JPWO2018180596A1 - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

ユーザーの視点の位置の変化に影響されることなく、ユーザーに適切な情報を提供可能な車両用表示装置を提供する。車両用表示装置１０は、少なくとも一部に画像を表示可能な表示面２１を有する画像表示部２０と、画像表示部２０が表示する画像を生成する画像生成部３０と、車両１の透明なウィンドウシールド２で画像が反射されることによって、車両１の運転席に座るユーザーが虚像３１０を視認できるように、画像を車両１の透明なウィンドウシールド２に向けて投影する投影部５０と、を備える。画像生成部３０は、ユーザーの視点の位置１００に応じて、画像表示部２０の表示面２１のうち画像の表示に使用する使用領域２２０内の表示コンテンツ３２０の、水平方向に対応する方向における長さを決定する。

Description

本発明は、車両用表示装置に関する。本発明は、特に、ユーザーの視点の位置の変化に影響されることなく、ユーザーに適切な情報を提供可能な車両用表示装置に関する。

車両用表示装置として、車両のフロントウィンドウシールド（ウィンドウシールド又はフロントガラスとも呼ばれる）等の透光部材に表示画像を投影することによって、フロントウィンドウシールドで反射される表示画像の光を用いて運転席に座ったユーザーに、虚像を視認させる、いわゆるヘッドアップディスプレイがある。このような車両用表示装置では、虚像は、運転席に座ったユーザーによって、車両のフロントウィンドウシールドより車両進行方向前側（車両前方側）に虚像が結像されるように視認される。このような車両用表示装置の一般的な構成として、例えば、表示画像を表示する画像表示部と、この表示画像を車両のフロントウィンドウシールドに投影する凹面鏡を含む光学系から構成される投影部と、を含む。

このような車両用表示装置が備えられている車両の運転席に座るユーザーは、例えば車両前方の道路に他の車両、障害物等が存在する情報を与える虚像を、フロントウィンドウシールド越しに見える風景と重畳された状態で、視認することができる。虚像が視認される位置がフロントウィンドウシールドの鉛直方向上側になるにつれて、虚像は、フロントウィンドウシールド越しに見える風景のうち距離が遠い側の景色と重畳されて視認される。その一方で、虚像が視認される位置がフロントウィンドウシールドの鉛直方向下側になるにつれて、虚像は、フロントウィンドウシールド越しに見える風景のうち距離が近い側の風景と重畳される。

ここで、ユーザーの座高、ユーザーが調整した運転席の位置、ユーザーの着席姿勢等によって、運転席に座るユーザーの視点の位置は一定ではない。例えば、表示画像が投影される位置が固定されているときは、運転席に座るユーザーの視点の位置が高くなるにつれて、虚像は、フロントウィンドウシールド越しに見える風景のうち距離が近い側の風景と重畳される。このように、運転席に座るユーザーの視点の位置が変化することによって、虚像が重畳される風景内の対象がずれるため、ユーザーに違和感を与える可能性がある。

そこで、例えば、特許文献１には、車両の運転席に座るユーザーの視点の位置に応じて、投影部の凹面鏡を含む光学系の投影方向を調整するヘッドアップディスプレイ装置（車両用表示装置）が示されている。特許文献１に示されている車両用表示装置は、投影部の凹面鏡の投影角度を調整する凹面鏡アクチュエータと、車両の運転席に座るユーザーの視点の位置を取得する視点検知カメラと、を備える。

特許文献１に示されている車両用表示装置は、視点検知カメラで取得した車両の運転席に座るユーザーの視点の位置が高いときに、表示画像がフロントウィンドウシールドの鉛直方向上側に投影されるように、凹面鏡アクチュエータを制御する。その一方で、特許文献１に示されている車両用表示装置は、視点検知カメラで取得した車両の運転席に座るユーザーの視点の位置が低いときに、表示画像がフロントウィンドウシールドの鉛直方向下側に投影されるように、凹面鏡アクチュエータを制御する。したがって、特許文献１に示される車両用表示装置は、車両の運転席に座るユーザーの視点の位置が変化したときであっても、フロントウィンドウシールド越しに見える風景のうち虚像が重畳される対象が大きくずれることが防止されるように構成されている。その結果、ユーザーに与える違和感を軽減することができる。

また、特許文献１に記載されている車両用表示装置では、フロントウィンドウシールド越しに見える風景のうち虚像が重畳される対象がずれることの解消が不十分であることに鑑み、特許文献２に示されている車両用表示装置は、ユーザーの視点の位置に応じて、画像表示部の表示面のうちの一部である画像の表示に使用する使用領域を決定することができる。

特開２０１４−２１０５３７号公報 特開２０１６−１５５４４６号公報

しかしながら、特許文献２に記載されている車両用表示装置では、ユーザーによって認識される虚像の歪みを本発明者らは認識し、さらに、その虚像の歪みに起因してユーザーが違和感を覚えてしまうことを、本発明者らは認識した。

本発明の１つの目的は、ユーザーの視点の位置の変化に影響されることなく、ユーザーに適切な情報を提供可能な車両用表示装置を提供することにある。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び好ましい実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。

本発明に従う第１の態様は、画像を表示可能な表示面を有する画像表示部と、
前記画像表示部が表示する前記画像を生成する画像生成部と、
前記車両の透光部材で前記画像が反射されることによって、前記車両の運転席に座る前記ユーザーが虚像を視認できるように、前記画像を前記車両の前記透光部材に向けて投影する投影部と、
を備え、
前記画像生成部は、前記ユーザーの視点の位置に応じて、前記画像表示部の前記表示面のうちの一部として前記画像の表示に使用する使用領域内の表示コンテンツの、水平方向に対応する方向における長さを決定する車両用表示装置に関する。

車両用表示装置において、ユーザーが視認する虚像は、画像表示部の表示面のうち使用領域に表示された画像がフロントウィンドウシールド等の透光部材によって反射されたものである。そのため、虚像が結像される領域は、表示面の一部である使用領域に対応する。ここで、画像生成部は、ユーザーの視点の位置（メーカ又はユーザーによって設定又は調整された視点の位置、又は例えば視点位置取得部が取得する視点の位置）に応じて、画像表示部の表示面の一部である使用領域内の表示コンテンツの、水平方向に対応する方向における長さを決定する。その結果、第１の態様の車両用表示装置は、ユーザーによって認識される虚像の歪みに対処することができる。したがって、第１の態様の車両用表示装置は、ユーザーの視点の位置の変化に影響されることなく、ユーザーに適切な情報を提供することができる。

本発明に従う第２の態様では、第１の態様において、前記画像生成部は、前記ユーザーの前記視点の位置が鉛直方向上側にいくにつれて、前記使用領域内の前記表示コンテンツの、前記水平方向に対応する方向における上側の長さを下側の長さよりも短く決定する一方で、
前記画像生成部は、前記ユーザーの前記視点の位置が鉛直方向下側にいくにつれて、前記使用領域内の前記表示コンテンツの、前記水平方向に対応する方向における上側の長さを下側の長さよりも長く決定してもよい。

第２の態様において、画像生成部は、鉛直方向におけるユーザーの視点の位置に応じて、表示面の使用領域内の表示コンテンツの、水平方向に対応する方向における上側の長さ及び／又は下側の長さを適切に決定することができる。

本発明に従う第３の態様では、第１又は第２の態様において、前記画像生成部は、前記ユーザーの視点の位置の変化に影響されることなく、前記ユーザーが認識する前記表示コンテンツの前記虚像の形状が一定となるように、前記使用領域内の前記表示コンテンツの、前記水平方向に対応する方向における前記上側の長さ及び前記下側の長さを決定してもよい。

ユーザーの視点の位置の変化に影響されることなく、ユーザーが認識する表示コンテンツの虚像の形状が一定になることによって、ユーザーに適切な情報を提供することができる。

本発明に従う第４の態様では、第３の態様において、前記画像生成部は、前記ユーザーの視点の位置の変化に影響されることなく、前記ユーザーが認識する前記表示コンテンツの前記虚像の形状が長方形又は正方形となるように、前記使用領域を決定してもよい。

ユーザーの視点の位置の変化に影響されることなく、ユーザーが認識する表示コンテンツの虚像の形状が長方形又は正方形になることによって、ユーザーに適切な情報を提供することができる。

本発明の車両用表示装置の構成の例を示すブロック図である。 図１Ａに示される画像表示部の構成の例を示す図である。 図１Ａに示される投影部の断面図である。 図１Ａに示される車両用表示装置を備える車両の運転席に座るユーザーから見える風景及び虚像の例を示す図である。 図１Ａに示される車両用表示装置の動作の例を示すフローチャート図である。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）の各々は、ユーザーの視点の位置とユーザーが認識する表示コンテンツの虚像の形状（比較例）との関係を示す図である。 ユーザーの視点の位置と図１Ａに示される車両用表示装置の画像表示部によって表示される画像との関係を示す図である。 ユーザーの視点の位置と図１Ａに示される車両用表示装置の画像表示部によって表示される画像との関係を示す図である。 ユーザーの視点の位置と図１Ａに示される車両用表示装置の画像表示部によって表示される画像との関係を示す図である。 本発明の車両用表示装置において、ユーザーの視点位置と、ユーザーが虚像を視認可能な領域と、ユーザーが虚像を視認可能な領域内が重畳する風景の路面における距離の範囲との関係を説明するための模式的な図である。

以下に説明する好ましい実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃを参照して、本発明の車両用表示装置１０の全体の構成の例を説明する。以下の説明を容易にするために、図１Ａに示されるように、実空間において、例えば、車両１の進行方向を車両前方向とした車両前後方向にｚ軸を規定し、鉛直方向にｙ軸を規定し、車両前方向を向いて左右方向（車両左右方向）にｘ軸を規定する。このとき、ｘ軸方向は車両左方向を表し、ｙ軸正方向は鉛直方向上側を表し、ｚ軸正方向は車両前方向を表す。

図１Ａに示されるように、車両用表示装置１０は、画像表示部２０と画像生成部３０と視点位置取得部４０と投影部５０とを備える。車両用表示装置１０は、例えば、前方画像取得部６１と前方画像解析部６２とを含む前方情報取得部６０を更に備えてもよい。

画像表示部２０は、画像を表示可能な表示面２１を有する。表示面２１のうち、画像を表示可能な領域２１０を、例えば表示領域２１０という。表示面２１の一例は、図１Ｂに示されるように、例えば、複数の画素２２を有する液晶パネル２１である。液晶パネル２１において、表示領域２１０は、例えば、液晶パネル２１全体の画素２２である。画像表示部２０の一例は、例えば液晶パネル２１と液晶パネル２１の駆動回路２６とを有する液晶パネルモジュール２０である。

画像表示部２０は、例えば、画像生成部３０によって生成される画像を表す信号を入力したときに、表示面２１の表示領域２１０のうち、入力した信号に応じて表示面２１の少なくとも一部の画素２２を用いて画像を表示する。なお、以下の説明において、適宜、画像表示部２０の例として液晶パネルモジュール２０を用いて説明するが、画像表示部２０は他の表示機器であってもよい。例えば、画像表示部２０は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子等の自発光表示パネルモジュールであってもよく、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＬＣｏＳ（Liquid Crystal on Silicon）（登録商標）等の反射型表示パネルモジュールであってもよく、レーザー光を走査する走査型表示装置等であってもよい。

以下の説明を容易にするために、図１Ｂに示されるように、画像表示部２０の表示面２１を正面から見た視点において、例えば、表示面２１の横方向にＩｘ軸を規定し、表示面２１の縦方向にＩｙ軸を規定する。このとき、Ｉｘ軸正方向は表示面２１の左方向を表し、Ｉｙ軸正方向は表示面２１の上方向を表す。

視点位置取得部４０は、例えば、車室内画像取得部４１と車室内画像解析部４２とを含む。視点位置取得部４０は、車両１の運転席に座るユーザーの視点の位置１００を取得する。以下、車両１の運転席に座るユーザーの視点の位置１００を、ユーザー視点位置１００とも呼ぶ。視点位置取得部４０は、ｙ軸方向及びｚ軸方向の少なくとも１方向におけるユーザー視点位置１００を取得可能に構成される。視点位置取得部４０は、ｙ軸方向及びｚ軸方向の双方向におけるユーザー視点位置１００を取得可能に構成されてもよい。

車室内画像取得部４１は、例えば、車室内の画像を撮像する車内カメラである。車室内画像取得部４１は、例えば、車両盗難等を防止する目的で取り付けられる共用の車内カメラ等であってもよく、車両用表示装置１０専用の車内カメラ等であってもよい。車室内画像取得部４１は、ユーザー視点位置１００をユーザー視点位置１００よりも鉛直方向下側から撮像することが好ましく、例えばステアリングハンドル３等に取り付けられていてもよい。また、車室内画像取得部４１は、車室内が暗いときであってもユーザー視点位置１００を取得できるように赤外線撮像が可能であることが好ましい。さらに、視点位置取得部４０を少なくともｚ軸方向におけるユーザー視点位置１００を取得可能に構成するために、視点位置取得部４０は、例えばステレオカメラ等であってもよい。車室内画像取得部４１は、例えば、取得した車室内の画像を車室内画像解析部４２に出力する。

車室内画像解析部４２は、例えば、公知の画像処理、パターンマッチング手法等を用いて、入力した車室内の画像を解析する。車室内画像解析部４２は、入力した車両前方の画像を解析した結果、入力した車室内の画像に運転席に座るユーザーの顔が含まれているときは、ユーザー視点位置１００の例えば実空間における座標（ｙ，ｚ）を特定することによって、ユーザー視点位置１００を取得する。車室内画像解析部４２は、例えば、取得したユーザー視点位置１００を、ＣＡＮ（Controller Area Network）バス通信等のバス５を介して、画像生成部３０に出力する。ここで、車室内画像解析部４２は、例えば、車内カメラの中に含まれて設けられていてもよく、画像生成部３０が車室内画像解析部４２の機能を含んでもよい。また、視点位置取得部４０は、車内カメラによって鉛直方向におけるユーザー視点位置１００を取得し、シート位置を検出する図示されていないセンサから信号を入力することによって車両前後方向におけるユーザー視点位置１００を取得してもよい。さらに、画像生成部３０は、バス５を介さずに車室内画像解析部４２からユーザー視点位置１００を直接入力してもよい。

前方情報取得部６０は、例えば、前方画像取得部６１と前方画像解析部６２とを含む。前方情報取得部６０は、例えば、車両前方向の道路の車線の位置情報、車両前方向に存在する他の車両及び障害物等の位置情報、車両前方向の道路標識の情報等の車両前方の情報を取得する。

前方画像取得部６１は、例えば、車両前方の画像を撮像する車外カメラである。前方画像取得部６１は、例えば、ドライブレコーダー等に用いられている共用の車外カメラ等であってもよく、車両用表示装置１０専用の車外カメラ等であってもよい。また、車外カメラは、単眼カメラであってもよいが、車両前方に存在する物体と自車両１との距離を正確に取得するために、車外カメラはステレオカメラであることが好ましい。また、車外カメラは、車両前方が暗いときであっても車両前方の画像を撮像できるように、赤外線撮像が可能であってもよい。前方画像取得部６１は、例えば、取得した車両前方の画像を前方画像解析部６２に出力する。

前方画像解析部６２は、例えば、公知の画像処理、パターンマッチング手法等を用いて、入力した車両前方の画像を解析する。前方画像解析部６２は、入力した車両前方の画像を解析することによって、車両前方の道路形状に関する前方情報（車線、白線、停止線、横断歩道、道路の幅員、車線数、交差点、カーブ、分岐路等）を取得する。また、前方画像解析部６２は、入力した車両前方の画像を解析することによって、車両前方に存在する他の車両、障害物等の位置、大きさ、自車両１との距離、自車両１との相対速度等の前方情報を取得する。前方画像解析部６２は、例えば、取得した前方情報をバス５を介して、画像生成部３０に出力する。ここで、前方画像解析部６２は、例えば、車外カメラの中に含まれて設けられていてもよく、画像生成部３０が前方画像解析部６２の機能を含んでもよい。また、画像生成部３０は、バス５を介さずに前方画像解析部６２から前方情報を直接入力してもよい。

また、前方情報取得部６０は、前方画像取得部６１の代わりに、又は前方画像取得部６１と併せて、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波センサ、又は他の公知のセンサ等を有してもよい。このとき、前方画像解析部６２は、車両前方の画像の代わりに、又は車両前方の画像と併せて、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波センサ、または公知のセンサ等が出力するデータを入力して解析することによって、上述したような前方情報を取得してもよい。

ここで、前方情報取得部６０は、例えば地図データを記憶する地図データ記憶部（具体的には、例えばＳＳＤ、ＨＤＤ、ＤＶＤ等のドライブ装置）であってもよく、又は車両の外部のサーバー、パーソナルコンピューター、車両の室内又は室外のスマートフォン等の情報機器であって地図データを記憶する情報機器からその地図データを受信可能な通信部（具体的には、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）（wireless fidelity）モジュール、電話通信網モジュール等の通信モジュール）であってもよい。地図データは、２Ｄ地図データであってもよいが、好ましくは、３Ｄ地図データ、より好ましくは、高精度３Ｄ地図データであり、例えば、地図を構成する道路に関する情報である道路リンク情報を含み、前述の前方画像解析部６２によって解析可能な道路形状に関する前方情報を含むことができる。

さらに、図１Ａでは、車室内画像取得部４１及び前方画像取得部６１が、車両１の別の場所に取り付けられているように表されているが、必ずしもこの限りではなく、車室内画像取得部４１及び前方画像取得部６１が車両１の同じ場所に取り付けられていてもよい。また、車室内画像取得部４１及び前方画像取得部６１は１つの同じ筐体に設けられていてもよい。

画像生成部３０は、処理部３１と記憶部３２とを含む。処理部３１は、例えば、１又は複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、任意の他のＩＣ（Integrated Circuit）等を有する。記憶部３２は、例えば、書き換え可能なＲＡＭ（Random Access Memory）、読み出し専用のＲＯＭ（Read Only Memory）、消去可能なプログラム読み出し専用のＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、不揮発性メモリであるフラッシュメモリ等のプログラム及び／又はデータを記憶可能な１または複数のメモリを有する。

画像生成部３０は、例えば、記憶部３２に記憶されているプログラムを処理部３１が実行することによって、画像表示部２０が表示する画像を生成する。画像生成部３０は、前方情報取得部６０から入力する前方情報に応じて、例えば車両前方の道路に他の車両、障害物等の報知対象物が存在することをユーザーに対して報知可能な報知マークを、生成する画像に含ませることができる。また、画像生成部３０は、図示されていないナビゲーション装置からバス５を介して又は直接入力する信号に応じて、例えばルート情報をユーザーに対して提供可能なナビゲーションマークを、生成する画像に含ませることができる。加えて、画像生成部３０は、図示されていない他のＥＣＵ（Electronic Control Unit）等からバス５を介して又は直接入力する情報に応じて、例えば、燃料残量、現在の車速、燃費、バッテリの残量等の車両情報等の他の情報を、生成した画像に更に含ませることができる。なお、画像生成部３０は、この他の情報のみを含んだ画像を生成してもよい。

また、画像生成部３０は、視点位置取得部４０から入力するユーザー視点位置１００に応じて、画像表示部２０の表示面２１の表示領域２１０のうち画像の表示に使用する部分である使用領域２２０を決定する。使用領域２２０は、例えば、図１Ｂに示される画像表示部２０の例において、液晶パネル２１の画素２２全体である表示領域２１０のうち画像の表示に使用する画素２２の範囲２２０である。

例えば、画像生成部３０の記憶部３２には、ユーザー視点位置１００と、そのユーザー視点位置１００に対応した使用領域２２０を決定するためのパラメータとが対応付けられたテーブルが記憶されている。画像生成部３０は、例えば、処理部３１がテーブルを参照することによって、入力するユーザー視点位置１００に対応した使用領域２２０を決定する。

また、例えば、画像生成部３０の記憶部３２には、ユーザー視点位置１００に対応した使用領域２２０を決定するための演算式が記憶されている。画像生成部３０は、例えば、処理部３１が演算式を演算することによって、入力するユーザー視点位置１００に対応した使用領域２２０を決定する。ユーザー視点位置１００とユーザー視点位置１００に対応した使用領域２２０との関係については、後述する。

投影部５０は、画像表示部２０が表示する画像を、車両１のフロントウィンドウシールド２等の透光部材２に向けて投影する。投影された画像を構成する光８０は、フロントウィンドウシールド２によって車室内に反射される。以下、画像を構成する光８０を画像光８０とも呼ぶ。投影部５０は、フロントウィンドウシールド２によって反射される画像光８０が、ユーザー視点位置１００に向かって入射するように、画像を投影する。また、車両１の透光部材２は、車両１に設けられるコンバイナであってもよい。

運転席に座るユーザーは、画像光８０がユーザー視点位置１００に入射することによって、フロントウィンドウシールド２より車両前方側に結像される虚像３１０を視認することができる。ユーザーは、例えば、フロントウィンドウシールド２越しに見える景色の少なくとも一部と、虚像３１０とが、重畳した状態で虚像３１０を視認することができる。この虚像３１０には、例えば、上述した報知マークの虚像である虚像報知マーク３２０、上述したナビゲーションマークの虚像である虚像ナビゲーションマーク３４０及び上述した他のマーク等の虚像マーク等が含まれる。

特に、図２において、虚像報知マーク３２０は、典型的には、例えば前方車両９０等の報知対象物（風景）の外周を囲むマークであって、具体的には、四角形、より具体的には、正方形又は長方形である。もちろん、特許文献２の図２のように、虚像報知マーク３２０は、例えば、三角形であってもよい。

図１Ｃを用いて、投影部５０の構造の例を説明する。投影部５０は、例えば、筐体５１の内部に、平面鏡５４及び凹面鏡５５等の光学系と、アクチュエータ５６とを収納する。筐体５１は、例えば、車両１のダッシュボード４の中に配置され、黒色の遮光性合成樹脂等で形成される上ケース５２及び下ケース５３を含む。上ケース５２のｚ軸方向略中間には、上ケース開口部５２ａが設けられている。上ケース開口部５２ａは、例えば、透明の透光性合成樹脂等で形成される透明カバー５７によって覆われている。下ケース５３の車両後方側には、例えば、下ケース開口部５３ａが設けられている。下ケース開口部５３ａは、例えば、筐体５１の外部に取り付けられる画像表示部２０の表示面２１から発せられる画像光８０が入射可能に、下ケース５３に設けられている。

平面鏡５４は、例えば、図示されていない取り付け部材を介して下ケース５３の車両後方側に取り付けられている。平面鏡５４は、例えば、下ケース開口部５３ａから入射する表示面２１から発せられる画像光８０を車両前方向に向けて反射するように、その取り付け位置及びその取り付け角度が固定されている。

凹面鏡５５は、例えば、アクチュエータ５６を介して下ケース５３の平面鏡５４より車両前方側に取り付けられている。凹面鏡５５は、アクチュエータ５６によって、例えばｘ軸を回転軸として取り付け角度が回転させられ得る。凹面鏡５５は、例えば、平面鏡５４によって反射される画像光８０を入射するように位置が固定され、入射する画像光８０をフロントウィンドウシールド２に向かって反射するように、取り付け角度が微調整される。なお、取り付け角度に応じて、例えば、画像生成部３０の記憶部３２が記憶するユーザー視点位置１００と、そのユーザー視点位置１００に対応した使用領域２２０を決定するためのテーブル又は演算式が補正される。

特に、ユーザー視点位置１００に対応した使用領域２２０内の虚像報知マーク３２０（広義には、表示コンテンツ）の、水平方向に対応する方向における長さを決定するためのテーブル又は演算式は、取り付け角度に応じて、補正されてもよい。

アクチュエータ５６は、例えば、いずれも図示されていないモータ、減速機構、凹面鏡回転部材及び凹面鏡５５の支持部材を含む。アクチュエータ５６は、例えば、図示されていない取り付け部材を介して凹面鏡５５の鉛直方向下側に下ケース５３に取り付けられている。アクチュエータ５６は、図示されていないアクチュエータ制御部から入力する信号に応じてモータを回転させ、減速機構によってモータの回転を減速して、凹面鏡回転部材に伝達し、凹面鏡５５を回転させる。なお、アクチュエータ５６は、必ずしも設けられている必要はない。

また、図１Ｃの筐体５１の上ケース５２において、上ケース開口部５２ａと平面鏡５４との間には、遮光部５２ｂが設けられている。遮光部５２ｂは、例えば、上ケース開口部５２ａから入射する筐体５１外部からの光が画像表示部２０へ進行することを防止するために設けられる。図１Ｃを参照して説明した投影部５０の構造の例は、一例に過ぎず、車両用表示装置１０の投影部５０の構造を何ら制限するものではない。

図２には、車両１の運転席に座るユーザーが、フロントウィンドウシールド２越しに見える風景及び虚像３１０の例が示されている。図２に示される例において、フロントウィンドウシールド２越しに見える風景の例として、車両前方に延びる３車線道路等及び車両前方に存在する他の車両（前方車両）９０が示されている。図２に示されるフロントウィンドウシールド２越しに見える風景の例において、報知対象物は、前方車両９０である。図２に示される例において、虚像３１０に、虚像報知マーク３２０が含まれている。図２に示される例において、虚像報知マーク３２０は、前方車両１と重畳されてユーザーに視認される。また、図２に示される例において、虚像３１０に、虚像ナビゲーションマーク３４０が含まれている。

また、図２に示される例において、領域３００は、画像表示部２０の表示面２１における使用領域２２０に対応する領域３００である。以下、画像表示部２０の表示面２１における使用領域２２０に対応する領域３００を虚像領域３００とも呼ぶ。すなわち、虚像領域３００は、ユーザーが虚像３１０を視認可能な領域である。

また、図１Ｂの画像表示部２０の表示面２１におけるＩｘ軸正方向は、例えば、虚像領域３００においてｘ軸正方向、すなわち車両左方向に対応する。同様に、図１Ｂの画像表示部２０の表示面２１におけるＩｙ軸正方向は、例えば、虚像領域３００においてｙ軸正方向、すなわち鉛直方向上側に対応する。

図３を参照して、車両用表示装置１０の動作の例を説明する。車両用表示装置１０の動作は、例えば、車両１の電源がＯＮされたとき、図示されていないエンジンが駆動されたとき、又は、車両１の電源がＯＮもしくはエンジンが駆動されたときから所定待機時間が経過した後等に開始される。

ステップＳ０１では、前方情報取得部６０が前方情報を取得する。ステップＳ０２では、視点位置取得部４０がユーザー視点位置１００を取得する。なお、ステップＳ０１及びステップＳ０２は、必ずしもこの順番である必要はなく、順番が入れ替わってもよい。

ステップＳ０３では、画像生成部３０は、ステップＳ０１で前方情報取得部６０によって取得された前方情報に応じて、例えば、報知マーク、ナビゲーションマーク及び他のマーク等（表示コンテンツ）を含ませた画像を生成する。なお、画像生成部３０は、ユーザー視点位置１００に応じた画像を生成する必要はないが、好ましくは、ユーザー視点位置１００に応じた画像を生成する。

ステップＳ０４では、画像生成部３０は、ステップＳ０２で視点位置取得部４０によって取得されたユーザー視点位置１００に応じて、画像表示部２０の表示面２１の表示領域２１０のうち使用領域を決定することが好ましいが、ユーザー視点位置１００に応じた使用領域を決定しなくてもよい。なお、ステップＳ０３及びステップＳ０４は、必ずしもこの順番である必要はなく、順番が入れ替わってもよい。

ステップＳ０５では、画像表示部２０は、ステップＳ０４で画像生成部３０によって決定された使用領域２２０内の画素２２の総数を用いて、ステップＳ０３で生成された画像を表示する。ステップＳ０５の処理を実行すると、フローはＳｔａｒｔに戻る。ここで、図３に示されるフローチャートが、予め設定された所定間隔毎に繰り返して実行されるように、ステップＳ０５の処理の実行が終了した後フローがＳｔａｒｔに戻るまでの間に、所定の待機時間が挿入されていてもよい。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）を参照して、ユーザーの視点の位置１００とユーザーが認識する表示コンテンツの虚像（典型的には、虚像報知マーク３２０）の形状（比較例）（具体的には、外周形状）との関係について説明する。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）の右側は、実空間上のｙ軸におけるユーザー視点位置１００を表すとともに、ｙ軸に沿って上下に移動するユーザー視点位置１００と虚像領域３００（虚像表示面）との位置関係を表す。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）の左側は、ｙ軸に沿って上下に移動するユーザー視点位置１００からユーザーが認識する虚像表示面上の虚像報知マーク３２０の形状（比較例）を表す。

なお、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）の寸法は、必ずしも図面通りの寸法を表すものではなく、言い換えれば、ユーザー視点位置１００に応じて変化する、虚像報知マーク３２０の形状（比較例）を当業者が容易に理解できるために、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）の寸法は、誇張して表現されている、或いは、簡略化又は模式化されている。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）の虚像報知マーク３２０は、前方車両９０を囲む枠を表現することでユーザーに対して注意喚起を行うことができる。図４（Ｂ）の左側に表示される使用領域２２０ｒは、図１Ｂの使用領域２２０に対応し、１例として、使用領域２２０を固定することができ、この場合には、図４（Ａ）及び図４（Ｃ）の左側に表示される使用領域２２０ｕ及び２２０ｄも、図１Ｂの使用領域２２０に対応する。もちろん、後述するように、ユーザー視点位置１００に応じて、使用領域２２０の位置を決定する又は変化させることが好ましい。図４（Ｂ）を参照すれば、虚像領域３００（虚像表示面）の中心とユーザー視点位置１００ｒとを結ぶ線（図示せず）が虚像表示面に垂直であるときには、虚像領域３００の上辺とユーザー視点位置１００ｒとの距離ａは、虚像領域３００の下辺とユーザー視点位置１００ｒとの距離ａと等しく、したがって、虚像報知マーク３２０ｒに歪みが生じないで、虚像報知マーク３２０ｒの形状（具体的には、外周形状）は、長方形である。

しかしながら、ユーザー視点位置１００ｕがユーザー視点位置１００ｒ（基準視点位置）よりも鉛直方向上側になるときには、言い換えれば、虚像領域３００の上辺とユーザー視点位置１００ｕとの距離ｂが虚像領域３００の下辺とユーザー視点位置１００ｕとの距離ｂよりも短くなるときには、ユーザーによって認識される虚像報知マーク３２０ｕに歪みが生じ、虚像報知マーク３２０ｕの外周形状は、上辺が下辺よりも長い台形である（図４（Ａ）参照）。

なお、ユーザー視点位置１００に応じて、前方車両９０の見え方が異なるために、言い換えれば、前方車両９０に重畳するように、図４（Ａ）の虚像報知マーク３２０ｕは、使用領域２２０ｕ内の位置が上側に移動していることが好ましい。このことを当業者が容易に理解できるように、使用領域２２０ｕは、グリッド（虚像表示面を均等に分割した補助線）を有しているが、そのグリッドは、実際には表示されず、言い換えれば、表示コンテンツではなく、したがって、ユーザーには視認されないものである。報知対象物である前方車両９０が遠くにあるほどユーザー視点位置１００ｕの影響を受けにくいので、虚像報知マーク３２０ｒ（表示コンテンツ）の上側の移動量は、ユーザー視点位置１００ｕ又は自車両１との距離に応じて決定されることが好ましい。

同様に、ユーザー視点位置１００ｄがユーザー視点位置１００ｒ（基準視点位置）よりも鉛直方向下側になるときには、言い換えれば、虚像領域３００の上辺とユーザー視点位置１００ｄとの距離ｄが虚像領域３００の下辺とユーザー視点位置１００ｄとの距離ｅよりも長くなるときには、ユーザーによって認識される虚像報知マーク３２０ｄに歪みが生じ、虚像報知マーク３２０ｄの外周形状は、上辺が下辺よりも短い台形である（図４（Ｃ）参照）。ここで、前方車両９０に重畳するように、図４（Ｃ）の虚像報知マーク３２０ｄは、使用領域２２０ｄ内の位置が下側に移動していることが好ましく、加えて、虚像報知マーク３２０ｄ（表示コンテンツ）の下側の移動量は、ユーザー視点位置１００ｄ又は自車両１との距離に応じて決定されることが更に好ましい。

図４（Ａ）及び図４（Ｃ）虚像報知マーク３２０の外周形状（比較例）の問題（歪み）に鑑み、本発明に従う画像生成部３０は、例えば図３のステップＳ０３で、ユーザー視点位置１００に応じた表示コンテンツを含ませた画像を生成することができる。

具体的には、画像生成部３０は、ユーザー視点位置１００ｕがユーザー視点位置１００ｒよりも鉛直方向上側にいくにつれて、虚像報知マーク３２０ｕの、水平方向に対応する方向における上側の長さ（図４（Ａ）の台形の上辺）を下側の長さ（図４（Ａ）の台形の下辺）よりも短く決定する、言い換えれば、図４（Ａ）の台形に台形補正を施して、ユーザーに認識されるときには、長方形にする。これにより、ユーザー視点位置１００ｕの変化に影響されることなく、ユーザーが認識する虚像報知マーク３２０ｕの外周形状が一定となり、ユーザーが違和感を覚えなくなる。

同様に、画像生成部３０は、ユーザー視点位置１００ｄがユーザー視点位置１００ｄよりも鉛直方向下側にいくにつれて、虚像報知マーク３２０ｄの、水平方向に対応する方向における上側の長さ（図４（Ｃ）の台形の上辺）を下側の長さ（図４（Ｃ）の台形の下辺）よりも長く決定する、言い換えれば、図４（Ｃ）の台形に台形補正を施して、ユーザーに認識されるときには、長方形にする。これにより、ユーザー視点位置１００ｄの変化に影響されることなく、ユーザーが認識する虚像報知マーク３２０ｄの外周形状が一定となり、ユーザーが違和感を覚えなくなる。なお、図４（Ｂ）の虚像報知マーク３２０ｒの外周形状が例えば正方形であるときには、ユーザーに認識される図４（Ａ）及び図４（Ｃ）の虚像報知マーク３２０ｕ及び３２０ｄの外周形状も正方形になるように、画像生成部３０は、虚像報知マーク３２０ｕ及び３２０ｄを生成することができる。

図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ及び図６を参照して、ユーザー視点位置１００とユーザー視点位置１００に対応した使用領域２２０との関係について説明する。図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃの左側には、実空間上のｙ軸及びｚ軸におけるユーザー視点位置１００を表す座標軸が示される。また、図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃの右側には、実空間上のｙ軸及びｚ軸におけるユーザー視点位置１００に対応して、画像表示部２０の表示面２１の表示領域２１０のうち、画像生成部３０によって決定される、画像の表示に使用される使用領域２２０が示されている。

図６は、車両用表示装置１０において、鉛直方向におけるユーザー視点位置１００と、虚像領域３００と、虚像領域３００内が重畳する風景の路面７０における距離の範囲との関係を説明するための模式的な図である。なお、図６は、鉛直方向におけるユーザー視点位置１００と、虚像領域３００と、虚像領域３００内が重畳する風景の路面７０における距離の範囲との関係を分かりやすく説明するために、ユーザー視点位置１００の変化量を誇張して表現している。具体的に、図６に示される、ユーザー視点位置１００ｒとユーザー視点位置１００ｕ、ユーザー視点位置１００ｒとユーザー視点位置１００ｄの鉛直方向における距離は、実際にはもっと近い。その結果、虚像領域３００ｒと虚像領域３００ｕと虚像領域３００ｄとはいずれも重なっている部分がないように、図５に示されている。しかしながら、図５Ｂ及び図５Ｃに示されているように、実際は、少なくとも、虚像領域３００ｒ及び虚像領域３００ｕ、虚像領域３００ｒ及び虚像領域３００ｄはその一部が重なる。虚像領域３００内が重畳する風景の路面７０における距離の範囲を、以下、重畳距離範囲４００とも呼ぶ。

図６には、図５Ａに示されるユーザー視点位置１００ｒのときの虚像領域３００ｒと、図５Ｂに示されるユーザー視点位置１００ｕのときの虚像領域３００ｕと、図５Ｃに示されるユーザー視点位置１００ｄのときの虚像領域３００ｄとが示されている。また、図６には、ユーザー視点位置１００ｒのときにフロントウィンドウシールド２越しに見える風景のうち、虚像領域３００ｒ内と重畳する風景の路面７０における距離の範囲である重畳距離範囲４００ｒと、ユーザー視点位置１００ｕのときにフロントウィンドウシールド２越しに見える風景のうち、虚像領域３００ｕ内と重畳する風景の路面７０における距離の範囲である重畳距離範囲４００ｕと、ユーザー視点位置１００ｄのときにフロントウィンドウシールド２越しに見える風景のうち、虚像領域３００ｄ内と重畳する風景の路面７０における距離の範囲である重畳距離範囲４００ｄとが示されている。

まず、鉛直方向におけるユーザー視点位置１００と鉛直方向におけるユーザー視点位置１００に対応した使用領域２２０との関係について説明する。図５Ａに示されるユーザー視点位置１００ｒは、図５Ａに示される座標軸において、ｙ軸とｚ軸との交差点に表されている。以下、図５Ａに示されるユーザー視点位置１００ｒを基準ユーザー視点位置１００ｒとも呼ぶ。例えば、図３に示されるステップＳ０２で取得されるユーザー視点位置１００が基準ユーザー視点位置１００ｒであるとき、図３に示されるステップＳ０４で、画像生成部３０は、画像表示部２０の表示面２１の表示領域２１０のうち使用領域２２０を図５Ａに示される使用領域２２０ｒに決定する。以下、図５Ａに示される、基準ユーザー視点位置１００ｒに対応する使用領域２２０ｒを基準使用領域２２０ｒとも呼ぶ。

図５Ｂに示されるユーザー視点位置１００ｕは、基準ユーザー視点位置１００ｒと比較して鉛直方向上側に位置するユーザー視点位置１００の例である。例えば、図３に示されるステップＳ０２で取得されるユーザー視点位置１００がユーザー視点位置１００ｕであるとき、図３に示されるステップＳ０４で、画像生成部３０は、画像表示部２０の表示面２１の表示領域２１０のうち使用領域２２０を図５Ｂに示される使用領域２２０ｕ（二点鎖線の長方形）に決定する。

図５Ｂに示される使用領域２２０ｕは、基準使用領域２２０ｒと比較して、Ｉｙ軸正方向側に位置する。また、図５Ｂに示される使用領域２２０ｕにおけるＩｙ軸方向の長さ２２１ｕは、基準使用領域２２０ｒにおけるＩｙ軸方向の長さ２２１ｒと比較して、長くなっている。その結果、図６に示されるように、使用領域２２０ｕに対応する虚像領域３００ｕは、基準使用領域２２０ｒに対応する虚像領域３００ｒと比較して、実空間上の鉛直方向上側に位置し、且つ、実空間上の鉛直方向の長さが長くなる。なお、使用領域２２０ｕは、基準使用領域２２０ｒの一部と重なっている。

すなわち、視点位置取得部４０によって検出されるユーザー視点位置１００が鉛直方向上側にいくにつれて、表示面２１の使用領域２２０の位置がＩｙ軸正方向側に位置するように決定される。また、視点位置取得部４０によって検出されるユーザー視点位置１００が鉛直方向上側にいくにつれて、表示面２１の使用領域２２０のＩｙ軸方向の長さが長くなるように決定される。その結果、視点位置取得部４０によって検出されるユーザー視点位置１００が鉛直方向上側にいくにつれて、虚像領域３００は、実空間上の鉛直方向上側に位置し、且つ、実空間上の鉛直方向の長さが長くなる。

但し、図４（Ａ）で説明した歪みを解消するために、使用領域２２０ｕ（二点鎖線の長方形）は、実線で示される台形（上辺２２２ｕｕが下辺２２２ｕｄよりも短い台形）の使用領域２２０ｕ’に変更されることが好ましい（図５Ｂ参照）。言い換えれば、台形の使用領域２２０ｕ’の外周形状に応じて、図４（Ａ）の虚像報知マーク３２０ｕの外周形状を生成することが好ましい。同様に、図４（Ｃ）で説明した歪みを解消するために、使用領域２２０ｄ（二点鎖線の長方形）は、実線で示される台形（上辺２２２ｄｕが下辺２２２ｄｄよりも長い台形）の使用領域２２０ｄ’に変更されることが好ましい。言い換えれば、台形の使用領域２２０ｄ’の外周形状に応じて、図４（Ｃ）の虚像報知マーク３２０ｄの外周形状を生成することが好ましい。これにより、ユーザー視点位置１００ｕの変化に影響されることなく、ユーザーが認識する虚像報知マーク３２０ｕ及び３２０ｕ、並びに、使用領域２２０ｕ及び２２０ｄの外周形状が一定又は例えば長方形となり、ユーザーが違和感を覚えなくなる。

図５Ｃに示されるユーザー視点位置１００ｄは、基準ユーザー視点位置１００ｒと比較して鉛直方向下側に位置するユーザー視点位置１００の例である。例えば、図３に示されるステップＳ０２で取得されるユーザー視点位置１００がユーザー視点位置１００ｄであるとき、図３に示されるステップＳ０４で、画像生成部３０は、画像表示部２０の表示面２１の表示領域２１０のうち使用領域２２０を図５Ｃに示される使用領域２２０ｄ（二点鎖線の長方形）に決定する。

図５Ｃに示される使用領域２２０ｄは、基準使用領域２２０ｒと比較して、Ｉｙ軸負方向側に位置する。また、図５Ｃに示される使用領域２２０ｄにおけるＩｙ軸方向の長さ２２１ｄは、基準使用領域２２０ｒにおけるＩｙ軸方向の長さ２２１ｒと比較して、短くなっている。その結果、図５に示されるように、図５Ｃに示される使用領域２２０ｄに対応する虚像領域３００ｄは、基準使用領域２２０ｒに対応する虚像領域３００ｒと比較して、実空間上の鉛直方向下側に位置し、実空間上の鉛直方向の長さが短い。なお、使用領域２２０ｄは、基準使用領域２２０ｒの一部と重なっている。

すなわち、視点位置取得部４０によって検出されるユーザー視点位置１００が鉛直方向下側にいくにつれて、表示面２１の使用領域２２０の位置がＩｙ軸負方向側に位置するように決定される。また、視点位置取得部４０によって検出されるユーザー視点位置１００が鉛直方向下側にいくにつれて、表示面２１の使用領域２２０のＩｙ軸方向の長さが短くなるように決定される。その結果、視点位置取得部４０によって検出されるユーザー視点位置１００が鉛直方向下側にいくにつれて、虚像領域３００は、実空間上の鉛直方向下側に位置し、且つ、実空間上の鉛直方向の長さが短くなる。

ここで、図６を参照すると、重畳距離範囲４００ｒと重畳距離範囲４００ｕと重畳距離範囲４００ｄとが一致している。図６に示される例のように、ユーザー視点位置１００の鉛直方向における変化量に対して、虚像領域３００の鉛直方向における変化量が小さくなる。そうすると、例えば、ユーザー視点位置１００が鉛直方向上側にいくにつれて、ユーザーが虚像領域３００を見る視線と水平面との角度が大きくなる。その一方で、例えば、ユーザー視点位置１００が鉛直方向下側にいくにつれて、ユーザーが虚像領域３００を見る視線と水平面との角度が小さくなる。

その結果、鉛直方向におけるユーザー視点位置１００に影響されることなく重畳距離範囲４００を一定にするためには、ユーザー視点位置１００が鉛直方向上側にいくにつれて、虚像領域３００の鉛直方向の位置を鉛直方向上側にするだけでなく、鉛直方向の長さを長くする必要がある。同様に、鉛直方向におけるユーザー視点位置１００に影響されることなく重畳距離範囲４００を一定にするためには、ユーザー視点位置１００が鉛直方向下側にいくにつれて、虚像領域４００の鉛直方向の位置を鉛直方向下側にするだけでなく、鉛直方向の長さを短くする必要がある。

すなわち、鉛直方向におけるユーザー視点位置１００に応じて、使用領域２２０のＩｙ軸における位置及びＩｙ軸における長さを適切に決定することによって、鉛直方向におけるユーザー視点位置１００に影響されることなく、重畳距離範囲４００を一定にすることができる。重畳距離範囲４００が一定になることによって、ユーザーが視認する虚像３１０が重畳される風景内の対象がずれることに対処することができる。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１・・・車両、２・・・フロントウィンドウシールド、１０・・・車両用表示装置、２０・・・画像表示部，液晶パネルモジュール、２１・・・表示面，液晶パネル、３０・・・画像生成部、４０・・・視点位置取得部、４１・・・車室内画像取得部、４２・・・車室内画像解析部、５０・・・投影部、８０・・・画像光、１００・・・ユーザー視点位置、２１０・・・表示領域、２２０・・・使用領域、３００・・・虚像領域、３１０・・・虚像、４００・・・重畳距離範囲。

Claims (4)

1. 画像を表示可能な表示面を有する画像表示部と、
   前記画像表示部が表示する前記画像を生成する画像生成部と、
   車両の透光部材で前記画像が反射されることによって、前記車両の運転席に座るユーザーが虚像を視認できるように、前記画像を前記車両の前記透光部材に向けて投影する投影部と、
   を備え、
   前記画像生成部は、前記ユーザーの視点の位置に応じて、前記画像表示部の前記表示面のうちの一部である前記画像の表示に使用する使用領域内の表示コンテンツの、水平方向に対応する方向における長さを決定する車両用表示装置。
2. 前記画像生成部は、前記ユーザーの前記視点の位置が鉛直方向上側にいくにつれて、前記使用領域内の前記表示コンテンツの、前記水平方向に対応する方向における上側の長さを下側の長さよりも短く決定する一方で、
   前記画像生成部は、前記ユーザーの前記視点の位置が鉛直方向下側にいくにつれて、前記使用領域内の前記表示コンテンツの、前記水平方向に対応する方向における上側の長さを下側の長さよりも長く決定する、請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記画像生成部は、前記ユーザーの視点の位置の変化に影響されることなく、前記ユーザーが認識する前記表示コンテンツの前記虚像の形状が一定となるように、前記使用領域内の前記表示コンテンツの、前記水平方向に対応する方向における前記上側の長さ及び前記下側の長さを決定する、請求項１又は２に記載の車両用表示装置。
4. 前記画像生成部は、前記ユーザーの視点の位置の変化に影響されることなく、前記ユーザーが認識する前記表示コンテンツの前記虚像の形状が長方形又は正方形となるように、前記使用領域を決定する、請求項３に記載の車両用表示装置。

Images