JP6741029B2 - 情報表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、情報表示装置に関する。

車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、ウィンドシールド上に重畳表示させる虚像（図形や文字等）は、従来風景との空間的整合性が考慮されておらず、ウィンドシールド上における２次元的な位置だけを考慮して重畳表示されていた。そのため、風景と相関がある情報は、虚像と風景の位置の対応がないことにより、視認者が状況を把握するのに時間が掛かった。

そこで、車両前方に見える風景との空間的整合性を考慮して、虚像があたかも風景の一部として見えるよう視認者へと提示させ、視認者に対して情報と風景の対応付けを容易にする技術が提案されている。

一例として、表示画像の知覚位置が観測者の位置から遠方方向に順次変化するように、図形の大きさを変化させた複数の画像を生成する画像生成手段を軸として、観測者前方に配置された半透明の反射部材を介して背景と画像を重畳するように、観測者の単眼に投影する技術を挙げることができる（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、従来は、風景の３次元的な空間、特に視認者の視点から見た前方の奥行きの変化に合わせて虚像を拡大縮小する等の変形を行っていた。このため、風景における重畳位置によって、虚像の形成が著しく変形し、視認者の視認性を損なわせてしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、視認者の視認性を損なわずに虚像を表示することが可能な情報表示装置を提供することを課題とする。

本情報表示装置は、画像を形成する光を透過反射部材に照射し、該透過反射部材を介して前記画像の虚像を視認させる情報表示装置であって、前記虚像の視認者の視点位置から前記虚像が重畳される風景位置までの距離が変化した場合に、前記距離が所定の範囲内において、前記虚像の縦方向の大きさの変化度合い及び前記虚像の横方向の大きさの変化度合いを前記距離の変化度合いと合わせるように制御し、前記距離が所定の範囲外において、前記虚像の縦方向の大きさの変化度合いが前記距離の変化度合いよりも小さくなるように制御し、前記虚像の横方向の大きさの変化度合いを前記距離の変化度合いと合わせるように制御することを要件とする。

開示の技術によれば、視認者の視認性を損なわずに虚像を表示することが可能な情報表示装置を提供できる。

第１の実施の形態に係る情報表示装置を例示する模式図である。 第１の実施の形態に係る情報表示装置の光学部の構成を例示する図である。 第１の実施の形態に係る情報表示装置のハードウェア構成を例示するブロック図である。 第１の実施の形態に係る情報表示装置の機能を例示するブロック図である。 視差角について説明する図である。 風景上の重畳位置の奥行きが遠いときの虚像表示について説明する図（その１）である。 風景上の重畳位置の奥行きが遠いときの虚像表示について説明する図（その２）である。 風景上の重畳位置の奥行きが近いときの虚像表示について説明する図（その１）である。 風景上の重畳位置の奥行きが近いときの虚像表示について説明する図（その２）である。 風景上の重畳位置の奥行きの違いによる虚像の輝度の変化について説明する図（その１）である。 風景上の重畳位置の奥行きの違いによる虚像の輝度の変化について説明する図（その２）である。 風景上の重畳位置の奥行きの変化度合いに対するマーカの形成変化について説明する図である。 風景位置の奥行きの変化度合いと虚像の形状の変化度合いの相関について説明する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
［情報表示装置の概要］
図１は、第１の実施の形態に係る情報表示装置を例示する模式図である。図１を参照するに、情報表示装置１は、自車両９００に搭載されている。情報表示装置１は、所定の画像を視認者Ｖの前方のフロントウィンドシールド９１０に投影し、視認者Ｖの視界に虚像Ｉとして重畳して表示する機能を有する、所謂ヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤとする）である。なお、視認者Ｖは、ここでは自車両９００の乗員である運転者である。フロントウィンドシールド９１０は、入射光の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる透過反射部材としても機能する。

情報表示装置１は、自車両９００のインテリアデザインに準拠して任意の位置に配置してよく、例えば、自車両９００内のダッシュボード上に配置することができる。情報表示装置１を自車両９００のダッシュボード内に埋め込んでもよい。情報表示装置１は、主要な構成要素として、光学部１０と、電気部２０とを有している。

但し、本実施の形態では、情報表示装置１を自車両９００に搭載する例を示すが、これには限定されない。情報表示装置１は、例えば、車両、航空機、船舶、産業用ロボット等の移動体に搭載され、移動体のフロントウィンドシールドを介して、移動体の操縦に必要なナビゲーション情報を視認可能にする。ここで、ナビゲーション情報とは、例えば、移動体の速度、進行方向、目的地までの距離、現在地名称、移動体前方における物体（現実物体）の有無や位置、制限速度等の標識、渋滞情報等の情報である。

情報表示装置１の投射方式としては、パネル方式やレーザ走査方式を採用することができる。パネル方式は、液晶パネル、ＤＭＤパネル（デジタルミラーデバイスパネル）、蛍光表示管（ＶＦＤ）等のイメージングデバイスで中間像を形成する方式である。一方、レーザ走査方式は、レーザ光源から射出されたレーザビームを２次元走査デバイスで走査し中間像を形成する方式である。

レーザ走査方式は、全画面発光の部分的遮光で画像を形成するパネル方式とは違い、各画素に対して発光／非発光を割り当てることができるため、一般に高コントラストの画像を形成することができる点で好適である。本実施の形態では、情報表示装置１の投射方式としてレーザ走査方式を採用する例を示すが、これには限定されない。

図１において、情報取得部５は、虚像Ｉが表示される領域の背景輝度を取得し、情報表示装置１に送ることができる。但し、情報取得部５は、情報表示装置１の構成要素ではない。

情報取得部５は、視認者Ｖから見て虚像Ｉと重なる風景を含めた、自車両９００の前方風景を画角に捉える形態で配置されている。情報取得部５は、自車両９００のインテリアデザインに準拠して任意の位置に配置してよく、例えば、自車両９００内の天井部に配置することができる。情報取得部５を自車両９００内のダッシュボード上等に配置してもよい。

情報取得部５は、例えば、単眼カメラ、複眼カメラ（ステレオカメラ）、複数のカメラ画像を合成した全方位カメラ等である。情報取得部５は、背景輝度の取得以外に、ドライブレコーダやセンシングとして用いられてもよい。センシングの用途としては、例えば、前方車両や人間、標識等の検出や障害物までの距離の検知等を挙げることができる。

言い換えれば、情報取得部５は、情報表示装置１専用でなくてもよく、ドライブレコーダ等に用いられているものを利用すればよい。但し、情報表示装置１専用の情報取得部５を設けることを否定するものではない。

図２は、第１の実施の形態に係る情報表示装置の光学部の構成を例示する図である。図２を参照するに、光学部１０は、大略すると、光源部１０１と、光偏向器１０２と、ミラー１０３と、スクリーン１０４と、凹面ミラー１０５とを有している。

光学部１０からフロントウィンドシールド９１０に対して画像を形成する光（画像光）を照射することにより、視認者Ｖの視点位置Ｅ（左右の目の中間点）から画像の虚像Ｉを視認可能にすることができる。つまり、視認者Ｖは、光学部１０のスクリーン１０４に形成（描画）される画像（中間像）を、フロントウィンドシールド９１０を介して虚像Ｉとして視認することができる。この中間像は、視認者Ｖに対して情報を提供するための情報提供画像である。

以下、光学部１０の構成例について詳しく説明する。光源部１０１は、例えば、ＲＧＢに対応した３つのレーザ光源（以下、ＬＤとする）、カップリングレンズ、アパーチャ、合成素子、レンズ等を備えており、３つのＬＤから出射されたレーザビームを合成して光偏向器１０２の反射面に向かって導く。光偏向器１０２の反射面に導かれたレーザビームは、光偏向器１０２により２次元的に偏向される。

光偏向器１０２としては、例えば、直交する２軸に対して揺動する１つの微小なミラーや、１軸に揺動又は回動する２つの微小なミラー等を用いることができる。光偏向器１０２は、例えば、半導体プロセス等で作製されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）とすることができる。光偏向器１０２は、例えば、圧電素子の変形力を駆動力とするアクチュエータにより駆動することができる。光偏向器１０２として、ガルバノミラーやポリゴンミラー等を用いてもよい。

光偏向器１０２により２次元的に偏向されたレーザビームは、ミラー１０３に入射し、ミラー１０３により折り返され、スクリーン１０４の表面（被走査面）上に２次元の画像（中間像）を描画する。ミラー１０３としては、例えば凹面鏡を用いることができるが、凸面鏡や平面鏡を用いてもよい。スクリーン１０４としては、レーザビームを所望の発散角で発散させる機能を有するマイクロレンズアレイやマイクロミラーアレイを用いると好適であるが、レーザビームを拡散させる拡散板、表面が平滑な透過板や反射板等を用いてもよい。

スクリーン１０４から射出されたレーザビームは、凹面ミラー１０５で反射され、フロントウィンドシールド９１０に入射する。フロントウィンドシールド９１０への入射光束の一部はフロントウィンドシールド９１０を透過し、残部の少なくとも一部は視点位置Ｅに向けて反射される。この結果、視認者Ｖはフロントウィンドシールド９１０を介して中間像の拡大された虚像Ｉを視認可能となる、すなわち、視認者Ｖから見て虚像Ｉがフロントウィンドシールド９１０越しに拡大表示される。

通常、フロントウィンドシールド９１０は、平面ではなく僅かに湾曲している。このため、凹面ミラー１０５とフロントウィンドシールド９１０の曲面とにより、虚像Ｉの結像位置が決定される。凹面ミラー１０５の集光パワーは、視認者Ｖの視点位置Ｅから虚像Ｉの結像位置までの距離Ｌが４ｍ以上かつ１０ｍ以下（好ましくは６ｍ以下）の位置（奥行位置）に表示されるように設定されることが好ましい。

又、ミラー１０３及び凹面ミラー１０５の少なくとも一方は、フロントウィンドシールド９１０の影響で中間像の水平線が上又は下に凸形状となる光学歪み要素を補正するように設計、配置されることが好ましい。

なお、フロントウィンドシールド９１０よりも視点位置Ｅ側に透過反射部材としてコンバイナを配置してもよい。コンバイナに凹面ミラー１０５からの光を照射するようにしても、フロントウィンドシールド９１０に凹面ミラー１０５からの光を照射した場合と同様に、虚像Ｉを表示することができる。

図３は、第１の実施の形態に係る情報表示装置のハードウェア構成を例示するブロック図である。図３を参照するに、電気部２０は、ＦＰＧＡ２０１と、ＣＰＵ２０２と、ＲＯＭ２０３と、ＲＡＭ２０４と、Ｉ／Ｆ２０５と、バスライン２０６と、ＬＤドライバ２０７と、ＭＥＭＳコントローラ２０８とを有している。ＦＰＧＡ２０１、ＣＰＵ２０２、ＲＯＭ２０３、ＲＡＭ２０４、及びＩ／Ｆ２０５は、バスライン２０６を介して相互に接続されている。

ＦＰＧＡ２０１は、ＬＤドライバ２０７を介して光学部１０の光源部１０１のＬＤを駆動する。又、ＦＰＧＡ２０１は、ＭＥＭＳコントローラ２０８を介して光学部１０の光偏向器１０２を動作させる。

ＣＰＵ２０２は、情報表示装置１の各機能を制御する。ＲＯＭ２０３は、ＣＰＵ２０２が情報表示装置１の各機能を制御するために実行するプログラムを記憶している。ＲＡＭ２０４は、ＣＰＵ２０２のワークエリアとして使用される。Ｉ／Ｆ２０５は、外部コントローラ等と通信するためのインターフェイスであり、例えば、自動車のＣＡＮ（Controller Area Network）等に接続される。

図４は、第１の実施の形態に係る情報表示装置の機能を例示するブロック図である。図４を参照するに、情報表示装置１は、情報入力部８００、画像データ生成部８２０、及び画像描画部８４０を備えている。

情報入力部８００では、情報取得部５等からの情報が受信（入力）される。情報入力部８００への受信は、有線であっても無線であってもよい。情報入力部８００に、例えば、ＣＡＮ等から車両の情報（速度、走行距離等の情報）や、外部ネットワークから車両外部の情報（ＧＰＳからのナビ情報や交通情報等）が入力されてもよい。情報入力部８００に入力される情報には、前方車両等の現実物体の位置、大きさ、形、色、明るさの少なくとも１つを含むことができる。

画像データ生成部８２０は、情報入力部８００から入力される情報に基づいて、描画すべき画像の画像データを生成する。画像データ生成部８２０は、データ調整部８２１０を備え、データ調整部８２１０は、画像データを生成する際に、表示する虚像の位置、大きさ、形、色、明るさ（輝度）の少なくとも１つを調整することができる。

画像描画部８４０は、制御部８４１０を備え、制御部８４１０によって画像データに応じて光学部１０が制御されることにより、フロントウィンドシールド９１０に光を照射する。結果として、視認者Ｖの視点位置Ｅから虚像Ｉが視認可能となる。

［３次元的な表示］
人間は、視界中の２次元的な見え方（絵画的手がかり）、両眼の見え方の差や目の焦点調節動作（動眼的手がかり）、視点移動時の物体の見え方の変化（運動視差）により空間の奥行きを知覚している。この中で、絵画的手がかりを主に利用することにより、情報表示装置１において、虚像である表示情報を、現実空間の任意の位置に存在するように知覚させることができる。

現実空間では、同一の物体が存在した場合、その物体が視認者に距離が近ければ近い程、見かけ上の大きさは大きくなる。又、視認者に距離が近い物体ほど、視界中の下部に見える。他にも、遠い物体ほど、空気の厚みによりかすんで見えたりする。

情報表示装置１では、虚像は視認者の見る前方風景に重なって表示されるため、現実空間と整合するように虚像中の表示情報の幾何学形状を調整（幾何変換）すれば、表示情報の３次元的な表示が可能となる。すなわち、上記の人間の奥行き知覚を利用することで、視認者から視て、あたかも表示情報が現実空間の任意の位置に３次元的に存在しているように知覚（錯覚）させることが可能となる。

このように、視認者から見て自車両の周囲に存在する現実物体と３次元的に整合する表示情報を表示することにより、表示情報の視認性を向上できる。なお、視認者から見て自車両の周囲に存在する現実物体と３次元的に整合する虚像と、視認者から見て現実物体と３次元的に整合しない虚像を表示可能領域内に混在させて表示してもよい。

ところで、情報表示装置１の表示像（虚像）は設計時に決定される位置に２次元的に投影される。そのため、現実空間の任意の位置、例えば視認者の視点の先の路面に存在するように形状や色合いを調整しても、左右の目それぞれの網膜には虚像が表示される位置に応じた映りの差、視差が生じてしまう。

ここで、図５に示すように、前方風景の遠方地点が視認者の目に映る際の視差を表す両目の視線が成す角度（輻輳角）をθ_{ＳＣＥＮＥ}とし、情報表示装置１の虚像が視認者の目に映る際の視差を表す両目の視線が成す角度（輻輳角）をθ_ＨＵＤとする。このとき、｜θ_ＨＵＤ−θ_{ＳＣＥＮＥ}｜を「視差角」と定義する。なお、一般に「輻輳角」とは、視認者が視認対象を見るときの両目の視線が成す角度を意味する。

この「視差角」が１°を超えると、二重像が知覚され、不快感や疲労感が増してしまう。そこで、情報表示装置１では、この「視差角」が１°以下となるように設計することが好ましい。「視差角」を１°以下とすることにより、情報表示装置１において、例えば、距離Ｌ（図２参照）を４ｍ〜６ｍに設定した場合、１０００ｍ程度先の物体に対しても、前方風景に存在する対象物を見たまま視差なく虚像による情報を認知することが可能となる。

［風景の奥行きの変化と虚像の制御］
虚像を重畳する風景位置の奥行きが変化した場合に、常に視認者の視点から見た前方の奥行きの変化に合わせて虚像の制御を行うと、風景における虚像の重畳位置によっては、視認者の視認性を損なわせてしまう場合がある。そこで、本実施の形態では、虚像を重畳する風景位置の奥行きが変化した場合に、表示する虚像の一部若しくは全部の変化度合いを、風景位置の奥行きの変化度合いと異なるように制御する。これについて、図面を参照して説明する。なお、『虚像を重畳する風景位置の奥行き』とは、視認者の視点から虚像を重畳する風景位置までの距離のことである。

図６及び図７は、風景上の重畳位置の奥行きが遠いときの虚像表示について説明する図であり、ＨＵＤを介して視認者（運転者）から見える自車両前方の車両を追従するマーカを虚像として投影する状況を例示している。

図６及び図７において、マーカ７３は、自車両と同じ車線上の道路７５を走行する前方車両７２を、ウィンドシールド上の虚像を投影可能な表示可能領域７１内で追従している。

図６では、重畳させるマーカ７３の大きさの変化度合いを、前方車両７２の奥行きの変化度合いに合わせるように、前方車両７２の奥行きの変化と同じ度合い（変化率）でマーカ７３の縦方向の幅を変化させている（なお、マーカ７３の横方向の幅は、前方車両７２の車幅と合わせるように変化させている）。

一方、図７では、重畳させるマーカ７３の大きさの変化度合いを、前方車両７２の奥行きの変化の度合いより小さくし、マーカ７３の大きさの変化率を抑制して、図６のマーカ７３より太く表示している（なお、マーカ７３の横方向の幅は、前方車両７２の車幅と合わせるように変化させている）。そのため、図７では、図６よりも前方車両の追従状況が視認し易くなる。

図８及び図９は、風景上の重畳位置の奥行きが近いときの虚像表示について説明する図であり、図６及び図７と同様に、ＨＵＤを介して視認者（運転者）から見える自車両前方の車両を追従するマーカを虚像として投影する状況を例示している。

図８では、重畳させるマーカ７３の大きさの変化度合いを、前方車両７２の奥行きの変化度合いに合わせるように、前方車両７２の奥行きの変化と同じ度合い（変化率）でマーカ７３の縦方向の幅を変化させている（なお、マーカ７３の横方向の幅は、前方車両７２の車幅と合わせるように変化させている）。

一方、図９では、重畳させるマーカ７３の大きさの変化度合いを、前方車両７２の奥行きの変化の度合いより小さくし、マーカ７３の大きさの変化率を抑制して、図８のマーカ７３より細く表示している（なお、マーカ７３の横方向の幅は、前方車両７２の車幅と合わせるように変化させている）。そのため、図９では、図８のような過度な表示に伴って視認者（運転者）の注意が必要以上に引き付けられるおそれを低減できる。

図１０は、風景上の重畳位置の奥行きの違いによる虚像の輝度の変化について説明する図であり、図６〜図９と同様に、ＨＵＤを介して視認者（運転者）から見える自車両前方の車両を追従するマーカを虚像として投影する状況を例示している。

図１０では、重畳させるマーカ７３の輝度の変化度合いを、前方車両７２の奥行きの変化度合いに合わせるように、前方車両７２の奥行きの変化と同じ度合い（変化率）でマーカ７３の輝度を変化させている（なお、マーカ７３の横方向及び縦方向の幅の制御については、図７と同様である）。

一方、図１１では、重畳させるマーカ７３の輝度の変化度合いを、前方車両７２の奥行きの変化の度合いより大きくし、マーカ７３の輝度の変化率を拡大して、図１０のマーカ７３より輝度を高くして表示している（なお、マーカ７３の横方向及び縦方向の幅の制御については、図９と同様である）。なお、図１０及び図１１においては、便宜上、高輝度を黒色で表現している。

このように、風景上の重畳位置の奥行きの遠近に合わせてマーカ７３の輝度を調整することで、追従している前方車両の遠近感を適切に表現できる。

図１０のように、前方車両７２が自車両より遠く、知覚すべき優先度が低いと判断させるような状態では、他の優先度が高い虚像表示を妨げないように輝度を低くすると有効である。一方、図１１のように、前方車両７２が自車両に近く、接触のおそれがある状態では、その危険性を運転者に視認し易くするために輝度を高くすると有効である。

但し、虚像を重畳する風景位置の奥行きが遠い場合（例えば、虚像を重畳する風景位置の奥行きが後述の閾値ＴＨ２よりも遠い場合）には、虚像の輝度を奥行きの変化度合いにかかわらず一定値以下に落とさないように制御しても良い。遠方の重要度が低い情報であっても、輝度を低くしすぎると路面上の、例えばごみ等と誤認するおそれがあり、これを防止するためである。

なお、図６〜図１１に示したように、マーカの形成変化は、風景上の重畳位置の奥行きの遠近に合わせて拡大縮小させるような相似変化には限らない。これについて、三角形状のマーカ７４を例にとり、図１２を参照して補足説明する。

図１２（ａ）は、三角形状のマーカ７４について、風景上の重畳位置の奥行きが近いときの虚像表示を表している。図１２（ｂ）は、三角形状のマーカ７４Ａについて、風景上の重畳位置の奥行きが遠いときの虚像表示を表している。図１２（ｂ）のマーカ７４Ａと図１２（ａ）のマーカ７４とは相似関係である。

図１２（ｃ）は、三角形状のマーカ７４Ｂの形成変化について、風景上の重畳位置の奥行きの変化度合いに対して、相似変化でない場合を示している。図１２（ｃ）では、横方向の幅ｌ_１は奥行きが遠いときは大きく、奥行きが近いとき小さく変化させ、遠近法に合わせて変形させている。一方、縦方向の幅ｌ_２'は、遠近法の奥行きの変化度合いによらず、一定の大きさ以下にしないよう保つように表示している。

このように、奥行きの変化度合いに応じたマーカの形成変化の仕方は、拡大や縮小といった相似変化に限られない。

なお、図６〜図１１では、マーカ７３として自車両前方の車両を追従する図形を表示する例を示したが、マーカ７３は自車両前方の車両を追従する図形には限定されず、例えば、行き先案内のための進路を表す矢印等であってもよい。又、表示する虚像は、1つである必要はなく、複数であってもよい。この場合、視認者から見て自車両の周囲に存在する現実物体と３次元的に整合する虚像と、視認者から見て現実物体と３次元的に整合しない虚像を表示可能領域７１内に混在させて表示してもよい。

図１３は、風景位置の奥行きの変化度合いと虚像の形状の変化度合いの相関について説明する図であり、図６〜図１１と同様に、ＨＵＤを介して視認者（運転者）から見える自車両前方の車両を追従するマーカを虚像として投影する状況を例にしている。

図１３では、横軸を奥行きの変化度合い、縦軸を形状の変化度合いとして表し、虚像の変化を拡大と縮小だけで表現している。

まず、奥行きの変化度合いにおける近辺の閾値ＴＨ１から遠方の閾値ＴＨ２まで（閾値ＴＨ１及びの閾値ＴＨ２も含む）の形状の変化度合いは、運転者の視認性が低下しないと仮定して、従来手法と同様に奥行きの変化度合いに比例して（合わせて）変化させる。つまり、虚像を重畳する風景位置の奥行きが閾値ＴＨ１以上閾値ＴＨ２以下の場合には、表示する虚像の一部若しくは全部の変化度合いを、奥行きの変化度合いと合わせるように制御する。

これに対して、奥行きの変化度合いにおいて、運転者に虚像を提示させる最も奥行きが近い所から近辺の閾値ＴＨ１までは、虚像が過度に拡大されることにより注意が必用以上に向けられることを防ぐため、近辺の閾値ＴＨ１まで形状の変化度合いを一定に保ち、奥行きの変化度合いと異なるように表示させる。

又、奥行きの変化度合いにおいて、遠方の閾値ＴＨ２から運転者に提示させる最遠方の表示距離までは、虚像が過度に縮小されることにより視認が困難になることを防ぐため、遠方の閾値ＴＨ２から形状の変化度合いを一定に保ち、奥行きの変化度合いと異なるように表示させる。

このように、情報表示装置１では、遠近法で見る車両前方の風景の変化の度合いと、重畳する虚像の制御対象部分（例えば、虚像の縦方向の大きさや輝度）の変化度合いを異なるように制御することで、視認者の視認性を損なわずに虚像を表示することができる。例えば、遠近法で見る車両前方の風景の変化度合いが大きくても、視認者の知覚の妨げにならないように虚像を表示することができる。

特に、奥行きの変化度合いが所定の範囲外（虚像を重畳する風景位置の奥行きが閾値ＴＨ１よりも近い場合及び閾値ＴＨ２よりも遠い場合）において、表示する虚像の一部若しくは全部の変化度合いを、奥行きの変化度合いと異なるように制御し、奥行きの変化度合いが所定の範囲内（虚像を重畳する風景位置の奥行きが閾値ＴＨ１以上閾値ＴＨ２以下の場合）において、表示する虚像の一部若しくは全部の変化度合いを、奥行きの変化度合いと合わせるように制御することが好ましい。

なお、奥行きの変化度合いは、情報取得部５からの距離等の情報を情報入力部８００に入力することで得ることができ、マーカ７３の幅や輝度等の制御は、入力された情報に基づいて、データ調整部８２１０により行うことができる。或いは、ＧＰＳ等からの情報を情報入力部８００に入力し、入力された情報に基づいて、データ調整部８２１０により制御を行ってもよい。

例えば、図１３のグラフに対応するテーブルをＲＯＭ２０３に記憶しておき、データ調整部８２１０が、入力された情報とＲＯＭ２０３に記憶されたテーブルにより、マーカ７３の幅や輝度等の制御を行うことができる。

なお、以上で説明した風景の奥行きの変化と虚像の制御は、風景と切り離した情報表示装置１単体での動作として捉えると、フロントウィンドシールド９１０に投影する画像を上下方向に移動させたときに、表示する画像の幾何学的形状を変化させることである。或いは、フロントウィンドシールド９１０に投影する画像を上下方向に移動させたときに、表示する画像の輝度を変化させることである。或いは、フロントウィンドシールド９１０に投影する画像を上下方向に移動させたときに、表示する画像の幾何学的形状及び輝度を変化させることである。

又、フロントウィンドシールド９１０に投影する画像を上下方向に移動させたときに、表示する画像の幾何学的形状を変化させる場合、図１３のように画像の上下方向の移動量（図１３の横軸に相当）に対する幾何学的形状の変化度合いが異なる部分を有してもよい。例えば、図１３の閾値ＴＨ１以上閾値ＴＨ２以下の部分と、閾値ＴＨ１より小さい部分及び閾値ＴＨ２よりも大きい部分のように、幾何学的形状の変化度合いが異なる部分を有してもよい。但し、図１３において、閾値ＴＨ１より小さい部分及び閾値ＴＨ２よりも大きい部分は、閾値ＴＨ１以上閾値ＴＨ２以下の部分よりも小さな傾斜を有するようにしてもよい。なお、ここでいう上下方向とは、重力方向によって決定される方向である。

［物体情報の受信］
情報表示装置１では、視認者の視点位置、虚像位置、視点と虚像との距離、虚像の大きさ、虚像の重畳を行いたい範囲に基づいて、表示する像を決定する。例えば、路面に虚像の重畳を行う場合は、重畳を行いたい位置・距離を任意に決定し、視認者の視点から見て、目的の位置・距離に存在して見えるように幾何変換を行った表示を行うことができる。

路面が平面であることを仮定して虚像の表示を行う場合は、幾何変換を行うのみで表示が可能であるが、カーブや坂道といった路面形状に対応させる場合や、白線に重ねた表示 を行う場合等は、物体情報の取得が必要となる。物体情報とは、例えば、路面において重畳させる位置の座標（位置情報）である。又、前方車両や歩行者等の対象に重畳を行う場合は、これらの対象の位置情報である。又、これら以外の、物体に関する情報であってもよい。

情報取得部５として、例えば、レーザレーダを用いることにより、物体情報として位置情報を取得することができる。レーザレーダは、レーザビームを出射し、物体（例えば、先行車両、停車車両、構造物、歩行者等）からの反射光（散乱光）を受光することで、位置情報（物体までの距離や物体の座標）を測定する装置である。

情報取得部５として、ステレオカメラを用いてもよい。ステレオカメラは、左目用となるカメラ部と、右目用となるカメラ部とを備えており、両カメラ部から得られる視差画像から物体の３次元位置情報を算出することができる。

情報表示装置１は、情報取得部５からの物体情報（例えば物体の３次元位置情報）を情報入力部８００で受信し、受信した物体情報を画像データ生成部８２０に送る。画像データ生成部８２０は、物体情報に基づいて、表示情報（虚像）のパラメータ（虚像の結像位置、大きさ、形、色、明るさの少なくとも１つ）を調整する。現実物体と３次元的に整合する表示情報を表示する場合には、虚像のパラメータは、現実物体の位置、形、大きさに応じた遠近感が出るように調整されることが好ましい。

なお、情報表示装置１は、例えば、交通情報（例えば、渋滞情報や交通ルール等）や気象情報等の情報を情報入力部８００で受信し、受信した情報を、現実物体と３次元的に整合するように虚像として表示してもよい。

又、情報表示装置１は、例えば、自車両の位置情報を情報入力部８００で受信し、受信した情報を、現実物体と３次元的に整合するように虚像として表示してもよい。自車両の位置情報は、例えばＧＰＳを搭載した装置（例えば、カーナビゲーションシステム）から受信することができる。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、視認者に対して提供するあらゆる情報を表示する際に適用できるものである。特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

本国際出願は２０１６年２月８日に出願した日本国特許出願２０１６−０２１５９３号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１６−０２１５９３号の全内容を本国際出願に援用する。

１ 情報表示装置
１０ 光学部
２０ 電気部
７１ 表示可能領域
７２ 前方車両
７３、７４、７４Ａ、７４Ｂ マーカ
７５ 道路
１０１ 光源部
１０２ 光偏向器
１０３ ミラー
１０４ スクリーン
１０５ 凹面ミラー
２０１ ＦＰＧＡ
２０２ ＣＰＵ
２０３ ＲＯＭ
２０４ ＲＡＭ
２０５ Ｉ／Ｆ
２０６ バスライン
２０７ ＬＤドライバ
２０８ ＭＥＭＳコントローラ
８００ 情報入力部
８２０ 画像データ生成部
８４０ 画像描画部
８２１０ データ調整部
８４１０ 制御部

特開２００９‐２４４３５５号公報

Claims (12)

1. 画像を形成する光を透過反射部材に照射し、該透過反射部材を介して前記画像の虚像を視認させる情報表示装置であって、
   前記虚像の視認者の視点位置から前記虚像が重畳される風景位置までの距離が変化した場合に、
   前記距離が所定の範囲内において、前記虚像の縦方向の大きさの変化度合い及び前記虚像の横方向の大きさの変化度合いを前記距離の変化度合いと合わせるように制御し、
   前記距離が所定の範囲外において、前記虚像の縦方向の大きさの変化度合いが前記距離の変化度合いよりも小さくなるように制御し、前記虚像の横方向の大きさの変化度合いを前記距離の変化度合いと合わせるように制御することを特徴とする情報表示装置。
2. 前記虚像の形状を制御することを特徴とする請求項１に記載の情報表示装置。
3. 前記虚像の輝度を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の情報表示装置。
4. 前記距離が所定の範囲外において、前記虚像の輝度を前記距離の変化度合いにかかわらず一定値以下に落とさないように制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の情報表示装置。
5. 移動体の乗員である視認者に対して前記虚像を視認させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の情報表示装置。
6. 前記視認者から見て前記移動体の周囲に存在する現実物体と３次元的に整合する前記虚像を、前記虚像の表示可能領域内に表示することを特徴とする請求項５に記載の情報表示装置。
7. 前記視認者から見て前記移動体の周囲に存在する前記現実物体と３次元的に整合する前記虚像と、前記視認者から見て前記現実物体と３次元的に整合しない前記虚像を前記表示可能領域内に混在させて表示することを特徴とする請求項６に記載の情報表示装置。
8. 前記移動体の周囲に存在する前記現実物体に関する情報である物体情報を受信する情報入力部を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の情報表示装置。
9. 前記物体情報に基づいて前記虚像の位置、大きさ、形、色、明るさの少なくとも１つを調整することを特徴とする請求項８に記載の情報表示装置。
10. 前記物体情報は、前記現実物体の位置、大きさ、形、色、明るさの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の情報表示装置。
11. 前記情報入力部は、前記移動体に関係する交通情報を更に受信し、
    前記物体情報に基づいて、前記視認者から見て前記現実物体と３次元的に整合するように前記交通情報を前記表示可能領域内に前記虚像として表示することを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一項に記載の情報表示装置。
12. 前記情報入力部は、前記移動体の位置情報を更に受信し、
    前記位置情報に基づいて、前記視認者から見て前記現実物体と３次元的に整合するように前記虚像を表示可能領域内に表示することを特徴とする請求項８乃至１１の何れか一項に記載の情報表示装置。

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