JP2020077907A

JP2020077907A - 表示装置、３次元表示装置、ヘッドアップディスプレイおよび車両

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Publication number: JP2020077907A
Application number: JP2018208228A
Authority: JP
Inventors: 薫草深; Kaoru Kusafuka; 橋本　直; Sunao Hashimoto; 直橋本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2018-11-05
Filing date: 2018-11-05
Publication date: 2020-05-21
Anticipated expiration: 2038-11-05
Also published as: CN113039784A; JP7195879B2; US20220003997A1; US11899206B2; EP3879824A4; EP3879824A1; WO2020095746A1

Abstract

【課題】車速及びエンジン回転速度のデザイン性を高めた表示をする。【解決手段】本開示の表示装置１０は、車両に搭載される表示装置１０であって、表示パネル１１と、第１入力部１３と第２入力部１４と、第３入力部１５と、コントローラ１２とを備える。第１入力部１３は、エンジン回転速度を取得する。第２入力部１４は、車速を取得する。第３入力部１５は、車両のトランスミッションのシフト位置を取得する。コントローラ１２は、エンジン回転速度を示す第１画像、および、車速を示す第２画像を合成し、表示パネル１１に表示させる。コントローラ１２は、前記シフト位置に基づいて第２画像を切り替える。【選択図】図１

Description

本開示は、表示装置、３次元表示装置、ヘッドアップディスプレイおよび車両に関する。

従来、車両において、運転者から見て前方の景色上にスピードメータ等を重畳して表示するヘッドアップディスプレイが知られている。例えば、特許文献１には、自車が先頭車両として走行している場合、被投影部材であるウインドシールドに走行速度または制限速度を投影する表示システムが開示されている。この表示システムは、自車が先行車両に追従して走行している場合、ウインドシールドに走行速度および制限速度を投影しない。

特開２０１７−２０２７２１号公報

しかしながら、従来の表示システムは、計測機器を単に画像化したものであり、画像のデザイン性を十分に考慮したものではなかった。

本開示は、車速及びエンジン回転速度のデザイン性を高めた表示をすることができる表示装置、３次元表示装置、ヘッドアップディスプレイおよび車両を提供する。

本開示の表示装置は、車両に搭載される表示装置であって、表示パネルと、第１入力部と第２入力部と、第３入力部と、コントローラとを備える。前記第１入力部は、エンジン回転速度を取得する。前記第２入力部は、車速を取得する。前記第３入力部は、前記車両のトランスミッションのシフト位置を取得する。前記コントローラは、前記エンジン回転速度を示す第１画像、および、前記車速を示す第２画像を合成し、前記表示パネルに表示させる。前記コントローラは、前記シフト位置に基づいて前記第２画像を切り替える。

本開示の３次元表示装置は、車両に搭載される３次元表示装置であって、表示パネルと、光学素子と、第１入力部と第２入力部と、第３入力部と、コントローラとを備える。前記表示パネルは、第１方向および前記第１方向に直交する第２方向に沿って格子状に配列された複数のサブピクセルを含むアクティブエリアを備える。前記光学素子は、前記サブピクセルから射出される画像光の光線方向を規定する光学素子であって、一部の領域のサブピクセルを出射した光を、利用者の右眼の位置に伝搬させ、他の一部の領域のサブピクセルを出射した光を、利用者の左眼の位置に伝搬させる。前記第１入力部は、エンジン回転速度を取得する。前記第２入力部は、車速を取得する。前記第３入力部は、前記車両のトランスミッションのシフト位置を取得する。前記コントローラは、前記エンジン回転速度を示す第１画像、および、前記車速を示す第２画像を、利用者の右眼および左眼に対して視差を有する画像として合成し、前記表示パネルに表示させる。前記コントローラは、前記シフト位置に基づいて前記第２画像を切り替える。前記コントローラは、前記第２画像を切り替えるとき、該第２画像を、前記第１画像に対し前記利用者から異なる距離に移動するように認識されるように視差を与えて表示する。

本開示のヘッドアップディスプレイは、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイであって、表示パネルと、光学素子と、光学系と、第１入力部と、第２入力部と、第３入力部と、コントローラとを備える。前記表示パネルは、第１方向および前記第１方向に直交する第２方向に沿って格子状に配列された複数のサブピクセルを含むアクティブエリアを備える。前記光学素子は、前記サブピクセルから射出される画像光の光線方向を規定する光学素子であって、一部の領域のサブピクセルを出射した光を、利用者の右眼の位置に伝搬させ、他の一部の領域のサブピクセルを出射した光を、利用者の左眼の位置に伝搬させる。前記光学系は、前記アクティブエリアから射出され、前記光学素子により光線方向を規定された前記画像光を、利用者の視野に虚像を結像するように投影する。前記第１入力部は、エンジン回転速度を取得する。前記第２入力部は、車速を取得する。前記第３入力部は、前記車両のトランスミッションのシフト位置を取得する。前記コントローラは、前記エンジン回転速度を示す第１画像、および、前記車速を示す第２画像を、利用者の右眼および左眼に対して視差を有する画像として合成し、前記表示パネルに表示させる。前記コントローラは、前記シフト位置に基づいて前記第２画像を切り替える。前記コントローラは、前記第２画像を切り替えるとき、該第２画像を、前記第１画像に対し前記利用者から異なる距離に移動するように認識されるように視差を与えて表示する。

本開示の車両は、ヘッドアップディスプレイを備える。前記ヘッドアップディスプレイは、表示パネル、光学素子、光学系、第１入力部、第２入力、第３入力部、および、コントローラを含む。前記表示パネルは、第１方向および前記第１方向に直交する第２方向に沿って格子状に配列された複数のサブピクセルを含むアクティブエリアを備える。前記光学素子は、前記サブピクセルから射出される画像光の光線方向を規定する光学素子であって、一部の領域のサブピクセルを出射した光を、利用者の右眼の位置に伝搬させ、他の一部の領域のサブピクセルを出射した光を、利用者の左眼の位置に伝搬させる。前記光学系は、前記アクティブエリアから射出され、前記光学素子により光線方向を規定された前記画像光を、利用者の視野に虚像を結像するように投影する。前記第１入力部は、エンジン回転速度を取得する。前記第２入力部は、車速を取得する。前記第３入力部は、前記車両のトランスミッションのシフト位置を取得する。前記コントローラは、前記エンジン回転速度を示す第１画像、および、前記車速を示す第２画像を、利用者の右眼および左眼に対して視差を有する画像として合成し、前記表示パネルに表示させる。前記コントローラは、前記シフト位置に基づいて前記第２画像を切り替える。前記コントローラは、前記第２画像を切り替えるとき、該第２画像を、前記第１画像に対し前記利用者から異なる距離に移動するように認識されるように視差を与えて表示する。

本発明の実施形態によれば、車速及びエンジン回転速度を、デザイン性を高めた表示をすることができる。

第１実施形態に係る表示装置の概略構成を示すブロック図である。図１の表示装置の変速比が高いときの表示例を示す図である。図１の表示装置のシフト位置切り替え前の表示例を示す図である。図１の表示装置のシフト位置切り替え時の表示例を示す図である。図１の表示装置のシフト位置切り替え後表示例を示す図である。図１の表示装置の変速比が低いときの表示例を示す図である。第２実施形態に係る３次元表示装置の概略構成を示す図である。図７の表示パネルのアクティブエリアの拡大図である。図７の視差バリアの構成例を示す図である。図７の表示パネルのサブピクセルの表示例を説明する図である。第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の概略構成図である。図１１のヘッドアップディスプレイが搭載された車両の一例を示す図である。図１１のヘッドアップディスプレイの表示例を示す図である。表示装置、３次元表示装置およびヘッドアップディスプレイの他の表示例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。また、以下の説明で用いる、シフト位置、エンジン回転速度および車速の数値は例示であって、現実の車両のシフト位置、エンジン回転速度および車速の関係とは必ずしも一致しない。

（第１実施の形態）
第１実施形態に係る表示装置１０は、車両に搭載され、インスツルメントパネル内またはダッシュボード上等の利用者の見易い位置に、エンジンの回転速度計と車両の車速計とを表示するものである。図１に示すように、表示装置１０は、表示パネル１１と、コントローラ１２と、第１入力部１３と、第２入力部１４と、第３入力部１５とを備える。なお、本開示において、利用者は、運転者および同乗者を含む概念である。

本開示における「車両」には、自動車および産業車両を含む。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、およびトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。産業車両は、農業および建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、およびゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、および芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業車両には、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、およびロードローラを含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。

本開示における車両は、マニュアルトランスミッションの車両（ＭＴ車）およびオートマチックトランスミッションの車両（ＡＴ車）を含む。

表示パネル１１は、コントローラ１２からの信号に従って画像を表示する表示素子である。表示パネル１１としては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ:Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）、等の種々の表示素子を採用しうる。本願において、表示パネル１１の実際の画像が表示される領域をアクティブエリアとよぶ。表示パネル１１は、種々の画像をアクティブエリアに表示する。

コントローラ１２は、表示装置１０の各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。コントローラ１２は、例えばプロセッサとして構成される。コントローラ１２は、１以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、および特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでよい。コントローラ１２は、１つまたは複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、およびＳｉＰ（System In a Package）のいずれかであってよい。コントローラ１２は、記憶部を備え、記憶部に各種情報、または表示装置１０の各構成部を動作させるためのプログラム等を格納してよい。記憶部は、例えば半導体メモリ等で構成されてよい。記憶部は、コントローラ１２のワークメモリとして機能してよい。コントローラ１２の実行する処理については、後述する。

第１入力部１３は、エンジン回転速度を取得する。第１入力部１３は、エンジンの回転速度を表す信号の入力を受ける入力端子を含む。第１入力部１３は、車載ネットワーク１６に接続されてよい。車載ネットワーク１６は、例えば、ＣＡＮ（Control Area Network）を含む。第１入力部１３は、車載ネットワーク１６を介して、車両内のエンジンを制御する第１ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７（エンジン制御ＥＣＵ）から、エンジン回転速度を取得することができる。

第２入力部１４は、車両の車速を取得する。第２入力部１４は、車速を表す信号の入力を受ける入力端子を含む。第２入力部１４は、車載ネットワーク１６を介して、第１ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７または他のＥＣＵから車速信号を取得しうる。あるいは、第２入力部１４は、車載ネットワーク１６を介して、タイヤの車軸に取り付けられてタイヤの回転数を測定する車載センサ１９から、車速パルス信号を受信することができる。

第３入力部１５は、車両のトランスミッション（変速機）のシフト位置を取得する。第３入力部１５は、エンジンとトランスミッションとの間の動力伝達装置（クラッチ）の接続が遮断されたとき、その状態変化の通知を受ける。第３入力部１５は、シフト位置が変更されたとき、新たなシフト位置を取得することができる。第３入力部１５は、車載ネットワーク１６を介してこれらの情報を、トランスミッションを制御する第２ＥＣＵ１８（トランスミッションＥＣＵ）から取得することができる。

コントローラ１２は、第１入力部１３により取得したエンジン回転速度を示す第１画像、および、第２入力部１４により取得した車速を示す第２画像を合成し、表示パネル１１に表示させる。コントローラ１２は、第３入力部１５により取得したシフト位置に基づいて第２画像を切り替えることができる。以下に、コントローラ１２による第２画像の切り替えについて、図２〜図６を用いて詳細に説明する。

図２に示すように、表示装置１０の表示画像２０は、エンジンの回転速度を示す回転速度計画像２１（第１画像）および車両の車速を示す車速計画像２２（第２画像）を合成したものとなっている。一例として、回転速度計画像２１は円形である。車速計画像２２は、回転速度計画像２１と同じ大きさの中空部分を有する円環形である。言い換えれば、車速計画像２２は、輪状またはドーナツ形である。しかし、回転速度計画像２１および車速計画像２２の形状はこれに限られず、半円形および半円環状とすることもできる。

回転速度計画像２１は、回転速度目盛２３および回転速度指示針２４（第１指示要素）を含む。回転速度目盛２３には、単位時間（例えば、１分間）当たりの回転数を表す数値が表示される。図２の例では、１〜８の数字により１０００ｒｐｍ〜８０００ｒｐｍの回転速度を表している。回転速度指示針２４の指す回転速度目盛２３の位置によって、エンジンの回転速度が示される。車速計画像２２は、車速目盛２５および車速指示針２６（第２指示要素）を含む。車速目盛２５には、時速などによる車両の速度を表す数値が表示されている。図２の例では、０〜８０の数字により０ｋｍ〜８０ｋｍの車速を表している。車速指示針２６の指す車速目盛２５の位置によって、車両の車速が示される。回転速度計画像２１および車速計画像２２の各部の色は、コントローラ１２によって任意に設定されうる。コントローラ１２は、回転速度計画像２１および車速計画像２２の各部の色として、明るい色を採用することができる。

コントローラ１２は、トランスミッションのシフト位置の切り替えを行っていない定常状態において、回転速度指示針２４と車速指示針２６を１つの指示要素として表示する。トランスミッションのシフト位置は、トランスミッションのギヤの切換え位置、または、変速比に対応する。一般的に、トランスミッションのシフト位置は、変速比が高い方から低い方へ向けて、１速、２速、３速、４速、５速等と呼ばれる。１速はローギアと呼ばれることがある。５速は、トップギアと呼ばれることがある。しかし、シフト位置の変速の段数および呼称はこれに限られない。トランスミッションの動力伝達装置が接続された状態のとき、エンジン回転速度と車速との比は固定される。このため、回転速度目盛２３と車速目盛２５との表示される数値のスケールを調整することによって、回転速度指示針２４と車速指示針２６とを１つの指示針（指示要素）として表示することが可能になる。

図２の例では、例えば、トランスミッションのシフト位置は２速である。この例では、エンジン回転速度が１５００ｒｐｍのとき車速は１５ｋｍ／ｈである。このため、回転速度指示針２４と車速指示針２６は、１つの指示要素として表示されている。シフト位置が変わらない限り、エンジン回転速度が、変化すると車速もエンジン回転速度の変化と同じ比率で変化するので、回転速度指示針２４と車速指示針２６は、１つの指示要素として表示することができる。例えば、車両の加速時において、図３に示すように、エンジン回転速度が、３０００ｒｐｍに変化すると、車速もエンジン回転速度の変化と同じ比率で２倍の３０ｋｍ／ｈに変化する。

ＭＴ車の場合、運転者がクラッチを踏む操作することによってシフト位置の操作を行う。ＡＴ車の場合、車速およびアクセルペダルの状態等の情報に基づいて、車両のコンピュータがシフト位置の操作を自動で行う。ＭＴ車において、運転者がクラッチを操作して、動力伝達が遮断されたとき、または、ＡＴ車においてコンピュータが同様のクラッチ操作を行ったとき、第３入力部３５は、クラッチ操作の情報を取得する。コントローラ１２は、クラッチ操作の情報を受けて、表示画像２０において、車速計画像２２の表示を薄い色またはモノクロ表示等に変化させる。このとき、車速指示針２６の表示が消えてもよい。それと同時に、図４に示すように、複数の車速計画像２２、２２ａ、２２ｂが並べて表示される。

図４に図示の例において、車速計画像２２ａは、シフト位置が３速の場合に対応する。車速計画像２２ｂは、シフト位置が１速の場合に対応する。複数の車速計画像２２、２２ａ、２２ｂは、車速目盛２５に表示される数字のスケールが異なっている。コントローラ１２は、シフト位置（例えば、２速）が変更されたとき、車速計画像２２を変更後のシフト位置（例えば、３速）に対応する車速計画像２２ａに変更させる。シフト位置の変更の情報は、第３入力部１５を介して取得される。シフト位置の変更は、車速計画像２２ａを回転速度計画像２１の近傍に移動させることにより実行される。例えば、シフト位置の変更は、車速計画像２２ａの中空部分に回転速度計画像２１が当てはまるまで、表示画像２０上で車速計画像２２、２２ａ、２２ｂが、揃って左方向（矢印方向）へ移動することによって、利用者にグラフィカルに提示される。すなわち、車速計画像２２、２２ａ、２２ｂの移動により、シフト位置の変更が画像により示される。なお、車速計画像２２、２２ａ、２２ｂの切り替えの表示態様は、上述のものに限られない。例えば、複数の車速計画像２２、２２ａ、２２ｂが、直線的ではなく、弧を描くように移動してもよい。

図５は、シフト位置が２速から３速に切り替わった直後の状態を示す。この状態において、エンジンとトランスミッションとの間のクラッチは完全に接続されていない。そのため、回転速度指示針２４と車速指示針２６の指す方向は一致しない。したがって、回転速度指示針２４と車速指示針２６とは、１つの指示要素として表示されない。図５の例では、回転速度計画像２１の回転速度指示針２４は、回転速度目盛２３の３０００ｒｐｍを指している。一方、車速計画像２２ａの車速指示針２６は、車速目盛２５の３０ｋｍ／ｈを指している。エンジン回転速度と車速との間に乖離があることを示すため、回転速度指示針２４と車速指示針２６との間は、強調表示されてよい。強調表示は、回転速度計画像２１および車速計画像２２ａの他の部分と輝度または色を変えることによって表示しうる。図５においては、説明のため強調表示は網掛けによって示している。

半クラッチ状態を経て、エンジンとトランスミッションとの間のクラッチが完全に接続されると、図６に示すように、回転速度指示針２４と車速指示針２６の指す方向が一致する。このとき、回転速度指示針２４と車速指示針２６とは、１つの指示要素として表示される。図６の例では、回転速度計画像２１の回転速度指示針２４および車速計画像２２ａの車速指示針２６が１つとなった指示要素は、回転速度目盛２３の約４０００ｒｐｍ、かつ、車速目盛２５の約４０ｋｍ／ｈを指している。

上記は、車両の加速時における２速から３速へのシフト位置の切り替えを例にとって説明したが、他のシフト位置の変更においても同様に当てはまる。

以上説明したように、本実施形態によれば、回転速度計画像２１と車速計画像２２、２２ａ、２２ｂの表示において、定常状態においては、１つの指示要素を用いてエンジン回転速度および車両の車速を表示することができる。さらに、シフト位置の切換え時には、複数の車速計画像２２、２２ａ、２２ｂを画像上で動かして切り替えを表示することにより、トランスミッションのシフト位置の変化を表現することができる。さらに、回転速度指示針２４と車速指示針２６とのずれによって、クラッチの接続／遮断の状態を表現することができる。

したがって、従来の車速およびエンジン回転速度の表示方法とは異なり、本実施形態の表示装置１０は、回転速度計画像２１および車速計画像２２を１つにまとめたデザイン性を高めた表示をすることが可能である。また、回転速度計と車速計とが一つに合成されるので、従来の回転速度計および車速計と比較して、必要な情報を瞬時に視認することができるため、運転の安全性が向上する。さらに、トランスミッションおよびクラッチの状態に応じた画像表現が可能なので、車両の機械的機構に対する興味および関心の高い利用者に対して、面白みおよび楽しさを提供することができる。また、ＭＴ車の場合、運転者は、クラッチを踏む操作および戻す操作と対応させて、表示される画像を見ることで、リアルな運転感覚を得ることができる。

（第２実施形態）
次に、本開示を３次元の立体表示に適用した第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る３次元表示装置３０は、照射器３１、表示パネル３２、光学素子としての視差バリア３３、コントローラ３４、第１入力部３５ａ、第２入力部３５ｂ、および、第３入力部３５ｃを含んで構成される。

照射器３１は、表示パネル３２の一方の面側に配置され、表示パネル３２を面的に照射する。照射器３１は、表示パネル３２から見て利用者と反対側に配置される。照射器３１は、光源、導光板、拡散板、拡散シート等を含んで構成されてよい。照射器３１は、光源により照射光を射出し、導光板、拡散板、拡散シート等により照射光を表示パネル３２の面方向に均一化する。照射器３１は均一化された光を表示パネル３２の方に出射する。

表示パネル３２は、第１実施形態の表示パネル１１と同様に、コントローラ３４からの信号に従って画像を表示する表示素子である。表示パネル３２としては、種々の表示素子を採用しうる。表示パネル３２としては、例えば、透過型の液晶表示パネルなどの表示パネルを採用しうる。また、表示パネル３２としては、自発光型の表示素子、または、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）シャッター式の表示パネルを採用してよい。表示パネル３２として自発光型の表示素子、例えば、有機ＥＬディスプレイ、または、無機ＥＬディスプレイを採用する場合、照射器３１は不要となる。表示パネル３２は、種々な画像を表示パネル３２のアクティブエリア３６に表示する。

表示パネル３２のアクティブエリア３６は、図８に示されるように、第１方向（ｘ方向）および第１方向に交わる第２方向（ｙ方向）に沿って格子配列される複数のサブピクセルＳｐを含む。第２方向は第１方向に略直交する方向としうる。第１方向は、利用者の両眼に視差を与える視差方向に対応する。利用者が通常の着席または直立した姿勢で表示パネル３２を直接見るタイプの３次元表示装置３０において、第１方向は利用者から観た横方向または左右方向とすることができる。第２方向は利用者から観た縦方向または上下方向とすることができる。以下では、第１方向をｘ方向、第２方向をｙ方向として説明する。表示パネル３２のアクティブエリア３６を示す各図において、ｘ方向は右から左へ向かう方向として示す。ｙ方向は、上から下へ向かう方向として示す。また、ｘ方向およびｙ方向に直交し、利用者の眼の側に向く方向をｚ方向とする。

複数のサブピクセルＳｐは、ｘ方向およびｙ方向に格子状に配列されている。一実施形態において、サブピクセルＳｐは、ｘ方向よりもｙ方向に長い。各サブピクセルＳｐはＲ（Red），Ｇ（Green），Ｂ（Blue）のいずれかの色に対応する。Ｒ，Ｇ，Ｂの３つのサブピクセルＳｐは、一組として１つのピクセルＰを構成することができる。図８において、ピクセルＰの一つを、説明のため外周を強調して示す。１つのピクセルＰは、１画素と呼びうる。１ピクセルのｘ方向の長さとｙ方向の長さとは、１：１に設定することができるが、これに限定されない。ｘ方向は、例えば、１つのピクセルＰを構成する複数のサブピクセルＳｐが並ぶ方向である。

視差バリア３３は、サブピクセルＳｐから射出される画像光の光線方向を規定する。視差バリア３３は、図７に示されるように、減光領域３７および透光領域３８によって、サブピクセルＳｐから射出される画像光の伝播方向である光線方向を規定する。サブピクセルＳｐから射出される画像光は、視差バリア３３によって、視認可能な範囲が定まる。視差バリア３３は、図７に示されるように、表示パネル３２に対して照射器３１の反対側に位置する。視差バリア３３は、表示パネル３２の照射器３１側に位置することも可能である。

具体的には、視差バリア３３は、図９に示されるように、ｘｙ平面内の所定方向に伸びる複数の減光領域３７および透光領域３８を有する。減光領域３７および透光領域３８は、所定のピッチで交互に配列される。減光領域３７および透光領域３８は、樹脂またはガラス等の透明な板状部材状に形成されてよい。複数の減光領域３７は、互いに隣接する該減光領域３７の間の透光領域３８を画定する。透光領域３８は、減光領域３７に比べて光透過率が高い。透光領域３８は、減光領域３７に対して、光透過率が１００倍以上としうる。減光領域３７および透光領域３８が伸びる所定方向は、ｙ方向またはｙ方向に対して傾きを有する方向とすることができる。ｙ方向に対する傾きを有することにより、３次元表示装置３０により表示される画像において、モアレが認識され難くなる。

視差バリア３３は、液晶シャッターで構成されてよい。液晶シャッターは、印加する電圧に応じて光の透過率を制御しうる。液晶シャッターは、複数の画素で構成され、各画素における光の透過率を制御してよい。液晶シャッターは、光の透過率が高い領域又は光の透過率が低い領域を任意の形状に形成してうる。

コントローラ３４は、第１実施形態のコントローラ１２と類似して、３次元表示装置３０の各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。コントローラ３４は、例えば１つ以上のプロセッサを含んで構成される。

第１入力部３５ａ、第２入力部３５ｂおよび第３入力部３５ｃは、それぞれ、第１実施形態の第１入力部１３、第２入力部１４および第３入力部１５に相当するので、説明を省略する。

図１０は、利用者が適視距離にいるときの利用者の左眼から見たアクティブエリア３６を示す。適視距離は、３次元表示装置３０により視差画像を観察するとき、最もクロストークが少ない距離である。この場合、クロストークとは、右眼Ｅｒ用に表示される画像が左眼Ｅｌに入射し、および、左眼Ｅｌ用に表示される画像が右眼Ｅｒに入射することを意味する。

利用者の左眼から見たとき、二点鎖線により区分される第１領域３６ａは、視差バリア３３の透光領域３８を介して、利用者の左眼が視認可能な領域である。第２領域３６ｂは、視差バリア３３の減光領域３７により遮られて、利用者の左眼が視認できない領域である。図１０の二点鎖線により示される第１領域３６ａと第２領域３６ｂとの境界は、視差バリア３３の減光領域３７と透光領域３８との間の境界を、利用者の左眼が配置される適視距離の点から射影したものである。

視差バリア３３の減光領域３７と透光領域３８とのｘ方向の幅が等しいとき、利用者の右眼Ｅｒは、視差バリア３３の減光領域３７により遮られて、第１領域３６ａを視認することができない。また、利用者の右眼Ｅｒは、視差バリア３３の透光領域３８を介して、第２領域３６ｂを視認することができる。

左眼Ｅｌから視認可能な第１領域３６ａおよび右眼Ｅｒから視認可能な第２領域３６ｂのそれぞれに、互いに視差を有する左眼Ｅｌ用の画像および右眼Ｅｒ用の画像を表示することによって、利用者の視界に対して３次元と認識される画像を表示することができる。以下に、左眼Ｅｌに投影するための画像を左眼画像、右眼Ｅｒに投影するための画像を右眼画像と呼ぶ。

図１０の例において、第１領域３６ａおよび第２領域３６ｂは、それぞれ、３サブピクセル分のｘ方向の幅を有する。図１０では、説明のためサブピクセルＳｐに１〜６の番号を付している。番号１〜３のサブピクセルＳｐは、１／２以上の領域が第１領域３６ａに含まれる。このため番号１〜３のサブピクセルＳｐから射出した光は、視差バリア３３により大部分が利用者の左眼Ｅｌの位置に伝搬される。このため、番号１〜３のサブピクセルＳｐは、左眼画像を表示する。番号４〜６のサブピクセルＳｐは、１／２以上の領域が第２領域３６ｂに含まれる。このため、番号４〜６のサブピクセルＳｐから射出した光は、視差バリア３３により大部分が利用者の右眼Ｅｒの位置に伝搬される。このため、番号４〜６サブピクセルＳｐは、右眼画像を表示する。画像の表示は、コントローラ３４よって制御される。

なお、図７に示すように、３次元表示装置３０のコントローラ３４は、利用者の左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの位置を検出する検出装置３９に接続されていてよい。この場合、コントローラ３４は、検出装置３９から取得した左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの位置に応じて、表示パネル３２の表示を調整することができる。このようにすることによって、基準となる位置から利用者の眼の位置が動いた場合でも、３次元表示装置３０は、３次元表示を維持することができる。

本実施形態において、コントローラ３４は、第１実施形態と同様に、図２〜図６に示したような回転速度計画像２１および車速計画像２２を合成した画像を表示することができる。さらに、本実施形態においては、表示される画像に視差を与えることにより立体表示が可能である。３次元表示装置３０により表示される３次元画像において、左眼画像と右眼画像との間の視差が大きい画像要素は、利用者により近くにあるものと認識される。また、左眼画像と右眼画像との間の視差が小さい画像要素は遠くにあるものと認識される。したがって、回転速度計画像２１および車速計画像２２を合成した画像は、利用者に対して所定距離離れて位置すると認識される画像として表示することができる。所定距離は、例えば、利用者の５ｍまたは１０ｍ前方に位置するものとすることができる。利用者から見て前方を、「奥行き方向」と呼ぶことがある。

さらに、本実施形態の３次元表示装置３０では、図３〜図５に示されるシフト位置の切換え操作において、第１実施形態の表示装置１０とは異なる態様の表示をすることができる。図３〜図５を参照して、第２実施形態におけるシフト位置の切り替えの表示態様について説明する。

まず、図３の状態から、運転者またはコンピュータがクラッチを遮断する。クラッチ操作がなされると、コントローラ３４は、第３入力部３５を介してその情報を取得する。コントローラ３４は、３次元表示装置３０に表示される３次元画像上で、シフト位置の２速に対応する車速計画像２２を利用者から見た見かけ上、奥行き方向に移動させる。この表示方法は、利用者から見たとき、クラッチの操作に合わせて、車速計画像２２が、回転速度計画像２１の周りから外れて、遠方へ移動したように認識される。このとき、第１実施形態とは異なり、車速計画像２２の表示を薄い色またはモノクロ表示等に変化させなくてよい。

さらに、図４において、シフト位置の異なる車速計画像２２、２２ａ、２２ｂが、利用者から見て遠方にあると視認されるように表示される。車速計画像２２、２２ａ、２２ｂは、遠方にあると認識される状態で左方向（矢印方向）に移動し、シフト位置の３速に対応する車速計画像２２ａが回転速度計画像２１の背後に位置すると認識される位置に移動する。さらに、コントローラ３４は、車速計画像２２ａの見かけ上視認される距離を、回転速度計画像２１と等距離に認識されるまで利用者側に近づける。これによって、図５に示すような合成画像とする。この表示方法は、利用者から見たとき、車速計画像２２ａが回転速度計画像２１の背後から近付き、車速計画像２２ａ円環状の中空部分に、回転速度計画像２１が嵌って結合したように認識される。

本実施形態によれば、第１実施形態に係る表示装置１０による作用、効果に加え、表示される車速計画像２２、２２ａ、２２ｂの利用者の視覚に認識される奥行き方向の距離を変化させることができる。これにより、トランスミッションのシフト位置の切り替えをよりリアルに視覚的に表現することが可能になる。これにより、利用者に対し、より現実感と面白みのあるエンジン回転速度および車速の表示が可能になる。

（第３実施形態）
本開示の３次元表示装置をヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）に適用した第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ５０について説明する。第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ５０は、図１１に示されるように、３次元表示装置５１、光学部材５２ａ、５２ｂ、被投影部材５３を含む。光学部材５２ａ、５２ｂ、および、被投影部材５３は、利用者の視野に虚像を結像するように投影する光学系の少なくとも一部を構成する。光学部材５２ａ、５２ｂは凹面鏡を含んで構成されうる。

３次元表示装置５１は、照射器６１、表示パネル６２、視差バリア６３、コントローラ６４、第１入力部６５ａ、第２入力部６５ｂ、および、第３入力部６５ｃを含む。照射器６１、表示パネル６２、視差バリア６３、コントローラ６４、第１入力部６５ａ、第２入力部６５ｂ、および、第３入力部６５ｃは、それぞれ、第２実施形態の照射器３１、表示パネル３２、視差バリア３３、コントローラ３４、第１入力部３５ａ、第２入力部３５ｂおよび第３入力部３５ｃと同様の構成要素なので、説明を省略する。

ヘッドアップディスプレイ５０は、３次元表示装置５１から射出される画像光を、光学部材５２ａ、５２ｂを介して被投影部材５３に到達させる。ヘッドアップディスプレイ５０は、被投影部材５３で反射させた画像光を、利用者の左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒに到達させる。つまり、ヘッドアップディスプレイ５０は、破線で示される光路Ｘに沿って、３次元表示装置５１のアクティブエリアに表示される左眼画像および右眼画像の画像光を、それぞれ、利用者の左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの視野内に虚像を結像するように投影する。利用者は、光路Ｘに沿って到達した画像光を、虚像Ｉとして視認しうる。

図１２に示されるように、ヘッドアップディスプレイ５０は、車両１００に搭載されてよい。ヘッドアップディスプレイ５０は、構成の一部を、当該車両１００が備える他の装置、部品と兼用してよい。例えば、車両１００は、ウインドシールドをヘッドアップディスプレイ５０の被投影部材５３として兼用してよい。

図１３は、利用者側からみたヘッドアップディスプレイ５０の表示画像を示す。被投影部材５３は、運転者Ｄである利用者が着座する運転席の前方に配置される。ヘッドアップディスプレイ５０は、回転速度計および車速計を合成した画像を、運転者Ｄの前方の例えば１０ｍ〜２０ｍの位置に、背景の景色と重ねて表示することができる。ヘッドアップディスプレイ５０は、エンジン回転速度および車速の他に、車両１００に関連する各種の情報を表示してよい。車両１００に関する各種の情報は、ガソリン等の燃料残量、車両１００の総走行距離、車両１００の区間総走行距離およびエンジン冷却水系の水温等の情報を含む。

第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ５０は、第２実施形態にかかる３次元表示装置３０の効果に加え、利用者が視線および眼の焦点を大きく変化させることなく、回転速度計画像２１および車速計画像２２を見ることができるという効果を有する。これによって、利用者の眼が疲れにくくなるとともに、且つ、安全性をさらに向上させることができる。

（第４実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、エンジンの回転速度計画像２１および車両の車速計画像２２は、円形の外形と指示針とを有する画像として表示された。しかし、エンジンの回転速度計および車両の車速計の画像による表示態様は、これに限られない。図１４は、第４実施形態に係る表示画像７０を示す。表示画像７０は、２次元の表示装置、３次元表示装置およびヘッドアップディスプレイの何れで表示されてもよい。

表示画像７０は、回転速度計画像７１および車速計画像７２を含む。回転速度計画像７１は、回転速度目盛７３および回転速度指示要素７５を含む。車速計画像７２は、車速目盛７４と車速指示要素７６とを含む。回転速度目盛７３および車速目盛７４は、それぞれ、回転速度および車速を表す目盛の数字が直線的に並んでいる。回転速度目盛７３および車速目盛７４のスケールは、シフト位置に応じて、互いに対応する数値となっている。クラッチが接続されているとき、回転速度目盛７３と車速目盛７４との向かい合う数値は、１：１で対応している。図１４に図示の例は、３０００ｒｐｍが３０ｋｍ／ｈに対応し、４０００ｒｐｍが４０ｋｍ／ｈに対応している。

回転速度指示要素７５および車速指示要素７６は、回転速度目盛７３および車速目盛７４の間に挟まれた複数の矩形の発光部により構成される。発光部は、色により回転速度および車速の何れを表示するかを示すことができる。発光部が白色の場合、クラッチが接続されており、回転速度および車速の双方が同じ発光部で表示することができる。また、クラッチが遮断または半クラッチ状態の場合、回転速度を表す発光部の位置と車速を表す発光部の位置との間に乖離が生じる。そこで、例えば、回転速度が４０００ｒｐｍ、速度が３０ｋｍ／ｈの場合、０〜３０ｋｍ／ｈ部分の発光部を第１色（例えば、赤色）で発行させ、３０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの部分の発光部を第２色（例えば、青色）で発光させることができる。

シフト位置の変更に応じて、車速計画像７２は表示が切り替わる。車速計画像７２は、シフト位置の変速比に応じて、対向する回転速度目盛７３の数値に対応する車速目盛７４の数値が表示される。車速計画像７２の表示の切り替えは、種々の方法を採用しうる。例えば、車速計画像７２は、表示画像７０上で左右に移動して別の車速計画像７２に切り替わることができる。また、車速計画像７２は、平板状であり縦方向に回転して裏返しになる度に表示内容が切り替わってもよい。

また、表示画像７０は、車速デジタル表示部７７を備えてよい。車速デジタル表示部７７（第３画像）は、デジタルイメージの数字により車速を表示する。車速デジタル表示部７７を設けることにより、車速計画像７２が切り替わるときも、利用者は車速を確認することができる。なお、表示画像７０は、シフト位置を示す文字情報（例えば、「Ｌ」、「Ｓ」、「３」、「Ｄ」等）を表示する表示領域をさらに含んでよい。

本開示に係る構成は、以上説明してきた実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、各構成部要素に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成要素等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態について装置を中心に説明してきたが、本開示に係る実施形態は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、第４実施形態において、表示画像７０が車速およびシフト位置を表す数字情報または文字情報を含ものとした。しかし、図２〜図６の円形の外形を基調とする回転速度計画像２１および車速計画像２２の合成画像においても、車速の数値およびシフト位置を表す文字を画像内に表示することができる。

本開示において「第１」および「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子
である。本開示における「第１」および「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成
における番号を交換することができる。例えば、第１方向は、第２方向と識別子である「
第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の
交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号
で区別される。本開示における「第１」および「第２」等の識別子の記載のみに基づいて
、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠、大きい番号の識別
子が存在することの根拠に利用してはならない。

１０表示装置
１１表示パネル
１２コントローラ
１３第１入力部
１４第２入力部
１５第３入力部
１６車載ネットワーク
１７第１ＥＣＵ
１８第２ＥＣＵ
１９車載センサ
２０表示画像
２１回転速度計画像（第１画像）
２２、２２ａ、２２ｂ車速計画像（第２画像）
２３回転速度目盛
２４回転速度指示針（第１指示要素）
２５車速目盛
２６車速指示針（第２指示要素）
３０３次元表示装置
３１照射器
３２表示パネル
３３視差バリア（光学素子）
３４コントローラ
３５ａ第１入力部
３５ｂ第２入力部
３５ｃ第３入力部
３６アクティブエリア
３６ａ第１領域
３６ｂ第２領域
３７減光領域
３８透光領域
３９検出装置
５０ヘッドアップディスプレイ
５１３次元表示装置
５２ａ、５２ｂ光学部材
５３被投影部材
５３ａ被投影面
６１照射器
６２表示パネル
６３視差バリア（光学素子）
６４コントローラ
６５ａ第１入力部
６５ｂ第２入力部
６５ｃ第３入力部
７０表示画像
７１回転速度計画像（第１画像）
７２車速計画像（第２画像）
７３回転速度目盛
７４車速目盛
７５回転速度指示要素（第１指示要素）
７６車速指示要素（第２指示要素）
７７車速デジタル表示部（第３画像）
１００車両
Ｅｌ右眼
Ｅｒ左眼
Ｐピクセル
Ｓｐサブピクセル

Claims

車両に搭載される表示装置であって、
表示パネルと
エンジン回転速度を取得する第１入力部と、
車速を取得する第２入力部と、
前記車両のトランスミッションのシフト位置を取得する第３入力部と、
前記エンジン回転速度を示す第１画像、および、前記車速を示す第２画像を合成し、前記表示パネルに表示させるコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記シフト位置に基づいて前記第２画像を切り替える、
表示装置。
前記第１画像は、前記エンジン回転速度を表す第１指示要素を含み、前記第２画像は、前記車速を表す第２指示要素を含み、前記コントローラは、前記シフト位置の切り替えを行わない定常状態において、前記第１指示要素と前記第２指示要素とを、１つの指示要素として表示する、請求項１に記載の表示装置。
前記コントローラは、前記シフト位置の切り替え時において、前記第１指示要素と前記第２指示要素とを異なる指示要素として表示し、前記第１指示要素と前記第２指示要素との間を強調表示する、請求項２に記載の表示装置。
前記コントローラは、前記シフト位置の切り替え時において、それぞれ異なるシフト位置に対応する複数の前記第２画像を並べて表示し、前記複数の前記第２画像の中の一つの前記第２画像を前記第１画像の近傍に移動させる請求項１から３の何れか一項に記載の表示装置。
前記第１画像は円形であり、前記第２画像は前記第１画像と同じ第大きさの中空部分を有する円環形である、請求項１から４の何れか一項に記載の表示装置。
前記表示パネルは、車速を数字により表示する第３画像をさらに含む請求項１から５の何れか一項に記載の表示装置。
車両に搭載される３次元表示装置であって、
第１方向および前記第１方向に直交する第２方向に沿って格子状に配列された複数のサブピクセルを含むアクティブエリアを備える表示パネルと、
前記サブピクセルから射出される画像光の光線方向を規定する光学素子であって、一部の領域のサブピクセルを出射した光を、利用者の右眼の位置に伝搬させ、他の一部の領域のサブピクセルを出射した光を、利用者の左眼の位置に伝搬させる光学素子と、
エンジン回転速度を取得する第１入力部と、
車速を取得する第２入力部と、
前記車両のトランスミッションのシフト位置を取得する第３入力部と、
前記エンジン回転速度を示す第１画像、および、前記車速を示す第２画像を、利用者の右眼および左眼に対して視差を有する画像として合成し、前記表示パネルに表示させるコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記シフト位置に基づいて前記第２画像を切り替え、前記コントローラは、前記第２画像を切り替えるとき、該第２画像を、前記第１画像に対し前記利用者から異なる距離に移動するように認識されるように視差を与えて表示する、３次元表示装置。
車両に搭載されるヘッドアップディスプレイであって、
第１方向および前記第１方向に直交する第２方向に沿って格子状に配列された複数のサブピクセルを含むアクティブエリアを備える表示パネルと、
前記サブピクセルから射出される画像光の光線方向を規定する光学素子であって、一部の領域のサブピクセルを出射した光を、利用者の右眼の位置に伝搬させ、他の一部の領域のサブピクセルを出射した光を、利用者の左眼の位置に伝搬させる光学素子と、
前記アクティブエリアから射出され、前記光学素子により光線方向を規定された前記画像光を、利用者の視野に虚像を結像するように投影する光学系と、
エンジン回転速度を取得する第１入力部と、
車速を取得する第２入力部と、
前記車両のトランスミッションのシフト位置を取得する第３入力部と、
前記エンジン回転速度を示す第１画像、前記車速を示す第２画像を、利用者の右眼および左眼に対して視差を有する画像として合成し、前記表示パネルに表示させるコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記シフト位置に基づいて前記第２画像を切り替え、前記コントローラは、前記第２画像を切り替えるとき、該第２画像を、前記第１画像に対し前記利用者から異なる距離に移動するように認識されるように視差を与えて表示する、ヘッドアップディスプレイ。
第１方向および前記第１方向に直交する第２方向に沿って格子状に配列された複数のサブピクセルを含むアクティブエリアを備える表示パネル、前記サブピクセルから射出される画像光の光線方向を規定する光学素子であって、一部の領域のサブピクセルを出射した光を、利用者の右眼の位置に伝搬させ、他の一部の領域のサブピクセルを出射した光を、利用者の左眼の位置に伝搬させる光学素子、前記アクティブエリアから射出され、前記光学素子により光線方向を規定された前記画像光を、利用者の視野に虚像を結像するように投影する光学系、エンジン回転速度を取得する第１入力部、車速を取得する第２入力部、トランスミッションのシフト位置を取得する第３入力部、ならびに、前記エンジン回転速度を示す第１画像、および、前記車速を示す第２画像を、利用者の右眼および左眼に対して視差を有する画像として合成し、前記表示パネルに表示させるコントローラを含み、前記コントローラは、前記シフト位置に基づいて前記第２画像を切り替え、前記コントローラは、前記第２画像を切り替えるとき、該第２画像を、前記第１画像に対し前記利用者から異なる距離に移動するように認識されるように視差を与えて表示する、３次元表示装置を備える車両。