WO2017056217A1 - 表示装置および表示像投影方法ならびにヘッドアップディスプレイ - Google Patents

表示装置および表示像投影方法ならびにヘッドアップディスプレイ Download PDF

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昭央 三沢
裕己 永野
裕司 藤田
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    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features

Definitions

  • the present invention relates to a display device, a display image projection method, and a head-up display.
  • a head-up display that projects speed and various warning displays on the windshield and displays the projected display image superimposed on the scenery in front of the vehicle is provided. Proposed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laying-Open No. 2015-102695 states that “a display device emits display light representing an image toward a transparent member and displays a virtual image of the image by display light reflected by the transparent member.
  • a display device that emits display light representing the image; and an optical element that receives the display light emitted from the display means and transmits the incident display light.
  • An optical element that emits display light toward the transparent member by changing the angle of the optical axis of the emitted light with respect to the optical axis of the optical element, the optical element being capable of translation, and the translation of the optical element The optical path of the display light emitted from the optical element and reflected by the transparent member changes accordingly.
  • JP 2012-83534 A includes “a display unit that forms an image and a transparent display plate that reflects display light projected from the display unit, and the display unit includes: Main image generating means for generating main display elements such as characters and symbols to be presented to the user, and generating at least one auxiliary element by changing at least one of the position, brightness, size, and color of the main display elements Auxiliary element generating means for generating the display image by superimposing one or more auxiliary elements on the main display element.
  • Patent Document 1 With the technique described in Patent Document 1, it is possible to display a display image (virtual image) such as a character or a symbol at an equivalent position for users with different viewpoint heights. However, in the technique described in Patent Document 1, a double image is generated due to refraction of display light, and the visibility of the display image may be reduced.
  • a display image virtual image
  • a double image is generated due to refraction of display light, and the visibility of the display image may be reduced.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the visibility of a display image projected by a display device.
  • a display device projects a display image including at least one of a first image that is longer in the left-right direction than the vertical direction and a second image that is longer in the vertical direction than the left-right direction.
  • the display image and the first image and the second image according to an amount of shift between the display image and a ghost image that is viewed in a shift direction with respect to the display image.
  • a control unit that generates the display image in which at least one of the widths is changed.
  • the image display unit may emit display light for projecting the display image generated by the control unit.
  • the display image projection method includes at least one of a first image that is longer in the left-right direction than the vertical direction and a second image that is longer in the vertical direction than the left-right direction.
  • a display image projection method in a display device for projecting a display image wherein the control unit is configured according to a shift amount between the display image and a ghost image that is viewed in a shift direction with respect to the display image.
  • the image display unit includes a display light emitting step of emitting display light for projecting the display image generated by the control unit.
  • a head-up display includes a display device that emits display light for projecting a display image, a polarizing device that reflects the display light emitted by the display device, and the polarization An optical element that emits the display light reflected by the device toward the windshield of the vehicle, a pupil position detection unit that calculates pupil position information for specifying the position of the driver's pupil, and the pupil position information And a control unit that moves the height of the optical element to a position where the double image does not occur.
  • the visibility of the display image projected by the display device is improved.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an outline of a configuration example of a head-up display in Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an outline of a configuration example of a display device according to Embodiment 1.
  • FIG. (A)-(c) is a figure which shows the example of a display in Embodiment 1, (a) is the example of a display before a font process, (b) is the example of a display after a 1st font process, ( c) is a diagram showing a display example after the second font processing.
  • FIG. 1 (A)-(c) is a figure which shows the example of a display in Embodiment 1, (a) is the example of a display before a font process, (b) is the example of a display after a 1st font process, ( c) is a diagram showing another display example after the second font processing. (A), (b) is a figure which shows the example of a display in Embodiment 1, (a) shows the example of a display before font processing, (b) shows the example of a display after 1st font processing.
  • (A), (b) is a figure which shows the example of a display in Embodiment 1
  • (a) is the example of a display after a 2nd font process
  • (b) is the table
  • (A), (b) is a figure which shows the example of a display in Embodiment 1, (a) shows the example of a display before a font process, (b) shows the example of a display after a 4th font process.
  • FIG. (A), (b) is a figure explaining a 4th font process, (a) is the process which extracts the area
  • FIG. 5 is a diagram showing an outline of overall processing of the display device in Embodiment 1.
  • 6 is a diagram illustrating an outline of a configuration example of a head-up display according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an outline of a configuration example of a head-up display according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an outline of a configuration example of a head-up display according to Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an outline of a configuration example of a head-up display in Embodiment 2.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a configuration example of a head-up display according to the first embodiment.
  • the vertical direction viewed from the driver will be described as the vertical direction of the display image 1204, and the horizontal direction viewed from the driver will be described as the horizontal direction of the display image 1204.
  • a windshield 120 which is a transmissive member onto which display lights 11 and 12 are projected, has an intermediate film 1201 sandwiched between an outer glass 1200, an inner glass 1202, an outer glass 1200, and an inner glass 1202. Are joined together.
  • the windshield 120 is located in front of the driver who drives the vehicle, for example.
  • the operation is as follows. For example, an image including traffic information in the navigation device is projected on the windshield 120 as a display image 1204.
  • the display light 12 projected on the windshield 120 is reflected by the windshield 120 and enters the driver's pupil 1205. Then, the driver can visually recognize a display image 1204 made up of traffic information in the navigation device, for example, superimposed on the scenery in front of the vehicle.
  • the display device 10 and the polarization device 20 are stored in, for example, a dashboard.
  • the display device 10 includes, for example, a liquid crystal element and a light source. And the display apparatus 10 produces
  • the display lights 11 and 12 emitted from the display device 10 are applied to the polarizing device 20. Thereafter, the display lights 11 and 12 irradiated on the polarizing device 20 are reflected toward the windshield 120. Then, the display lights 11 and 12 reflected by the polarizing device 20 are incident on the inner glass 1202.
  • the display light 12 is reflected by the surface of the inner glass 1202 and enters the pupil 1205.
  • the driver visually recognizes the display image 1204.
  • the display light 11 is incident on the pupil 1205 by being reflected by the back surface of the outer glass 1200.
  • the driver visually recognizes the ghost image 1203. In this way, there are two optical paths reaching the pupil 1205, and the driver visually recognizes the display image 1204 and the ghost image 1203 by overlapping them vertically.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of a configuration example of the display device 10 according to the first embodiment. As illustrated in FIG. 2, the display device 10 includes an image display unit 100 and a control unit 200.
  • the display device 10 includes a processor, a memory, and the like, and causes the computer of the display device 10 to function by executing a program on the memory by the processor.
  • the control unit 200 includes a pupil position detection unit 210, a font processing unit 220, and a double image shift amount calculation unit 230.
  • the control unit 200 extends in the left-right direction (longer in the left-right direction than in the up-down direction) according to the shift amount m between the display image and the ghost image that is visually recognized as shifted in the shift direction with respect to the display image. And a second image that extends in the vertical direction (longer in the vertical direction than in the horizontal direction) and generates a display image in which the width of the image is changed (changes in the short direction).
  • the 1st image (horizontal line) contained in a display image is the figure (for example, arrow) showing the content of the straight line and curve which extend in a horizontal direction (left-right direction), and traffic information.
  • the extended second image (vertical line) included in the display image is a straight line or curve extending in the vertical direction (vertical direction) or the content of traffic information (for example, an arrow).
  • the pupil position detection unit 210 of the control unit 200 is input from, for example, an imaging unit (the imaging unit is attached to a vehicle rearview mirror, a meter panel, or the like in a state where the imaging element is directed toward the driver).
  • the position of the pupil is detected by analyzing the image data of the image including the driver's pupil. Further, the pupil position detection unit 210 calculates pupil position coordinates for specifying the detected pupil position. Then, the pupil position detection unit 210 inputs the calculated pupil position coordinates to the double image shift amount calculation unit 230.
  • the pupil position detection unit 210 includes a vehicle mirror (rear mirror) mounting position (specified by three-dimensional coordinates for specifying a position at which the mirror is mounted) and the mirror vertical direction with respect to the horizontal plane. The pupil position coordinates may be calculated based on the angle and the angle in the horizontal direction of the mirror with respect to the vertical plane orthogonal to the mirror.
  • the double image shift amount calculation unit 230 of the control unit 200 includes the pupil position coordinates input from the pupil position detection unit 210, the position and tilt of the polarizing device (tilt with respect to the horizontal plane), and the tilt of the windshield (tilt with respect to the horizontal plane). And a deviation amount m between the display image and the ghost image is calculated based on the thickness of the windshield.
  • the double image shift amount calculation unit 230 inputs the calculated shift amount m to the font processing unit 220.
  • FIGS. 3A to 3C are diagrams illustrating an example of font processing.
  • the display image 1204 includes a horizontal line 1211 that is a first image extending in the horizontal direction and a vertical line 1210 that is a second image extending in the vertical direction. .
  • the display image 1204 does not necessarily include the first image extending in the left-right direction and the second image extending in the up-down direction, and includes at least one of them.
  • FIG. 3A shows a display example before font processing.
  • the ghost image 1203 is visually recognized as being shifted upward by a shift amount m in the shift direction with respect to the display image 1204.
  • the shift amount m is, for example, the distance from each part of the display image 1204 (upper right corner 1301, lower left corner 1302, etc.) to the corresponding part of the ghost image 1203 (upper right corner 1401, lower left corner, etc.). More specifically, for example, the distance from the upper right corner 1301 of the display image to the upper right corner 1401 of the ghost image is the shift amount m.
  • the shift amount m input to the font processing unit 220 of the control unit 200 is a value half the value of t which is the width of the vertical line 1210 and the horizontal line 1211 of the display image 1204 ( The value obtained by multiplying t by 0.5) or less.
  • a ghost image 1203 with a shift amount m is visually recognized above the vertical line 1210 and the horizontal line 1211 constituting the display image 1204.
  • the width of the vertical line 1210 is visually recognized at t, whereas the horizontal line 1211 is integrated with the upper ghost image 1203 and is visually recognized with a width T obtained by adding the width t and the shift amount m. Therefore, in the example shown in FIG. 3A, the width of the horizontal line 1211 displayed integrally with the ghost image 1203 is recognized to be thicker than the width of the vertical line 1210. Since the width is different from 1211, the driver feels uncomfortable.
  • FIG. 3B shows a display example after the first font processing.
  • the font processing unit 220 of the control unit 200 displays a display image 1204 in which the width of the horizontal line (first image) 1211 is changed according to the input shift amount m.
  • the first font processing for generating is performed. Specifically, the font processing unit 220 generates a display image 1204 in which the width of the horizontal line 1211 is narrowed by the shift amount m. Note that the font processing unit 220 may narrow the width of the horizontal line 1211 upward or downward.
  • the horizontal line 1211 having the width t ⁇ m is visually recognized with the width t integrally with the ghost image 1203 having the upper width m.
  • the width of the horizontal line 1211 displayed integrally with the ghost image 1203 is visually recognized with the same width as the width of the vertical line 1210, and the uncomfortable feeling given to the driver can be reduced.
  • the font processing unit 220 determines whether the vertical line (second image) corresponds to the input shift amount m. ) Second font processing for generating a display image 1204 with the width of 1211 changed may be performed. Specifically, the font processing unit 220 generates a display image 1204 in which the width of the vertical line 1210 is increased by the shift amount m.
  • the horizontal line 1211 having the width t is visually recognized with the width t + m integrally with the ghost image 1203 having the upper width m.
  • the width of the horizontal line 1211 displayed integrally with the ghost image 1203 is visually recognized with the same width as the width of the vertical line 1210, and the uncomfortable feeling given to the driver can be reduced.
  • the font processing unit 220 may increase the width of the vertical line 1210 in the left direction or increase the width in the right direction.
  • FIG. 4A to FIG. 4C are used for font processing when the shift amount m is equal to or greater than half the value of t, which is the width of the vertical line 1210 and the width of the horizontal line 1211, and less than t. I will explain.
  • FIG. 4A shows a display example before font processing.
  • the ghost image 1203 is visually recognized as shifted upward by a shift amount m with respect to the display image 1204.
  • the displacement amount m is a half value of t which is the width of the vertical line 1210 and the horizontal line 1211 of the display image 1204 (a value obtained by multiplying t by 0.5). It exceeds and is t or less.
  • FIG. 4B is a diagram showing a display example after the first font processing.
  • FIG. 4C shows a display example after the second font processing.
  • the font processing unit 220 of the control unit 200 firstly explains according to the inputted deviation amount m with reference to FIG. The first font processing is performed, and then the second font processing described with reference to FIG. 4C is performed. More specifically, the font processing unit 220 reduces the width of the horizontal line by 2t ⁇ T and reduces the width of the vertical line 1210 to 2m ⁇ when the shift amount m exceeds half the value of t and equal to or less than t.
  • a display image 1204 thickened by t is generated.
  • the width of the horizontal line (first image) 1211 becomes Tt (that is, the shift amount m).
  • the horizontal line 1211 is visually recognized with a width of 2 m (a width obtained by doubling the displacement amount m) integrally with the upper ghost image 1203.
  • the width of the vertical line (second image) 1210 is increased by 2 m ⁇ t by the second font processing.
  • the width of the vertical line 1210 is 2 m.
  • FIGS. 5A, 5 B, 6 A, and 6 font processing in the case where the displacement amount m exceeds the value of t, which is the width of the vertical line 1210 and the width of the horizontal line 1211, is illustrated in FIGS. 5A, 5 B, 6 A, and 6.
  • t which is the width of the vertical line 1210 and the width of the horizontal line 1211
  • FIGS. 5A, 5 B, 6 A, and 6B A description will be given using (b).
  • the shape of the character is complicated (for example, when the character is a kanji or hiragana character)
  • FIGS. 5A, 5B, 6A, and 6B are used. Processing may be performed.
  • FIG. 5A shows a display example before font processing.
  • the ghost image 1203 is visually recognized as being shifted upward by the shift amount m with respect to the display image 1204.
  • the shift amount m exceeds the value of t, which is the width of the vertical line 1210 and the width of the horizontal line 1211 of the display image 1204, and the horizontal line 1211 of the display image 1204 and the ghost image 1203.
  • t the width of the vertical line 1210 and the width of the horizontal line 1211 of the display image 1204
  • a gap having a height of s is visually recognized.
  • the font processing unit 220 of the control unit 200 first performs the first font processing described in FIG. 5B according to the input displacement amount m, Thereafter, the second font processing described in FIG. 6A is performed, and finally the third font processing described in FIG. 6B is performed.
  • FIG. 5B shows a display example after the first font processing.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a display example after the second font processing.
  • the font processing unit 220 performs first font processing (FIG. 5B) that thickens the width of the horizontal line (first image) 1211 by s (the height of the gap, which is equal to T ⁇ 2t). Thereafter, the second font processing (FIG. 6A) is performed, in which the width of the vertical line (second image) 1210 is increased by s + m (a value obtained by adding the height of the gap and the displacement amount m). Finally, the length of the vertical line 1210 is increased to a length of (t + s + m) / t times compared to the length before the third font process, and the length of the horizontal line 1211 is set before the third font process. The third font processing (FIG. 6 (b)) is performed to make the length (t + s + m) / t times longer than the length of.
  • the gap between the horizontal line 1211 of the display image 1204 and the ghost image 1203 is eliminated by performing the first font processing. Further, the horizontal line 1211 is visually recognized with a width of T + s integrally with the upper ghost image 1203.
  • the width of the vertical line 1210 is T + s.
  • the vertical line 1210 is visually recognized with the same width as the horizontal line 1211 displayed integrally with the ghost image 1203.
  • the vertical line 1210 and the horizontal line 1211 displayed integrally with the ghost image 1203 are both T + s, the vertical line 1210 and the horizontal line 1211 become too thick, and the readability of the character deteriorates. there is a possibility. Therefore, after the first font processing and the second font processing are performed, the third font processing for adjusting the aspect ratio is performed.
  • the length of the vertical line 1210 is increased to a length (t + s + m) / t times longer than the length before the third font processing by the third font processing. Is done.
  • the length of the horizontal line 1211 is increased to a length of (t + s + m) / t times compared to the length before the third font processing. That is, when the shift amount m between the display image 1204 and the ghost image 1203 exceeds the width of the horizontal line, the control unit 200 increases the width of the horizontal line and the width of the vertical line, and sets the length of the horizontal line and the length of the vertical line. A display image 1204 with a longer length is generated. As a result, the vertical line 1210 is visually recognized with the same width as the horizontal line 1211 displayed integrally with the ghost image 1203, and the shape of the character before the first font processing and the second font processing is maintained. Can maintain the legibility of characters.
  • FIG. 7A shows a display example before font processing.
  • the ghost image 1203 is visually recognized with respect to the display image 1204 shifted in the shift direction (upward in the case of FIG. 7A) by the shift amount m.
  • a ghost image 1203 with a shift amount m is visually recognized above the vertical line 1210 and the horizontal line 1211 constituting the display image 1204.
  • FIG. 7B shows a display example after the fourth font processing.
  • a ghost image 1700 that has been subjected to gradation processing is displayed in a region where the ghost image 1203 is visually recognized by the fourth font processing by the font processing unit 220.
  • the ghost image 1700 that has been subjected to gradation processing is displayed by the font processing unit 220 performing gradation processing on the display image 1204 that gradually decreases the luminance from the color of the display image 1204.
  • a visual image obtained by combining the gradation-processed display image 1204 and the gradation-processed ghost image 1700 can be visually recognized as a single gradation-processed image as a whole, and the driver can feel less uncomfortable.
  • FIG. 8A is a diagram for explaining processing for extracting a region where a shift has occurred
  • FIG. 8B is a diagram for explaining processing for applying gradation to the gradation application region.
  • the font processing unit 220 of the control unit 200 divides the display image 1204 into strips at predetermined intervals in the direction in which the deviation occurs.
  • the deviation occurs in the vertical direction.
  • the font processing unit 220 divides the display image 1204 into strips at predetermined intervals in the vertical direction.
  • the font processing unit 220 divides the display image 1204 into strips at predetermined intervals in the left-right direction when the shift occurs in the left-right direction.
  • the font processing unit 220 divides the display image 1204 into strips at predetermined intervals in the oblique direction.
  • the font processing unit 220 extracts a gradation application region 802 and a gradation non-application region 803 from the divided display image 801 divided into strips. It should be noted that the font processing unit 220 extracts a region with a shift width t on the shift direction side from the divided display image 801 as 802 and extracts the other region as a gradation non-applied region 803. Then, the font processing unit 220 generates a gradation display image in which the brightness is gradually reduced from the color of the display image in the gradation application region 802 extracted from the display image 1204.
  • the image display unit 100 emits display light for projecting the display image 1204 generated by the process shown in any of FIGS. 3 to 8 described above by the font processing unit 220 of the control unit 200.
  • FIG. 9 is a diagram showing an overview of the overall processing of the display device 10 according to the first embodiment.
  • the imaging unit 30 images the driver's pupil 1205.
  • the imaging unit 30 inputs image data of an image including the driver's pupil 1205 captured in S ⁇ b> 901 to the control unit 200.
  • the pupil position detection unit 210 of the control unit 200 detects the position of the pupil by analyzing the image data input from the imaging unit 30. Further, the pupil position detection unit 210 calculates pupil position coordinates for specifying the detected pupil position. Then, the pupil position detection unit 210 inputs the calculated pupil position coordinates to the double image shift amount calculation unit 230.
  • the double image shift amount calculation unit 230 of the control unit 200 determines the pupil position coordinates input in S903, the position and tilt of the polarizing device 20 (tilt with respect to the horizontal plane), and the windshield 120. Based on the inclination (inclination with respect to the horizontal plane) and the thickness of the windshield 120, a deviation amount m between the display image 1204 and the ghost image 1203 is calculated.
  • the double image shift amount calculation unit 230 inputs the calculated shift amount m to the font processing unit 220.
  • the font processing unit 220 of the control unit 200 determines whether or not the shift amount m input in S904 exceeds the character width (t). When the font processing unit 220 of the control unit 200 determines that the displacement amount m does not exceed the character width (t) (S905-No), the process proceeds to S907. On the other hand, when the font processing unit 220 of the control unit 200 determines that the shift amount m exceeds the character width (t) (S905-Yes), the process proceeds to S906.
  • step S906 the font processing unit 220 of the control unit 200 performs first font processing (described above, with the width of the horizontal line 1211 thickened by s (the height of the gap, which is equal to T-2t). 5 (b)). Further, the font processing unit 220 performs the second font processing (described above, FIG. 6A) in which the width of the vertical line 1210 is increased by s + m (a value obtained by adding the height of the gap and the shift amount m). . The font processing unit 220 also increases the length of the vertical line 1210 to (t + s + m) / t times the length before the third font processing, and the length of the horizontal line 1211 The third font processing (described above, FIG. 6B) is performed so as to be lengthened to a length of (t + s + m) / t times compared to the length of 3 before the font processing.
  • first font processing described above, with the width of the horizontal line 1211 thickened by s (the height of the gap, which is equal
  • step S905 the font processing unit 220 of the control unit 200 determines in step S907 that the shift amount m input in step S904 exceeds the value obtained by multiplying the character width (t) by 0.5, and It is determined whether or not the character width (t) or less.
  • the font processing unit 220 of the control unit 200 determines that the displacement amount m exceeds 0.5 times the character width (t) and is not less than the character width (t) (No in S907)
  • the process proceeds to S909. move on.
  • the font processing unit 220 of the control unit 200 determines that the shift amount m exceeds 0.5 times the character width (t) and is equal to or less than the character width (t) (S907—Yes). , The process proceeds to S908.
  • the font processing unit 220 performs the first font processing (described above, FIG. 4B), and then performs the second font processing (described above, FIG. 4C). Specifically, the font processing unit 220 generates a display image 1204 in which the width of the horizontal line is reduced by 2t-T and the width of the vertical line 1210 is increased by 2 m ⁇ t.
  • the font processing unit 220 of the control unit 200 determines that the shift amount m input in S904 is not 0, but less than the value obtained by multiplying the character width (t) by 0.5. It is determined whether or not.
  • the font processing unit 220 of the control unit 200 determines that the shift amount m is 0, that is, there is no shift (No in S909), the process in the font processing unit 220 is not performed, and the process proceeds to S911.
  • the font processing unit 220 of the control unit 200 determines that the shift amount m is not 0 and is equal to or less than a value obtained by multiplying the character width (t) by 0.5 (S909-Yes) the process proceeds to S910.
  • the font processing unit 220 generates a display image 1204 in which the width of the horizontal line is reduced by the shift amount m.
  • the font processing unit 220 generates a display image 1204 in which the width of the vertical line is increased by the shift amount m.
  • the image display unit 100 emits display light for projecting the display image 1204 generated by the font processing unit 220 of the control unit 200 by any one of the above-described processes of S906, S908, and S910. .
  • the control unit 200 determines at least any one of the horizontal line 1211 and the vertical line 1210 included in the display image 1204 according to the shift amount between the display image 1204 and the ghost image 1203.
  • the double image can be made inconspicuous even when the display area of the head-up display is enlarged, and the display projected by the display device 10 The visibility of the image 1204 can be improved.
  • the control unit 200 when the shift amount between the display image 1204 and the ghost image 1203 does not exceed the width of the horizontal line 1211, the control unit 200 generates the display image 1204 in which the width of the vertical line 1210 is increased by the shift amount, thereby generating the ghost.
  • the width of the horizontal line 1211 displayed integrally with the image 1203 is visually recognized with the same width as the width of the vertical line 1210, and the uncomfortable feeling given to the driver can be reduced.
  • the control unit 200 when the shift amount between the display image 1204 and the ghost image 1203 does not exceed the width of the horizontal line 1211, the control unit 200 generates the display image 1204 by reducing the width of the horizontal line 1211 by the shift amount, thereby generating the ghost image.
  • An unpleasant feeling given to the driver can be reduced without changing the appearance of the display image 1204 visually recognized integrally with 1203 from the appearance of the display image 1204 before font processing.
  • control unit 200 increases the width of the horizontal line 1211 and the width of the vertical line 1210 to increase the length of the horizontal line 1211 and the vertical line.
  • control unit 200 generates a gradation-processed display image 1204 in which the luminance is changed stepwise or continuously in a shift direction from the color of the display image 1204, thereby making the double image less noticeable. Can be made.
  • the head-up display of the second embodiment is different from the head-up display of the first embodiment in that it further includes an optical element 40 that can move in the vertical direction. The differences between the second embodiment and the first embodiment will be described below mainly with reference to FIGS.
  • FIG. 10 is a diagram showing an outline of a configuration example of a conventional head-up display in which a double image is generated. As shown in FIG. 10, the display device 1 emits the generated display lights 11 and 12 to a polarizing device 20 configured with a mirror or the like.
  • Display lights 11 and 12 emitted from the display device 10 enter the polarization device 20. Thereafter, the display lights 11 and 12 incident on the polarizing device 20 are reflected toward the windshield. Then, the display lights 11 and 12 reflected by the polarizing device 20 are incident on the inner glass 1202.
  • the incident angle at which the display light 12 is incident on the inner glass 1202 of the windshield 120 is ⁇
  • the incident angle at which the display light 11 is incident on the inner glass 1202 is ⁇ 1.
  • the value of ⁇ ( ⁇ 1) is not “0”. For this reason, there are two optical paths that reach the pupil 1205, and the driver visually recognizes the display image 1204 and the ghost image 1203 by overlapping them vertically.
  • the head-up display according to the second embodiment includes a display device 10, a polarizing device 20, and an optical element 40 that can move in the vertical direction.
  • Display lights 11 and 12 emitted from the display device 10 enter the polarization device 20. Thereafter, the display lights 11 and 12 incident on the polarizing device 20 are reflected toward the optical element 40. The display lights 11 and 12 that pass through the optical element 40 are emitted from the optical element 40 with their directions changed. The display lights 11 and 12 emitted from the optical element 40 are incident on the inner glass 1202.
  • the optical element 40 emits the incident display lights 11 and 12 while changing directions at different angles.
  • the optical element 40 is held by, for example, a holding member (not shown) that can move in the vertical direction.
  • the optical element 40 can be translated in the vertical direction by moving the holding member in the vertical direction by the rotational power of the motor.
  • the distance between the optical element 40 and the polarizing device 20 is shortened. Then, in the state shown in FIG. 12, the display lights 11 and 12 are emitted from the surface of the optical element 40 in the direction of the driver's pupil 1205 in the state shown in FIG. 12 as compared with the state before being translated downward in FIG. 11. Emitted. Therefore, the display lights 11 and 12 are reflected above the windshield 120 in the state shown in FIG. 12 as compared to the state before being translated downward in FIG. That is, the display light 12 is reflected above the inner glass 1202 as compared to before being translated downward. In addition, the display light 11 is reflected above the outer glass 1200 as compared to before being translated downward.
  • the distance between the optical element 40 and the polarizing device 20 becomes longer.
  • the display lights 11 and 12 are emitted from the optical element 40 in the direction opposite to the driver's pupil 1205 in the state shown in FIG. 13 as compared with the state before being translated upward in FIG. 12. It is emitted from the surface. Therefore, the display lights 11 and 12 are reflected below the windshield 120 in the state shown in FIG. 13 as compared to the state before being translated upward in FIG.
  • the display light 11 is reflected below the outer glass 1200 as compared with before being translated upward. Accordingly, the height of the driver's pupil 1205 can be changed, and it is possible to display display images such as characters and symbols at equivalent positions for users with different viewpoint heights.
  • the reflected light of the display light 12 from the inner glass 1202 and the reflected light of the display light 11 from the outer glass 1200 are overlapped to enter the driver's pupil 1205.
  • the double image can be prevented by inserting 40.
  • FIG. 14 is a diagram showing an outline of a configuration example of the head-up display in the second embodiment.
  • the head-up display includes a display device 10, an imaging unit 30, and an optical element 40.
  • the display device 10 includes an image display unit 100, a control unit 200, and a storage unit 300.
  • the control unit 200 includes a pupil position detection unit 210, a double image shift amount calculation unit 230, and an optical element control unit 240.
  • the pupil position coordinates which are three-dimensional coordinates for specifying the position of the pupil 1205, and the height of the optical element 40 that does not generate a double image (the height of the optical element 40 is For example, the height from the road surface on which the automobile is traveling to the optical element 40) is stored in association with each other. That is, the display device 10 stores the pupil position coordinates and the height of the optical element in which ⁇ and ⁇ 1 are equal to each other in association with each other.
  • the imaging unit 30 inputs image data of an image including the captured driver's pupil 1205 to the control unit 200.
  • Image data input by the imaging unit 30 to the control unit 200 is input to the pupil position detection unit 210 of the control unit 200.
  • the pupil position detection unit 210 of the control unit 200 detects the position of the pupil by analyzing the image data of the image including the driver's pupil input from the imaging unit 30. Further, the pupil position detection unit 210 calculates pupil position coordinates for specifying the detected pupil position. Then, the pupil position detection unit 210 inputs the calculated pupil position coordinates (three-dimensional coordinates for specifying the pupil position) to the optical element control unit 240. Instead of detecting the position of the pupil by analyzing the image data, the pupil position detection unit 210 has a three-dimensional coordinate for specifying the mounting position of the mirror (back mirror) of the vehicle (the position where the mirror is mounted). ) And the angle in the vertical direction of the mirror with respect to the horizontal plane and the angle in the horizontal direction of the mirror with respect to the vertical plane orthogonal to the mirror may be calculated.
  • the optical element control unit 240 of the control unit 200 acquires from the storage unit 300 the height of the optical element 40 that does not generate a double image, corresponding to the pupil position coordinates input from the pupil position detection unit 210.
  • the optical element control unit 240 moves the optical element 40 so as to become the optical element 40 acquired from the storage unit 300. Thereby, the optical element 40 is moved to a height at which a double image is not generated.
  • the control unit 200 is not necessarily included in the display device 10 and may be included in the head-up display separately from the display device 10.
  • the three-dimensional coordinates for specifying the position of the pupil 1205 and the three-dimensional coordinates for specifying the position where the mirror is attached have, for example, the center of the windshield 120 or the center of the handle as the origin.
  • the control unit 200 moves the height of the optical element 40 to a position where no double image is generated based on the pupil position information, so that the double image is displayed.
  • the visibility of the display image 1204 projected by the display device 10 is improved.
  • the present invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment.
  • the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. .
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
  • Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
  • Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.

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Abstract

　上下方向よりも左右方向に長い第１の像と、左右方向よりも上下方向に長い第２の像との少なくともいずれか一方を含む表示像を投影する表示装置であって、表示像と、表示像に対してずれ方向にずれて視認されるゴースト像との、ずれ量に応じて、第１の像と、第２の像との少なくともいずれか一方の幅を変化させた表示像を生成する制御部と、制御部が生成した前記表示像を投影するための表示光を出射する画像表示部とを有する。

Description

表示装置および表示像投影方法ならびにヘッドアップディスプレイ
　本発明は、表示装置および表示像投影方法ならびにヘッドアップディスプレイに関する。
　運転者の視野の移動を抑え安全性を高めるために、速度や各種警告表示をフロントガラスに投影し、投影された表示像を車両前方の風景に重畳させて表示させるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が提案されている。
　特開２０１５－１０２６９５号公報（特許文献１）には、「表示装置は、像を表す表示光を透明部材に向けて出射し、前記透明部材で反射した表示光により前記像の虚像を表示する表示装置であって、前記像を表す表示光を出射する表示手段と、前記表示手段から出射された表示光が入射し、入射した表示光を透過させて出射する光学素子であって、入射光の光軸に対する出射光の光軸の角度を変化させることで前記透明部材に向けて表示光を出射する光学素子と、を備え、前記光学素子は平行移動可能であり、前記光学素子の平行移動に応じて、前記光学素子から出射されて前記透明部材で反射する表示光の光路が変化する」技術が記載されている。
　また、特開２０１２－８３５３４号公報（特許文献２）には、「画像を形成する表示手段と、前記表示手段から投射された表示光を反射する透明表示板とを備え、前記表示手段は、ユーザに提示する文字や記号等の主表示要素を生成する主画像生成手段と、前記主表示要素の位置、輝度、サイズ、色の少なくとも一つを変化させて、一つ以上の補助要素を生成する補助要素生成手段と、前記主表示要素に前記補助要素を一つ以上重ねて表示像を生成する」技術が記載されている。
特開２０１５－１０２６９５号公報 特開２０１２－８３５３４号公報
　特許文献１に記載されている技術では、視点の高さが異なるユーザに対して、同等の位置に文字や記号などの表示像（虚像）を表示することが可能になる。しかしながら特許文献１に記載されている技術では、表示光の屈折により二重像が発生し、表示像の視認性が低下する可能性がある。
　また、特許文献２に記載されている技術では、表示像（表示要素）に対して補助要素を重ねて表示することで、あたかも表示像に厚みがついたような立体的な表現となり、二重像を目立たなくできる。しかしながら、特許文献２に記載されている技術では、補助要素を重ねることで、表示像の形状が変形してしまい、表示像の視認性が低下する可能性がある。
　本発明の目的は、表示装置により投影される表示像の視認性を向上可能にする技術を提供することである。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
　本発明の一実施の形態の表示装置は、上下方向よりも左右方向に長い第１の像と、左右方向よりも上下方向に長い第２の像との少なくともいずれか一方を含む表示像を投影する表示装置であって、前記表示像と、前記表示像に対してずれ方向にずれて視認されるゴースト像との、ずれ量に応じて、前記第１の像と、前記第２の像との少なくともいずれか一方の幅を変化させた前記表示像を生成する制御部を有する。また、前記制御部が生成した前記表示像を投影するための表示光を出射する画像表示部を有する。
　また、本発明の一実施の形態の表示像投影方法は、上下方向よりも左右方向に長い第１の像と、左右方向よりも上下方向に長い第２の像との少なくともいずれか一方を含む表示像を投影する表示装置における表示像投影方法であって、制御部が、前記表示像と、前記表示像に対してずれ方向にずれて視認されるゴースト像との、ずれ量に応じて、前記第１の像と、前記第２の像との少なくともいずれか一方の幅を変化させた前記表示像を生成する表示像生成ステップを有する。また、画像表示部が、前記制御部が生成した前記表示像を投影するための表示光を出射する表示光出射ステップを有する。
　また、本発明の一実施の形態のヘッドアップディスプレイは、表示像を投影するための表示光を出射する表示装置と、前記表示装置により出射された前記表示光を反射する偏光装置と、前記偏光装置により反射された前記表示光を車両のフロントガラスに向けて出射する光学素子と、運転者の瞳の位置を特定するための瞳位置情報を算出する瞳位置検出部と、前記瞳位置情報に基づき、前記光学素子の高さを前記二重像が発生しない位置まで移動させる制御部と、を有する。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
　本発明の代表的な実施の形態によれば、表示装置により投影される表示像の視認性が向上する。
実施の形態１におけるヘッドアップディスプレイの構成例の概要を示す図である。 実施の形態１における表示装置の構成例の概要を示すブロック図である。 （ａ）～（ｃ）は、実施の形態１における表示例を示す図であり、（ａ）は、フォント処理前の表示例、（ｂ）は、第１のフォント処理後の表示例、（ｃ）は、第２のフォント処理後の表示例を示す図である。 （ａ）～（ｃ）は、実施の形態１における表示例を示す図であり、（ａ）は、フォント処理前の表示例、（ｂ）は、第１のフォント処理後の表示例、（ｃ）は、第２のフォント処理後の他の表示例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、実施の形態１における表示例を示す図であり、（ａ）は、フォント処理前の表示例、（ｂ）は、第１のフォント処理後の表示例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、実施の形態１における表示例を示す図であり、（ａ）は、第２のフォント処理後の表示例、（ｂ）は、第３のフォント処理後の表示例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、実施の形態１における表示例を示す図であり、（ａ）は、フォント処理前の表示例、（ｂ）は、第４のフォント処理後の表示例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、第４のフォント処理を説明する図であり、（ａ）は、ずれが発生している領域を抽出する処理、（ｂ）は、グラデーション適用領域にグラデーションをかける処理を説明する図である。 実施の形態１における表示装置の全体処理の概要を示す図である。 従来のヘッドアップディスプレイの構成例の概要を示す図である。 実施の形態２におけるヘッドアップディスプレイの構成例の概要を示す図である。 実施の形態２におけるヘッドアップディスプレイの構成例の概要を示す図である。 実施の形態２におけるヘッドアップディスプレイの構成例の概要を示す図である。 実施の形態２におけるヘッドアップディスプレイの構成例の概要を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）
　＜ヘッドアップディスプレイ＞
　図１は、実施の形態１におけるヘッドアップディスプレイの構成例の概要を示す図である。以下、運転者から見ての上下方向を表示像１２０４の上下方向として説明し、運転者から見ての左右方向を表示像１２０４の左右方向として説明する。
　図１に示されるように、表示光１１，１２が投影される透過部材であるフロントガラス１２０は、外側ガラス１２００と、内側ガラス１２０２と、外側ガラス１２００と内側ガラス１２０２とにより挟まれる中間膜１２０１とが互いに接合されることで構成される。フロントガラス１２０は、例えば、車両を運転する運転者の前方に位置する。
　ヘッドアップディスプレイが、例えばナビゲーション装置に組み込まれる場合、その動作は、以下の通りである。例えばナビゲーション装置における交通情報などからなる画像は、表示像１２０４としてフロントガラス１２０に投影される。フロントガラス１２０に投影された表示光１２は、フロントガラス１２０で反射され、運転者の瞳１２０５に入射する。そして、運転者は、例えばナビゲーション装置における交通情報などからなる表示像１２０４を、車両の前方の風景と重ねて視認できる。
　表示装置１０と偏光装置２０とは、例えば、ダッシュボードの内部に格納される。表示装置１０は、例えば、液晶素子や光源を有する。そして、表示装置１０は、ナビゲーション装置における交通情報や速度や各種警告表示などからなる表示像１２０４を車両のフロントガラス１２０に投影されるための表示光１１，１２を生成し、生成した表示光１１，１２をミラーなどで構成される偏光装置２０へと射出する。
　表示装置１０が射出した表示光１１，１２は、偏光装置２０へ照射される。その後、偏光装置２０へ照射された表示光１１，１２はフロントガラス１２０に向けて反射される。そして、偏光装置２０により反射される表示光１１，１２は、内側ガラス１２０２へと入射する。
　内側ガラス１２０２へ入射した表示光１１，１２のうち、表示光１２は、内側ガラス１２０２の表面により反射されることで瞳１２０５に入射する。これによって、運転者は、表示像１２０４を視認する。一方、内側ガラス１２０２へ入射した表示光１１，１２のうち、表示光１１は、外側ガラス１２００の裏面により反射されることで瞳１２０５に入射する。これによって、運転者は、ゴースト像１２０３を視認する。このように、瞳１２０５に到達する光路が２つあり、運転者は表示像１２０４とゴースト像１２０３とを上下に二重に重ねて視認してしまう。
　＜表示装置＞
　図２は、実施の形態１における表示装置１０の構成例の概要を示す図である。図２に示されるように、表示装置１０は、画像表示部１００と、制御部２００とを有する。
　また、表示装置１０には、所定のハードウェアおよびソフトウェアが実装される。例えば、表示装置１０は、プロセッサやメモリなどを有し、プロセッサによるメモリ上のプログラムの実行により、表示装置１０のコンピュータを機能させる。
　制御部２００は、瞳位置検出部２１０と、フォント処理部２２０と、二重像ずれ量算出部２３０とを有する。
　制御部２００は、表示像と、表示像に対してずれ方向にずれて視認されるゴースト像との、ずれ量ｍに応じて、左右方向に伸びる（上下方向よりも左右方向に長い）第１の像と、上下方向に伸びる（左右方向よりも上下方向に長い）第２の像との少なくともいずれか一方の幅を変化（短手方向に変化）させた表示像を生成する。なお、表示像に含まれる第１の像（横線）は、水平方向（左右方向）に伸びる直線や曲線や交通情報の内容を表す図形（例えば、矢印）である。また、表示像に含まれる伸びる第２の像（縦線）は、垂直方向（上下方向）に伸びる直線や曲線や交通情報の内容を表す（例えば、矢印）である。
　制御部２００の瞳位置検出部２１０は、例えば、撮像部（撮像部は、車両のバックミラーやメーターパネルなどに、撮像素子が運転者の方向に向けられた状態で取り付けられる）から入力された運転者の瞳を含む画像の画像データを解析することで瞳の位置を検出する。また、瞳位置検出部２１０は、検出した瞳の位置を特定するための瞳位置座標を算出する。そして、瞳位置検出部２１０は、算出した瞳位置座標を二重像ずれ量算出部２３０に入力する。なお、瞳位置検出部２１０は、車両のミラー（バックミラー）の取付位置（ミラーが取り付けられる位置を特定するための三次元座標により特定される）と、水平面を基準とするミラーの上下方向の角度と、ミラーと直交する垂直面を基準とするミラーの左右方向の角度と基づいて瞳位置座標を算出しても良い。
　制御部２００の二重像ずれ量算出部２３０は、瞳位置検出部２１０から入力された瞳位置座標と、偏光装置の位置と傾き（水平面に対する傾き）と、フロントガラスの傾き（水平面に対する傾き）と、フロントガラスの厚さとに基づき、表示像とゴースト像とのずれ量ｍを算出する。二重像ずれ量算出部２３０は、算出したずれ量ｍをフォント処理部２２０に入力する
　図３（ａ）～（ｃ）はフォント処理の例を説明する図である。以下では、ずれ量ｍが、縦線１２１０の幅と横線１２１１の幅であるｔの半分の値以下である場合のフォント処理について説明する。図３（ａ）～（ｃ）に示されるように、表示像１２０４は、左右方向に伸びる第１の像である横線１２１１と、上下方向に伸びる第２の像である縦線１２１０とを含む。なお、表示像１２０４は、必ずしも、左右方向に伸びる第１の像と、上下方向に伸びる第２の像とを含んでいるとは限らず、少なくともいずれか一方を含む。
　図３（ａ）は、フォント処理前の表示例を示す図である。図３（ａ）に示される例では、表示像１２０４に対してゴースト像１２０３が、ずれ方向に、ずれ量ｍだけ上方にずれて視認される。ずれ量ｍは、例えば、表示像１２０４の各部（右上角１３０１や左下角１３０２など）からゴースト像１２０３の対応する各部（右上角１４０１や左下角など）までの距離である。より詳細には、例えば、表示像の右上角１３０１からゴースト像の右上角１４０１までの距離が、ずれ量ｍとなる。
　図３（ａ）に示される例では、制御部２００のフォント処理部２２０に入力されるずれ量ｍは、表示像１２０４の縦線１２１０の幅と横線１２１１の幅であるｔの半分の値（ｔに０．５を乗算した値）以下である。そして、表示像１２０４を構成する縦線１２１０と横線１２１１との上方には、ずれ量ｍのゴースト像１２０３が視認される。
　また、縦線１２１０の幅がｔで視認されるのに対し、横線１２１１は、上方のゴースト像１２０３と一体で、幅ｔとずれ量ｍとを合算した幅Ｔで視認される。そのため、図３（ａ）に示される例では、縦線１２１０の幅よりも、ゴースト像１２０３と一体で表示される横線１２１１の幅の方が太く視認されるようになり、縦線１２１０と横線１２１１との幅が異なるため、運転者に違和感を与えてしまう。
　図３（ｂ）は、第１のフォント処理後の表示例を示す図である。ずれ量ｍがｔの半分の値以下である場合、制御部２００のフォント処理部２２０は、入力されたずれ量ｍに応じて、横線（第１の像）１２１１の幅を変更した表示像１２０４を生成する第１のフォント処理を行う。詳細には、フォント処理部２２０は、横線１２１１の幅をずれ量ｍだけ細くした表示像１２０４を生成する。なお、フォント処理部２２０は、横線１２１１の幅を上方向に細くしても良いし、下方向に細くしても良い。
　これによって、幅ｔ－ｍの横線１２１１は、上方の幅ｍのゴースト像１２０３と一体で幅ｔで視認される。そして、ゴースト像１２０３と一体で表示される横線１２１１の幅は、縦線１２１０の幅と同じ幅で視認されるようになり、運転者に与える違和感を少なくできる。
　なお、図３（ｃ）に示されるように、ずれ量ｍがｔの半分の値以下である場合、フォント処理部２２０は、入力されたずれ量ｍに応じて、縦線（第２の像）１２１１の幅を変更した表示像１２０４を生成する第２のフォント処理を行うようにしても良い。詳細には、フォント処理部２２０は、縦線１２１０の幅をずれ量ｍだけ太くした表示像１２０４を生成する。
　これによって、幅ｔの横線１２１１は、上方の幅ｍのゴースト像１２０３と一体で幅ｔ＋ｍで視認される。そして、ゴースト像１２０３と一体で表示される横線１２１１の幅は、縦線１２１０の幅と同じ幅で視認されるようになり、運転者に与える違和感を少なくできる。なお、フォント処理部２２０は、縦線１２１０の幅を左方向に太くしても良いし、右方向に太くしても良い。
　次に、ずれ量ｍが、縦線１２１０の幅と横線１２１１の幅であるｔの半分の値以上であって、ｔ未満である場合のフォント処理について図４（ａ）～（ｃ）を用いて説明する。
　図４（ａ）は、フォント処理前の表示例を示す図である。図４（ａ）に示される例では、表示像１２０４に対してゴースト像１２０３が、ずれ量ｍだけ上方にずれて視認される。図４（ａ）に示される例にて、ずれ量ｍは、表示像１２０４の縦線１２１０の幅と横線１２１１の幅であるｔの半分の値（ｔに０．５を乗算した値）を超え、かつ、ｔ以下である。
　図４（ｂ）は、第１のフォント処理後の表示例を示す図である。また、図４（ｃ）は、第２のフォント処理後の表示例を示す図である。ずれ量ｍがｔの半分の値を超え、かつ、ｔ以下である場合、制御部２００のフォント処理部２２０は、入力されたずれ量ｍに応じて、まず、図４（ｂ）にて説明される第１のフォント処理を行い、その後、図４（ｃ）にて説明される第２のフォント処理を行う。詳細には、フォント処理部２２０は、ずれ量ｍがｔの半分の値を超え、かつ、ｔ以下である場合に、横線の幅を２ｔ－Ｔだけ細くし、縦線１２１０の幅を２ｍ－ｔだけ太くした表示像１２０４を生成する。
　第１のフォント処理により、横線（第１の像）１２１１の幅は、Ｔ－ｔ（すなわち、ずれ量ｍ）となる。また、横線１２１１は、上方のゴースト像１２０３と一体で２ｍの幅（ずれ量ｍを２倍した幅）で視認される。また、第２のフォント処理により、縦線（第２の像）１２１０の幅が、２ｍ－ｔだけ太くされる。そして、縦線１２１０の幅は、２ｍとなる。これによって、縦線１２１０は、ゴースト像１２０３と一体で表示される横線１２１１の幅と同じ幅で視認されるようになり、運転者に与える違和感を少なくできる。
　次に、ずれ量ｍが、縦線１２１０の幅と横線１２１１の幅であるｔの値を超える場合のフォント処理について図５（ａ）、図５（ｂ）、図６（ａ）、図６（ｂ）を用いて説明する。なお、文字の形状が複雑な場合（例えば、文字が漢字やひらがなである場合）に、図５（ａ）、図５（ｂ）、図６（ａ）、図６（ｂ）に示されるフォント処理を行うようにしても良い。
　図５（ａ）は、フォント処理前の表示例を示す図である。図５（ａ）に示される例では、表示像１２０４に対してゴースト像１２０３が、ずれ量ｍだけ上方にずれて視認される。図５（ａ）に示される例では、ずれ量ｍは、表示像１２０４の縦線１２１０の幅と横線１２１１の幅であるｔの値を超え、表示像１２０４の横線１２１１とゴースト像１２０３との間に、高さがｓの隙間が視認される。
　ずれ量ｍがｔの値を超える場合、制御部２００のフォント処理部２２０は、入力されたずれ量ｍに応じて、まず、図５（ｂ）にて説明される第１フォント処理を行い、その後、図６（ａ）にて説明される第２のフォント処理を行い、最後に、図６（ｂ）にて説明される第３のフォント処理を行う。
　図５（ｂ）は、第１のフォント処理後の表示例を示す図である。また、図６（ａ）は、第２のフォント処理後の表示例を示す図である。
　フォント処理部２２０は、横線（第１の像）１２１１の幅をｓ（隙間の高さであって、Ｔ－２ｔと等しい）だけ太くする第１のフォント処理（図５（ｂ））を行い、その後、縦線（第２の像）１２１０の幅を、ｓ＋ｍ（隙間の高さと、ずれ量ｍとを加算した値）だけ太くした第２のフォント処理（図６（ａ））を行い、最後に、縦線１２１０長さが、第３のフォント処理前の長さと比較して、（ｔ＋ｓ＋ｍ）／ｔ倍の長さへと長くされ、横線１２１１の長さが、第３のフォント処理前の長さと比較して、（ｔ＋ｓ＋ｍ）／ｔ倍の長さへと長くされる第３のフォント処理（図６（ｂ））を行う。
　図５（ｂ）、に示されるように、第１のフォント処理が行われることで、表示像１２０４の横線１２１１とゴースト像１２０３との間の隙間がなくなる。また、横線１２１１は、上方のゴースト像１２０３と一体でＴ＋ｓの幅で視認されるようになる。
　また、図６（ａ）に示されるように、縦線１２１０の幅は、Ｔ＋ｓとなる。これによって、縦線１２１０は、ゴースト像１２０３と一体で表示される横線１２１１の幅と同じ幅で視認されるようになる。
　ここで、縦線１２１０と、ゴースト像１２０３と一体で表示される横線１２１１の幅が、いずれもＴ＋ｓである場合、縦線１２１０および横線１２１１が太くなりすぎてしまい、文字の判読性が低下する可能性がある。そこで、第１のフォント処理と第２のフォント処理とが行われた後に、アスペクト比を調整する第３のフォント処理を行なう。
　図６（ｂ）に示されるように、第３のフォント処理により、縦線１２１０長さが、第３のフォント処理前の長さと比較して、（ｔ＋ｓ＋ｍ）／ｔ倍の長さへと長くされる。また、横線１２１１の長さが、第３のフォント処理前の長さと比較して、（ｔ＋ｓ＋ｍ）／ｔ倍の長さへと長くされる。すなわち、制御部２００は、表示像１２０４とゴースト像１２０３とのずれ量ｍが横線の幅を超える場合に、横線の幅と縦線の幅とを太くし、横線の長さと縦線の長さとを長くした表示像１２０４を生成する。これによって、縦線１２１０は、ゴースト像１２０３と一体で表示される横線１２１１の幅と同じ幅で視認され、さらに、第１のフォント処理と第２のフォント処理を行う前の文字の形を維持することができ文字の判読性を維持できる。
　次に、ずれ量ｍが、縦線１２１０の幅と横線１２１１の幅であるｔの半分の値以下である場合の他のフォント処理について図７（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
　図７（ａ）は、フォント処理前の表示例を示す図である。図７（ａ）に示される例では、表示像１２０４に対してゴースト像１２０３が、ずれ量ｍだけずれ方向（図７（ａ）の場合は、上方）にずれて視認される。そして、表示像１２０４を構成する縦線１２１０と横線１２１１との上方には、ずれ量ｍのゴースト像１２０３が視認される。
　図７（ｂ）は、第４のフォント処理後の表示例を示す図である。図７（ｂ）に示されるように、フォント処理部２２０による第４のフォント処理により、ゴースト像１２０３が視認される領域にグラデーション処理されたゴースト像１７００が表示される。すなわち、フォント処理部２２０が、表示像１２０４に、表示像１２０４の色から段階的に輝度を下げるグラデーション処理を行うことで、グラデーション処理されたゴースト像１７００が表示される。グラデーション処理された表示像１２０４とグラデーション処理されたゴースト像１７００を合わせた視認像は、全体としてグラデーション処理された１つの像として視認でき、運転者に与える違和感を少なくできる。
　以下、図８（ａ）と、図８（ｂ）とを用いて、第４のフォント処理について、より詳細に説明する。図８（ａ）は、ずれが発生している領域を抽出する処理、図８（ｂ）は、グラデーション適用領域にグラデーションをかける処理を説明する図である。
　図８（ａ）に示されるように、まず、制御部２００のフォント処理部２２０は、表示像１２０４をずれが発生している方向に、所定間隔ごとに短冊状に分割する。図８（ａ）に示される例では、ずれは、上下方向に発生している。そのため、フォント処理部２２０は、表示像１２０４を上下方向に、所定間隔ごとに短冊状に分割する。なお、フォント処理部２２０は、ずれが左右方向に発生している場合には、表示像１２０４を左右方向に所定間隔ごとに短冊状に分割する。また、フォント処理部２２０は、ずれが斜め方向に発生している場合は、表示像１２０４を斜め方向に所定間隔ごとに短冊状に分割する。
　次に、図８（ｂ）に示されるように、フォント処理部２２０は、短冊状に分割した分割後表示像８０１から、グラデーション適用領域８０２と、グラデーション非適用領域８０３とを抽出する。なお、フォント処理部２２０は、分割後表示像８０１のうち、ズレ方向側のズレ幅ｔの領域を８０２として抽出し、それ以外の領域をグラデーション非適用領域８０３として抽出する。そして、フォント処理部２２０は、表示像１２０４から抽出したグラデーション適用領域８０２を表示像の色から段階的に輝度を下げるグラデーション表示像を生成する。
　画像表示部１００は、制御部２００のフォント処理部２２０が上述した図３～図８のいずれかに示される処理により生成した表示像１２０４を投影するための表示光を出射する。
　＜全体処理＞
　図９は、実施の形態１における表示装置１０の全体処理の概要を示す図である。
　まず、Ｓ９０１にて、撮像部３０が、運転者の瞳１２０５を撮像する。
　次に、Ｓ９０２にて、撮像部３０は、Ｓ９０１にて撮像した運転者の瞳１２０５を含む画像の画像データを制御部２００に入力する。
　次に、Ｓ９０３にて、制御部２００の瞳位置検出部２１０は、撮像部３０から入力された画像データを解析することで瞳の位置を検出する。また、瞳位置検出部２１０は、検出した瞳の位置を特定するための瞳位置座標を算出する。そして、瞳位置検出部２１０は、算出した瞳位置座標を二重像ずれ量算出部２３０に入力する。
　次に、Ｓ９０４にて、制御部２００の二重像ずれ量算出部２３０は、Ｓ９０３にて入力された瞳位置座標と、偏光装置２０の位置と傾き（水平面に対する傾き）と、フロントガラス１２０の傾き（水平面に対する傾き）と、フロントガラス１２０の厚さとに基づき、表示像１２０４とゴースト像１２０３とのずれ量ｍを算出する。二重像ずれ量算出部２３０は、算出したずれ量ｍをフォント処理部２２０に入力する。
　次に、Ｓ９０５にて、制御部２００のフォント処理部２２０は、Ｓ９０４にて入力されたずれ量ｍが、文字の幅（ｔ）を超えるか否かを判定する。制御部２００のフォント処理部２２０が、ずれ量ｍが文字の幅（ｔ）を超えないと判定する場合（Ｓ９０５－Ｎｏ）、Ｓ９０７へ進む。一方、制御部２００のフォント処理部２２０が、ずれ量ｍが文字の幅（ｔ）を超えると判定する場合（Ｓ９０５－Ｙｅｓ）、Ｓ９０６へ進む。
　次に、Ｓ９０６にて、制御部２００のフォント処理部２２０は、横線１２１１の幅をｓ（隙間の高さであって、Ｔ－２ｔと等しい）だけ太くした第１のフォント処理（前述、図５（ｂ））を行う。また、フォント処理部２２０は、縦線１２１０の幅を、ｓ＋ｍ（隙間の高さと、ずれ量ｍとを加算した値）だけ太くした第２のフォント処理（前述、図６（ａ））を行う。また、フォント処理部２２０は、縦線１２１０長さが、第３のフォント処理前の長さと比較して、（ｔ＋ｓ＋ｍ）／ｔ倍の長さへと長くされ、横線１２１１の長さが、第３のフォント処理前の長さと比較して、（ｔ＋ｓ＋ｍ）／ｔ倍の長さへと長くされる第３のフォント処理（前述、図６（ｂ））を行う。
　Ｓ９０５にてＮｏだった場合、Ｓ９０７にて、制御部２００のフォント処理部２２０は、Ｓ９０４にて入力されたずれ量ｍが、文字の幅（ｔ）を０．５倍した値を超え、かつ、文字の幅（ｔ）以下か否かを判定する。制御部２００のフォント処理部２２０が、ずれ量ｍが文字の幅（ｔ）の０．５倍を超え、かつ、文字の幅（ｔ）以下でないと判定する場合（Ｓ９０７－Ｎｏ）、Ｓ９０９へ進む。一方、制御部２００のフォント処理部２２０が、ずれ量ｍが文字の幅（ｔ）の０．５倍を超え、かつ、文字の幅（ｔ）以下であると判定する場合（Ｓ９０７－Ｙｅｓ）、Ｓ９０８へ進む。
　次に、Ｓ９０８にて、フォント処理部２２０は、第１のフォント処理（前述、図４（ｂ））を行い、その後、第２のフォント処理（前述、図４（ｃ））を行う。詳細には、フォント処理部２２０は、横線の幅を２ｔ－Ｔだけ細くし、縦線１２１０の幅を２ｍ－ｔだけ太くした表示像１２０４を生成する。
　Ｓ９０７にてＮｏだった場合、Ｓ９０９にて、制御部２００のフォント処理部２２０は、Ｓ９０４にて入力されたずれ量ｍが、０ではなく文字の幅（ｔ）を０．５倍した値以下か否かを判定する。制御部２００のフォント処理部２２０が、ずれ量ｍが０、すなわちずれがないと判定する場合（Ｓ９０９－Ｎｏ）、フォント処理部２２０での処理を実施せず、Ｓ９１１へ進む。一方、制御部２００のフォント処理部２２０が、ずれ量ｍが０ではなく文字の幅（ｔ）を０．５倍した値以下であると判定する場合（Ｓ９０９－Ｙｅｓ）、Ｓ９１０へ進む。
　次に、Ｓ９１０にて、フォント処理部２２０は、横線の幅をずれ量ｍだけ細くした表示像１２０４を生成する。または、フォント処理部２２０は、縦線の幅をずれ量ｍだけ太くした表示像１２０４を生成する。
　最後に、Ｓ９１１にて、画像表示部１００は、制御部２００のフォント処理部２２０が上述したＳ９０６、Ｓ９０８、Ｓ９１０のいずれかの処理により生成した表示像１２０４を投影するための表示光を出射する。
　＜実施の形態１の効果＞
　以上説明した実施の形態１における表示装置１０によれば、制御部２００が、表示像１２０４とゴースト像１２０３とのずれ量に応じて、表示像１２０４に含まれる横線１２１１および縦線１２１０の少なくともいずれか一方の幅を変化させた表示像１２０４を生成することで、ヘッドアップディスプレイの表示エリアが大画面化した場合でも、二重像を目立ちにくくさせることができ、表示装置１０により投影される表示像１２０４の視認性を向上できる。
　また、制御部２００が、表示像１２０４とゴースト像１２０３とのずれ量が横線１２１１の幅を超えない場合に、縦線１２１０の幅をずれ量だけ太くした表示像１２０４を生成することで、ゴースト像１２０３と一体で表示される横線１２１１の幅が、縦線１２１０の幅と同じ幅で視認されるようになり、運転者に与える違和感を少なくできる。
　また、制御部２００が、表示像１２０４とゴースト像１２０３とのずれ量が横線１２１１の幅を超えない場合に、横線１２１１の幅をずれ量だけ細くした表示像１２０４を生成することで、ゴースト像１２０３と一体で視認される表示像１２０４の外観を、フォント処理前の表示像１２０４の外観から変化させることなく、運転者に与える違和感を少なくできる。
　また、制御部２００が、表示像１２０４とゴースト像１２０３とのずれ量が横線１２１１の幅を超える場合に、横線１２１１の幅と縦線１２１０の幅とを太くし、横線１２１１の長さと縦線１２１０の長さとを長くすることで、運転者に与える違和感を少なくしつつ、文字の判読性が向上する。
　また、制御部２００が、表示像１２０４の色からずれ方向に段階的にまたは連続的に輝度が下がるように変化させた、グラデーション処理した表示像１２０４を生成することで、二重像を目立ちにくくさせることができる。
（実施の形態２）
　実施の形態２のヘッドアップディスプレイは、上下方向に移動可能な光学素子４０をさらに有する点で実施の形態１のヘッドアップディスプレイと異なる。以下、実施の形態２を実施の形態１と異なる点を主に図１０～図１４を用いて説明する。
　図１０は、二重像が発生する従来のヘッドアップディスプレイの構成例の概要を示す図である。図１０に示されるように、表示装置１は、生成した表示光１１，１２をミラーなどで構成される偏光装置２０へと射出する。
　表示装置１０が射出した表示光１１，１２は、偏光装置２０へ入射する。その後、偏光装置２０へ入射した表示光１１，１２はフロントガラスに向けて反射される。そして、偏光装置２０により反射される表示光１１，１２は、内側ガラス１２０２へと入射する。
　ここで、図１０に示される例では、表示光１２がフロントガラス１２０の内側ガラス１２０２へ入射する入射角はθであり、表示光１１が内側ガラス１２０２に入射する入射角はθ１である。そして、図１０に示される例では、θとθ１とが異なるため、Δθ（θ－θ１）の値が「０」ではない。そのため、瞳１２０５に到達する光路が２つあり、運転者は表示像１２０４とゴースト像１２０３とを上下に二重に重ねて視認してしまう。
　図１１～図１３は、実施の形態２におけるヘッドアップディスプレイの構成例の概要を示す図である。図１１～図１３に示されるように、実施の形態２におけるヘッドアップディスプレイは、表示装置１０と、偏光装置２０と、上下方向に移動可能な光学素子４０とを有する。
　表示装置１０が射出した表示光１１，１２は、偏光装置２０へ入射する。その後、偏光装置２０へ入射した表示光１１，１２は光学素子４０に向けて反射される。光学素子４０を透過する表示光１１，１２は、方向を変化させられて光学素子４０から出射される。光学素子４０から出射された表示光１１，１２は、内側ガラス１２０２へと入射する。
　光学素子４０は、入射する表示光１１，１２を異なる角度で方向を変化させて出射する。光学素子４０は、例えば上下方向に移動可能な保持部材（不図示）により保持される。そして、光学素子４０は、保持部材がモータの回転動力により上下方向に移動させられることで、上下方向に平行移動可能となっている。
　図１１に示される状態から図１２に示される状態へと、光学素子４０が、下方に平行移動させられた場合、光学素子４０と偏光装置２０との間の距離が短くなる。すると、図１１に示される下方に平行移動させられる前との状態と比較して、図１２に示される状態では、表示光１１、１２は、運転者の瞳１２０５方向の光学素子４０の面から出射される。そのため、図１１に示される下方に平行移動させられる前の状態と比較して、図１２に示される状態では、表示光１１，１２は、フロントガラス１２０の上方で反射する。すなわち、下方に平行移動させられる前と比較して、表示光１２は、内側ガラス１２０２のより上方で反射される。また、下方に平行移動させられる前と比較して、表示光１１は、外側ガラス１２００のより上方で反射される。
　一方、図１２に示される状態から図１３に示される状態へと、光学素子４０が、上方に平行移動させられた場合、光学素子４０と偏光装置２０との間の距離が長くなる。すると、図１２に示される上方に平行移動させられる前の状態と比較して、図１３に示される状態では、表示光１１、１２は、運転者の瞳１２０５とは逆方向の光学素子４０の面から出射される。そのため、図１２に示される上方に平行移動させられる前の状態と比較して、図１３に示される状態では、表示光１１，１２は、フロントガラス１２０の下方で反射される。一方、上方に平行移動させられる前と比較して、表示光１１は、外側ガラス１２００のより下方で反射される。これによって、運転者の瞳１２０５の高さを変えることができ、視点の高さが異なるユーザに対して、同等の位置に文字や記号などの表示像を表示することが可能になる。
　ここで、図１１に示されるように、表示光１２の内側ガラス１２０２での反射光と、表示光１１の外側ガラス１２００での反射光が重なり運転者の瞳１２０５に入射されるように光学素子４０を挿入することで二重像の発生を防止できる。
　図１４は、実施の形態２におけるヘッドアップディスプレイの構成例の概要を示す図である。図１４に示されるように、ヘッドアップディスプレイは、表示装置１０と、撮像部３０と、光学素子４０とを有する。
　表示装置１０は、画像表示部１００と、制御部２００と、記憶部３００とを有する。また、制御部２００は、瞳位置検出部２１０と、二重像ずれ量算出部２３０と、光学素子制御部２４０とを有する。
　表示装置１０の記憶部３００には、瞳１２０５の位置を特定するための三次元座標である瞳位置座標と、二重像が発生しない光学素子４０の高さ（光学素子４０の高さとは、例えば、自動車が走行している路面から光学素子４０までの高さである）とが対応付けて記憶されている。すなわち、表示装置１０には、瞳位置座標と、θとθ１とが等しくなる光学素子の高さとが対応付けて記憶されている。
　撮像部３０は、撮像した運転者の瞳１２０５を含む画像の画像データを制御部２００に入力する。撮像部３０が制御部２００に入力した画像データは、制御部２００の瞳位置検出部２１０に入力される。
　制御部２００の瞳位置検出部２１０は、撮像部３０から入力された運転者の瞳を含む画像の画像データを解析することで瞳の位置を検出する。また、瞳位置検出部２１０は、検出した瞳の位置を特定するための瞳位置座標を算出する。そして、瞳位置検出部２１０は、算出した瞳位置座標（瞳の位置を特定するための三次元座標）を光学素子制御部２４０に入力する。なお、画像データを解析することで瞳の位置を検出ことに替えて、瞳位置検出部２１０は、車両のミラー（バックミラー）の取付位置（ミラーが取り付けられる位置を特定するための三次元座標）と、水平面を基準とするミラーの上下方向の角度と、ミラーと直交する垂直面を基準とするミラーの左右方向の角度と基づいて瞳位置座標を算出しても良い。
　制御部２００の光学素子制御部２４０は、瞳位置検出部２１０から入力された瞳位置座標と対応する、二重像が発生しない光学素子４０の高さを記憶部３００から取得する。
　光学素子制御部２４０は、記憶部３００から取得した光学素子４０になるように、光学素子４０を移動させる。これによって、光学素子４０は、二重像が発生しない高さまで移動される。
　なお、制御部２００は必ずしも表示装置１０が有している必要がなく、表示装置１０とは別個にヘッドアップディスプレイが有するようにしても良い。
　また、瞳１２０５の位置を特定するための三次元座標と、ミラーが取り付けられる位置を特定するための三次元座標とは、例えば、フロントガラス１２０の中心やハンドルの中心などを原点とする。
　＜実施の形態２の効果＞
　以上説明した実施の形態２におけるヘッドアップディスプレイによれば、制御部２００が、瞳位置情報に基づき、光学素子４０の高さを二重像が発生しない位置まで移動させることで、二重像が発生しなくなり、表示装置１０により投影される表示像１２０４の視認性が向上する。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
１０…表示装置、
２０…偏光装置、
３０…撮像部、
４０…光学素子、
１００…画像表示部、
２００…制御部、２１０…瞳位置検出部、２２０…フォント処理部、２３０…二重像ずれ量算出部、２４０…光学素子制御部、
３００…記憶部。

Claims (8)

  1. 　上下方向よりも左右方向に長い第１の像と、左右方向よりも上下方向に長い第２の像との少なくともいずれか一方を含む表示像を投影する表示装置であって、
    　前記表示像と、前記表示像に対してずれ方向にずれて視認されるゴースト像との、ずれ量に応じて、前記第１の像と、前記第２の像との少なくともいずれか一方の幅を変化させた前記表示像を生成する制御部と、
    　前記制御部が生成した前記表示像を投影するための表示光を出射する画像表示部と、
    　を有する、表示装置。
  2. 　請求項１に記載の表示装置において、
    　前記制御部は、前記表示像と前記ゴースト像との前記ずれ量が前記第２の像の前記幅を超えない場合に、前記第２の像の前記幅を前記ずれ量だけ細くした前記表示像を生成する、表示。
  3. 　請求項１に記載の表示装置において、
    　前記制御部は、前記表示像と前記ゴースト像との前記ずれ量が前記第２の像の前記幅を超えない場合に、前記第１の像の前記幅を前記ずれ量だけ太くした前記表示像を生成する、表示装置。
  4. 　請求項１に記載の表示装置において、
    　前記制御部は、前記表示像と前記ゴースト像との前記ずれ量が前記第２の像の前記幅を超えない場合に、前記第２の像の前記幅を細くし、前記第１の像の前記幅を太くした前記表示像を生成する、表示装置。
  5. 　請求項１に記載の表示装置において、
    　前記制御部は、前記表示像と前記ゴースト像との前記ずれ量が前記第２の像の前記幅を超える場合に、前記第２の像の前記幅と前記第１の像の前記幅とを太くし、前記第２の像の長さと前記第１の像の長さとを長くする、表示装置。
  6. 　請求項１に記載の表示装置において、
    　前記表示像の、前記ずれ方向側のずれ量分の領域に、前記ずれ方向に向けて前記表示像の色から段階的に輝度を下げる変化させた表示像を生成する、表示装置。
  7. 　上下方向よりも左右方向に長い第１の像と、左右方向よりも上下方向に長い第２の像との少なくともいずれか一方を含む表示像を投影する表示装置における表示像投影方法であって、
    　制御部が、前記表示像と、前記表示像に対してずれ方向にずれて視認されるゴースト像との、ずれ量に応じて、前記第１の像と、前記第２の像との少なくともいずれか一方の幅を変化させた前記表示像を生成する表示像生成ステップと、
    　画像表示部が、前記制御部が生成した前記表示像を投影するための表示光を出射する表示光出射ステップと、
    　を有する、表示像投影方法。
  8. 　表示像を投影するための表示光を出射する表示装置と、
    　前記表示装置により出射された前記表示光を反射する偏光装置と、
    　前記偏光装置により反射された前記表示光を車両のフロントガラスに向けて出射する光学素子と、
    　運転者の瞳の位置を特定するための瞳位置情報を算出する瞳位置検出部と、
    　前記瞳位置情報に基づき、前記光学素子の高さを前記二重像が発生しない位置まで移動させる制御部と、
    　を有する、ヘッドアップディスプレイ。
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