JP7182368B2 - 車載表示装置、車載表示装置を制御する方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車載表示装置に関する。

わき見運転による事故の低減や利便性の向上等を目的として、車両の例えばフロントガラス越しの外景と、経路案内用の画像等を表す虚像とを重畳させて、車両の運転者に視認させる車載表示装置（ＨＵＤ：Head-Up Display）が知られている。例えば、特許文献１には、周囲環境の外光の明るさに対応させて、表示する画像の輝度を調整するＨＵＤが記載されている。例えば、特許文献２及び特許文献３には、周囲環境の外光（背景）の明るさに基づいてコンバイナの透過光量を変化させるＨＵＤが記載されている。

特開２００５－１４７８８号公報 特開２０１０－７２３６５号公報 特開平３－２２７７３８号公報

ところで、夜間に車両を運転する場合、例えば対向車両のヘッドライトによってＨＵＤの虚像が見えにくくなる場合がある。これは、運転者の目に入射したヘッドライトの光束が、角膜や水晶体等で散乱して運転者の視界に光幕が生じ、ＨＵＤの虚像のコントラストが低下するためである。しかし、特許文献１～３に記載の技術ではいずれも、周囲環境の外光の明るさが一定（例えば、夜間）の場合には、画像の輝度やコンバイナの透過光量は変化しないため、上述のような場合においてＨＵＤの虚像のコントラストが低下するという課題は解決できない。

なお、このような課題は、夜間における対向車両のヘッドライトに限らず、周囲環境の外光の明るさが一定であり、かつ、運転者の前方に工事用照明や街路灯の光源が存在する場合に共通する課題であった。

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、車載表示装置において、虚像の視認性を向上させることを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。車載表示装置であって、画像を含む光束である投写光を出射する出射部と、前記投写光を反射させて、外景に重畳された虚像を形成する反射部と、車両の前方の各点における輝度の集合である輝度分布を取得する輝度取得部と、前記車両の運転者の視線の方向を取得する視線取得部と、取得された前記輝度分布のうち、１つ以上の点からなる領域であって前記各点の輝度の平均よりも高い輝度を有する領域である高輝度領域と、前記視線取得部により取得された前記視線の方向である基準方向とが成す角度に応じて、前記虚像の輝度を調整する輝度調整部と、を備える、車載表示装置。そのほか、本発明は、以下の形態としても実現可能である。

（１）本発明の一形態によれば、車載表示装置が提供される。この車載表示装置は、画像を含む光束である投写光を出射する出射部と、前記投写光を反射させて、外景に重畳された虚像を形成する反射部と、車両の前方の各点における輝度の集合である輝度分布を取得する輝度取得部と、取得された前記輝度分布のうち、１つ以上の点からなる領域であって前記各点の輝度の平均よりも高い輝度を有する領域である高輝度領域と、基準方向とが成す角度に応じて、前記虚像の輝度を調整する輝度調整部と、を備える。

この構成によれば、輝度調整部は、車両の前方の輝度分布のうち、１つ以上の点からなる領域であって各点の輝度の平均よりも高い輝度を有する領域である高輝度領域と、基準方向とが成す角度に応じて虚像の輝度を調整する。すなわち、輝度調整部は、周囲環境の外光の明るさが一定であっても、車両を運転する運転者の前方に、例えば対向車両のヘッドライトのような高輝度領域がある場合、この高輝度領域と基準方向との角度に応じて、出射部及び反射部によって形成される虚像の輝度を調整することで、虚像の視認性を向上させることができる。

（２）上記形態の車載表示装置では、さらに、前記車両の運転者の視線の方向を取得する視線取得部を備え、前記輝度調整部は、前記視線取得部により取得された前記視線の方向を前記基準方向としてもよい。この構成によれば、輝度調整部は、視線取得部により取得された運転者の視線の方向を基準方向として用いる。すなわち、輝度調整部は、運転者の視線の方向と、高輝度領域との関係（角度）に応じて虚像の輝度を調整するため、虚像の視認性をより向上できる。

（３）上記形態の車載表示装置において、前記輝度調整部は、取得された前記輝度分布に対応した等価光幕輝度であって、前記各点について、１つの点の輝度と、前記１つの点と前記基準方向とが成す角度と、それぞれ用いて求められる等価光幕輝度を用いて、前記虚像の輝度を調整してもよい。目に入射した光束が角膜や水晶体等で散乱して、視界に生じる光幕による虚像（画像）のコントラストの低下量は、等価光幕輝度を用いて近似できる。この構成によれば、輝度調整部は、取得された輝度分布に対応した等価光幕輝度を求め、求めた等価光幕輝度を用いて虚像の輝度を調整する。このため、虚像の輝度の調整量を適正化することができ、虚像の視認性をより向上できる。

（４）上記形態の車載表示装置において、前記輝度調整部は、前記車両の運転者の眼球や網膜神経系の特性を表す眼球特性情報にさらに応じて、前記虚像の輝度を調整してもよい。目に入射した光束が角膜や水晶体等で散乱して、視界に生じる光幕による虚像（画像）のコントラストの低下量は、例えば、運転者の年齢や病歴、病気の程度等、運転者の眼球や網膜神経系の特性に応じて変化する。この構成によれば、輝度調整部は、運転者の眼球や網膜神経系の特性を表す眼球特性情報にさらに応じて虚像の輝度を調整する。このため、運転者の眼球や網膜神経系の特性を考慮して、虚像の輝度の調整量を適正化することができ、虚像の視認性をより向上できる。

（５）上記形態の車載表示装置では、さらに、前記車両の運転者の視線の方向を取得する視線取得部を備え、前記輝度調整部は、前記視線取得部により取得された前記視線が前記反射部を向いている場合には、前記虚像の輝度を調整し、前記視線取得部により取得された前記視線が前記反射部を向いていない場合には、前記虚像の輝度を調整しなくてもよい。この構成によれば、輝度調整部は、視線が反射部を向いていない場合、すなわち、運転者が虚像を見ていない場合には、虚像の輝度を調整しないため、車載表示装置における処理量を低減できると共に、表示が前方の運転視界を妨げることを低減できる。

（６）上記形態の車載表示装置において、前記出射部は、前記反射部において前記虚像の形成が可能な領域のうち、前記反射部を透過した前記車両の前方における外景の輝度が一様である領域に前記投写光が導かれる位置に前記画像を配置してもよい。この構成によれば、出射部は、反射部を透過した車両の前方における外景の輝度が一様である領域、すなわち、運転者から見た外景の輝度が一様である領域に対して虚像を形成できる。このため、運転者における虚像の視認性をより向上できる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、車載表示装置、車載表示装置を含む車両システム、これら装置及びシステムの制御方法、これら装置及びシステムにおいて実行されるコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。

本発明の一実施形態としての車両システムの概略図である。 表示処理について説明する図である。 輝度調整処理の手順を示すフローチャートである。 輝度分布について説明する図である。 等価光幕輝度の算出について説明する図である。 等価光幕輝度を用いた表示画像の輝度の調整について説明する図である。 輝度の調整の効果について説明する図である。 第２実施形態の輝度調整処理の手順を示すフローチャートである。 第３実施形態の表示処理について説明する図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態としての車両システム１の概略図である。車両システム１は、車載表示装置（ＨＵＤ：Head-Up Display）１０を搭載した車両９０である。車両システム１の利用者、すなわち車両９０の運転者３１は、フロントガラス９２越しの外景と、車載表示装置１０により形成される虚像とを同時に視認することができる。本実施形態の車両システム１では、車両９０を運転する運転者３１の前方に、例えば対向車両のヘッドライトのような高輝度領域がある場合、車載表示装置１０によって形成される虚像の輝度を調整することで、虚像の視認性を向上させる。

車載表示装置１０は、ダッシュボード９３に内蔵された出射部１１と、フロントガラス９２の内側面に組み込まれた反射部１３と、センターコンソール９４に設置された視線取得部１４と、ルーフ９１の内側に設置された輝度取得部１７と、これらの各部に接続されたＣＰＵ１５及び記憶部１６とを備えている。図１において、Ｘ軸は運転者３１の左右方向に対応し、Ｙ軸は運転者３１の上下方向に対応し、Ｚ軸は運転者３１の前後方向に対応する。

出射部１１は、例えば、光源と、表示素子と、投写光学系とを備え、画像を含む光束（以下「投写光」とも呼ぶ）を出射する。光源は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）、レーザ等の発光体である。表示素子は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＭＥＭＳ（Micro-electro-mechanical System）等の透過型または自発光型の表示素子であり、画像を形成する。表示素子により形成された画像は、光源によって光束（投写光）とされる。投写光学系は、例えば、投影レンズ、ミラー等を含み、投写光の発散角等を調整する。

反射部１３は、例えばコンバイナであり、反射部１３を透過する光の量（透過光量）と投写光とを合成することが可能な半透過反射シートである。本実施形態では、反射部１３は、フロントガラス９２の内側面に組み込まれているが、反射部１３は、フロントガラス９２の内側面又は外側面に固定されていてもよく、フロントガラス９２とは別体として設けられていてもよい。

視線取得部１４は、例えば、運転者３１の顔を含む画像を撮像するカメラである。視線取得部１４は、撮像により得られた画像（撮像画像）を画像解析することにより、運転者３１の視線の方向（視線方向）を取得する。本実施形態では、視線方向は、運転者３１の両目平均のデータを用いるが、視線方向は、運転者の片目（右目あるいは左目）のデータを用いてもよい。なお、視線取得部１４は１つのカメラでも実現できるが、視線方向の精度向上のためには、複数のカメラにより構成されることが好ましい。

輝度取得部１７は、例えば、車両９０の前方、換言すれば、運転者３１の前方における外景（周囲環境）の画像を撮像するカメラである。輝度取得部１７は、撮像画像を画像解析することにより、撮像画像に含まれる各点（各画素）の輝度を求める。以降、輝度取得部１７の撮像画像に含まれる各画素についての各輝度の集合を「輝度分布」とも呼ぶ。すなわち、輝度取得部１７が取得する輝度分布は、車両９０の前方の各点における輝度の集合である。

ＣＰＵ１５は、車載表示装置１０の各部と図示しないＲＯＭ及びＲＡＭとに接続され、ＲＯＭに格納されているコンピュータプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、車載表示装置１０の各部を制御する。そのほかＣＰＵ１５は、表示制御部１５１、輝度調整部１５２としても機能する。表示制御部１５１は、後述する表示処理を実行することで出射部１１を制御し、虚像を表示させる。輝度調整部１５２は、後述する輝度調整処理を実行することで出射部１１を制御し、表示される虚像の輝度を調整する。

記憶部１６は、フラッシュメモリ、メモリカード、ハードディスクなどで構成される。記憶部１６には、予め眼球特性情報１６１が記憶されている。眼球特性情報１６１には、運転者３１の眼球や網膜神経系の特性を表す種々の情報が含まれる。眼球特性情報１６１としては、例えば、運転者３１の年齢、目に関する病歴（白内障等）、目に関する病気の程度を採用できる。眼球特性情報１６１に含まれる各情報は、運転者３１による設定、変更が可能である。また、眼球特性情報１６１のうち「年齢」は、視線取得部１４の撮像画像を画像解析することで推定されてもよい。なお、ＣＰＵ１５及び記憶部１６は、電子制御ユニット（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）により実装されてもよい。

図２は、表示処理について説明する図である。表示処理は、表示制御部１５１によって、車載表示装置１０の起動後に実行され、車載表示装置１０が起動している間は繰り返し実行される。表示処理は、次の処理ａ１，ａ２の各ステップにより構成される。
（ａ１）表示画像を取得するステップ：表示制御部１５１は、出射部１１の表示素子に表示させるための画像（表示画像オブジェクトＯＢ、以降、表示画像オブジェクトを単に「表示画像」とも呼ぶ。）を取得する。表示制御部１５１は、例えば、車載表示装置１０に接続又は内蔵されている図示しない他のアプリケーション（例えば、経路案内アプリケーションや、拡張現実アプリケーション等）からの画像を受信し、受信した画像を表示画像ＯＢとすることができる。図２では、表示画像ＯＢを右向きの矢印画像として、前方にある右折交差点に重畳させて表示する場合を例示する。

（ａ２）表示画像を表示させるステップ：表示制御部１５１は、出射部１１の表示素子に対して表示画像ＯＢを描画させる。出射部１１の表示素子により形成された表示画像ＯＢは、図１に示すように、光源によって光束とされ、出射部１１から表示画像ＯＢを表す投写光Ｌ１が出射される。その後、投写光Ｌ１と、運転者３１の前方視界の外光Ｌ２とが反射部１３により結合され、結合光Ｌ３が運転者３１の両目に入光する。これにより、運転者３１は、図２に示すように、投写光Ｌ１による虚像（表示画像ＯＢを表す虚像）と、外光Ｌ２による外景とを同時に（重畳された状態で）視認することができる。なお、図１のＰは虚像の結像点を表す。

図３は、輝度調整処理の手順を示すフローチャートである。輝度調整処理は、表示処理により形成される虚像の輝度を調整するための処理である。輝度調整処理は、輝度調整部１５２によって、表示処理と平行して実行される。ステップＳ１０において輝度調整部１５２は、輝度取得部１７に車両９０の前方の撮像画像を取得させる。

図４は、輝度分布について説明する図である。輝度調整処理（図３）のステップＳ１２において輝度調整部１５２は、輝度取得部１７に、車両９０の前方の撮像画像から得られる車両９０の前方の輝度分布を取得させる。例えば、図４に示す撮像画像ＩＭが得られた場合を例示して説明する。輝度調整部１５２は、輝度取得部１７に、車両９０の前方の撮像画像ＩＭに含まれる全ての画素（ｘ１，ｙ１）～（ｘｎ，ｙｍ）のそれぞれについて、各画素の輝度（輝度分布ＢＤ）を取得させる。ここで「ｎ」及び「ｍ」は、１以上の自然数である。

本実施形態では、取得された輝度分布ＢＤのうち、１つ以上の点（画素）からなる領域であって、輝度分布ＢＤの各点（各画素）の輝度の平均よりも高い輝度を有する領域を「高輝度領域」と呼ぶ。図４の例の場合、対向車両ＬＳ１のヘッドライトによって輝度が高くなる領域Ａ１と、車両９０の前方の街灯ＬＳ２及びＬＳ３によって輝度が高くなる領域Ａ２及びＡ３とが、高輝度領域に相当する。

ステップＳ１４において輝度調整部１５２は、基準方向を取得する。ここで「基準方向」とは、輝度調整部１５２が虚像の輝度を調整するための基準とする方向である。本実施形態では、基準方向として運転者３１の視線の方向を使用する。このため、ステップＳ１４において輝度調整部１５２は、視線取得部１４に運転者３１の視線方向を取得させ、取得された視線方向を基準方向とする。

ステップＳ１６において輝度調整部１５２は、記憶部１６に記憶されている眼球特性情報１６１を取得する。本実施形態では、眼球特性情報１６１として運転者３１の年齢が記憶されている場合を例示する。このため、ステップＳ１６において輝度調整部１５２は、眼球特性情報１６１から運転者３１の年齢を取得し、眼球特性情報とする。

図５は、等価光幕輝度の算出について説明する図である。輝度調整処理（図３）のステップＳ１８において輝度調整部１５２は、等価光幕輝度を算出する。輝度調整部１５２は、下記の数式１に対して、ステップＳ１０～Ｓ１６で取得した各値を代入して演算することにより、輝度分布ＢＤにおける等価光幕輝度Ｌ_eq［ｃｄ／ｍ²］を算出できる。ここで、Ｅ_iは、画素（ｘｎ´，ｙｍ´）の光源によって生じる運転者３１の眼前照度である。θ_iは、画素（ｘｎ´，ｙｍ´）と基準方向Ｄとが成す空間上での角度である。ｎは、実験により予め求められた定数であり、本実施形態ではｎ＝２である。ｋは、眼球特性情報により定まる定数であり、眼球特性情報として運転者３１の年齢を用いる場合、年齢Ａｇｅを用いて下記の数式２により求めることができる。輝度調整部１５２は、Ｅ_i及びθ_iの画素（ｘｎ´，ｙｍ´）を、ｎ´＝１～ｎ、ｍ´＝１～ｍと遷移させつつ演算することで、輝度分布ＢＤにおける等価光幕輝度Ｌ_eqを算出する。

輝度調整処理（図３）のステップＳ２０において、輝度調整部１５２は、ステップＳ１８で算出した等価光幕輝度Ｌ_eqを用いて、出射部１１における表示画像ＯＢ（図２、表示処理）の輝度を調整する。

図６は、等価光幕輝度を用いた表示画像の輝度の調整について説明する図である。図６では、説明の便宜上、表示画像ＯＢとして暗色の背景と、文字「Ｅ」を表す明色の対象物（表示オブジェクト）とを含む画像を例示する。また、背景の輝度を背景輝度Ｌ_bg［ｃｄ／ｍ²］と表し、対象物の輝度を対象物輝度Ｌ_fg［ｃｄ／ｍ²］と表す。図６（Ａ）には、左から右に向かって、輝度調整前の表示画像ＯＢ、等価光幕輝度Ｌ_eq、等価光幕輝度Ｌ_eqが重畳された輝度調整前の表示画像ＯＢ＋Ｌ_eq、及び、等価光幕輝度Ｌ_eqが重畳された輝度調整後の表示画像ＯＢ´＋Ｌ_eqをそれぞれ表す。図６（Ｂ）には、図６（Ａ）に表した各画像について、領域Ａｒ（図６：破線）における輝度の変化を表す。

ここで、例えば図４の対向車両ＬＳ１など、車両９０の前方にある光源による光束が運転者３１の目に入射した場合、光束は運転者３１の角膜や水晶体等で散乱し、視界に光幕が生じて、運転者３１が虚像として視認している表示画像ＯＢに光幕が重畳されるため、表示画像ＯＢのコントラストが低下する。このコントラストの低下量は、車両９０の前方の輝度分布ＢＤ（図４）を用いて求めた等価光幕輝度Ｌ_eqにより近似できる。このため、車両９０の前方にある光源によるコントラストの低下は、図６（Ａ）の輝度調整前の表示画像ＯＢ＋Ｌ_eqのように表すことができる。図６（Ｂ）に示すように、輝度調整前の表示画像ＯＢ＋Ｌ_eqでは、対象物輝度Ｌ_fg及び背景輝度Ｌ_bgが、等価光幕輝度Ｌ_eqによって嵩上げされ、数式３に示すコントラスト比Ｃとなる。数式４は、数式３を変形して得られる式である。

そこで、輝度調整部１５２は、等価光幕輝度Ｌ_eqが重畳された輝度調整後の表示画像ＯＢ´＋Ｌ_eqにおけるコントラスト比と、輝度調整前の表示画像ＯＢにおけるコントラスト比とが略同じになるように、対象物（表示オブジェクト）の輝度を調整する。換言すれば、輝度調整部１５２は、図６のａ´：ｂ´と、ａ：ｂとが略同じになるように、対象物（表示オブジェクト）の輝度を調整する。なお、図６の例では、輝度調整部１５２は、対象物輝度Ｌ_fgを明るくすることでコントラスト比を調整した。しかし、輝度調整部１５２は、背景輝度Ｌ_bgを暗くすることでコントラスト比を調整してもよく、対象物輝度Ｌ_fgを明るくし、かつ、背景輝度Ｌ_bgを暗くすることでコントラスト比を調整してもよい。

例えば、輝度調整部１５２は、次のｂ１～ｂ３のいずれかに示す方法によって、表示画像の輝度を調整してもよい。
（ｂ１）年齢に応じた輝度の調整：輝度調整部１５２は、基準とする基準年齢Ａｇｅ_ref［歳］を定め、この基準年齢におけるコントラスト比Ｃ_refと同等となるように、対象物輝度Ｌ_fgや背景輝度Ｌ_bgを調整してもよい。例えば、対象物輝度Ｌ_fgを調整する場合、調整後の対象物輝度Ｌ_fg´は、下記の数式５により求めることができる。ここで、等価光幕輝度Ｌ_eqは、ステップＳ１８で求めた運転者３１の年齢Ａｇｅ［歳］における等価光幕輝度であり、等価光幕輝度Ｌ_eqrefは、基準年齢Ａｇｅ_refにおける等価光幕輝度である。

（ｂ２）視線方向に応じた輝度の調整：輝度調整部１５２は、基準とする方向（例えば正面）を定め、この方向のコントラスト比Ｃ_refと同等となるように、対象物輝度Ｌ_fgや背景輝度Ｌ_bgを調整してもよい。例えば、対象物輝度Ｌ_fgを調整する場合、調整後の対象物輝度Ｌ_fg´は上述の数式５により求めることができる。方法ｂ２の場合、等価光幕輝度Ｌ_eqは、ステップＳ１８で求めた輝度分布ＢＤ全体についての等価光幕輝度であり、等価光幕輝度Ｌ_eqrefは、基準とする方向（例えば正面）についての等価光幕輝度である。

（ｂ３）輝度分布に応じた輝度の調整：輝度調整部１５２は、基準とする輝度（例えば特定の輝度値）を定め、この輝度によるコントラスト比Ｃ_refと同等となるように、対象物輝度Ｌ_fgや背景輝度Ｌ_bgを調整してもよい。例えば、対象物輝度Ｌ_fgを調整する場合、調整後の対象物輝度Ｌ_fg´は上述の数式５により求めることができる。方法ｂ３の場合、等価光幕輝度Ｌ_eqは、ステップＳ１８で求めた輝度分布ＢＤ全体についての等価光幕輝度であり、等価光幕輝度Ｌ_eqrefは、基準とする輝度（例えば特定の輝度値）についての等価光幕輝度である。

図７は、輝度の調整の効果について説明する図である。以上説明した第１実施形態の輝度調整処理（図３）によれば、輝度調整部１５２は、虚像として形成される表示画像ＯＢの輝度（対象物輝度Ｌ_fgや背景輝度Ｌ_bg）を調整するために、等価光幕輝度Ｌ_eqを用いる（ステップＳ２０）。等価光幕輝度Ｌ_eqは、車両９０の前方の輝度分布ＢＤの各点（各画素）について、１つの点（画素）の輝度から求められる眼前照度Ｅ_iと、基準方向Ｄとが成す角度θ_iと、をそれぞれ用いて求められる（数式１、ステップＳ１８）。このため、図７に示すように、輝度分布ＢＤ内の高輝度領域Ａ１と、基準方向Ｄとが成す角度θが変化すれば、この変化に応じて等価光幕輝度Ｌ_eqも変化する。図４に示すように、輝度分布ＢＤ内に複数の高輝度領域Ａ１～Ａ３があり、これら高輝度領域Ａ１～Ａ３と基準方向Ｄとが成す角度θがそれぞれ変化した場合も同様に、これらの変化に応じて等価光幕輝度Ｌ_eqも変化する。等価光幕輝度Ｌ_eqは一般に、基準方向Ｄに近い光源（高輝度領域）の影響を強く受け、かつ、大きな光源（高輝度領域）の影響を強く受ける。輝度調整部１５２は、このような等価光幕輝度Ｌ_eqを用いて表示画像ＯＢの輝度を調整するため、換言すれば輝度調整部１５２は、高輝度領域Ａ１と、基準方向Ｄとが成す角度θに応じて表示画像ＯＢの輝度を調整していると言える。また、輝度取得部１７の範囲外について、その内部の値を用いて輝度値を設定することにより、視野範囲を拡大してもよい。

このように、輝度調整部１５２は、例えば夜間や昼間等、車両９０の周囲環境の外光の明るさが一定であっても、車両９０を運転する運転者３１の前方に、例えば対向車両ＬＳ１のヘッドライトのような高輝度領域Ａ１がある場合、この高輝度領域Ａ１と基準方向Ｄとの角度θに応じて、出射部１１及び反射部１３によって形成される虚像の輝度（対象物輝度Ｌ_fgや背景輝度Ｌ_bg）を調整することで、虚像の視認性を向上させることができる。また、輝度調整部１５２は、等価光幕輝度Ｌ_eqによって虚像の輝度の調整量を適正化することができ、虚像の視認性をより向上できる。

また、第１実施形態の輝度調整処理（図３）によれば、輝度調整部１５２は、視線取得部１４により取得された運転者３１の視線の方向を基準方向Ｄとして用いる（ステップＳ１４）。すなわち、輝度調整部１５２は、運転者３１の視線の方向と、高輝度領域Ａ１との関係（角度θ）に応じて虚像の輝度（対象物輝度Ｌ_fgや背景輝度Ｌ_bg）を調整するため、虚像の視認性をより向上できる。

さらに、第１実施形態の輝度調整処理（図３）によれば、輝度調整部１５２は、運転者３１の眼球や網膜神経系の特性を表す眼球特性情報１６１にさらに応じて虚像の輝度（対象物輝度Ｌ_fgや背景輝度Ｌ_bg）を調整する（数式１、数式５、ステップＳ２０）。目に入射した光束が角膜や水晶体等で散乱して、視界に生じる光幕による虚像（表示画像ＯＢ）のコントラストの低下量は、例えば、運転者３１の年齢Ａｇｅや病歴、病気の程度等、運転者３１の眼球や網膜神経系の特性に応じて変化する。本実施形態によれば、輝度調整部１５２は、運転者３１の眼球や網膜神経系の特性を考慮して、虚像の輝度の調整量を適正化することができるため、虚像の視認性をより向上できる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の車載表示装置１０ａでは、輝度調整部１５２ａは、運転者３１の視線が反射部１３に向いていない場合は、虚像の輝度を調整しない。以降、第１実施形態と相違する部分についてのみ説明する。

図８は、第２実施形態の輝度調整処理の手順を示すフローチャートである。第２実施形態では、輝度調整部１５２ａは、図３に代えて図８の手順に従って輝度調整処理を実行する。図８に示す輝度調整処理では、図３で説明したステップＳ１０～Ｓ２０の前に、ステップＳ３０及びＳ３２が実行される。

処理開始後、ステップＳ３０において輝度調整部１５２ａは、視線取得部１４に運転者３１の視線方向を取得させる。ステップＳ３２において輝度調整部１５２ａは、取得された運転者３１の視線が、反射部１３を向いている（反射部１３が設置されている方向を向いている）か否かを判定する。視線が反射部１３を向いている場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、輝度調整部１５２ａは、第１実施形態で説明したステップＳ１０～Ｓ２０の処理を実行し、虚像の輝度を調整する。一方、視線が反射部１３を向いていない場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、輝度調整部１５２ａは、虚像の輝度の調整を行わずに、処理をステップＳ３０へと遷移させて運転者３１の視線の監視を継続する。

以上のように、第２実施形態の車載表示装置１０ａによれば、輝度調整部１５２ａは、運転者３１の視線が反射部１３を向いていない場合、すなわち、運転者３１が反射部１３により形成される虚像を見ていない場合には、虚像の輝度を調整しない。このため、車載表示装置１０ａにおける処理量を低減できると共に、表示が前方の運転視界を妨げることを低減できる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態の車載表示装置１０ｂでは、表示制御部１５１ａは、車両９０の前方における外景の輝度が一様である領域に対して虚像を形成させる。以降、第１実施形態と相違する部分についてのみ説明する。

図９は、第３実施形態の表示処理について説明する図である。第３実施形態では、表示制御部１５１ａは、上述した表示処理（ステップａ１，ａ２）のうち、ステップａ２に代えてステップａ２´を実行する。
（ａ２´）表示画像を輝度が一様である領域に表示させるステップ：表示制御部１５１ａは、輝度取得部１７により取得された輝度分布ＢＤを用いて、反射部１３において虚像の形成が可能な領域のうち、反射部１３を透過した車両９０の前方における外景の輝度が一様である領域ＡＵを求める。輝度調整部１５２ａは、例えば、隣接する点（画素）同士の輝度差が予め定められた許容範囲内である場合に「輝度が一様」であると判定できる。表示制御部１５１ａは、出射部１１の表示素子上において、求めた領域ＡＵ内に投写光Ｌ１が導かれる位置に、表示画像ＯＢ１，ＯＢ２を描画させる。出射部１１の表示素子により形成された表示画像ＯＢ１，ＯＢ２は、第１実施形態の手順ａ２で接目した通りの光路を経て運転者３１の両目に入光する。

以上のように、第３実施形態の車載表示装置１０ｂによれば、虚像（表示画像ＯＢ１，ＯＢ２を表す虚像）は、例えば、対向車両ＬＳ１のヘッドライトによって輝度が高くなる領域Ａ１、ヘッドライトからの光束によって輝度が一様ではなくなる領域ＡＶ、街灯ＬＳ２及びＬＳ３によって輝度が高くなる領域Ａ２及びＡ３等を避けて、外景の輝度が一様である領域ＡＵに形成される。このため、車載表示装置１０ｂによれば、運転者３１における虚像の視認性をより向上できる。

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

［変形例１］
上記実施形態では、車載表示装置の構成の一例を示した。しかし、車載表示装置の構成は種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では車載表示装置をいわゆる両眼ＨＵＤ（運転者の両目に虚像を視認させる車載表示装置）としたが、車載表示装置はいわゆる単眼ＨＵＤ（運転者の片目に虚像を視認させる車載表示装置）として構成されてもよい。単眼ＨＵＤとする場合、出射部から反射部までの投写光の光路上に、レンティキュラーレンズ又は視野角制御フィルタを設ければよい。

例えば、車載表示装置において虚像として表示される表示画像は、文字、図形、記号、これらの組み合わせ等の種々の態様を採用できる。また、表示画像は静止画であってもよく、動画であってもよい。例えば、視線取得部や輝度取得部は単一のカメラによって実現されてもよく、複数のカメラによって実現されてもよい。例えば、車載表示装置はさらに、運転者の生体認証データを取得するための装置を備えていてもよい。

［変形例２］
上記実施形態では、輝度調整処理の一例を示した（図３）。しかし、輝度調整処理の内容は種々の変更が可能である。例えば、基準方向を取得するステップＳ１４において、輝度調整部は、視線取得部により取得された運転者の視線の方向を基準方向にすることに代えて、予め定められた特定の方向（例えば、正面方向）を基準方向としてもよい。この場合、車載表示装置は視線取得部を備えなくてもよい。

例えば、眼球特性情報を取得するステップＳ１６は、省略してもよい。この場合、等価光幕輝度を算出するステップＳ１８において輝度調整部は、眼球特性情報の変数ｋには、所定の固定値等を利用できる。

例えば、表示画像の輝度を調整するステップＳ２０において、輝度調整部は、等価光幕輝度を利用せずに、表示画像の輝度を調整してもよい。この場合、例えば、高輝度領域と基準方向とが成す角度と、輝度の調整量との関係を表すマップや数式等を、予め実験等により求めて記憶部に記憶させておく。輝度調整部は、輝度取得部により取得された輝度分布から高輝度領域を求め、高輝度領域と基準方向とが成す角度を求める。輝度調整部は、求めた角度と記憶部内のマップや数式から輝度の調整量を求めて、表示画像の輝度を調整することができる。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

１０，１０ａ，１０ｂ…車載表示装置
１１…出射部
１３…反射部
１４…視線取得部
１５…ＣＰＵ
１６…記憶部
１７…輝度取得部
３１…運転者
９０…車両
９１…ルーフ
９２…フロントガラス
９３…ダッシュボード
９４…センターコンソール
１５１，１５１ａ…表示制御部
１５２，１５２ａ…輝度調整部
１６１…眼球特性情報

Claims (7)

1. 車載表示装置であって、
   画像を含む光束である投写光を出射する出射部と、
   前記投写光を反射させて、外景に重畳された虚像を形成する反射部と、
   車両の前方の各点における輝度の集合である輝度分布を取得する輝度取得部と、
   前記車両の運転者の視線の方向を取得する視線取得部と、
   取得された前記輝度分布のうち、１つ以上の点からなる領域であって前記各点の輝度の平均よりも高い輝度を有する領域である高輝度領域と、前記視線取得部により取得された前記視線の方向である基準方向とが成す角度に応じて、前記虚像の輝度を調整する輝度調整部と、
   を備える、車載表示装置。
2. 請求項１に記載の車載表示装置であって、
   前記輝度調整部は、
   取得された前記輝度分布に対応した等価光幕輝度であって、前記各点について、１つの点の輝度と、前記１つの点と前記基準方向とが成す角度と、それぞれ用いて求められる等価光幕輝度を用いて、前記虚像の輝度を調整する、車載表示装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車載表示装置であって、
   前記輝度調整部は、
   前記車両の運転者の眼球や網膜神経系の特性を表す眼球特性情報にさらに応じて、前記虚像の輝度を調整する、車載表示装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車載表示装置であって、
   前記輝度調整部は、
   前記視線取得部により取得された前記視線が前記反射部を向いている場合には、前記虚像の輝度を調整し、
   前記視線取得部により取得された前記視線が前記反射部を向いていない場合には、前記虚像の輝度を調整しない、車載表示装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車載表示装置であって、
   前記出射部は、
   前記反射部において前記虚像の形成が可能な領域のうち、前記反射部を透過した前記車両の前方における外景の輝度が一様である領域に前記投写光が導かれる位置に前記画像を配置する、車載表示装置。
6. 車載表示装置を制御する方法であって、
   画像を含む光束である投写光を出射する工程と、
   前記投写光を反射させて、外景に重畳された虚像を形成する工程と、
   車両の前方の各点における輝度の集合である輝度分布を取得する工程と、
   前記車両の運転者の視線の方向を取得する工程と、
   取得された前記輝度分布のうち、１つ以上の点からなる領域であって前記各点の輝度の平均よりも高い輝度を有する領域である高輝度領域と、取得された前記視線の方向である基準方向とが成す角度に応じて、前記虚像の輝度を調整する工程と、
   を備える、方法。
7. コンピュータプログラムであって、
   画像を含む光束である投写光を出射させる機能と、
   前記投写光を反射させて、外景に重畳された虚像を形成させる機能と、
   車両の前方の各点における輝度の集合である輝度分布を取得させる機能と、
   前記車両の運転者の視線の方向を取得させる機能と、
   取得された前記輝度分布のうち、１つ以上の点からなる領域であって前記各点の輝度の平均よりも高い輝度を有する領域である高輝度領域と、取得された前記視線の方向である基準方向とが成す角度に応じて、前記虚像の輝度を調整する機能と、
   を車載表示装置に実行させる、コンピュータプログラム。

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