JP6874769B2 - Vehicle display device - Google Patents
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Description
本発明は、車両用表示装置に関する。本発明は、特に、ユーザーの視点の位置の変化に影響されることなく、ユーザーに適切な情報を提供可能な車両用表示装置に関する。 The present invention relates to a vehicle display device. The present invention particularly relates to a vehicle display device capable of providing appropriate information to a user without being affected by a change in the position of the user's viewpoint.
車両用表示装置として、車両のフロントウィンドウシールド等の透光部材に表示画像を投影することによって、フロントウィンドウシールドで反射される表示画像の光を用いて運転席に座ったユーザーに、虚像を視認させる、いわゆるヘッドアップディスプレイがある。このような車両用表示装置では、虚像は、運転席に座ったユーザーによって、車両のフロントウィンドウシールドを基準にして車両進行方向側(車両前方側)に虚像が結像されるように視認される。このような車両用表示装置の一般的な構成として、例えば、表示画像を表示する画像表示部と、この表示画像を車両のフロントウィンドウシールドに投影する凹面鏡を含む光学系から構成される投影部と、を含む。 As a vehicle display device, by projecting a display image onto a translucent member such as the front window shield of a vehicle, a virtual image is visually recognized by a user sitting in the driver's seat using the light of the display image reflected by the front window shield. There is a so-called head-up display. In such a vehicle display device, the virtual image is visually recognized by the user sitting in the driver's seat so that the virtual image is formed on the vehicle traveling direction side (vehicle front side) with reference to the front window shield of the vehicle. .. As a general configuration of such a vehicle display device, for example, an image display unit for displaying a display image and a projection unit composed of an optical system including a concave mirror for projecting the display image on the front window shield of the vehicle. ,including.
このような車両用表示装置が備えられている車両の運転席に座るユーザーは、例えば車両前方の道路に他の車両、障害物等が存在する情報を与える虚像を、フロントウィンドウシールド越しに見える風景と重畳された状態で、視認することができる。虚像が視認される位置がフロントウィンドウシールドの鉛直方向上側になるにつれて、虚像は、フロントウィンドウシールド越しに見える風景のうち距離が遠い側の景色と重畳されて視認される。その一方で、虚像が視認される位置がフロントウィンドウシールドの鉛直方向下側になるにつれて、虚像は、フロントウィンドウシールド越しに見える風景のうち距離が近い側の風景と重畳される。 A user sitting in the driver's seat of a vehicle equipped with such a vehicle display device can see, for example, a virtual image that gives information on the existence of other vehicles, obstacles, etc. on the road in front of the vehicle through the front window shield. Can be visually recognized in a state of being superimposed on. As the position where the virtual image is visually recognized becomes the upper side in the vertical direction of the front window shield, the virtual image is visually recognized superimposed on the scenery on the far side of the scenery seen through the front window shield. On the other hand, as the position where the virtual image is visually recognized becomes the lower side in the vertical direction of the front window shield, the virtual image is superimposed on the landscape on the side closer to the distance seen through the front window shield.
ここで、ユーザーの座高、ユーザーの着席姿勢等によって、運転席に座るユーザーの視点の位置は一定ではない。例えば、表示画像が投影される位置が固定されているときは、運転席に座るユーザーの視点の位置が高くなるにつれて、虚像は、フロントウィンドウシールド越しに見える風景のうち距離が近い側の風景と重畳される。このように、運転席に座るユーザーの視点の位置が変化することによって、虚像が重畳される風景内の対象がずれるため、ユーザーに違和感を与える可能性がある。 Here, the position of the viewpoint of the user sitting in the driver's seat is not constant depending on the sitting height of the user, the sitting posture of the user, and the like. For example, when the position where the displayed image is projected is fixed, as the position of the viewpoint of the user sitting in the driver's seat becomes higher, the virtual image becomes the scenery on the closer side of the scenery seen through the front window shield. It is superimposed. In this way, the position of the viewpoint of the user sitting in the driver's seat changes, so that the object in the landscape on which the virtual image is superimposed shifts, which may give the user a sense of discomfort.
そこで、例えば、特許文献1には、車両の運転席に座るユーザーの視点の鉛直方向における位置に応じて、投影部の凹面鏡を含む光学系の投影方向を調整するヘッドアップディスプレイ装置(車両用表示装置)が示されている。特許文献1に示されている車両用表示装置は、投影部の凹面鏡の投影角度を調整する凹面鏡アクチュエータと、車両の運転席に座るユーザーの視点の位置を取得する視点検知カメラと、を備える。
Therefore, for example, in
特許文献1に示されている車両用表示装置は、視点検知カメラで取得した車両の運転席に座るユーザーの視点の位置が高いときに、表示画像がフロントウィンドウシールドの鉛直方向上側に投影されるように、凹面鏡アクチュエータを制御する。その一方で、特許文献1に示されている車両用表示装置は、視点検知カメラで取得した車両の運転席に座るユーザーの視点の位置が低いときに、表示画像がフロントウィンドウシールドの鉛直方向下側に投影されるように、凹面鏡アクチュエータを制御する。したがって、特許文献1に示される車両用表示装置は、車両の運転席に座るユーザーの視点の位置が変化したときであっても、フロントウィンドウシールド越しに見える風景のうち虚像が重畳される対象が大きくずれることが防止されるように構成されている。
In the vehicle display device shown in
しかしながら、特許文献1に記載されている車両用表示装置では、ユーザーの視点の位置が変化したときに、ユーザーに違和感を与える可能性があることを、本発明者は認識した。この点について、以下、図10を用いて説明する。図10は、特許文献1に記載されている車両用表示装置において、ユーザーの視点位置と、ユーザーによって視認される虚像と、この虚像が重畳する風景の路面における距離の範囲との関係を説明するための模式的な図である。なお、図10は、鉛直方向におけるユーザーの視点位置と、ユーザーによって視認される虚像を表示する虚像領域と、この虚像領域が重畳する風景の路面における距離の範囲との関係を分かりやすく説明するために、ユーザーの視点位置の変化量を誇張して表現している。具体的に、図10に示される、ユーザー視点位置101uとユーザー視点位置101rとユーザー視点位置101dとの鉛直方向における距離は、実際には図10に示される例よりも近い。また、図10に示されている座標軸において、z軸正方向は車両前方向を表し、y軸正方向は鉛直方向上側を表し、x軸正方向(図面に対して垂直上方向)は車両左方向を表す。
However, the present inventor has recognized that the vehicle display device described in
図10には、車両の運転席に座るユーザーの視点の位置の例として、ユーザー視点位置101u、ユーザー視点位置101r及びユーザー視点位置101dの3つの視点の位置が示されている。図10に示される虚像領域301uは、例えば車両の運転席に座るユーザーの視点がユーザー視点位置101uであるときに、特許文献1に記載されている車両用表示装置によって表示画像の投影角度が調整された結果、ユーザーによって視認される虚像が表示される領域である。図10に示される虚像領域301rは、例えば車両の運転席に座るユーザーの視点がユーザー視点位置101rであるときに、特許文献1に記載されている車両用表示装置によって表示画像の投影角度が調整された結果、ユーザーによって視認される虚像が表示される領域である。図10に示される虚像領域301dは、例えば車両の運転席に座るユーザーの視点がユーザー視点位置101dであるときに、特許文献1に記載されている車両用表示装置によって表示画像の投影角度が調整された結果、ユーザーによって視認される虚像が表示される領域である。特許文献1に記載されている車両用表示装置では、車両の運転席に座るユーザーの視点の位置が変化したときに、表示画像が投影される方向が変更されるのであって、例えば表示器(画像表示部)が表示画像を表示する領域は変更されない。そのため、虚像領域301u、虚像領域301r及び虚像領域301dの鉛直方向の大きさはいずれも同じである。
FIG. 10 shows three viewpoint positions, that is, the
図10に示される重畳距離範囲401uは、例えば車両の運転席に座るユーザーの視点がユーザー視点位置101uであるときに、フロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、虚像領域301uが重畳する風景の道路91における距離の範囲である。図10に示される重畳距離範囲401rは、例えば車両の運転席に座るユーザーの視点がユーザー視点位置101rであるときに、フロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、虚像領域301rが重畳する風景の道路91における距離の範囲である。図10に示される重畳距離範囲401dは、例えば車両の運転席に座るユーザーの視点がユーザー視点位置101dであるときに、フロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、虚像領域301dが重畳する風景の道路91における距離の範囲である。
The
図10に示される例のように、ユーザーの視点位置の鉛直方向における変化量に対して、虚像の鉛直方向における変化量が小さくなる。そうすると、ユーザー視点位置が鉛直方向上側にいくにつれて、ユーザーが虚像を見る視線と水平面との角度が大きくなる。その一方で、ユーザー視点位置が鉛直方向下側にいくにつれて、ユーザーが虚像を見る視線と水平面との角度が小さくなる。したがって、ユーザー視点位置101rより高い位置であるユーザー視点位置101uのときの重畳距離範囲401uの長さは、ユーザー視点位置101rのときの重畳距離範囲401rの長さより小さくなる。また、ユーザー視点位置101rより低い位置であるユーザー視点位置101dのときの重畳距離範囲401dの長さは、ユーザー視点位置101rのときの重畳距離範囲401rの長さより大きくなる。なお、図10においては、重畳距離範囲401u,重畳距離範囲401r及び重畳距離範囲401dの車両後方側のみの端部の位置が変動しているように示されているが、実際には、車両前方側の端部の位置も変動し得る。
As in the example shown in FIG. 10, the amount of change in the vertical direction of the virtual image is smaller than the amount of change in the vertical direction of the user's viewpoint position. Then, as the user's viewpoint position moves upward in the vertical direction, the angle between the line of sight of the user looking at the virtual image and the horizontal plane increases. On the other hand, as the user's viewpoint position moves downward in the vertical direction, the angle between the line of sight of the user looking at the virtual image and the horizontal plane becomes smaller. Therefore, the length of the
以上のように、特許文献1に記載されている車両用表示装置では、運転席に座るユーザーの視点の位置が変化することによって、フロントウィンドウシールド越しに見える風景のうち、虚像が表示される領域が重畳する風景の路面における距離の範囲が変化する。その結果、特許文献1に記載されている車両用表示装置では、例えばユーザーの視点の位置が鉛直方向上側に変化したときに、フロントウィンドウシールド越しに見える風景のうちの虚像を重畳させる対象に対して、小さ過ぎる虚像がユーザーによって視認される状況が発生し得る。同様に、特許文献1に記載されている車両用表示装置では、例えばユーザーの視点の位置が鉛直方向下側に変化したときに、フロントウィンドウシールド越しに見える風景のうちの虚像を重畳させる対象に対して、大き過ぎる虚像がユーザーによって視認される状況が発生し得る。このように、特許文献1に記載されている車両用表示装置では、ユーザーの視点の位置が変化することによって、ユーザーに対して違和感を与える可能性があることを、本発明者は認識した。
As described above, in the vehicle display device described in
本発明の1つの目的は、ユーザーの視点の位置の変化に影響されることなく、ユーザーに適切な情報を提供可能な車両用表示装置を提供することにある。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び好ましい実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。 One object of the present invention is to provide a vehicle display device capable of providing appropriate information to a user without being affected by a change in the position of the user's viewpoint. Other objects of the invention will become apparent to those skilled in the art by reference to the embodiments and preferred embodiments exemplified below, as well as the accompanying drawings.
本発明の車両用表示装置は、車両の運転席に座るユーザーの視点の位置を取得する視点位置取得部と、前記車両の走行経路から前記車両の前方の道路形状の情報である道路形状情報を取得する道路形状情報取得部と、画像を表示可能な表示面を有する画像表示部と、前記視点位置取得部によって取得される上下方向における前記ユーザーの前記視点の位置に応じて、前記画像表示部の前記表示面のうちの一部である前記画像の表示に使用する使用領域の位置および長さを決定し、前記表示面の前記使用領域内に前記画像を表示させる画像生成部と、前記表示面からの光を透光部材に向けて投影することで、前記使用領域に対応する仮想的な虚像領域を生成し、前記虚像領域に前記画像に対応する虚像を表示する投影部と、を備え、前記画像生成部は、前記視点位置取得部によって取得される上下方向における前記ユーザーの前記視点の位置に応じて、前記虚像領域の上下方向に対応する前記使用領域の位置及び長さを決定し、前記道路形状情報取得部によって取得される前記道路形状情報に応じて、前記虚像領域の上端が下端に近づき前記虚像領域の上下方向が短くなるように、前記使用領域の長さを補正する。 The vehicle display device of the present invention has a viewpoint position acquisition unit that acquires the position of the viewpoint of a user sitting in the driver's seat of the vehicle, and road shape information that is information on the road shape in front of the vehicle from the traveling path of the vehicle. The image display unit according to the road shape information acquisition unit to be acquired, the image display unit having a display surface capable of displaying an image, and the position of the viewpoint of the user in the vertical direction acquired by the viewpoint position acquisition unit. An image generation unit that determines the position and length of a used area used for displaying the image, which is a part of the display surface, and displays the image in the used area of the display surface, and the display. By projecting light from a surface toward a translucent member, a virtual virtual image region corresponding to the used area is generated, and a projection unit for displaying a virtual image corresponding to the image is provided in the virtual image region. The image generation unit determines the position and length of the used area corresponding to the vertical direction of the virtual image region according to the position of the user's viewpoint in the vertical direction acquired by the viewpoint position acquisition unit. The length of the used area is corrected so that the upper end of the virtual image region approaches the lower end and the vertical direction of the virtual image region becomes shorter according to the road shape information acquired by the road shape information acquisition unit.
以下に、適宜図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細に説明する。但し、既によく知られた事項や実質的に同一な構成に対する詳細な説明は省略する場合がある。なお、本発明の要旨は、添付図面および以下の説明に限定されるものではなく、本発明を逸脱することなく様々の変更が可能である。 Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, well-known matters and detailed explanations for substantially the same configuration may be omitted. The gist of the present invention is not limited to the accompanying drawings and the following description, and various modifications can be made without departing from the present invention.
《第1実施形態》 図1A、図1B及び図1Cを参照して、本発明の車両用表示装置10の全体の構成の例を説明する。以下の説明を容易にするために、図1Aに示されるように、実空間において、例えば、車両1の進行方向を車両前方向とした車両前後方向にz軸を規定し、上下方向(車両1が走行する路面が水平である場合、鉛直方向)にy軸を規定し、車両前方向を向いて左右方向(車両左右方向)にx軸を規定する。このとき、x軸正方向は車両左方向を表し、y軸正方向は鉛直方向上側(実空間上における上方向)を表し、z軸正方向は車両前方向を表す。
<< First Embodiment >> An example of the overall configuration of the
図1Aに示されるように、車両用表示装置10は、画像表示部20と画像生成部30と視点位置取得部40と投影部50と前方情報取得部60とを備える。
As shown in FIG. 1A, the
画像表示部20は、図1Bに示されるように、画像を表示可能な表示面21を有する。表示面21のうち、画像を表示可能な領域210を、例えば表示領域210という。表示面21の一例は、図1Bに示されるように、例えば、複数の画素22を有する液晶パネル21である。液晶パネル21において、表示領域210は、例えば、液晶パネル21全体の画素22である。画像表示部20の一例は、例えば液晶パネル21と液晶パネル21の駆動回路26とを有する液晶パネルモジュール20である。
As shown in FIG. 1B, the
画像表示部20は、例えば、画像生成部30によって生成される画像を表す信号を入力したときに、表示面21の使用領域210のうち、入力した信号に応じて表示面21の少なくとも一部の画素22を用いて画像を表示する。なお、以下の説明において、適宜、画像表示部20の例として液晶パネルモジュール20を用いて説明するが、画像表示部20は他の表示機器であってもよい。例えば、画像表示部20は、有機EL(Electro Luminescence)素子等の自発光表示パネルモジュールであってもよく、DMD(Digital Micromirror Device)、LCoS(Liquid Crystal on Silicon)(登録商標)等の反射型表示パネルモジュールであってもよく、レーザー光を走査する走査型表示装置等であってもよい。なお、画像表示部20が、反射型表示パネルモジュールや走査型表示装置などの投射型表示デバイスであった場合、表示面21は、投射型表示デバイスからの投射光により画像が生成されるスクリーンが該当する。
For example, when the
以下の説明を容易にするために、図1Bに示されるように、画像表示部20の表示面21を正面から見た視点において、例えば、表示面21の横方向にIx軸を規定し、表示面21の縦方向にIy軸を規定する。このとき、Ix軸正方向は表示面21の左方向を表し、Iy軸正方向は表示面21の上方向を表す。また、表示面21におけるIx軸正方向は、例えば上述したx軸正方向、すなわち実空間上における車両左方向に対応する。同様に、表示面21におけるIy軸正方向は、例えば上述したy軸正方向、すなわち実空間上における鉛直方向上側(鉛直上方向)に対応する。
In order to facilitate the following description, as shown in FIG. 1B, the Ix axis is defined and displayed in the lateral direction of the
視点位置取得部40は、例えば、車室内画像取得部41と車室内画像解析部42とを含む。視点位置取得部40は、車両1の運転席に座るユーザーの視点の位置100を取得する。以下、車両1の運転席に座るユーザーの視点の位置100を、ユーザー視点位置100とも呼ぶ。視点位置取得部40は、少なくともy軸方向におけるユーザー視点位置100を取得可能に構成される。
The viewpoint
車室内画像取得部41は、例えば、車室内の画像を撮像する車内カメラである。車室内画像取得部41は、例えば、車両盗難等を防止する目的で取り付けられる共用の車内カメラ等であってもよく、車両用表示装置10専用の車内カメラ等であってもよい。車室内画像取得部41は、ユーザー視点位置100をユーザー視点位置100よりも鉛直方向下側から撮像することが好ましく、例えばダッシュボード4等に取り付けられていてもよい。また、車室内画像取得部41は、車室内が暗いときであってもユーザー視点位置100を取得できるように赤外線撮像が可能であることが好ましい。車室内画像取得部41は、例えば、取得した車室内の画像を車室内画像解析部42に出力する。
The vehicle interior
車室内画像解析部42は、例えば、公知の画像処理、パターンマッチング手法等を用いて、入力した車室内の画像を解析する。車室内画像解析部42は、入力した車両前方の画像を解析した結果、入力した車室内の画像に運転席に座るユーザーの顔が含まれているときは、ユーザー視点位置100の例えば実空間における座標(y)を特定することによって、ユーザー視点位置100を取得する。車室内画像解析部42は、例えば、取得したユーザー視点位置100を、CAN(Controller Area Network)バス通信等のバス5を介して、画像生成部30に出力する。ここで、車室内画像解析部42は、例えば、車内カメラの中に含まれて設けられていてもよく、画像生成部30が車室内画像解析部42の機能を含んでもよい。また、画像生成部30は、バス5を介さずに車室内画像解析部42からユーザー視点位置100を直接入力してもよい。
The vehicle interior
前方情報取得部(道路形状情報取得部)60は、例えば、前方画像取得部61と前方画像解析部62とを含む。前方情報取得部60は、例えば、車両前方向の道路の形状、車両前方向に存在する他の車両及び障害物等の位置情報、車両前方向の道路標識の情報等の車両前方の情報等を取得する。
The forward information acquisition unit (road shape information acquisition unit) 60 includes, for example, a front
前方画像取得部61は、例えば、車両前方の画像を撮像する車外カメラである。前方画像取得部61は、例えば、ドライブレコーダー等に用いられている共用の車外カメラ等であってもよく、車両用表示装置10専用の車外カメラ等であってもよい。また、車外カメラは、単眼カメラであってもよいが、車両前方に存在する物体と自車両1との距離を正確に取得するために、車外カメラはステレオカメラであることが好ましい。また、車外カメラは、車両前方が暗いときであっても車両前方の画像を撮像できるように、赤外線撮像が可能であってもよい。前方画像取得部61は、例えば、取得した車両前方の画像を前方画像解析部62に出力する。
The front
前方画像解析部62は、例えば、公知の画像処理、パターンマッチング手法等を用いて、入力した車両前方の画像を解析する。前方画像解析部62は、入力した車両前方の画像を解析することによって、車両前方の道路形状に関する道路形状情報(車線、白線、停止線、横断歩道、道路の幅員、車線数、交差点、カーブ、分岐路等)を取得する。また、前方画像解析部62は、入力した車両前方の画像を解析することによって、車両前方に存在する他の車両、障害物等の位置、大きさ、自車両1との距離、自車両1との相対速度等の障害物情報を取得する。前方画像解析部62は、例えば、取得した前方情報をバス5を介して、画像生成部30に出力する。ここで、前方画像解析部62は、例えば、車外カメラの中に含まれて設けられていてもよく、画像生成部30が前方画像解析部62の機能を含んでもよい。また、画像生成部30は、バス5を介さずに前方画像解析部62から道路形状情報を含む前方情報を直接入力してもよい。
The front
また、前方情報取得部60は、前方画像取得部61の代わりに、又は前方画像取得部61と併せて、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波センサ、又は他の公知のセンサ等を有してもよい。このとき、前方画像解析部62は、車両前方の画像の代わりに、又は車両前方の画像と併せて、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波センサ、又は公知のセンサ等が出力するデータを入力して解析することによって、上述したような前方情報を取得してもよい。
Further, the front
さらに、図1Aでは、車室内画像取得部41及び前方画像取得部61が、車両1の別の場所に取り付けられているように表されているが、必ずしもこの限りではなく、車室内画像取得部41及び前方画像取得部61が車両1の同じ場所に取り付けられていてもよい。また、車室内画像取得部41及び前方画像取得部61は1つの同じ筐体に設けられていてもよい。
Further, in FIG. 1A, the vehicle interior
なお、本発明における車両1の前方の道路形状情報を取得する道路形状情報取得部60は、車両1の位置情報を元に、車両1の前方の道路形状情報を自身で記憶し読み出し可能またはネットワークにより取得可能なナビゲーション装置で代替されてもよく、上述した画像解析による手段と組み合わせて構成されてもよい。
The road shape
画像生成部30は、処理部31と記憶部32とを含む。処理部31は、例えば、1又は複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、任意の他のIC(Integrated Circuit)等を有する。記憶部32は、例えば、書き換え可能なRAM(Random Access Memory)、読み出し専用のROM(Read Only Memory)、消去不能なプログラム読み出し専用のEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、不揮発性メモリであるフラッシュメモリ等のプログラム及び/又はデータを記憶可能な1又は複数のメモリを有する。
The
画像生成部30は、視点位置取得部40から入力するユーザー視点位置100に応じて、画像表示部20の表示面21の表示領域210のうち画像の表示に使用する部分である使用領域220を決定する。使用領域220は、例えば、図1Bに示される画像表示部20の例において、液晶パネル21の画素22全体である表示領域210のうち画像の表示に使用する画素22の範囲220である。
The
例えば、画像生成部30の記憶部32には、ユーザー視点位置100と、そのユーザー視点位置100に対応した使用領域220を決定するためのパラメータとが対応付けられたテーブルが記憶されている。画像生成部30は、例えば、処理部31がテーブルを参照することによって、入力するユーザー視点位置100に対応した使用領域220を決定する。
For example, the
また、例えば、画像生成部30の記憶部32には、ユーザー視点位置100に対応した使用領域220を決定するための演算式が記憶されている。画像生成部30は、例えば、処理部31が演算式を演算することによって、入力するユーザー視点位置100に対応した使用領域220を決定する。ユーザー視点位置100とユーザー視点位置100に対応した使用領域220との関係については、後述する。
Further, for example, the
また、画像生成部30は、前方情報取得部60から入力する車両前方の道路形状に関する道路形状情報に応じて、視認される虚像領域300における上端が下端に近づくように短くなるように使用領域220のサイズを補正する。道路形状に応じて使用領域220のサイズを補正する処理については後述する。
Further, the
投影部50は、画像表示部20が表示する画像を、車両1のフロントウィンドウシールド2等の透光部材2に向けて投影する。投影された画像を構成する光80は、フロントウィンドウシールド2によって車室内に反射される。以下、画像を構成する光80を画像光80とも呼ぶ。投影部50は、フロントウィンドウシールド2によって反射される画像光80が、ユーザー視点位置100に向かって入射するように、画像を投影する。また、車両1の透光部材2は、車両1に設けられるコンバイナであってもよい。
The
運転席に座るユーザーは、画像光80がユーザー視点位置100に入射することによって、フロントウィンドウシールド2を基準にして車両前方側に生成される仮想的な虚像領域300上に虚像310(図2参照)を視認することができる。ユーザーは、例えば、フロントウィンドウシールド2越しに見える景色の少なくとも一部と、虚像領域300とが、重畳した状態で虚像領域300上の虚像310を視認することができる。この虚像領域300には、例えば、画像表示部20の表示面21に表示される前記画像の虚像である虚像310が視認される。
A user sitting in the driver's seat has a virtual image 310 (see FIG. 2) on a virtual
図1Cを用いて、投影部50の構造の例を説明する。投影部50は、例えば、筐体51の内部に、平面鏡54及び凹面鏡55等の光学系と、アクチュエータ56とを収納する。筐体51は、例えば、車両1のダッシュボード4の中に配置され、黒色の遮光性合成樹脂等で形成される上ケース52及び下ケース53を含む。上ケース52のz軸方向略中間には、上ケース開口部52aが設けられている。上ケース開口部52aは、例えば、透明の透光性合成樹脂等で形成される透明カバー57によって覆われている。下ケース53の車両後方側には、例えば、下ケース開口部53aが設けられている。下ケース開口部53aは、例えば、筐体51の外部に取り付けられる画像表示部20の表示面21から発せられる画像光80が入射可能に、下ケース53に設けられている。
An example of the structure of the
平面鏡54は、例えば、図示されていない取り付け部材を介して下ケース53の車両後方側に取り付けられている。平面鏡54は、例えば、下ケース開口部53aから入射する表示面21から発せられる画像光80を車両前方向に向けて反射するように、その取り付け位置及びその取り付け角度が固定されている。
The
凹面鏡55は、例えば、アクチュエータ56を介して下ケース53の平面鏡54より車両前方側に取り付けられている。凹面鏡55は、アクチュエータ56によって、例えばx軸を回転軸として取り付け角度が回転させられ得る。凹面鏡55は、例えば、平面鏡54によって反射される画像光80を入射するように位置が固定され、入射する画像光80をフロントウィンドウシールド2に向かって反射するように、取り付け角度が微調整される。なお、取り付け角度に応じて、例えば、画像生成部30の記憶部32が記憶するユーザー視点位置100と、そのユーザー視点位置100に対応した使用領域220を決定するためのテーブル又は演算式が補正される。
The
アクチュエータ56は、例えば、いずれも図示されていないモータ、減速機構、凹面鏡回転部材及び凹面鏡55の支持部材を含む。アクチュエータ56は、例えば、図示されていない取り付け部材を介して凹面鏡55の鉛直方向下側に下ケース53に取り付けられている。アクチュエータ56は、図示されていないアクチュエータ制御部から入力する信号に応じてモータを回転させ、減速機構によってモータの回転を減速して、凹面鏡回転部材に伝達し、凹面鏡55を回転させる。なお、アクチュエータ56は、必ずしも設けられている必要はない。
The
また、図1Cの筐体51の上ケース52において、上ケース開口部52aと平面鏡54との間には、遮光部52bが設けられている。遮光部52bは、例えば、上ケース開口部52aから入射する筐体51外部からの光が画像表示部20へ進行することを防止するために設けられる。図1Cを参照して説明した投影部50の構造の例は、一例に過ぎず、車両用表示装置10の投影部50の構造を何ら制限するものではない。
Further, in the
図2には、車両1の運転席に座るユーザーが、フロントウィンドウシールド2越しに見える風景及び虚像310の例が示されている。図2に示される例において、フロントウィンドウシールド2越しに見える風景の例として、車両前方に延びる3車線道路(道路91)及び車両前方に存在する他の車両(前方車両92)が示されている。図2に示されるフロントウィンドウシールド2越しに見える風景の例において、虚像310が重畳する重畳対象物90は、道路91や前方車両92である。図2に示される例において、虚像310は、道路91に重畳されて視認されるナビゲーションマーク311と、前方車両1と重畳されてユーザーに視認される報知マーク312である。
FIG. 2 shows an example of a landscape and a
また、図2に示される例において、領域300は、画像表示部20の表示面21における使用領域220に対応する虚像310の表示に使用される領域である。以下、画像表示部20の表示面21における使用領域220に対応する領域300を虚像領域300とも呼ぶ。すなわち、虚像領域300は、ユーザーが虚像310を視認可能な領域である。
Further, in the example shown in FIG. 2, the
また、図1Bの画像表示部20の表示面21におけるIx軸正方向は、例えば、虚像領域300においてx軸正方向、すなわち車両左方向に対応する。同様に、図1Bの画像表示部20の表示面21におけるIy軸正方向は、例えば、虚像領域300においてy軸正方向、すなわち鉛直方向上側に対応する。
Further, the Ix-axis positive direction on the
図3を参照して、車両用表示装置10の動作の例を説明する。車両用表示装置10の動作は、例えば、車両1の電源がONされたとき、図示されていないエンジンが駆動されたとき、又は、車両1の電源がONもしくはエンジンが駆動されたときから所定待機時間が経過した後等に開始される。
An example of the operation of the
ステップS01では、前方情報取得部60が前方情報(道路形状情報や障害物情報)を取得する。ステップS02では、視点位置取得部40がユーザー視点位置100を取得する。なお、ステップS01及びステップS02は、必ずしもこの順番である必要はなく、順番が入れ替わってもよい。
In step S01, the forward
ステップS03では、画像生成部30は、ステップS01で前方情報取得部60によって取得された前方情報に応じて、例えば、報知マーク、ナビゲーションマーク及び他のマーク等を含ませた画像を生成する。
In step S03, the
ステップS04では、画像生成部30は、ステップS02で視点位置取得部40によって取得されたユーザー視点位置100に応じて、画像表示部20の表示面21の表示領域210のうち使用領域220を決定する。なお、ステップS03及びステップS04は、必ずしもこの順番である必要はなく、順番が入れ替わってもよい。また、画像生成部30は、ステップS01で前方情報取得部60によって取得された道路形状情報に応じて、使用領域220の大きさを補正する。
In step S04, the
ステップS05では、画像表示部20は、ステップS04で画像生成部30によって決定された使用領域220内の画素22の総数を用いて、ステップS03で生成された画像を表示する。ステップS05の処理を実行すると、フローはStartに戻る。ここで、図3に示されるフローチャートが、予め設定された所定間隔毎に繰り返して実行されるように、ステップS05の処理の実行が終了した後フローがStartに戻るまでの間に、所定の待機時間が挿入されていてもよい。
In step S05, the
図4A、図4B、図4C、図4D、図4E及び図5を参照して、ユーザー視点位置100とユーザー視点位置100に対応した使用領域220との関係について説明する。図4A、図4B、図4C、図4D及び図4Eの左側には、実空間上のy軸及びz軸におけるユーザー視点位置100を表す座標軸が示される。また、図4A、図4B、図4C、図4D及び図4Eの右側には、実空間上のy軸及びz軸におけるユーザー視点位置100に対応して、画像表示部20の表示面21の表示領域210のうち、画像生成部30によって決定される、画像の表示に使用される使用領域220が示されている。
The relationship between the
図5は、車両用表示装置10において、鉛直方向におけるユーザー視点位置100と、虚像領域300と、虚像領域300内が重畳する風景の道路91における距離の範囲との関係を説明するための模式的な図である。なお、図5は、鉛直方向におけるユーザー視点位置100と、虚像領域300と、虚像領域300内が重畳する風景の道路91における距離の範囲との関係を分かりやすく説明するために、ユーザー視点位置100の変化量を誇張して表現している。具体的に、図5に示される、ユーザー視点位置100rとユーザー視点位置100u、ユーザー視点位置100rとユーザー視点位置100dの鉛直方向における距離は、実際にはもっと近い。その結果、虚像領域300rと虚像領域300uと虚像領域300dとはいずれも重なっている部分がないように、図5に示されている。しかしながら、図4B及び図4Cに示されているように、実際は、少なくとも、虚像領域300r及び虚像領域300u、虚像領域300r及び虚像領域300dはその一部が重なる。虚像領域300内が重畳する風景の道路91における距離の範囲を、以下、重畳距離範囲400とも呼ぶ。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the relationship between the user's
図5には、図4Aに示されるユーザー視点位置100rのときの虚像領域300rと、図4Bに示されるユーザー視点位置100uのときの虚像領域300uと、図4Cに示されるユーザー視点位置100dのときの虚像領域300dとが示されている。また、図5には、ユーザー視点位置100rのときにフロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、虚像領域300rと重畳する風景の道路91における距離の範囲である重畳距離範囲400rと、ユーザー視点位置100uのときにフロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、虚像領域300uと重畳する風景の道路91における距離の範囲である重畳距離範囲400uと、ユーザー視点位置100dのときにフロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、虚像領域300dと重畳する風景の道路91における距離の範囲である重畳距離範囲400dとが示されている。
5 shows a
まず、鉛直方向におけるユーザー視点位置100と鉛直方向におけるユーザー視点位置100に対応した使用領域220との関係について説明する。図4Aに示されるユーザー視点位置100rは、図4Aに示される座標軸において、y軸とz軸との交差点に表されている。以下、図4Aに示されるユーザー視点位置100rを基準ユーザー視点位置100rとも呼ぶ。例えば、図3に示されるステップS02で取得されるユーザー視点位置100が基準ユーザー視点位置100rであるとき、図3に示されるステップS04で、画像生成部30は、画像表示部20の表示面21の表示領域210のうち使用領域220を図4Aに示される使用領域220rに決定する。以下、図4Aに示される、基準ユーザー視点位置100rに対応する使用領域220rを基準使用領域220rとも呼ぶ。
First, the relationship between the
図4Bに示されるユーザー視点位置100uは、基準ユーザー視点位置100rと比較して鉛直方向上側に位置するユーザー視点位置100の例である。例えば、図3に示されるステップS02で取得されるユーザー視点位置100がユーザー視点位置100uであるとき、図3に示されるステップS04で、画像生成部30は、画像表示部20の表示面21の表示領域210のうち使用領域220を図4Bに示される使用領域220uに決定する。
The
図4Bに示される使用領域220uは、基準使用領域220rと比較して、Iy軸正方向側に位置する。また、図4Bに示される使用領域220uにおけるIy軸方向の長さ221uは、基準使用領域220rにおけるIy軸方向の長さ221rと比較して、長くなっている。その結果、図5に示されるように、使用領域220uに対応する虚像領域300uは、基準使用領域220rに対応する虚像領域300rと比較して、実空間上の鉛直方向上側に位置し、且つ、実空間上の鉛直方向の長さが長くなる。なお、使用領域220uは、基準使用領域220rの一部と重なっている。
The used
すなわち、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が鉛直方向上側にいくにつれて、表示面21の使用領域220の位置がIy軸正方向側に位置するように決定される。また、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が鉛直方向上側にいくにつれて、表示面21の使用領域220のIy軸方向の長さが長くなるように決定される。その結果、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が鉛直方向上側にいくにつれて、虚像領域300は、実空間上の鉛直方向上側に位置し、且つ、実空間上の鉛直方向の長さが長くなる。
That is, as the
図4Cに示されるユーザー視点位置100dは、基準ユーザー視点位置100rと比較して鉛直方向下側に位置するユーザー視点位置100の例である。例えば、図3に示されるステップS02で取得されるユーザー視点位置100がユーザー視点位置100dであるとき、図3に示されるステップS04で、画像生成部30は、画像表示部20の表示面21の表示領域210のうち使用領域220を図4Cに示される使用領域220dに決定する。
The
図4Cに示される使用領域220dは、基準使用領域220rと比較して、Iy軸負方向側に位置する。また、図4Cに示される使用領域220dにおけるIy軸方向の長さ221dは、基準使用領域220rにおけるIy軸方向の長さ221rと比較して、短くなっている。その結果、図5に示されるように、図4Cに示される使用領域220dに対応する虚像領域300dは、基準使用領域220rに対応する虚像領域300rと比較して、実空間上の鉛直方向下側に位置し、実空間上の鉛直方向の長さが短い。なお、使用領域220dは、基準使用領域220rの一部と重なっている。
The used
すなわち、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が鉛直方向下側にいくにつれて、表示面21の使用領域220の位置がIy軸負方向側に位置するように決定される。また、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が鉛直方向下側にいくにつれて、表示面21の使用領域220のIy軸方向の長さが短くなるように決定される。その結果、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が鉛直方向下側にいくにつれて、虚像領域300は、実空間上の鉛直方向下側に位置し、且つ、実空間上の鉛直方向の長さが短くなる。
That is, as the
ここで、図5を参照すると、重畳距離範囲400rと重畳距離範囲400uと重畳距離範囲400dとが一致している。図5に示される例のように、ユーザー視点位置100の鉛直方向における変化量に対して、虚像領域300の鉛直方向における変化量が小さくなる。そうすると、例えば、ユーザー視点位置100が鉛直方向上側にいくにつれて、ユーザーが虚像領域300を見る視線と水平面との角度が大きくなる。その一方で、例えば、ユーザー視点位置100が鉛直方向下側にいくにつれて、ユーザーが虚像領域300を見る視線と水平面との角度が小さくなる。
Here, referring to FIG. 5, the superimposition distance range 400r, the superimposition distance range 400u, and the superimposition distance range 400d coincide with each other. As in the example shown in FIG. 5, the amount of change in the
その結果、鉛直方向におけるユーザー視点位置100に影響されることなく重畳距離範囲400を一定にするためには、ユーザー視点位置100が鉛直方向上側にいくにつれて、虚像領域300の鉛直方向の位置を鉛直方向上側にするだけでなく、鉛直方向の長さを長くする必要がある。同様に、鉛直方向におけるユーザー視点位置100に影響されることなく重畳距離範囲400を一定にするためには、ユーザー視点位置100が鉛直方向下側にいくにつれて、虚像領域300の鉛直方向の位置を鉛直方向下側にするだけでなく、鉛直方向の長さを短くする必要がある。
As a result, in order to keep the
すなわち、鉛直方向におけるユーザー視点位置100に応じて、使用領域220のIy軸における位置及びIy軸における長さを適切に決定することによって、鉛直方向におけるユーザー視点位置100に影響されることなく、重畳距離範囲400を一定にすることができる。重畳距離範囲400が一定になることによって、ユーザーが視認する虚像310が重畳される風景内の対象がずれることに対処することができる。
That is, by appropriately determining the position of the used
続いて、車両前後方向におけるユーザー視点位置100と車両前後方向におけるユーザー視点位置100に対応した使用領域220との関係について説明する。図4Dに示されるユーザー視点位置100fは、基準ユーザー視点位置100rと比較して車両前方向に位置するユーザー視点位置100の例である。例えば、図3に示されるステップS02で取得されるユーザー視点位置100がユーザー視点位置100fであるとき、図3に示されるステップS04で、画像生成部30は、画像表示部20の表示面21の表示領域210のうち使用領域220を図4Dに示される使用領域220fに決定する。
Subsequently, the relationship between the
図4Dに示される使用領域220fにおけるIx軸方向の長さ222f及びIy軸方向の長さ221fの双方は、基準使用領域220rにおけるIx軸方向の長さ222r及びIy軸方向の長さ221rと比較して、短くなっている。その結果、図4Dに示される使用領域220fに対応する虚像領域300は、基準使用領域220rに対応する虚像領域300と比較して、実空間上の車両左右方向の長さ及び鉛直方向の長さの双方が短い。
Both the
すなわち、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が車両前方向にいくにつれて、表示面21の使用領域220のIx軸方向の長さ及びIy軸方向の長さの双方が短くなるように決定される。その結果、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が車両前方向にいくにつれて、虚像領域300は、実空間上の車両左右方向の長さ及び鉛直方向の長さの双方が短くなる。
That is, as the
図4Eに示されるユーザー視点位置100bは、基準ユーザー視点位置100rと比較して車両後方向に位置するユーザー視点位置100の例である。例えば、図3に示されるステップS02で取得されるユーザー視点位置100がユーザー視点位置100bであるとき、図3に示されるステップS04で、画像生成部30は、画像表示部20の表示面21の表示領域210のうち使用領域220を図4Eに示される使用領域220bに決定する。
The
図4Eに示される使用領域220bにおけるIx軸方向の長さ222b及びIy軸方向の長さ221bの双方は、基準使用領域220rにおけるIx軸方向の長さ222r及びIy軸方向の長さ221rと比較して、長くなっている。その結果、図4Eに示される使用領域220bに対応する虚像領域300は、基準使用領域220rに対応する虚像領域300と比較して、実空間上の車両左右方向の長さ及び鉛直方向の長さの双方が長い。
Both the
すなわち、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が車両後方向にいくにつれて、表示面21の使用領域220のIx軸方向の長さ及びIy軸方向の長さの双方が長くなるように決定される。その結果、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が車両後方向にいくにつれて、虚像領域300は、実空間上の車両左右方向の長さ及び鉛直方向の長さの双方が長くなる。
That is, as the
例えば、虚像領域300が一定であるとすると、ユーザー視点位置100と虚像領域300との距離(車両前後方向の距離)が近いほど、ユーザー視点位置100からフロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、虚像領域300内と重畳する風景の範囲は広くなる。その一方で、ユーザー視点位置100と虚像領域300との距離(車両前後方向の距離)が遠いほど、ユーザー視点位置100からフロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、虚像領域300内と重畳する風景の範囲は狭くなる。
For example, assuming that the
その結果、車両前後方向におけるユーザー視点位置100に影響されることなく虚像領域300内と重畳する風景の範囲を一定にするためには、ユーザー視点位置100が車両前方向にいくにつれて、虚像領域300の車両左右方向の長さ及び鉛直方向の長さの双方を短くする必要がある。同様に、車両前後方向におけるユーザー視点位置100に影響されることなく虚像領域300内と重畳する風景の範囲を一定にするためには、ユーザー視点位置100が車両後方向にいくにつれて、虚像領域300の車両左右方向の長さ及び鉛直方向の長さの双方を長くする必要がある。
As a result, in order to keep the range of the landscape superimposed on the
すなわち、車両前後方向におけるユーザー視点位置100に応じて、使用領域220のIx軸における長さ及びIy軸における長さを適切に決定することによって、車両前後方向におけるユーザー視点位置100に影響されることなく、重畳する風景の範囲を一定にすることができる。重畳する風景の範囲が一定になることによって、ユーザーが視認する虚像310が重畳される風景内の対象がずれることに対処することができる。
That is, by appropriately determining the length of the used
次に、図6A、図6B、図6C及び図7を参照して、ユーザー視点位置100と前方情報取得部60によって取得された道路形状情報を含む前方情報に対応した使用領域220との関係について説明する。図6A、図6B、図6Cの左側には、実空間上のy軸及びz軸におけるユーザー視点位置100を表す座標軸が示される。また、図6A、図6B、図6Cの右側には、実空間上のy軸及びz軸におけるユーザー視点位置100に対応して、画像表示部20の表示面21の表示領域210のうち、画像生成部30によって決定される、画像の表示に使用される使用領域220が示されている。画像生成部30は、ユーザー視点位置100によって決定された使用領域220を、ステップS01で前方情報取得部60によって取得された道路形状を含む前方情報に応じて、虚像領域300における上端が下端に近づくように短く補正して補正使用領域221とする。具体的には、画像生成部30は、ステップS01で前方情報取得部60によって取得された道路形状情報より、車両1の前方の道路形状がカーブやT字路等であり、虚像領域300の一部が道路に重畳しないと判定した場合、その道路と重畳しない虚像領域300の上端側に対応する使用領域220の領域を、画像を表示しない不使用領域222に設定し、それ以外の領域を、画像を表示可能な補正使用領域221に設定する。
Next, with reference to FIGS. 6A, 6B, 6C, and 7, the relationship between the
図7は、車両用表示装置10において、鉛直方向におけるユーザー視点位置100と、車両1の前方の道路形状によって補正された補正虚像領域301と、この補正虚像領域301が重畳する風景の道路91における距離の範囲との関係を説明するための模式的な図である。なお、図7は、鉛直方向におけるユーザー視点位置100と、補正虚像領域301と、補正虚像領域300が重畳する風景の道路91における距離の範囲との関係を分かりやすく説明するために、ユーザー視点位置100の変化量を誇張して表現している。
FIG. 7 shows a
図7には、図6Aに示されるユーザー視点位置100rのときの補正虚像領域301rと、図6Bに示されるユーザー視点位置100uのときの補正虚像領域301uと、図6Cに示されるユーザー視点位置100dのときの補正虚像領域301dとが示されている。また、図7には、ユーザー視点位置100rのときにフロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、補正虚像領域301rと重畳する風景の道路91における距離の範囲である補正重畳距離範囲401rと、ユーザー視点位置100uのときにフロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、補正虚像領域301uと重畳する風景の道路91における距離の範囲である補正重畳距離範囲401uと、ユーザー視点位置100dのときにフロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、補正虚像領域301dと重畳する風景の道路91における距離の範囲である補正重畳距離範囲401dとが示されている。また、図7には、ユーザー視点位置100rのときにフロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、ユーザー視点位置100rにより決定された虚像領域300rのうち、車両1の前方の道路形状により虚像の表示を行わない風景の道路91における距離の範囲である非重畳距離範囲402rと、ユーザー視点位置100uのときにフロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、ユーザー視点位置100uにより決定された虚像領域300uのうち、車両1の前方の道路形状により虚像の表示を行わない風景の道路91における距離の範囲である非重畳距離範囲402uと、ユーザー視点位置100dのときにフロントウィンドウシールド2越しに見える風景のうち、ユーザー視点位置100dにより決定された虚像領域300dのうち、車両1の前方の道路形状により虚像の表示を行わない風景の道路91における距離の範囲である非重畳距離範囲402dとが示されている。
7 shows a corrected
まず、鉛直方向におけるユーザー視点位置100と車両1の前方の道路形状に対応した使用領域220との関係について説明する。例えば、図3に示されるステップS02で取得されるユーザー視点位置100が基準ユーザー視点位置100rであるとき、ステップS01で取得される車両1の前方の道路形状を示す前方情報に基づいて、道路と重畳しない虚像領域300rの一部に対応する使用領域220rの領域222rを、画像を表示しない不使用領域222rに設定し、それ以外の領域221rを、画像を表示可能な補正使用領域221rに設定する。以下、図6Aに示される、基準ユーザー視点位置100rに対応する補正使用領域221rを基準補正使用領域221rとも呼び、不使用領域222rを基準不使用領域222rとも呼ぶ。
First, the relationship between the user's
図6Bに示されるユーザー視点位置100uは、基準ユーザー視点位置100rと比較して鉛直方向上側に位置するユーザー視点位置100の例である。例えば、図3に示されるステップS02で取得されるユーザー視点位置100がユーザー視点位置100uであるとき、ステップS01で取得される車両1の前方の道路形状を示す前方情報に基づいて、道路と重畳しない虚像領域300uの一部に対応する使用領域220uの領域222uを、画像を表示しない不使用領域222uに設定し、それ以外の領域221uを、画像を表示可能な補正使用領域221uに設定する。
The
図6Bに示される補正使用領域221uにおけるIy軸方向の長さ221uaは、基準補正使用領域221rにおけるIy軸方向の長さ221raと比較して、長くなっている。その結果、図7に示されるように、実空間上の補正虚像領域301uの鉛直方向の長さが長くなる。
The length 221ua in the Iy axis direction in the
すなわち、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が鉛直方向上側にいくにつれて、表示面21の補正使用領域221の位置がIy軸正方向側に位置するように決定される。また、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が鉛直方向上側にいくにつれて、表示面21の補正使用領域221のIy軸方向の長さが長くなるように決定される。その結果、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が鉛直方向上側にいくにつれて、補正虚像領域301は、実空間上の鉛直方向上側に位置し、且つ、実空間上の鉛直方向の長さが長くなる。
That is, as the
図6Cに示されるユーザー視点位置100dは、基準ユーザー視点位置100rと比較して鉛直方向下側に位置するユーザー視点位置100の例である。例えば、図3に示されるステップS02で取得されるユーザー視点位置100がユーザー視点位置100dであるとき、ステップS01で取得される車両1の前方の道路形状を示す前方情報に基づいて、道路と重畳しない虚像領域300dの一部に対応する使用領域220dの領域222dを、画像を表示しない不使用領域222dに設定し、それ以外の領域221dを、画像を表示可能な補正使用領域221dに設定する。
The
図6Cに示される補正使用領域221dにおけるIy軸方向の長さ221daは、基準補正使用領域221rにおけるIy軸方向の長さ221raと比較して、短くなっている。その結果、図7に示されるように、実空間上の補正虚像領域301dの鉛直方向の長さが短くなる。
The length 221da in the Iy axis direction in the
すなわち、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が鉛直方向下側にいくにつれて、表示面21の補正使用領域221の位置がIy軸負方向側に位置するように決定される。また、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が鉛直方向下側にいくにつれて、表示面21の補正使用領域221のIy軸方向の長さが短くなるように決定される。その結果、視点位置取得部40によって検出されるユーザー視点位置100が鉛直方向下側にいくにつれて、補正虚像領域301は、実空間上の鉛直方向下側に位置し、且つ、実空間上の鉛直方向の長さが短くなる。
That is, as the
すなわち、道路形状に応じて、虚像領域300の上端が下端に近づくように鉛直方向の長さを短くする(使用領域220のサイズを縮小した補正使用領域221に補正する)ことによって、道路91から外れた位置(例えば、路肩や道路周辺の壁など)に虚像310が表示されることで視認者が違和感を覚えることを防止することができる。また、ユーザー視点位置100に応じて、補正使用領域221のIy軸における位置及びIy軸における長さを適切に決定することによって、鉛直方向におけるユーザー視点位置100に影響されることなく、補正重畳距離範囲401を一定にすることができる。補正重畳距離範囲400が一定になることによって、ユーザーが視認する虚像310が重畳される風景内の対象がずれることに対処することができる。
That is, according to the road shape, the length in the vertical direction is shortened so that the upper end of the
以上のように、本発明の車両用表示装置10の画像生成部30は、視点位置取得部40が取得するユーザー視点位置100に応じて、画像表示部20の表示面21の画像の表示に使用する使用領域220を決定する。その結果、使用領域220に対応する領域であり、ユーザーが虚像310を視認可能な領域である虚像領域300の位置を調整できるだけでなく、虚像領域300のサイズも調整可能である。したがって、車両用表示装置10は、例えば、投影部50の凹面鏡55の投影角度を変更することによって虚像領域300の位置のみが調整可能な車両用表示装置と比較して、ユーザー視点位置100が変わったときに、虚像310が重畳される風景内の対象がずれることが解消される。よって、本発明の車両用表示装置10は、ユーザー視点位置100に影響されることなく、ユーザーに適切な情報を提供することができる。
As described above, the
ここで、画像生成部30は、鉛直方向におけるユーザー視点位置100のみに応じて使用領域220を決定してもよく、車両前後方向におけるユーザー視点位置100にのみに応じて使用領域220を決定してもよい。しかしながら、虚像310が重畳される風景内の対象がずれることについては、車両前後方向におけるユーザー視点位置100の変化よりも鉛直方向におけるユーザー視点位置100の変化の方が影響が大きい。したがって、画像生成部30は、少なくとも鉛直方向におけるユーザー視点位置100に応じて使用領域220を決定することが好ましい。
Here, the
そして、本発明の車両用表示装置10の画像生成部30は、道路形状情報取得部60によって取得される前記道路形状情報に応じて、虚像領域300の上端が下端に近づき虚像領域300の鉛直方向が短くなるように、使用領域220の長さを補正する。これにより、道路91から外れた位置(例えば、路肩や道路周辺の壁など)に虚像310が表示されることで視認者が違和感を覚えることを防止することができ、かつ、鉛直方向におけるユーザー視点位置100に影響されることなく、虚像310が表示される虚像領域300が道路91に重なる距離の範囲である補正重畳距離範囲401を一定にすることができる。
Then, in the
また、上述した図3に示されるステップS02及びステップS04は、必ず毎回実行される必要はない。例えば、車両1の電源がONされてから1回目に図3に示されるフローが実行されるときのみ、ステップS02及びステップS04が実行されてもよい。その後、車両1の電源がONされてから2回目以降に図3に示されるフローが実行されるときは、ステップS02及びステップS04の処理が省略されてもよい。例えば、車両1を運転するユーザーが変更されない間は、特に鉛直方向におけるユーザー視点位置100が大きく変更される可能性が低い。したがって、車両1の電源がONされた後に1回のみ車両1を運転するユーザー視点位置100を取得することによって、例えば、虚像310が重畳される風景内の対象がずれることに対処することと、車両用表示装置10の動作の高速化とが両立できる。
Further, the steps S02 and S04 shown in FIG. 3 described above do not necessarily have to be executed every time. For example, steps S02 and S04 may be executed only when the flow shown in FIG. 3 is executed for the first time after the power of the
以上が、本実施形態における車両用表示装置10の説明であるが、本発明は上記実施形態及び図面によって限定されるものではない。これらに変更(構成要素の削除も含む)を加えることができるのはもちろんである。以下に変形例の一例を示す。
The above is the description of the
本発明における使用領域220は、図8に示すように、虚像領域300のうち図示しない第1虚像領域に対応する第1使用領域230と、前記第1虚像領域より鉛直下側に位置して視認される図示しない第2虚像領域に対応する第2使用領域240と、を少なくとも含み、画像生成部30は、視点位置取得部40によって取得される鉛直方向におけるユーザー視点位置100に応じて、第1使用領域230の位置及び大きさを決定すると共に、視点位置取得部40によって取得される鉛直方向におけるユーザー視点位置100に応じて、第2使用領域240の大きさを変化させずに第2使用領域240の位置のみを決定してもよい。これによりユーザー視点位置100が鉛直方向に変化したときに、第2使用領域240に対応する実空間上の前記第2虚像領域の鉛直方向における大きさがほとんど変化しない。その結果、例えば、第2使用領域240に文字等で構成された画像を表示していた場合であっても、ユーザーの視点位置が鉛直方向に変化したときに、ユーザーが前記第2虚像領域に表示された虚像に表されている情報を認識し辛くなることを防ぐことができる。
As shown in FIG. 8, the used
なお、視点位置取得部40によって取得される鉛直方向におけるユーザー視点位置100に応じて、第2使用領域240の大きさを変化させてもよい。この場合、第2使用領域240のユーザー視点位置100の変化に応じた変化率は、第1使用領域230の前記変化率よりも小さくする。これにより、第1使用領域230の大きさのみ変化させる場合に比べて、第1使用領域230の大きさの変化量を少なく抑えることができ、ユーザーの視点位置が鉛直方向に変化したときに、ユーザーが前記第1虚像領域に表示された虚像に表されている情報を認識し辛くなることを抑制することができる。
The size of the second used
また、表示領域210に表示される画像250は、図9Aに示されるように、表示面21のIy軸正方向側から概ねIy軸方向に沿って並ぶ複数の画像251,画像252,画像253から構成され、道路形状情報に応じて、使用領域220のIy軸方向のサイズを、補正使用領域221に縮小補正する場合、図9Bに示されるように、一部の画像251,画像252のみを補正使用領域221に表示するようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 9A, the
本発明の車両用表示装置は、車両などの移動体に搭載され、視認者に虚像を視認させるヘッドアップディスプレイとして好適である。 The vehicle display device of the present invention is suitable as a head-up display mounted on a moving body such as a vehicle to allow a viewer to visually recognize a virtual image.
1・・・車両、2・・・フロントウィンドウシールド、10・・・車両用表示装置、20・・・画像表示部,液晶パネルモジュール、21・・・表示面,液晶パネル、30・・・画像生成部、40・・・視点位置取得部、41・・・車室内画像取得部、42・・・車室内画像解析部、50・・・投影部、60・・・前方情報取得部(道路形状情報取得部)、80・・・画像光、100・・・ユーザー視点位置、210・・・表示領域、220・・・使用領域、300・・・虚像領域、310・・・虚像、400・・・重畳距離範囲 1 ... vehicle, 2 ... front window shield, 10 ... vehicle display device, 20 ... image display unit, liquid crystal panel module, 21 ... display surface, liquid crystal panel, 30 ... image Generation unit, 40 ... viewpoint position acquisition unit, 41 ... vehicle interior image acquisition unit, 42 ... vehicle interior image analysis unit, 50 ... projection unit, 60 ... front information acquisition unit (road shape) Information acquisition unit), 80 ... image light, 100 ... user viewpoint position, 210 ... display area, 220 ... used area, 300 ... virtual image area, 310 ... virtual image, 400 ...・ Superimposed distance range
Claims (5)
前記車両の前方の道路形状の情報である道路形状情報を取得する道路形状情報取得部(60)と、
画像を表示可能な表示面(21)を有する画像表示部(20)と、
前記視点位置取得部によって取得される上下方向における前記ユーザーの前記視点の位置に応じて、前記画像表示部の前記表示面のうちの一部である前記画像の表示に使用する使用領域の位置および長さを決定し、前記表示面の前記使用領域内に前記画像を表示させる画像生成部(30)と、
前記表示面からの光を透光部材(2)に向けて投影することで、前記使用領域に対応する仮想的な虚像領域を生成し、前記虚像領域に前記画像に対応する虚像を表示する投影部(50)と、を備え、
前記画像生成部は、前記視点位置取得部によって取得される上下方向における前記ユーザーの前記視点の位置に応じて、前記虚像領域の上下方向に対応する前記使用領域の位置及び長さを決定し、前記道路形状情報取得部によって取得される前記道路形状情報に応じて、前記虚像領域の上端が下端に近づき前記虚像領域の上下方向が短くなるように、前記使用領域の長さを補正する、
ことを特徴とする車両用表示装置。The viewpoint position acquisition unit (40) that acquires the position of the viewpoint of the user sitting in the driver's seat of the vehicle, and
A road shape information acquisition unit (60) that acquires road shape information that is information on the road shape in front of the vehicle, and a road shape information acquisition unit (60).
An image display unit (20) having a display surface (21) capable of displaying an image,
Depending on the position of the viewpoint of the user in the vertical direction acquired by the viewpoint position acquisition unit, the position of the area used for displaying the image which is a part of the display surface of the image display unit and the position of the used area. An image generation unit (30) that determines the length and displays the image in the used area of the display surface, and
By projecting the light from the display surface toward the translucent member (2), a virtual virtual image region corresponding to the used area is generated, and the virtual image corresponding to the image is displayed on the virtual image region. With a part (50)
The image generation unit determines the position and length of the used area corresponding to the vertical direction of the virtual image region according to the position of the user's viewpoint in the vertical direction acquired by the viewpoint position acquisition unit. The length of the used area is corrected so that the upper end of the virtual image region approaches the lower end and the vertical direction of the virtual image region becomes shorter according to the road shape information acquired by the road shape information acquisition unit.
A vehicle display device characterized by this.
前記画像生成部は、前記視点位置取得部によって取得される前記ユーザーの前記視点の位置が下側にいくにつれて、前記表示面において、前記使用領域の前記位置を、前記虚像領域が下側となる方向に決定し、且つ、前記使用領域の前記大きさを、前記虚像領域の上下方向に対応する方向に小さく決定する、請求項1に記載の車両用表示装置。In the image generation unit, as the position of the viewpoint of the user acquired by the viewpoint position acquisition unit moves upward in the vertical direction, the virtual image region moves upward in the vertical direction to the position of the used area on the display surface. On the other hand, the size of the used area is largely determined in the direction corresponding to the vertical direction of the virtual image area.
In the image generation unit, as the position of the viewpoint of the user acquired by the viewpoint position acquisition unit moves downward, the position of the used area becomes lower and the virtual image area becomes lower on the display surface. The vehicle display device according to claim 1, wherein the vehicle display device is determined in a direction, and the size of the used area is determined to be smaller in a direction corresponding to the vertical direction of the virtual image area.
前記画像生成部は、前記視点位置取得部によって取得される上下方向における前記ユーザーの前記視点の位置に応じて、前記第1使用領域の位置及び大きさを決定すると共に、
前記画像生成部は、前記視点位置取得部によって取得される上下方向における前記ユーザーの前記視点の位置に応じて、前記第2使用領域の位置を決定する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の車両用表示装置。The used area includes a first used area corresponding to the first virtual image area of the virtual image area, and a second used area corresponding to a second virtual image area located below the first virtual image area and visually recognized. , At least including
The image generation unit determines the position and size of the first used area according to the position of the viewpoint of the user in the vertical direction acquired by the viewpoint position acquisition unit, and also determines the position and size of the first used area.
Any one of claims 1 to 3, wherein the image generation unit determines the position of the second used area according to the position of the viewpoint of the user in the vertical direction acquired by the viewpoint position acquisition unit. Display device for vehicles described in.
前記画像生成部は、前記視点位置取得部によって取得される上下方向における前記ユーザーの前記視点の位置に応じて、前記第1使用領域の位置及び大きさを決定すると共に、
前記画像生成部は、前記視点位置取得部によって取得される鉛直方向における前記ユーザーの前記視点の位置に応じて、前記第2使用領域の位置及び大きさを決定し、
前記第2使用領域の前記ユーザーの前記視点の位置の変化に応じた変化率は、前記第1使用領域の前記変化率よりも小さくする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の車両用表示装置。The used area includes a first used area corresponding to the first virtual image area of the virtual image area, and a second used area corresponding to a second virtual image area located below the first virtual image area and visually recognized. , At least including
The image generation unit determines the position and size of the first used area according to the position of the viewpoint of the user in the vertical direction acquired by the viewpoint position acquisition unit, and also determines the position and size of the first used area.
The image generation unit determines the position and size of the second used area according to the position of the viewpoint of the user in the vertical direction acquired by the viewpoint position acquisition unit.
The vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the rate of change according to the change in the position of the viewpoint of the user in the second used area is smaller than the rate of change in the first used area. Display device.
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