JP6775197B2 - 表示装置及び表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、空中の表示領域に空中画像を表示する表示装置及び表示方法に関する。

空中の表示領域に空中画像を表示する表示装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。この種の表示装置では、表示パネルと、結像光学パネルとが用いられる。表示パネルに表示された画像は、結像光学パネルに対して表示パネルと面対称に位置する空中の表示領域に空中画像として結像される。これにより、ユーザは、空中に浮かび上がった空中画像を視認することができる。

国際公開第２００９／１３１１２８号 特開２０１３−３３３４４号公報

しかしながら、上述した従来の表示装置では、ユーザは、例えば姿勢を変化させた際に、空中画像の一部が欠けて見えるなど、空中画像を正しく視認することができなくなるおそれがある。

そこで、本発明は、ユーザの姿勢が変化した場合であっても、空中画像を正しく視認することができる表示装置及び表示方法を提供する。

本発明の一態様に係る表示装置は、画像を表示するための表示面を有する表示部と、素子面を有する結像光学素子であって、前記表示面に表示された前記画像を、前記素子面に対して前記表示面と面対称に位置する空中の表示領域に空中画像として結像させる結像光学素子と、前記表示領域の前方に存在するユーザの頭部の位置を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記結像光学素子に対する前記画像の位置を調節する調節部と、を備える。

なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本発明の表示装置では、ユーザの姿勢が変化した場合であっても、空中画像を正しく視認することができる。

実施の形態１に係る表示装置の概略構成を示す図である。 実施の形態１に係る表示装置の表示部及び結像光学素子を抜き出して示す斜視図である。 実施の形態１に係る表示装置の制御部の機能構成を示すブロック図である。 頭部検出部及び指先検出部の各機能を説明するための図である。 操作画面生成部及び操作画面描画部の各機能を説明するための図である。 実施の形態１に係る表示装置の動作を示すフローチャートである。 頭部検出部により検出されるユーザの頭部の位置の検出範囲の一例を示す図である。 記憶部に記憶されたテーブルの一例を示す図である。 操作画面描画部により描画された操作画面の一例を示す図である。 実施の形態１に係る表示装置において、ユーザの姿勢が変化した様子を示す斜視図である。 実施の形態１に係る表示装置において、表示領域における空中画像の表示位置を調節した様子を示す斜視図である。 実施の形態２に係る表示装置の構成を示す斜視図である。

上述した問題を解決するために、本発明の一態様に係る表示装置は、画像を表示するための表示面を有する表示部と、素子面を有する結像光学素子であって、前記表示面に表示された前記画像を、前記素子面に対して前記表示面と面対称に位置する空中の表示領域に空中画像として結像させる結像光学素子と、前記表示領域の前方に存在するユーザの頭部の位置を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記結像光学素子に対する前記画像の位置を調節する調節部と、を備える。

本態様によれば、調節部は、検出部の検出結果に基づいて、結像光学素子に対する画像の位置を調節するので、ユーザの頭部の動きに追従して、空中の表示領域における空中画像の位置を調節することができる。これにより、ユーザは、姿勢を変化させた場合であっても、空中画像を正しく視認することができる。

例えば、前記調節部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記表示面における前記画像の表示位置を調節するように構成してもよい。

本態様によれば、調節部は、検出部の検出結果に基づいて、表示面における画像の表示位置を調節するので、比較的簡単な構成で、結像光学素子に対する画像の位置を調節することができる。

例えば、前記表示装置は、さらに、前記ユーザの前記頭部の位置と前記表示面における前記画像の描画開始位置とを対応付けたテーブルを記憶する記憶部を備え、前記調節部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記テーブルを参照することにより、前記表示面における前記画像の前記描画開始位置を決定し、決定した前記描画開始位置から前記画像の描画を開始するように構成してもよい。

本態様によれば、調節部は、検出部の検出結果に基づいてテーブルを参照することにより、表示面における画像の描画開始位置を決定するので、比較的簡単な構成で、表示面における画像の表示位置を調節することができる。

例えば、前記調節部は、さらに、前記検出部の検出結果に基づいて、前記表示面における前記画像の大きさを調節するように構成してもよい。

本態様によれば、調節部は、検出部の検出結果に基づいて、表示面における画像の大きさを調節するので、ユーザの頭部が空中の表示領域に対して近付く又は遠ざかった場合であっても、ユーザは、空中画像を正しく視認することができる。

例えば、前記表示装置は、さらに、前記表示部を前記結像光学素子に対して移動させる駆動部を備え、前記調節部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記駆動部を駆動することにより、前記表示部を前記結像光学素子に対して移動させるように構成してもよい。

本態様によれば、調節部は、検出部の検出結果に基づいて、駆動部を駆動することにより、表示部を結像光学素子に対して移動させるので、比較的簡単な構成で、結像光学素子に対する画像の位置を調節することができる。

本発明の一態様に係る表示方法は、表示部の表示面に画像を表示させるステップと、前記表示面に表示された前記画像を、結像光学素子の素子面に対して前記表示面と面対称に位置する空中の表示領域に空中画像として結像させるステップと、前記表示領域の前方に存在するユーザの頭部の位置を検出するステップと、検出された前記ユーザの前記頭部の位置に基づいて、前記結像光学素子に対する前記画像の位置を調節するステップと、を含む。

本態様によれば、検出されたユーザの頭部の位置に基づいて、結像光学素子に対する画像の位置を調節するので、ユーザの頭部の動きに追従して、空中の表示領域における空中画像の位置を調節することができる。これにより、ユーザは、姿勢を変化させた場合であっても、空中画像を正しく視認することができる。

なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
［１−１．表示装置の概略構成］
まず、図１を参照しながら、実施の形態１に係る表示装置２の概略構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る表示装置２の概略構成を示す図である。

図１に示すように、実施の形態１に係る表示装置２は、表示部４と、結像光学素子６と、カメラ８と、制御部１０とを備えている。

表示装置２は、例えば車両用の表示装置であり、自動車１２のダッシュボード１４の内部に配置されている。また、表示装置２は、空中（例えばダッシュボード１４の近傍における空中）の表示領域１６に空中画像１８を表示する空中ディスプレイとしての機能と、空中画像１８に対するユーザ２０（例えば運転者）のタッチ操作を受け付ける空中タッチパネルとしての機能とを有している。なお、図１等において、Ｚ軸のプラス方向は、自動車１２の進行方向を表している。

空中画像１８は、例えば、自動車１２に搭載されたカーステレオ、カーエアコン又はカーナビゲーション等の車載機器を操作するための操作画面４６（後述する）である。ユーザ２０は、例えばステアリングホイール２２を操作して運転している際に、空中に浮かび上がった空中画像１８（操作画面４６）を指先２０ｂでタッチすることにより、自動車１２の車載機器を操作することができる。

［１−２．表示部及び結像光学素子］
次に、図１及び図２を参照しながら、実施の形態１に係る表示装置２の表示部４及び結像光学素子６について説明する。図２は、実施の形態１に係る表示装置２の表示部４及び結像光学素子６を抜き出して示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、表示部４は、例えば液晶ディスプレイパネルである。表示部４は、画像２４を表示するための表示面２６を有している。なお、画像２４の大きさは、表示面２６の大きさよりも小さい。すなわち、画像２４は、表示面２６のうち一部の領域にのみ表示されている。なお、本実施の形態では、表示部４の結像光学素子６に対する位置は固定されている。

図１及び図２に示すように、結像光学素子６は、表示部４の表示面２６に表示された画像２４を、空中の表示領域１６に空中画像１８として結像させる光学デバイス（いわゆる、反射型面対称結像素子）である。結像光学素子６は、例えば樹脂材料で形成された平板状のプレートであり、表示部４に対して４５°傾斜して配置されている。また、結像光学素子６は、素子面２８を有する。図２において二点鎖線で示すように、素子面２８は、結像光学素子６の厚み方向における中央部を通る仮想的な面であって、結像光学素子６の主面（入射面又は出射面）に対して平行な面である。

素子面２８には、例えば、１辺が約１００μｍ、深さが約１００μｍの微小な貫通孔が複数形成されており、当該貫通孔の内面はマイクロミラー（鏡面）で形成されている。結像光学素子６の入射面（表示部４側の面）に入射した光は、複数の貫通孔の各々の隣接する２面のマイクロミラーにより２回反射された後に、結像光学素子６の出射面（表示領域１６側の面）から出射する。

上記構成により、結像光学素子６は、素子面２８に対して表示面２６と面対称に位置する空中の表示領域１６に、画像２４の実像である空中画像１８を形成する。画像２４と空中画像１８とは、結像光学素子６を対称軸として１：１の関係にある。すなわち、素子面２８から表示面２６上の画像２４までの距離と、素子面２８から表示領域１６上の空中画像１８までの距離とは等しく、且つ、画像２４の大きさと空中画像１８の大きさとは等しい。

［１−３．カメラ］
次に、図１を参照しながら、カメラ８について説明する。

図１に示すように、カメラ８は、例えばＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カメラであり、自動車１２のダッシュボード１４の上方に配置されている。

カメラ８は、表示領域１６の前方（Ｚ軸のマイナス側）に存在するユーザ２０の頭部２０ａ及び指先２０ｂのＩＲ（赤外光）画像を撮影する。カメラ８により撮影された画像データは、制御部１０に送信される。

［１−４．制御部］
次に、図３〜図５を参照しながら、制御部１０について説明する。図３は、実施の形態１に係る表示装置２の制御部１０の機能構成を示すブロック図である。図４は、頭部検出部３０及び指先検出部３２の各機能を説明するための図である。図５は、操作画面生成部３６及び操作画面描画部３８の各機能を説明するための図である。

図３に示すように、制御部１０は、頭部検出部３０（検出部の一例）と、指先検出部３２と、操作制御部３４と、操作画面生成部３６と、操作画面描画部３８（調節部の一例）と、記憶部４０とを有している。

図４に示すように、頭部検出部３０は、カメラ８からの画像データに基づいて、ユーザ２０の頭部２０ａの位置４２として、例えばユーザ２０の左目２０ｃと右目２０ｄとの中間部の３次元位置を検出する。具体的には、頭部検出部３０は、パターン認識によりＩＲ画像上の頭部２０ａの２次元位置を特定し、デプス（ｄｅｐｔｈ）画像から対応する頭部２０ａの３次元位置を特定する。

図４に示すように、指先検出部３２は、カメラ８からの画像データに基づいて、ユーザ２０の指先２０ｂの位置４４として、例えば空中画像１８（操作画面４６）にタッチした指先２０ｂの３次元位置を検出する。具体的には、指先検出部３２は、パターン認識によりＩＲ画像上の指先２０ｂの２次元位置を特定し、デプス画像から対応する指先２０ｂの３次元位置を特定する。

操作制御部３４は、空中画像１８（操作画面４６）がユーザによりタッチされたか否かを判定する。具体的には、操作制御部３４は、指先検出部３２により検出された指先２０ｂの位置４４と、空中画像１８の操作画面４６上の例えばボタン４８ａ（図５参照）の３次元位置との距離が閾値以下となった際に、ボタン４８ａがユーザによりタッチされたと判定する。この場合、操作制御部３４は、操作画面４６を遷移するための画面ＩＤを操作画面生成部３６に通知する。

図５の（ａ）に示すように、操作画面生成部３６は、自動車１２の車載機器を操作するための操作画面４６を生成する。操作画面４６は、例えば、２×２の行列状に配置された４つのボタン４８ａ，４８ｂ，４８ｃ及び４８ｄの画像を含む。これらのボタン４８ａ，４８ｂ，４８ｃ及び４８ｄにはそれぞれ、自動車１２の車載機器の複数の操作が割り当てられている。例えば、ユーザがボタン４８ａをタッチすることにより、ボタン４８ａに割り当てられた操作として、自動車１２のカーステレオの音量アップが実行される。なお、操作画面４６のサイズは、例えば２００ｐｉｘｅｌ×２００ｐｉｘｅｌである。

記憶部４０は、ユーザ２０の頭部２０ａの位置４２（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）と、表示面２６における操作画面４６の描画開始位置（ｏｘ，ｏｙ）と、表示面２６における操作画面４６の描画拡縮率（ｓｃａｌｅ）とを対応付けたテーブルを記憶する。

ここで、描画開始位置（ｏｘ，ｏｙ）は、図５の（ｂ）において表示部４の表示面２６の左上の頂点を原点（０ｐｉｘｅｌ，０ｐｉｘｅｌ）としたとき、操作画面４６の描画を開始するピクセル位置（すなわち、図５の（ｂ）において操作画面４６の左上の頂点の位置）である。また、描画拡縮率は、操作画面４６のサイズを拡大又は縮小する割合である。

図５の（ｂ）に示すように、操作画面描画部３８は、操作画面生成部３６により生成された操作画面４６を、画像２４として表示部４の表示面２６に描画する。具体的には、操作画面描画部３８は、頭部検出部３０により検出された頭部２０ａの位置４２に基づいて、記憶部４０に記憶されたテーブルを参照することにより、表示面２６における操作画面４６の描画開始位置（ｏｘ，ｏｙ）及び描画拡縮率（ｓｃａｌｅ）を決定する。これにより、操作画面描画部３８は、決定した描画開始位置（ｏｘ，ｏｙ）から操作画面４６の描画を開始し、且つ、決定した描画拡縮率（ｓｃａｌｅ）で操作画面４６のサイズを拡大又は縮小する。その結果、操作画面描画部３８は、表示面２６における操作画面４６（画像２４）の表示位置及び大きさを調節する（すなわち、結像光学素子６に対する画像２４の位置を調節する）。なお、表示面２６のサイズは、例えば６４０ｐｉｘｅｌ×４８０ｐｉｘｅｌである。

［１−５．表示装置の動作］
次に、図６〜図９を参照しながら、実施の形態１に係る表示装置２の動作（表示方法）について説明する。

図６は、実施の形態１に係る表示装置２の動作を示すフローチャートである。図７は、頭部検出部３０により検出されるユーザ２０の頭部２０ａの位置４２の検出範囲の一例を示す図である。図８は、記憶部４０に記憶されたテーブルの一例を示す図である。図９は、操作画面描画部３８により描画された操作画面４６の一例を示す図である。

図６に示すように、まず、頭部検出部３０は、カメラ８からの画像データに基づいて、ユーザ２０の頭部２０ａの位置４２を検出する（Ｓ１）。このとき、図７に示す例では、頭部検出部３０により検出されるユーザ２０の頭部２０ａの位置４２の検出範囲は、水平方向（Ｘ軸方向）の大きさが２００ｍｍ、垂直方向（Ｙ軸方向）の大きさが１００ｍｍ、奥行き方向（Ｚ軸方向）の大きさが２００ｍｍである直方体である。

なお、図７に示す検出範囲（直方体）の８つの頂点Ｐ０〜Ｐ７の３次元位置（ｘ、ｙ、ｚ）をそれぞれ、例えばＰ０（０，０，０）、Ｐ１（２００，０，０）、Ｐ２（０，１００，０）、Ｐ３（２００，１００，０）、Ｐ４（０，０，２００）、Ｐ５（２００，０，２００）、Ｐ６（０，１００，２００）及びＰ７（２００，１００，２００）と定義する。

その後、操作画面生成部３６は、操作画面４６を生成する（Ｓ２）。その後、操作画面描画部３８は、頭部検出部３０により検出された頭部２０ａの位置４２に基づいて、記憶部４０に記憶されたテーブルを参照する（Ｓ３）。図８に示すように、記憶部４０に記憶されたテーブルでは、検出範囲の頂点Ｐ０〜Ｐ７の各々について、ユーザ２０の頭部２０ａの位置４２（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）と、表示面２６における操作画面４６の描画開始位置（ｏｘ，ｏｙ）と、表示面２６における操作画面４６の描画拡縮率（ｓｃａｌｅ）とが対応付けられている。

例えば、テーブルの１行目（頂点Ｐ０）では、頭部２０ａの位置４２（０，０，０）と、操作画面４６の描画開始位置（７０，２５０）と、操作画面４６の描画拡縮率１．０とが対応付けられている。また、テーブルの５行目（頂点Ｐ４）では、頭部２０ａの位置４２（０，０，２００）と、操作画面４６の描画開始位置（４０，２０５）と、操作画面４６の描画拡縮率０．８とが対応付けられている。

その後、操作画面描画部３８は、テーブルの参照結果に基づいて、表示面２６における操作画面４６の描画開始位置（ｏｘ，ｏｙ）及び描画拡縮率（ｓｃａｌｅ）を決定し（Ｓ４）、操作画面４６を表示部４の表示面２６に描画する（Ｓ５）。

このとき、頭部検出部３０により検出された頭部２０ａの位置４２（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）が検出範囲の頂点Ｐ０〜Ｐ７のいずれかの３次元位置と一致する場合には、操作画面描画部３８は、テーブルから操作画面４６の描画開始位置及び描画拡縮率を直接決定する。例えば、頭部２０ａの位置４２（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）が検出範囲の頂点Ｐ０の３次元位置（０，０，０）と一致する場合には、頂点Ｐ０に対応する（ｏｘ，ｏｙ）＝（７０，２５０）及びｓｃａｌｅ＝１．０をそれぞれ、操作画面４６の描画開始位置及び描画拡縮率として決定する。これにより、図９の（ａ）に示すように、操作画面描画部３８は、描画開始位置（７０，２５０）から操作画面４６の描画を開始し、且つ、操作画面４６のサイズを２００（＝２００×１．０）ｐｉｘｅｌ×２００（＝２００×１．０）ｐｉｘｅｌに調節する。

一方、頭部検出部３０により検出された頭部２０ａの位置４２（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）が検出範囲の頂点Ｐ０〜Ｐ７のいずれかの３次元位置と一致しない（すなわち、頭部２０ａの位置４２が検出範囲の内部に位置する）場合には、操作画面描画部３８は、操作画面４６の描画開始位置及び描画拡縮率を、検出範囲の頂点Ｐ０〜Ｐ７の各３次元位置から線形補間により算出する。

以下、描画開始位置ｏｘを線形補間により算出する方法の一例について説明する。まず、次式１〜４に示すように、操作画面描画部３８は、描画開始位置ｏｘをＸ軸方向に線形補間する。

ｏｘ０１＝（２００−ｅｘ）／２００×ｏｘ０＋ｅｘ／２００×ｏｘ１ （式１）

ｏｘ２３＝（２００−ｅｘ）／２００×ｏｘ２＋ｅｘ／２００×ｏｘ３ （式２）

ｏｘ４５＝（２００−ｅｘ）／２００×ｏｘ４＋ｅｘ／２００×ｏｘ５ （式３）

ｏｘ６７＝（２００−ｅｘ）／２００×ｏｘ６＋ｅｘ／２００×ｏｘ７ （式４）

次に、次式５及び６に示すように、操作画面描画部３８は、描画開始位置ｏｘをＹ軸方向に線形補間する。

ｏｘ０１２３＝（１００−ｅｙ）／１００×ｏｘ０１＋ｅｙ／１００×ｏｘ２３ （式５）

ｏｘ４５６７＝（１００−ｅｙ）／１００×ｏｘ４５＋ｅｙ／１００×ｏｘ６７ （式６）

次に、次式７に示すように、操作画面描画部３８は、描画開始位置ｏｘをＺ軸方向に線形補間する。

ｏｘ０１２３４５６７＝（２００−ｅｚ）／２００×ｏｘ０１２３＋ｅｚ／２００×ｏｘ４５６７ （式７）

操作画面描画部３８は、上述のようにして求めたｏｘ０１２３４５６７を描画開始位置ｏｘとして決定する。操作画面描画部３８は、描画開始位置ｏｙと操作画面４６の描画拡縮率ｓｃａｌｅについても、上述と同様の方法で線形補間により算出する。

例えば、頭部２０ａの位置４２（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）が検出範囲の中心（１００，５０，１００）に位置する場合には、操作画面描画部３８は、上述した線形補間により、（ｏｘ，ｏｙ）＝（２３０，１５０）及びｓｃａｌｅ＝０．９をそれぞれ、操作画面４６の描画開始位置及び描画拡縮率として決定する。これにより、図９の（ｂ）に示すように、操作画面描画部３８は、描画開始位置（２３０，１５０）から操作画面４６の描画を開始し、且つ、操作画面４６のサイズを１８０（＝２００×０．９）ｐｉｘｅｌ×１８０（＝２００×０．９）ｐｉｘｅｌに調節する。

また、例えば、頭部２０ａの位置４２（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）が検出範囲の頂点Ｐ７の近傍（１５０，７５，１５０）に位置する場合には、操作画面描画部３８は、上述した線形補間により、（ｏｘ，ｏｙ）＝（３２１，９８）及びｓｃａｌｅ＝０．８５をそれぞれ、操作画面４６の描画開始位置及び描画拡縮率として決定する。これにより、図９の（ｃ）に示すように、操作画面描画部３８は、描画開始位置（３２１，９８）から操作画面４６の描画を開始し、且つ、操作画面４６のサイズを１７０（＝２００×０．８５）ｐｉｘｅｌ×１７０（＝２００×０．８５）ｐｉｘｅｌに調節する。

操作画面４６の表示を継続して行う場合には（Ｓ６でＮＯ）、上述したステップＳ１〜Ｓ５を再度実行する。操作画面４６の表示を終了する場合には（Ｓ６でＹＥＳ）、処理を終了する。

［１−６．効果］
次に、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照しながら、実施の形態１に係る表示装置２により得られる効果について説明する。

図１０Ａは、実施の形態１に係る表示装置２において、ユーザ２０の姿勢が変化した様子を示す斜視図である。図１０Ｂは、実施の形態１に係る表示装置２において、表示領域１６における空中画像１８の表示位置を調節した様子を示す斜視図である。

図１０Ａに示すように、ユーザ２０の頭部２０ａが位置Ｐ１に位置している際には、ユーザ２０は、操作画面４６（空中画像１８）の全領域を正しく視認することができる。しかしながら、図１０Ａに示すように、ユーザ２０の姿勢が変化することにより、ユーザ２０の頭部２０ａが位置Ｐ１から位置Ｐ２まで移動した際には、ユーザ２０から見て、操作画面４６の一部の領域が欠けて見えるようになる。

そのため、実施の形態１に係る表示装置２では、図１０Ｂに示すように、ユーザ２０の姿勢が変化した際に、ユーザ２０の頭部２０ａの動きに追従して、表示部４の表示面２６における操作画面４６の表示位置及び／又は大きさが調節される。このとき、上述したように、画像２４と空中画像１８とは結像光学素子６を対称軸として１：１の関係にあるため、空中の表示領域１６における操作画面４６の表示位置及び／又は大きさが調節される。すなわち、表示部４の表示面２６における操作画面４６の移動方向及び拡縮率はそれぞれ、空中の表示領域１６における操作画面４６の移動方向及び拡縮率と同一である。

図１０Ｂに示すように、ユーザ２０の姿勢が変化することにより、ユーザ２０の頭部２０ａが位置Ｐ１から位置Ｐ２まで移動した際には、操作画面４６が表示部４の表示面２６において矢印Ａ１で示す方向に移動する。これに伴い、操作画面４６が空中の表示領域１６において矢印Ａ２で示す方向に移動するので、ユーザ２０は、操作画面４６の全領域を正しく視認することができる。

なお、ユーザ２０の姿勢が変化することにより、ユーザ２０の頭部２０ａが表示領域１６に近付く方向に移動した際には、表示部４の表示面２６における画像２４の大きさを縮小すればよい。これにより、表示領域１６における操作画面４６の大きさが縮小するので、ユーザ２０は、操作画面４６の全領域を正しく視認することができる。

また、ユーザ２０の姿勢が変化することにより、ユーザ２０の頭部２０ａが表示領域１６から遠ざかる方向に移動した際には、表示部４の表示面２６における画像２４の大きさを拡大すればよい。これにより、表示領域１６における操作画面４６の大きさが拡大するので、ユーザ２０は、表示領域１６から比較的遠い位置であっても、操作画面４６の全領域を視認し易くなる。

（実施の形態２）
次に、図１１を参照しながら、実施の形態２に係る表示装置２Ａについて説明する。図１１は、実施の形態２に係る表示装置２Ａの構成を示す斜視図である。なお、本実施の形態では、上記実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図１１に示すように、実施の形態２に係る表示装置２Ａは、上記実施の形態１に係る表示装置２の構成要素に加えて、駆動部５０を備えている。駆動部５０は、例えば、表示部４Ａを結像光学素子６に対して移動させるためのモータである。

また、表示部４Ａの大きさは、上記実施の形態１の表示部４の大きさよりも小さい。これにより、画像２４の大きさは、表示面２６Ａの大きさとほぼ等しくなる。

操作画面描画部３８Ａ（図３参照）は、頭部検出部３０（図３参照）により検出された頭部２０ａの位置に基づいて、駆動部５０を駆動することにより、表示部４Ａを結像光学素子６に対して移動させる。これにより、上記実施の形態１と同様に、結像光学素子６に対する画像２４の位置が調節されるので、空中の表示領域１６における空中画像１８の表示位置を調節することができる。

（変形例）
以上、一つ又は複数の態様に係る表示装置及び表示方法について、上記各実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思い付く各種変形を上記各実施の形態に施したものや、異なる実施の形態又は変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

上記各実施の形態では、表示装置２（２Ａ）を自動車１２に搭載する場合について説明したが、これに限定されず、例えば自動二輪車、航空機、電車又は船舶等に搭載されてもよい。

また、上記各実施の形態では、表示装置２（２Ａ）を車両に搭載する場合について説明したが、これに限定されず、例えばＡＴＭ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｔｅｌｌｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）等の各種機器に搭載してもよい。

また、上記各実施の形態では、表示部４（４Ａ）を液晶ディスプレイパネルで構成したが、これに限定されず、例えば有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネル等で構成してもよい。

また、上記各実施の形態では、頭部検出部３０は、ユーザ２０の頭部２０ａの位置４２として、ユーザ２０の左目２０ｃと右目２０ｄとの中間部の３次元位置を検出したが、これに限定されず、例えばユーザ２０の額の中央部又は鼻等の３次元位置を検出してもよい。

なお、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサ等のプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、以下のような場合も本発明に含まれる。

（１）上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムで実現され得る。ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。

（２）上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＯＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、ＲＯＭからＲＡＭにコンピュータプログラムをロードし、ロードしたコンピュータプログラムにしたがって演算等の動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。

（３）上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、各装置に脱着可能なＩＣカード又は単体のモジュールから構成されてもよい。ＩＣカード又はモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカード又はモジュールには、上記の超多機能ＬＳＩが含まれてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、ＩＣカード又はモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカード又はこのモジュールは、耐タンパ性を有してもよい。

（４）本発明は、上記に示す方法で実現されてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムで実現してもよいし、コンピュータプログラムからなるデジタル信号で実現してもよい。

また、本発明は、コンピュータプログラム又はデジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したもので実現してもよい。また、これらの記録媒体に記録されているデジタル信号で実現してもよい。

また、本発明は、コンピュータプログラム又はデジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送してもよい。

また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、メモリは、コンピュータプログラムを記憶しており、マイクロプロセッサは、コンピュータプログラムにしたがって動作してもよい。

また、プログラム又はデジタル信号を記録媒体に記録して移送することにより、又はプログラム又はデジタル信号をネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。

（５）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。

本発明の表示装置は、例えば車両用の空中ディスプレイ等に適用することができる。

２，２Ａ 表示装置
４，４Ａ 表示部
６ 結像光学素子
８ カメラ
１０ 制御部
１２ 自動車
１４ ダッシュボード
１６ 表示領域
１８ 空中画像
２０ ユーザ
２０ａ 頭部
２０ｂ 指先
２０ｃ 左目
２０ｄ 右目
２２ ステアリングホイール
２４ 画像
２６，２６Ａ 表示面
２８ 素子面
３０ 頭部検出部
３２ 指先検出部
３４ 操作制御部
３６ 操作画面生成部
３８，３８Ａ 操作画面描画部
４０ 記憶部
４２，４４ 位置
４６ 操作画面
４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ ボタン
５０ 駆動部

Claims (5)

1. 画像を表示するための表示面を有する表示部と、
   素子面を有する結像光学素子であって、前記表示面に表示された前記画像を、前記素子面に対して前記表示面と面対称に位置する空中の表示領域に空中画像として結像させる結像光学素子と、
   前記表示領域の前方に存在するユーザの頭部の位置を検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果に基づいて、前記表示面における前記画像の表示位置及び大きさを調節する調節部と、
   前記ユーザの前記頭部の位置と前記表示面における前記画像の描画開始位置とを対応付けたテーブルを記憶する記憶部と、を備え、
   前記調節部は、前記検出部により検出された前記ユーザの前記頭部の位置と前記表示領域との距離に基づいて前記テーブルを参照することにより、前記表示面における前記画像の前記描画開始位置及び大きさを決定し、決定した前記描画開始位置から前記画像の描画を開始する
   表示装置。
2. 前記調節部は、前記ユーザの前記頭部の位置と前記表示領域との距離が小さくなった場合、前記表示面における前記画像の大きさを小さくする
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記調節部は、前記ユーザの前記頭部の位置と前記表示領域との距離が大きくなった場合、前記表示面における前記画像の大きさを大きくする
   請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記表示装置は、さらに、前記表示部を前記結像光学素子に対して移動させる駆動部を備え、
   前記調節部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記駆動部を駆動することにより、前記表示部を前記結像光学素子に対して移動させる
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 表示部の表示面に画像を表示させるステップと、
   前記表示面に表示された前記画像を、結像光学素子の素子面に対して前記表示面と面対称に位置する空中の表示領域に空中画像として結像させるステップと、
   前記表示領域の前方に存在するユーザの頭部の位置を検出するステップと、
   検出された前記ユーザの前記頭部の位置に基づいて、前記表示面における前記画像の表示位置及び大きさを調節するステップと、
   前記ユーザの前記頭部の位置と前記表示面における前記画像の描画開始位置とを対応付けたテーブルを記憶部に記憶させるステップと、を含み、
   前記調節するステップでは、検出された前記ユーザの前記頭部の位置と前記表示領域との距離に基づいて前記テーブルを参照することにより、前記表示面における前記画像の前記描画開始位置及び大きさを決定し、決定した前記描画開始位置から前記画像の描画を開始する
   表示方法。

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