WO2017018027A1 - 投写型表示装置及び投写制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、運転者の視線が複雑に変化する状況においても、進行方向の状況を正確に把握することのできる投写型表示装置及び投写制御方法を提供することを目的とする。本発明の投写型表示装置は、光源（４１ｒ、４１ｇ、４１ｂ）と、光源から出射される光を空間変調する光変調素子（４４）と、光変調素子により空間変調された光を投写光として乗り物に搭載された投写面（２）に投写する投写ユニット（５０）とを含む投写表示部と、乗り物の運転者の視線を検出する視線検出部（７０）と、視線検出部により検出される視線が投写面外にある状態では、投写面への投写光の投写条件を第一の条件に制御し、視線が投写面外から投写面内に移ったと判断すると、投写面への投写光の投写条件を、投写光に基づく画像の視認性が第一の条件より高い第二の条件に変更するシステム制御部（６０）と、を備える。

Description

投写型表示装置及び投写制御方法

　本発明は、投写型表示装置及び投写制御方法に関する。

　自動車、電車、重機、航空機、及び船舶等の乗り物内において、フロントウィンドシールドに、或いは、フロントウィンドシールドの付近に配置されるコンバイナをスクリーンとして用い、これに光を投写して画像を表示させる乗り物用のＨＵＤ（Ｈｅａｄ－ｕｐ　Ｄｉｓｐｌａｙ）が知られている（特許文献１、２参照）。このＨＵＤを用いれば、乗り物内にいる利用者（例えば、運転者）は、ＨＵＤから投写された投写光に基づく画像を、スクリーン上で実像として、又は、スクリーン前方において虚像として、視認することができる。

　特許文献１には、運転者の視線を検出し、視線方向が車両前方進路にある場合にのみ投写面に画像情報に基づく光を投写する車両用のＨＵＤが記載されている。

　特許文献２には、運転者の焦点調節反応を誘発しないように、投写光に基づく画像の空間周波数を制御するＨＵＤが記載されている。

特開平７－２５７２２８号公報 特開２００６－３２７３１０号公報

　人の身長や運転席に着座したときの姿勢などは運転者によって違うことに対して、ＨＵＤでは、代表的な運転者の目の位置を中心とする一定領域を想定して、この一定領域内に運転者の目がある限りは良好に実像又は虚像を視認できるように、投写面への投写光の投写範囲が設定されている。

　光の投写範囲と運転者の視線とが交差している状態では、運転者は実像又は虚像を視認することができる。一方、投写光の投写範囲と運転者の視線とが交差していない状態では、運転者は実像又は虚像を視認することはできない。乗り物の運転中は、進行方向前方の広い範囲に気を配る必要があり、投写光の投写範囲と運転者の視線とが交差しない状態も起こり得る。

　運転者が、投写範囲から視線を外した後、視線を投写範囲に戻した場合には、投写範囲における前方の状況よりも、投写範囲に投写される光に基づく実像又は虚像に焦点が合ってしまい、前方の状況を把握するまでに時間がかかる可能性がある。

　特許文献１に記載のＨＵＤは、視線が車両前方進路以外にある状態から、視線が車両前方進路に向くと、画像情報に基づく光が投写面にすぐに投写される構成である。このため、運転者の視線が車両前方進路に戻ったときに、すぐに視認可能となる実像又は虚像に焦点が合ってしまうことは避けられず、車両前方進路の状況を把握するまでに時間がかかる可能性がある。

　特許文献２は、視線が投写範囲から外れたときの動作について考慮していない。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、運転者の視線が複雑に変化する状況においても、進行方向の状況を正確に把握することのできる投写型表示装置及び投写制御方法を提供することを目的とする。

　本発明の投写型表示装置は、光源と、上記光源から出射される光を空間変調する光変調素子と、上記光変調素子により空間変調された光を投写光として乗り物に搭載された投写面に投写する投写部とを含む投写表示部と、上記乗り物の運転者の視線を検出する視線検出部と、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外にある状態では、上記投写表示部による上記投写面への上記投写光の投写条件を第一の条件に制御し、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外から上記投写面内に移ったと判断した状態では、上記投写条件を上記第一の条件よりも上記投写光に基づく画像の視認性が高い第二の条件に制御する投写制御部と、を備える。

　本発明の投写制御方法は、光源と、上記光源から出射される光を空間変調する光変調素子と、上記光変調素子により空間変調された光を投写光として乗り物に搭載された投写面に投写する投写部とを含む投写表示部と、上記乗り物の運転者の視線を検出する視線検出部と、を有する投写型表示装置による投写制御方法であって、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外にある状態では、上記投写表示部による上記投写面への上記投写光の投写条件を第一の条件に制御し、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外から上記投写面内に移ったと判断した状態では、上記投写条件を上記第一の条件よりも上記投写光に基づく画像の視認性が高くなる第二の条件に制御する投写制御ステップを備える。

　本発明によれば、運転者の視線が複雑に変化する状況においても、進行方向の状況を正確に把握することのできる投写型表示装置及び投写制御方法を提供することができる。

本発明の投写型表示装置の一実施形態であるＨＵＤの構成を示す概念図である。 図１に示すＨＵＤの詳細構成を示す模式図である。 投写条件の一例を示す図である。 投写条件が投写画像の位置であるときの第一の条件と第二の条件によって投写される投写画像のイメージ図である。 図１に示すＨＵＤの動作を説明するためのフローチャートである。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

　図１は、本発明の投写型表示装置の一実施形態であるＨＵＤの概略構成を示す図である。このＨＵＤは、自動車に搭載され、自動車のフロントウィンドシールド１の一部の範囲を光の投写面２とし、投写面２に投写される光により結像された虚像を、自動車の運転者によって視認可能にする。図１のＨＵＤは、自動車以外に、電車、重機、建機、航空機、及び船舶等の乗り物に搭載して用いることができる。

　図１に示すＨＵＤは、自動車のダッシュボード３に内蔵された光源部４と、同じくダッシュボード３に内蔵された拡散板５、反射ミラー６、及び拡大鏡７と、ダッシュボード３の運転席側に設けられた計器板９に取り付けられた撮像部１０と、を備えている。

　拡散板５は、光源部４から出射された光を拡散させて面光源化する。反射ミラー６は、拡散板５によって面光源化された光を拡大鏡７側に反射させる。拡大鏡７は、反射ミラー６からの光を拡大し、フロントウィンドシールド１の一部の範囲である投写面２に投写する。投写面２は、拡大鏡７から投写された光が運転者の目の方向に反射するような加工がなされている。ここではフロントウィンドシールド１に対して光を投写する構成としているが、フロントウィンドシールド１付近に配置されるコンバイナに光を投写する構成としてもよい。この場合は、コンバイナが投写面２を構成する。

　自動車の運転者は、投写面２に投写され、投写面２によって反射された光に基づく虚像により、運転に関する情報の絵や文字等を視認することができる。また、投写面２は、フロントウィンドシールド１の外部（車外）からの光を透過する機能を持つ。このため、運転者は、拡大鏡７から投写された光に基づく虚像と外界の景色とが重畳された像を視認することができる。

　計器板９に取り付けられた撮像部１０は、運転席にいる運転者の顔を撮像するものであり、有線又は無線を用いて光源部４と接続されている。撮像部１０により得られた運転者の顔の撮像画像データは、有線又は無線によって光源部４に転送される。

　撮像部１０は、運転者の顔を撮像することができる場所であれば、計器板９以外の場所に取り付けてあってもよい。なお、撮像部１０は、自動車においてＨＵＤとは別の用途として設けられているものを利用してもよい。

　図２は、図１に示すＨＵＤの詳細構成を示す模式図である。

　図２に示すように、ＨＵＤは、投写面２と、光源部４と、投写ユニット５０と、撮像部１０と、操作部８０と、を備える。

　光源部４は、光源ユニット４０と、光源ユニット４０に含まれる光変調素子４４を駆動する駆動部４５と、全体を統括制御するシステム制御部６０と、視線検出部７０と、を備えている。システム制御部６０は投写制御部として機能する。

　光源ユニット４０は、光源制御部４０Ａと、赤色光を出射する赤色光源であるＲ光源４１ｒと、緑色光を出射する緑色光源であるＧ光源４１ｇと、青色光を出射する青色光源であるＢ光源４１ｂと、ダイクロイックプリズム４３と、Ｒ光源４１ｒとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｒと、Ｇ光源４１ｇとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｇと、Ｂ光源４１ｂとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｂと、光変調素子４４と、を備えている。Ｒ光源４１ｒとＧ光源４１ｇとＢ光源４１ｂはＨＵＤの光源を構成する。

　Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂは、それぞれ、レーザ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子が用いられる。本実施形態では、Ｒ光源４１ｒとＧ光源４１ｇとＢ光源４１ｂの３つの光源を含むＨＵＤを例にするが、この光源の数は１つ、２つ、または４つ以上であってもよい。

　光源制御部４０Ａは、Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂの各々の発光量を予め決められた発光量パターンに設定し、この発光量パターンに従ってＲ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂから光を順次出射させる制御を行う。

　ダイクロイックプリズム４３は、Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂの各々から出射される光を同一光路に導くための光学部材である。ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｒによって平行光化された赤色光を透過させて光変調素子４４に出射する。また、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｇによって平行光化された緑色光を反射させて光変調素子４４に出射する。さらに、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｂによって平行光化された青色光を反射させて光変調素子４４に出射する。光を同一光路に導く機能を持つ光学部材としては、ダイクロイックプリズムに限らない。例えば、クロスダイクロイックミラーを用いてもよい。

　光変調素子４４は、ダイクロイックプリズム４３により出射された光を、画像情報である投写画像データに基づいて空間変調し、投写画像データに応じた光（赤色画像光、青色画像光、及び緑色画像光）を投写ユニット５０に出射する。この画像情報は、例えば自動車の走行速度を示す情報、運転者への通知を行うための情報、ナビゲーション情報等である。

　光変調素子４４としては、例えば、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｏｎ　ｓｉｌｉｃｏｎ）、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子、及び液晶表示素子等を用いることができる。

　駆動部４５は、システム制御部６０から入力される投写画像データにしたがって光変調素子４４を駆動し、投写画像データに応じた光を投写ユニット５０に出射させる。

　投写ユニット５０は、投写光学系４６と、拡散板５と、反射ミラー６と、拡大鏡７と、を備えている。

　投写光学系４６は、光変調素子４４によって空間変調された光を、拡散板５に投写するための光学系である。この光学系は、レンズに限らず、スキャナを用いることもできる。

　投写ユニット５０は、光変調素子４４により空間変調された光を投写面２に投写する投写部を構成する。投写面２は、投写ユニット５０により投写される光（以下、投写光ともいう）の投写範囲となる。投写ユニット５０は、投写面２に投写された光に基づく画像がフロントウィンドシールド１前方の位置において虚像として運転者に視認可能となるように光学設計がなされている。

　Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂを含む光源と、光変調素子４４と、投写ユニット５０とにより、投写表示部が構成される。

　システム制御部６０は、光源制御部４０Ａ及び駆動部４５を制御して、光源ユニット４０から、投写画像データに基づく光を投写ユニット５０に出射させる。

　視線検出部７０は、撮像部１０で撮像して得られた撮像画像データを取得し、取得した撮像画像データに周知の視線検出処理を施すことによって、ＨＵＤが搭載された自動車の運転者の視線を検出する。視線検出部７０は、視線検出結果をシステム制御部６０に通知する。

　操作部８０は、自動車に搭載される表示部（例えば、センターコンソールにあるタッチパネル付ディスプレイ）及び操作ボタン等であり、システム制御部６０に各種指示を行うためのインターフェースである。

　システム制御部６０は、視線検出部７０の視線検出結果に基づき、投写ユニット５０によるフロントウィンドシールド１への光の投写範囲（投写面２）内に運転者の視線が存在するか否かを判定する。

　投写面２内に視線が存在するとは、視線検出部７０により検出された視線が投写面２と交わっている状態を言う。投写面２外に視線が存在するとは、視線検出部７０により検出された視線が投写面２と交わっていない状態を言う。

　システム制御部６０は、運転者の視線が投写面２外にあると判断した場合には、投写表示部による投写面２への投写光の投写条件を第一の条件に制御して、この第一の条件に従って投写表示部によって投写光を投写させる。また、システム制御部６０は、運転者の視線が投写面２内にあると判断した場合には、投写条件を、投写表示部によって投写面２に投写される光に基づく画像（以下、投写画像という）の視認性が第一の条件よりも高い第二の条件に制御して、この第二の条件に従って投写表示部によって投写光を投写させる。

　このように、システム制御部６０は、運転者の視線が投写面２内にあるか否かに応じて、第一の条件または第二の条件を選択し、投写表示部によって投写された光に基づく投写画像の視認性が変更されるように制御する。

　図３は、システム制御部６０が設定する投写条件の第一の条件と第二の条件の一例を示す図である。

　投写条件には、投写画像の輝度、投写画像の彩度、投写画像の大きさ、投写画像が虚像として視認できる状態においてこの虚像の結像位置と投写面２との間の距離（虚像までの距離）、及び、投写画像の位置の少なくともいずれか１つが含まれる。

　投写画像の大きさとは、投写画像に含まれる各種アイコンや文字等の個別の画像の大きさのことを言う。

　投写画像の位置とは、投写画像に含まれる各種アイコンや文字等の個別の画像が投写画像全体における位置のことを言う。

　図３に示すように、投写画像の輝度、投写画像の彩度、投写画像の大きさ、虚像までの距離、及び、投写画像の位置の各々の投写条件には第一の条件と第二の条件が含まれる。また、第二の条件は、投写画像の視認性が異なる３つのサブ条件（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を含む。

　投写画像の輝度については、投写画像の輝度を予め決められた基準輝度の１０％とした第一の条件と、投写画像の輝度を基準輝度の３０％とした第二の条件（サブ条件（ａ））と、投写画像の輝度を基準輝度の６０％とした第二の条件（サブ条件（ｂ））と、投写画像の輝度を基準輝度とした第二の条件（サブ条件（ｃ））と、が設定可能である。投写画像は、輝度が高くなるほど視認性は向上する。このため、輝度についての第二の条件に含まれるサブ条件は、サブ条件（ａ）、サブ条件（ｂ）、サブ条件（ｃ）の順に投写画像の視認性が高くなる。

　システム制御部６０は、運転者に提示すべき虚像に対応する投写画像データにおいて、輝度を変えることによって、投写画像の輝度を第一の条件または第二の条件に設定する。または、システム制御部６０は、運転者に提示すべき虚像に対応する投写画像データは変更せずに、光源の発光量を変えることによって投写画像の輝度を第一の条件または第二の条件に設定してもよい。

　投写画像の彩度については、投写画像の彩度を予め決められた基準彩度の１０％とした第一の条件と、投写画像の彩度を基準彩度の３０％とした第二の条件（サブ条件（ａ））と、投写画像の彩度を基準彩度の６０％とした第二の条件（サブ条件（ｂ））と、投写画像の彩度を基準彩度とした第二の条件（サブ条件（ｃ））と、が設定可能である。投写画像は、彩度が高くなるほど視認性は向上する。従って、彩度についての第二の条件に含まれるサブ条件は、サブ条件（ａ）、サブ条件（ｂ）、サブ条件（ｃ）の順に投写画像の視認性が高くなる。

　システム制御部６０は、運転者に提示すべき虚像に対応する投写画像データにおいて、彩度を変えることによって、投写画像の彩度を第一の条件または第二の条件に設定する。または、システム制御部６０は、運転者に提示すべき虚像に対応する投写画像データは変更せずに、光源の発光量を制御することによって投写画像の彩度を第一の条件または第二の条件に設定してもよい。

　投写画像の大きさについては、投写画像の大きさを予め決められた基準サイズの１０％とした第一の条件と、投写画像の大きさを基準サイズの３０％とした第二の条件（サブ条件（ａ））と、投写画像の大きさを基準サイズの６０％とした第二の条件（サブ条件（ｂ））と、投写画像の大きさを基準サイズとした第二の条件（サブ条件（ｃ））と、が設定可能である。投写画像に含まれる個別の画像は、サイズが大きくなるほど視認性は向上する。従って、投写画像の大きさについての第二の条件に含まれるサブ条件は、サブ条件（ａ）、サブ条件（ｂ）、サブ条件（ｃ）の順に投写画像の視認性が高くなる。

　システム制御部６０は、運転者に提示すべき虚像に対応する投写画像データにおいて、各種アイコン等の大きさを変えた投写画像データを生成して駆動部４５に入力することによって、投写画像の大きさを第一の条件または第二の条件に設定する。

　虚像までの距離については、虚像までの距離を予め決められた基準距離に対して距離α１を加えた値とした第一の条件と、虚像までの距離を基準距離に対して距離α２（＜α１）を加えた値とした第二の条件（サブ条件（ａ））と、虚像までの距離を基準距離に対して距離α３（＜α２）を加えた値とした第二の条件（サブ条件（ｂ））と、虚像までの距離を基準距離とした第二の条件（サブ条件（ｃ））と、が設定可能である。虚像の結像位置は、投写面２の近くにあるほど、虚像が大きく見えるため、視認性は向上する。従って、虚像までの距離についての第二の条件に含まれるサブ条件は、サブ条件（ａ）、サブ条件（ｂ）、サブ条件（ｃ）の順に視認性が高くなる。

　虚像までの距離を変える場合には、投写ユニット５０内の光学系の光路長を可変とする。従って、システム制御部６０は、この光路長を制御することによって、虚像までの距離を第一の条件または第二の条件に設定する。

　投写画像の位置については、投写画像に含まれる各種アイコン等の個別の画像の位置を、予め決められた基準位置を投写面２の端部側に距離β１だけ近づけた位置とした第一の条件と、個別の画像の位置を、基準位置を投写面２の端部側に距離β２（＜β１）だけ近づけた位置とした第二の条件（サブ条件（ａ））と、個別の画像の位置を、基準位置を投写面２の端部側に距離β３（＜β２）だけ近づけた位置とした第二の条件（サブ条件（ｂ））と、個別の画像の位置を基準位置とした第二の条件（サブ条件（ｃ））と、が設定可能である。

　図４は、投写条件が投写画像の位置である場合の第一の条件と第二の条件によって投写される投写画像のイメージ図である。図４に示すように、サブ条件（ｃ）によって投写される投写画像は、アイコン４１が基準位置にある。サブ条件（ｂ）によって投写される投写画像は、基準位置に対して投写面２の端部側に水平方向にβ３だけ移動した位置にアイコン４１がある。サブ条件（ａ）によって投写される投写画像は、基準位置に対して投写面２の端部側に水平方向にβ２だけ移動した位置にアイコン４１がある。第一の条件によって投写される投写画像は、基準位置に対して投写面２の端部側に水平方向にβ１だけ移動した位置にアイコン４１がある。

　投写画像に含まれる個別の画像は、投写画像全体において端部（投写面２の端部）に近づくほど、図４に示すように運転者の視界に入りにくくなるため、視認性は低下する。従って、投写画像の位置についての第二の条件に含まれるサブ条件は、サブ条件（ａ）、サブ条件（ｂ）、サブ条件（ｃ）の順に視認性が高くなる。

　システム制御部６０は、運転者に提示すべき虚像に対応する投写画像データに対して各種アイコン等の位置を変えた投写画像データを生成して駆動部４５に入力することによって、投写画像の位置を第一の条件または第二の条件に設定する。

　システム制御部６０は、投写条件を第一の条件から第二の条件に変更する場合は、視認性が低いサブ条件（ａ）から視認性が高いサブ条件（ｃ）へと順次変更して、視認性を徐々に高める制御を行う。

　図５は、図１に示すＨＵＤの動作を説明するためのフローチャートである。

　ＨＵＤが起動すると、システム制御部６０は投写表示部による投写面２への光の投写を開始させる。システム制御部６０は、起動時には、投写条件を第二の条件（サブ条件（ｃ））に設定する。光の投写開始後、視線検出部７０は、撮像部１０で撮像された撮像画像データを取得する（ステップＳ１）。

　次に、視線検出部７０は、ステップＳ１で取得した撮像画像データに基づき、運転者の視線を検出する（ステップＳ２）。

　ステップＳ２の後、システム制御部６０は、視線検出部７０により検出された運転者の視線が、投写面２内にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。システム制御部６０は、運転者の視線が投写面２外にあると判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）は、内蔵するタイマをリセットする（ステップＳ４）。

　ステップＳ４の後、システム制御部６０は、内部メモリに記憶しているフラグを視線が投写面２外にある状態を示すフラグｏにセットし（ステップＳ５）、投写条件を第一の条件に設定して、この第一の条件に従って投写表示部に光の投写を行わせる（ステップＳ６）。ステップＳ６の処理の後は、ステップＳ１に処理が戻る。

　システム制御部６０は、ステップＳ３において、運転者の視線が投写面２内にあると判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）は、内部メモリのフラグがフラグｏにセットされているか否かを判定する（ステップＳ７）。

　内蔵メモリのフラグが、視線が投写面２内にある状態を示すフラグｉにセットされている場合（ステップＳ７：ＮＯ）は、ステップＳ１に処理が戻る。

　内蔵メモリのフラグがフラグｏにセットされている場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、システム制御部６０は、内蔵タイマによる時間計測を開始する（ステップＳ８）。

　次に、システム制御部６０は、内蔵タイマの計測時間を参照し、計測時間が第二の時間（例えば１秒）以上か否かを判定する（ステップＳ９）。

　内蔵タイマの計測時間が第二の時間未満である場合（ステップＳ９：ＮＯ）は、ステップＳ１に戻り、上述した処理が繰り返される。

　システム制御部６０は、内蔵タイマの計測時間が第二の時間以上である場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）は、運転者の視線が投写面２外から投写面２内に移ったと判断し（ステップＳ１０）、内蔵メモリのフラグをフラグｉにセットする（ステップＳ１１）。

　例えば、運転者は、車線変更等において、バックミラーやサイドミラーを確認することがあり、そのような視線が複雑に変化する状況下では、視線が短時間のうちに投写面２内に入ったり、投写面２外に出たりを繰り返す。

　このように視線が大きく動いている状況において、視線が投写面２外から投写面２内に移動したからとして投写表示部による光の投写条件が変更されてしまうと、その後すぐに視線が投写面２外に出た場合に投写条件が再度変わることになる。つまり、光の投写条件が頻繁に切り替わることになる。

　このような事態を避けるために、システム制御部６０は、運転者の視線が投写面２外にある状態から投写面２内に入り、かつ、投写面２内に視線がある状態が第二の時間継続した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）にのみ、運転者の視線が投写面２外から投写面２内に移ったと判断する。

　また、システム制御部６０は、運転者の視線が投写面２外から投写面２内に移ったと判断してから、さらに第一の時間（例えば１秒～４秒程度）経過後に、投写条件を第一の条件から第二の条件に変更して、この第二の条件で投写表示部に投写光の投写を行わせる（ステップＳ１２）。

　ステップＳ１２において、システム制御部６０は、まずは第二の条件のサブ条件（ａ）を設定し、その後、第二の条件のサブ条件（ｂ）を設定し、最後に第二の条件のサブ条件（ｃ）を設定する。これにより、投写画像によって視認される虚像は、投写条件が例えば輝度であれば、虚像の輝度が徐々に高くなって基準輝度に戻ることになる。ステップＳ１２の処理の後は、ステップＳ１に処理が戻る。

　以上のように、図１に示すＨＵＤを用いれば、運転者の視線が投写面２外にある場合は、第一の投写条件によって投写面２への投写光の投写が行われる。また、運転者の視線が投写面２外から投写面２内に移った瞬間には、視認性の低い状態で虚像が運転者に提示された状態とである。このため、虚像に焦点が合う可能性を減らすことができ、進行方向の状況を運転者に正確に把握させることができる。

　また、図１のＨＵＤを用いれば、運転者が視線を投写面２外から投写面２内に移した場合でも、第一の時間が経過するまでは、投写条件が変わることはない。このため、視認性の低い虚像が提示されている第一の時間の間に、運転者は前方視野を十分に確認することができ、進行方向の状況を正確に把握することが可能となる。この第一の時間は、人間工学に基づいて適当な値を決めておくことができ、上述したように１秒～４秒程度の時間とすることがよい。

　また、図１のＨＵＤを用いれば、投写面２外に視線がある状態では、視認性、例えば輝度、を低下させることができる。輝度の低下として光源の発光量を制御する方式を採用した場合には、ＨＵＤの消費電力と発熱を低減することができる。

　また、図１のＨＵＤでは、運転者の視線が投写面２外にある状態から投写面２内に入り、かつ、投写面２内に視線がある状態が第二の時間継続した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）にのみ、第一の時間経過後に投写面２への光の投写条件を変更するものとしている。

　このため、運転者が視線を激しく動かしている状況において、投写条件が頻繁に切り替わることを防ぐことができる。したがって、ＨＵＤの耐久性を向上させたり、運転者或いは同乗者にとってＨＵＤの使用感を向上させたりすることができる。上記の第二の時間は、視線が安定したと判断できる程度の時間であればよく、実験的に求めて決めてもよいし、運転者の視線の履歴に基づいて値をリアルタイムで変化させてもよい。

　なお、図５においてステップＳ７の判定がＹＥＳのときに、すぐにステップＳ１０に移行するようにしてもよい。この場合は、ステップＳ８は削除し、ステップＳ７の判定がＮＯのときにはステップＳ１に処理を移行させる。また、この場合は、第一の時間を１秒～５秒程度としておくのが好ましい。このような動作であっても、視線を投写面２外から投写面２内に移したときに、運転者にすぐに視認性の高い虚像が提示されることはない。このため、虚像に焦点が合ってしまって背景に注意がいきにくくなるのを避けることができ、進行方向の状況を正確に把握することが可能となる。

　また、図５のステップＳ１２において、システム制御部６０は、ステップＳ１０の処理から第一の時間経過を待たずに、投写条件を第二の条件に変更してもよい。

　投写条件が第二の条件に変更された場合、この第二の条件にしたがって投写面２に投写光が投写され、この投写光に基づく虚像が運転者に視認可能になるまでには若干の時間がかかる。この時間においては、視認性の低い虚像が視認可能な状態となるため、虚像に焦点が合ってしまって背景に注意がいきにくくなるのを避けることができ、進行方向の状況を正確に把握することが可能となる。

　また、上記の若干の時間が非常に短時間であっても、第二の条件を複数のサブ条件に分けておき、まずは視認性が最も低いサブ条件（ａ）を設定することで、投写条件が瞬時に切り替わることによる、虚像の視認性の変化を抑えることができる。この結果、虚像に焦点が合ってしまって背景に注意がいきにくくなるのを避けることができ、進行方向の状況を正確に把握することが可能となる。

　なお、図５のステップＳ１２における第一の時間はマニュアル設定可能にしておくことが好ましい。具体的には、操作部８０としての表示部（タッチパネル）に表示再開時間設定画面を表示させ、この画面上においてボタン操作により、第一の時間を任意に設定できるようにする。ただし、第一の時間の最短時間（例えば１秒）は予め決められており、それより短い時間に設定することはできない。そのようにすることで、運転者の視線が光の投写範囲内にあると判断してから、すぐに画像の投写条件が変更されてしまうことを防止することができる。

　また、図１のＨＵＤに用いれば、投写条件を第一の条件から第二の条件に変更するときに、虚像の視認性が時間経過と共に徐々に高くなるため、自然な形で虚像を視認性が最大の状態に戻すことができる。

　図３に示した輝度、彩度、大きさ、距離、及び位置のうちのどれを投写条件として設定するかは、ＨＵＤの利用者によってマニュアルで設定可能としてもよい。

　例えば、操作部８０の表示部（タッチパネル付）に、図３に示すような画面を表示させ、輝度、彩度、大きさ、距離、位置の５つの中から１つを選択できるようにすればよい。

　操作部８０は、自動車に搭載される表示部（例えば、センターコンソールにあるタッチパネル付のディスプレイ）及び操作ボタン等としたが、運転者又は同乗者が所持する電子機器と通信する通信部を自動車内に設け、電子機器で操作された信号をこの通信部で受信してシステム制御部６０に出力するようにしてもよい。この通信部はＨＵＤに内蔵してもよい。

　電子機器は、スマートフォン、カメラ付き携帯電話機、タブレット端末（携帯情報端末）等の携帯型コンピュータであって、電子機器上で図３に示す画面を表示させて各種情報を入力できるものであればよい。これにより、操作部８０と同等の操作を行うことができる。

　なお、図１のＨＵＤでは、投写ユニット５０として、投写面２に投写された光に基づく画像が投写面２において実像として運転者に視認可能となるように光学設計を行った光学系を用いてもよい。この場合も、運転者が視線を投写面２外から投写面２内に移した場合に、視認性が最大となる実像が見えてしまうと、進行方向の状況を正確に把握することが難しくなるため、本発明を適用することが有効となる。

　以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

　開示された投写型表示装置は、光源と、上記光源から出射される光を空間変調する光変調素子と、上記光変調素子により空間変調された光を投写光として乗り物に搭載された投写面に投写する投写部とを含む投写表示部と、上記乗り物の運転者の視線を検出する視線検出部と、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外にある状態では、上記投写表示部による上記投写面への上記投写光の投写条件を第一の条件に制御し、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外から上記投写面内に移ったと判断した状態では、上記投写条件を上記第一の条件より上記投写光に基づく画像の視認性が高い第二の条件に制御する投写制御部と、を備える投写型表示装置である。

　開示された投写型表示装置は、上記第二の条件は、上記画像の視認性が異なる複数のサブ条件を含み、上記投写制御部は、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外から上記投写面内に移ったと判断すると、上記投写条件を視認性が低いサブ条件から視認性が高いサブ条件へと順次変更する投写型表示装置である。

　開示された投写型表示装置は、上記投写条件は、上記投写光に基づく画像の輝度、彩度、又は大きさであり、上記第一の条件は、上記第二の条件より輝度、彩度、又は大きさい条件である投写型表示装置である。

　開示された投写型表示装置は、上記投写条件は、上記投写光によって結像される虚像の上記投写面からの距離であり、上記第一の条件は、上記第二の条件より上記距離が大きい条件である投写型表示装置である。

　開示された投写型表示装置は、上記投写条件は、上記投写光に基づく画像の位置であり、上記第一の条件は、上記画像の位置を上記第二の条件より上記投写面の端部側に寄せた条件である投写型表示装置である。

　開示された投写型表示装置は、上記投写制御部は、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外から上記投写面内に移ったと判断した時点から第一の時間経過後に、上記投写条件を上記第一の条件から上記第二の条件に変更する投写型表示装置である。

　開示された投写型表示装置は、上記第一の時間がマニュアル設定可能である投写型表示装置である。

　開示された投写型表示装置は、上記投写制御部は、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外にある状態から上記投写面内に移り、上記視線が上記投写面内に第二の時間継続して存在する場合に、上記視線が上記投写面外から上記投写面内に移ったと判断する投写型表示装置である。

　開示された投写型表示装置は、上記投写条件をマニュアル設定可能である投写型表示装置である。

　開示された投写制御方法は、光源と、上記光源から出射される光を空間変調する光変調素子と、上記光変調素子により空間変調された光を投写光として乗り物に搭載された投写面に投写する投写部とを含む投写表示部と、上記乗り物の運転者の視線を検出する視線検出部と、を有する投写型表示装置による投写制御方法であって、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外にある状態では、上記投写表示部による上記投写面への上記投写光の投写条件を第一の条件に制御し、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外から上記投写面内に移ったと判断した状態では、上記投写条件を上記第一の条件より上記投写光に基づく画像の視認性が高くなる第二の条件に制御する投写制御ステップを備える投写制御方法である。

　開示された投写制御方法は、上記第二の条件は、上記画像の視認性が異なる複数のサブ条件を含み、上記投写制御ステップでは、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外から上記投写面内に移ったと判断すると、上記投写条件を視認性が低いサブ条件から視認性が高いサブ条件へと順次変更する投写制御方法である。

　開示された投写制御方法は、上記投写条件は、上記投写光に基づく画像の輝度、彩度、又は大きさであり、上記第一の条件は、上記第二の条件より輝度、彩度、又は大きさを小さくした条件である投写制御方法である。

　開示された投写制御方法は、上記投写条件は、上記投写光によって視認される虚像の上記投写面からの距離であり、上記第一の条件は、上記第二の条件より上記距離が大きい条件である投写制御方法である。

　開示された投写制御方法は、上記投写条件は、上記投写光に基づく画像の位置であり、上記第一の条件は、上記画像の位置を上記第二の条件より上記投写面の端部側に寄せた条件である投写制御方法である。

　開示された投写制御方法は、上記投写制御ステップでは、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外から上記投写面内に移ったと判断した時点から第一の時間経過後に、上記投写条件を上記第一の条件から上記第二の条件に変更する投写制御方法である。

　開示された投写制御方法は、上記投写制御ステップでは、上記視線検出部により検出される視線が上記投写面外にある状態から上記投写面内に移り、上記視線が上記投写面内に第二の時間継続して存在する場合に、上記視線が上記投写面外から上記投写面内に移ったと判断する投写制御方法である。

　本発明の投写型表示装置は、特に自動車に搭載して利便性が高く、有効である。

２　投写面
１０　撮像部
４０　光源ユニット
４４　光変調素子
４５　駆動部
５０　投写ユニット
６０　システム制御部
７０　視線検出部

Claims (16)

1. 　光源と、前記光源から出射される光を空間変調する光変調素子と、前記光変調素子により空間変調された光を投写光として乗り物に搭載された投写面に投写する投写部とを含む投写表示部と、
   　前記乗り物の運転者の視線を検出する視線検出部と、
   　前記視線検出部により検出される視線が前記投写面外にある状態では、前記投写表示部による前記投写面への前記投写光の投写条件を第一の条件に制御し、前記視線検出部により検出される視線が前記投写面外から前記投写面内に移ったと判断した状態では、前記投写条件を前記第一の条件より前記投写光に基づく画像の視認性が高い第二の条件に制御する投写制御部と、を備える投写型表示装置。
2. 　請求項１記載の投写型表示装置であって、
   　前記第二の条件は、前記画像の視認性が異なる複数のサブ条件を含み、
   　前記投写制御部は、前記視線検出部により検出される視線が前記投写面外から前記投写面内に移ったと判断すると、前記投写条件を視認性が低いサブ条件から視認性が高いサブ条件へと順次変更する投写型表示装置。
3. 　請求項１又は２記載の投写型表示装置であって、
   　前記投写条件は、前記投写光に基づく画像の輝度、彩度、及び大きさの少なくとも一つであり、
   　前記第一の条件は、前記第二の条件より輝度、彩度、及び大きさの少なくとも一つが小さい条件である投写型表示装置。
4. 　請求項１又は２記載の投写型表示装置であって、
   　前記投写条件は、前記投写光によって結像される虚像の前記投写面からの距離であり、
   　前記第一の条件は、前記第二の条件より前記距離が大きい条件である投写型表示装置。
5. 　請求項１又は２記載の投写型表示装置であって、
   　前記投写条件は、前記投写光に基づく画像の位置であり、
   　前記第一の条件は、前記画像の位置を前記第二の条件より前記投写面の端部側に寄せた条件である投写型表示装置。
6. 　請求項１～５のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
   　前記投写制御部は、前記視線検出部により検出される視線が前記投写面外から前記投写面内に移ったと判断した時点から第一の時間経過後に、前記投写条件を前記第一の条件から前記第二の条件に変更する投写型表示装置。
7. 　請求項６記載の投写型表示装置であって、
   　前記第一の時間がマニュアル設定可能である投写型表示装置。
8. 　請求項１～７のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
   　前記投写制御部は、前記視線検出部により検出される視線が前記投写面外にある状態から前記投写面内に移り、前記視線が前記投写面内に第二の時間継続して存在する場合に、前記視線が前記投写面外から前記投写面内に移ったと判断する投写型表示装置。
9. 　請求項１～８のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
   　前記投写条件をマニュアル設定可能である投写型表示装置。
10. 　光源と、前記光源から出射される光を空間変調する光変調素子と、前記光変調素子により空間変調された光を投写光として乗り物に搭載された投写面に投写する投写部とを含む投写表示部と、前記乗り物の運転者の視線を検出する視線検出部と、を有する投写型表示装置による投写制御方法であって、
    　前記視線検出部により検出される視線が前記投写面外にある状態では、前記投写表示部による前記投写面への前記投写光の投写条件を第一の条件に制御し、前記視線検出部により検出される視線が前記投写面外から前記投写面内に移ったと判断した状態では、前記投写条件を前記第一の条件より前記投写光に基づく画像の視認性が高くなる第二の条件に制御する投写制御ステップを備える投写制御方法。
11. 　請求項１０記載の投写制御方法であって、
    　前記第二の条件は、前記画像の視認性が異なる複数のサブ条件を含み、
    　前記投写制御ステップでは、前記視線検出部により検出される視線が前記投写面外から前記投写面内に移ったと判断すると、前記投写条件を視認性が低いサブ条件から視認性が高いサブ条件へと順次変更する投写制御方法。
12. 　請求項１０又は１１記載の投写制御方法であって、
    　前記投写条件は、前記投写光に基づく画像の輝度、彩度、及び大きさの少なくとも一つであり、
    　前記第一の条件は、前記第二の条件より輝度、彩度、及び大きさの少なくとも一つを小さくした条件である投写制御方法。
13. 　請求項１０又は１１記載の投写制御方法であって、
    　前記投写条件は、前記投写光によって結像される虚像の前記投写面からの距離であり、
    　前記第一の条件は、前記第二の条件より前記距離が大きい条件である投写制御方法。
14. 　請求項１０又は１１記載の投写制御方法であって、
    　前記投写条件は、前記投写光に基づく画像の位置であり、
    　前記第一の条件は、前記画像の位置を前記第二の条件より前記投写面の端部側に寄せた条件である投写制御方法。
15. 　請求項１０～１４のいずれか１項記載の投写制御方法であって、
    　前記投写制御ステップでは、前記視線検出部により検出される視線が前記投写面外から前記投写面内に移ったと判断した時点から第一の時間経過後に、前記投写条件を前記第一の条件から前記第二の条件に変更する投写制御方法。
16. 　請求項１０～１５のいずれか１項記載の投写制御方法であって、
    　前記投写制御ステップでは、前記視線検出部により検出される視線が前記投写面外にある状態から前記投写面内に移り、前記視線が前記投写面内に第二の時間継続して存在する場合に、前記視線が前記投写面外から前記投写面内に移ったと判断する投写制御方法。

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