣＳ１ａにより指示された表示領域に対応する画素において光を透過するように調整する。

拡大レンズ１３０は、画像投射面１２５から投射された表示光ＬＡを、調整方向について所定の縮小率に応じた拡大率で拡大させ、凹面鏡１４０へ入射させる。拡大レンズ１３０には、例えば、縦方向に拡大させる凸レンズを用いることができる。

このように、本実施の形態では、画像投射面１２５に表示させる画像のサイズを、実施の形態１で用いる表示対象画像１６２よりも小さいものを用いる。そして、画像投射面１２５で縮小画像１６４を表示させた上で、拡大レンズ１３０により縮小画像１６４の縮小率に対応する拡大率で拡大させる。そのため、凹面鏡１４０で反射した表示光ＬＡにより視認される虚像は、ウィンドシールド１１を介して実施の形態１と同等のサイズとして視認される。ここで、画像投射面１２５に縮小画像１６４を表示させるため、表示領域の調整範囲は、実施の形態１と比べて大きくなる。よって、表示領域の位置の調整幅を広げることができ、よりユーザの視点に適した表示位置の調整が可能となる。特に、画像投射面１２５の縦方向のサイズが小さい場合には、表示領域の位置の調整幅の制約を緩和することができるため、拡大レンズ１３０を用いることはより効果的である。

＜実施の形態３＞
本実施の形態３は、上述した実施の形態１又は２の改良例である。実施の形態１又は２では、虚像の表示位置を調整できるが、運転者の前方の視界を妨げない範囲の調整が考慮されていない。そこで、本実施の形態３では、運転者の視界における中央より下の領域に虚像が視認されるように調整するものである。すなわち、前記制御部は、前記画像投射面の縦方向における一端から中央の間で前記表示領域の位置を調整する。これにより、運転者の視界を妨げない範囲で虚像の表示位置を調整することができる。また、前記制御部は、前記所定の調整幅を前記画像投射面の半分以下として、前記複数の表示位置識別情報を表示させる。これにより、ユーザが指定する位置と調整範囲を対応させることができる。

図１３は、本実施の形態３にかかる画像投射面１２５における表示位置指定情報の表示例を示す図である。ここでは、画像投射面１２５の全画素のうち縦方向で上端から中央の範囲を表示領域１２５Ｃとし、表示位置識別情報群１６１Ｃが表示されていることを示す。表示位置識別情報群１６１Ｃには、３つの異なる表示位置識別情報１６１Ｃ１から１６１Ｃ３が含まれる。

図１４は、本実施の形態３にかかる虚像として視認される表示位置指定情報の表示例を示す図である。尚、図１４は、図１３の表示例が虚像として視認される場合を示す。ここでは、運転者Ｕは、ウィンドシールド１１を介して、自身の視点において中央から下へ順に「１」、「２」「３」と並んだ虚像を視認できる。そして、運転者Ｕは、基準位置として「２」を選択したものとする。

図１５は、本実施の形態３にかかるユーザによる表示位置の指定後の画像投射面１２５における表示範囲の例を示す図である。ここでは、画像投射面１２５の全画素のうち縦方向で上部のものが表示領域１２５Ｄとして調整されたことを示す。そのため、運転者Ｕは、中央から下で虚像を視認できる。このように、運転者の視界を妨げない範囲で虚像の表示位置を調整することができる。

＜実施の形態４＞
本実施の形態４は、上述した実施の形態１の変形例である。本実施の形態４では、表示領域の位置の調整方向を縦方向ではなく横方向としたものである。そのため、制御部は、異なる複数の表示位置識別情報を横方向に表示させ、指定された基準位置を横方向の基準として横方向で左右の等幅の範囲を表示領域として調整するものである。尚、実施の形態２から変更する際には、横方向に拡大させる拡大レンズを用いればよい。それ以外の構成は、上述したものと同等であるため、図示及び詳細な説明を省略する。

図１６は、本実施の形態４にかかる画像投射面１２５における表示位置指定情報の表示例を示す図である。ここでは、画像投射面１２５の全画素を表示領域１２５Ｅとし、表示位置識別情報群１６１Ｅが表示されていることを示す。表示位置識別情報群１６１Ｅには、９つの異なる表示位置識別情報が含まれる。これらの表示位置識別情報は、表示領域１２５Ｅの横方向に等間隔で整列して表示されている。

図１７は、本実施の形態４にかかるユーザによる表示位置の指定後の画像投射面１２５における表示範囲の例を示す図である。ここでは、図１６に基づく虚像を視認した運転者Ｕにより基準位置として「４」が選択されたものとする。これにより、画像投射面１２５の全画素のうち横方向で中央より若干左側を基準位置とした表示領域１２５Ｆに調整されたことを示す。

このように、本実施の形態４により、凹面鏡の駆動機構の制御をせずに、虚像の表示位置を横方向に容易に調整することができる。

＜実施の形態５＞
本実施の形態５は、上述した実施の形態１又は４の変形例である。本実施の形態５では、表示領域の位置の調整方向を縦方向又は横方向のいずれか一方ではなく縦及び横方向の両方向、つまり、画像投射面１２５の任意の方向に表示位置を調整するものである。そのため、制御部は、異なる複数の表示位置識別情報を縦及び横方向に表示させ、指定された基準位置を基準として縦方向で第１の等幅及び横方向で第２の等幅の範囲を表示領域として調整するものである。それ以外の構成は、上述したものと同等であるため、図示及び詳細な説明を省略する。

図１８は、本実施の形態５にかかる画像投射面１２５における表示位置指定情報の表示例を示す図である。ここでは、画像投射面１２５の全画素を表示領域１２５Ｇとし、表示位置識別情報群１６１Ｇが表示されていることを示す。表示位置識別情報群１６１Ｇには、５９個の異なる表示位置識別情報が含まれる。これらの表示位置識別情報は、表示領域１２５Ｇの縦及び横方向に等間隔で整列して表示されている。

図１９は、本実施の形態５にかかるユーザによる表示位置の指定後の画像投射面１２５における表示範囲の例を示す図である。ここでは、図１６に基づく虚像を視認した運転者Ｕにより基準位置として「１４」が選択されたものとする。これにより、画像投射面１２５の全画素のうち縦方向で中央より上部、横方向で中央より若干左側を基準位置とした表示領域１２５Ｈに調整されたことを示す。

このように、本実施の形態５により、実施の形態１又は４と比べて、表示位置のより柔軟な調整が可能となる。また、実施の形態１と同様の効果も奏する。

＜実施の形態６＞
本実施の形態６は、上述した実施の形態５の変形例である。本実施の形態６は、虚像の表示位置を調整する際に、縦方向の調整に実施の形態１の技術を適用し、横方向の調整に凹面鏡の回動を用いるものである。従来、虚像の表示位置を縦横の両方向で行うには、縦方向及び横方向で別々の駆動機構が必要となり、制御が複雑であり、モータの振動の影響も大きかった。ここで、虚像の表示位置の調整幅は、縦方向に比べて横方向が相対的に小さいため、駆動機構の制御は少しで済む。よって、本実施の形態６により、虚像の表示位置の調整を両方向とも凹面鏡の回動で行う場合と比べて、駆動機構の制御を削減し、モータの振動の影響を減少させることができる。

図２０は、本実施の形態６にかかる画像表示装置１００ｂにおける表示領域ごとの虚像の形成位置を概念的に示す図である。画像表示装置１００ｂは、上述した画像表示装置１００と比べて、駆動部１５０が追加され、制御部１１０が制御部１１０ｂに置き換わったものである。

ここで、凹面鏡１４０は、駆動部１５０により反射面を左右に回動可能に設けられている。また、駆動部１５０は、凹面鏡１４０を回動させて、凹面鏡１４０が表示光ＬＡを左右方向に反射させる角度を変更する。駆動部１５０は、例えば、制御部１１０からの制御信号ＣＳ３により動作するステッピングモータ等である。

図２１は、本実施の形態６にかかる画像表示装置１００ｂの構成を示すブロック図である。記憶部１６０に記憶される画像表示プログラム１６３ｂは、本実施の形態６にかかる表示位置調整処理が実装されたコンピュータプログラムである。

制御部１１０ｂは、駆動制御部１１１と、ＣＰＵ１１２ｂと、投射制御部１１３とを備える。ＣＰＵ１１２ｂは、指定信号ＩＳに指定された基準位置に基づいて横方向の調整量を算出し、駆動部１５０を制御するための位置制御信号を生成する。そして、ＣＰＵ１１２ｂは、位置制御信号を駆動制御部１１１へ通知する。

駆動制御部１１１は、ＣＰＵ１１２ｂから通知された位置制御信号を、駆動部１５０に対して出力する。駆動部１５０は、駆動制御部１１１からの位置制御信号に応じて凹面鏡１４０を横方向に回動させる。

また、ＣＰＵ１１２ｂは、指定信号ＩＳに指定された基準位置に基づいて縦方向の表示領域の調整指示を投射制御部１１３に対して行う。以降、投射制御部１１３は、実施の形態１と同様に処理を行う。

このように、本実施の形態６により虚像の表示位置を縦横の両方向で行うことができ、駆動機構の制御量を軽減することができる。

＜その他の実施の形態＞
尚、上述した実施の形態２における拡大レンズ１３０の代わりに、凹面鏡１４０の曲率を所定の縮小率に応じた拡大率としてもよい。

以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

また、上述の通信装置の任意の処理は、CPU（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、CD-ROM（Read Only Memory）、CD-R、CD-R/W、半導体メモリ（例えば、マスクROM、PROM（Programmable ROM）、EPROM（Erasable PROM）、フラッシュROM、RAM（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

また、コンピュータが上述の実施の形態の機能を実現するプログラムを実行することにより、上述の実施の形態の機能が実現される場合だけでなく、このプログラムが、コンピュータ上で稼動しているOS（Operating System）もしくはアプリケーションソフトウェアと共同して、上述の実施の形態の機能を実現する場合も、本発明の実施の形態に含まれる。さらに、このプログラムの処理の全てもしくは一部がコンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットによって行われて、上述の実施の形態の機能が実現される場合も、本発明の実施の形態に含まれる。

１ 自動車
１０ ダッシュボード
１１ ウィンドシールド
１２ ステアリングホイール
１３ 入力装置
Ｕ 運転者
ＬＡ 表示光
ＬＢ 外光
ＶＨ 虚像
ＶＭ 虚像
ＶＬ 虚像
ＵＨ 視点の高さ
ＵＭ 視点の高さ
ＵＬ 視点の高さ
１００ 画像表示装置
１１０ 制御部
１１１ 駆動制御部
１１２ ＣＰＵ
１１３ 投射制御部
１２０ 投射部
１２１ 光源
１２２ ライトトンネル
１２３ フレネルレンズ
１２４ 拡散板
１２５ 画像投射面
１３０ 拡大レンズ
１４０ 凹面鏡
１５０ 駆動部
１６０ 記憶部
１６１ 表示位置識別情報
１６２ 表示対象画像
１６３ 画像表示プログラム
１６４ 縮小画像
ＣＳ１ 制御信号
ＣＳ２ 制御信号
ＣＳ３ 制御信号
ＡＨ 表示領域
ＡＭ 表示領域
ＡＬ 表示領域
ＩＳ 指定信号

Claims (8)

1. 投影面を介して虚像として視認させるための画像を画像投射面から投射する投射部と、
   前記虚像として視認させる際の基準位置の指定を受け付け、前記基準位置に基づいて前記画像投射面における前記画像の表示領域の位置を調整する制御部と、
   を備える画像表示装置。
2. 前記基準位置は、前記投影面の縦方向において基準となる位置である
   請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記制御部は、
   前記表示領域の位置の調整方向における前記画像投射面の所定の調整幅の範囲に、複数の表示位置識別情報を前記基準位置の候補として表示させ、
   前記複数の表示位置識別情報のうち一つを前記基準位置の指定として受け付ける
   請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記制御部は、
   前記所定の調整幅を前記画像投射面の半分以下として、前記複数の表示位置識別情報を表示させる
   請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記制御部は、
   前記表示領域の位置の調整方向について所定の縮小率で縮小した前記画像を前記表示領域に表示させ、
   前記画像表示装置は、
   前記画像投射面から投射された表示光を、前記調整方向について前記所定の縮小率に応じた拡大率で拡大させる拡大レンズをさらに備える
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記制御部は、
   前記画像投射面の縦方向における一端から中央の間で前記表示領域の位置を調整する
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 画像投射面から投射される画像について投影面を介して虚像として視認させる際の基準位置の指定を受け付けるステップと、
   前記基準位置に基づいて、前記画像投射面における前記画像の表示領域の位置を調整するステップと、
   を有する画像表示方法。
8. 画像投射面から投射される画像について投影面を介して虚像として視認させる際の基準位置の指定を受け付けるステップと、
   前記基準位置に基づいて、前記画像投射面における前記画像の表示領域の位置を調整するステップと、
   をコンピュータに実行させる画像表示プログラム。

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