JP2006088722A - 車両用表示装置および車両用表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 車室内構造物と干渉することなく、運転者の周辺視野の比較的広い範囲に情報を提示し、周辺視野において有効な表示の動きにより、運転者に情報を伝達することができる車両用表示装置を提供する。
【解決手段】 プロジェクタ５によって運転者前方周囲のダッシュボードなどに映像を投影することにより、運転者の周辺視野の広い範囲にわたって映像を提示することができる。また、プロジェクタ５から提示する提示映像が運転者から見て均一な明るさとなるように、明度補正演算部１３によって明るさ補正を行う。これにより、運転者が周辺視野で投影映像を視認する場合、映像が投影される車室内構造物の遠近や凹凸を映像の明るさから認識することが不可能となり、映像があたかも運転者から見て均一な面に表示されているように感じやすくさせることができ、運転者に違和感を覚えさせることなく、映像を提示することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の乗員に表示により情報を伝達する車両用表示装置および車両用表示方法に関する。

従来、運転者が車両前方の状況を注視した状態で、車両前方への注意力を低下させることなく運転者の周辺視野により情報を伝達する技術として、たとえば特開平２００２−２７４２１６号公報記載のものがある。
これは、ウィンドシールド端部またはその周辺に帯状の発光手段を配置し、情報の種類または内容に応じて発光手段の発光形態を制御しようとするものである。
特開２００２−２７４２１６号公報

しかしながら、このような従来の周辺視野を利用して運転者に情報を伝達するものにおいては、情報の表示箇所がウィンドシールド周辺に限定されるため表示範囲が狭く、自車両の運動や自車両周囲の物体の運動など、物の動きを示す空間的な情報を表示の位置変化（表示の動き）によって表現できないといった問題があった。
特に周辺視野は、物体の形状や色といった形態を認識する能力が低い反面、物体の動きを認識する能力が高いという特性を持つため、比較的広範囲な表示面積において表示の動きにより表現することが有効である。
この周辺視野の特性に従って、従来技術における情報の表示範囲を運転者の周辺視野方向に拡大しようとすると、帯状の発光体をウィンドシールドから手前側に敷設する必要があり、インストルメントパネル等の車室内構造物と干渉するといった問題が生じる。

そこで本発明はこのような問題点に鑑み、車室内構造物と干渉することなく、運転者の周辺視野の比較的広い範囲に情報を提示し、周辺視野において有効な表示の動きにより、運転者に情報を伝達することができる車両用表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、表示制御部が、投影機の発光部から投影面の各領域までの光路長と、該投影面の各領域から運転者視点までの光路長と、投影面のスクリーンゲインとより、運転者視点から見た投影面の各領域の輝度が均一となるように明るさの補正を行った表示映像を生成し、該表示映像を車室内に設置された投影機から、車室内構造物表面の投影面に投影することにより乗員へ情報を伝達するものとした。

本発明によれば、運転者視点から見た投影映像の明るさが均一となるため、運転者が周辺視野で投影映像を視認する場合、運転者は、映像が投影される車室内構造物の遠近や凹凸を映像の明るさから認識することが不可能となり、映像があたかも運転者から見て均一な面に表示されているように感じさせやすくすることができる。これにより、車室内構造物と干渉することなく、運転者の周辺視野の広い範囲にわたって違和感を覚えることのない映像を提示することができる。

次に本発明の実施の形態を実施例により説明する。
第１の実施例における車両用表示装置は、車両の室内の天井に設置したプロジェクタから、車室内構造物であるダッシュボード周囲に投影した投影映像の位置および位置変化により、自車両の運動としての速度、車両周囲の物体の運動としての後側方車両の位置、および経路誘導としての右左折ポイントの位置を、運転者の周辺視野により伝達するものである。

図１は、車両用表示装置の全体構成図である。
エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ）１、車両の経路誘導を行うナビゲーション機能部２、および自車両の後側方の車両を検出する後側方車両検出部３が、表示制御部１０に接続される。
ＥＣＵ１は、自車両の速度を表示制御部１０へ出力する。
なお、車速をＥＣＵ１から取得するものとしたが、ＥＣＵ１に替えてたとえば車速センサから直接取得することもできる。
ナビゲーション機能部２は、走行中の道路区間の制限速度情報、車両の経路誘導を行っている場合には、右左折ポイントまでの残距離情報を表示制御部１０へ出力する。

後側方車両検出部３は、自車両の後側方領域に存在する車両の有無を検出するものであり、後側方領域に車両が存在する場合には、自車両と後側方領域に存在する車両（以下、後側方車両と呼ぶ）との相対距離、および相対速度を表示制御部１０へ出力する。
なお、後側方車両検出部３の具体的構成および検出方法については、公知技術（たとえば特開２０００−２０６８６号公報記載の車両用後側方監視装置）を用いる。

表示制御部１０は、運転者に提示する表示映像の生成および制御を行うものであり、運転者に提示する表示映像を生成する表示生成演算部１１と、表示映像の歪みを補正する歪み補正演算部１２と、表示映像の明度を補正する明度補正演算部１３とを備える。
表示生成演算部１１によって、後述する手順に従って、ＥＣＵ１、ナビゲーション機能部２または後側方車両検出部３より入力された情報より後側方車両との相対距離、または右左折ポイントまでの距離、または自車両の速度のいずれかに関する表示映像を生成する。

歪み補正演算部１２は、後述する手順に従って、運転者視点から後述のプロジェクタ５より投影された投影映像を見た場合に、投影映像に歪みが生じないように映像の幾何学的補正を行う。
明度補正演算部１３は、運転者視点から投影映像を見て、投影映像の輝度が均一となるように、明度補正を行う。

表示制御部１０の具体的構成は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を備えた演算装置であり、インターフェース回路、グラフィックス回路、ビデオ・メモリ等から構成される。
表示制御部１０は、表示生成演算部１１、歪み補正演算部１２、明度補正演算部１３の順で表示映像の処理を行い、該表示映像をプロジェクタ５に出力する。
プロジェクタ５は、表示映像を運転席の前方側周辺の投影面２０（ダッシュボードやセンタークラスター、ドア内側肩部の表面）に投影する。

次に、プロジェクタ５の投影面について説明する。
図２の（ａ）、（ｂ）は、プロジェクタの取り付け位置と投影面との関係を示す図である。また図２の（ｃ）に、図２の（ａ）におけるＡ部拡大図を示す。
プロジェクタ５は、運転者Ｘのほぼ真上の車室内天井に設置される。
プロジェクタ５は、投影面２０としての運転者Ｘの前方のダッシュボード２１、および運転者Ｘ左右のセンタークラスター２２、ドア内側肩部２３に投影映像を投影する。
映像が投影されるダッシュボード２１、およびセンタークラスター２２、ドア内側肩部２３上には、指向性フィルム２５が敷設されている。

指向性フィルム２５は、図２の（ｃ）に示されるように、櫛状の断面を持つ。
指向性フィルム２５は、図２の（ａ）に示すように、プロジェクタ５からの投影映像の入射方向と、指向性フィルム２５から運転者Ｘの視点への反射方向とを、おおよそ含む角度αの間の光反射のみを許すものである。
この指向性フィルム２５により、夜間におけるプロジェクタ５からの投影映像のウィンドシールドへの窓映りや、外来光の運転者視点への反射が抑制される。

図３は、運転者の視点から見たプロジェクタの投影範囲を示す図である。
プロジェクタ５は、破線で示す投影範囲Ｙ内に映像を投影する。
この投影範囲Ｙ内に存在するダッシュボード２１、センタークラスター２２、ドア内側肩部２３に映像が投影される。
ただし、投影範囲Ｙ内のウィンドシールド３０、サイドガラス３１、ステアリング３２、メーター３３、センタークラスターに埋設されたナビゲーション等の操作スイッチや表示画面３４（以下、センタークラスター操作・表示領域３４と呼ぶ）については、後述する手法によって投影映像が遮断され、情報の重畳を防止する。
なお運転者の視点の中心を視点中心Ｚとする。また円Ｗ１は、運転者の視点中心Ｚから１５°離れた位置を示し、円Ｗ２は運転者の視点中心Ｚから５０°離れた位置を示す。

次に投影映像の解像度について説明する。
投影映像は、運転者の周辺視野に情報を提示するためのものであり、周辺視野での視力に相当する分解能以上、かつ、中心視野での視力に相当する分解能以下となるような解像度で表示する。
具体的な分解能について、図３の投影範囲Ｙのレイアウトを例に説明する。
運転者が視点中心Ｚを視認した状態では、投影範囲Ｙは図３より視点中心Ｚから視野角１５°以上離れた位置となる。
図４に示す、一般的な視野角と相対視力との関係を示すグラフより、視野角（離心率）１５°以上の場合の視力は１３％となる。

したがって、運転者の視力（中心視）を１．０と仮定すると、投影範囲Ｙにおける運転者の映像の分解能は、視力にして０．１３以下、角度にして０．１３°以上となる。
よって、投影範囲Ｙに投影する投影映像の解像度が０．１３°となるようにすれば、運転者が周辺視野角によって投影映像を視認する限りは十分であるが、投影映像を注視した場合には、ぼやけた映像が知覚される。
これにより運転者は投影範囲Ｙ内の投影映像を注視する気が起きにくくなり、運転者の注意が投影映像に向くことを防止できる。

仮に、投影映像の投影範囲が、横方向に±５０°であるとすれば、解像度０．１３°を確保するために必要な投影映像のピクセル数は、１００°／０．１３°＝７６９となり、ＳＶＧＡ（８００×６００）程度の映像出力機能を持ったプロジェクタであれば、十分に表示可能である。

次に、投影映像の表示色について説明する。
投影映像は運転者の周辺視野に情報を提示するものであり、周辺視野での光感度が、中心視野での光感度を上回る色によって表示する。
具体的には、周辺視野は主に目の桿体細胞によって光を知覚し、中心視野は主に目の錐体細胞によって光を知覚しているため、この２つの細胞の光の波長に対する感度の差を用いるものである。
ここで図５に、一般的な目の受容器の効率と光の波長との関係を示す。
図５に示すグラフより、５００ｎｍ以下の波長の光は桿体細胞が効率よく受光していることがわかる。

よって、周辺視野での受光感度が高い５００ｎｍ以下の波長の光、すなわち青色から紫色の光を用いて投影映像を表示することにより、運転者が投影映像を注視した場合には、周辺視野で視認している場合に比べて映像を暗く感じる。
このように投影映像を注視した場合には、映像が暗く感じるため、運転者は投影映像を注視する気が起きにくくなり、運転者の注意が投影映像に向くことを防止できる。

次に、表示制御部１０の表示生成演算部１１が行う表示映像の生成処理について、図６のフローチャートに従って説明する。
なお、本処理は所定の時間ごとに実行される。
ステップ１００において、後側方車両検出部３による検出結果より、後側方に車両が存在するかどうかを判断する。
後側方に車両が存在する場合にはステップ１０１へ進み、存在しない場合にはステップ１０２へ進む。

ステップ１０１において、後側方に車両が存在することについて運転者に警戒を促すための後側方警戒表示映像の生成を行う。
この後側方警戒表示映像は、後側方車両が存在する側および自車両から後側方車両までの相対距離にもとづいて、図７に示すように、プロジェクタ５からの投影映像中に運転者正面の点Ａと運転者後側方の投影限界点Ｂとを結ぶ線分ＡＢに沿って後側方車両表示４０を表示するものである。
なお点Ａは、視点中心Ｚを通る垂直な線上における投影映像の最上点、すなわち視点中心Ｚを通る垂直な線とダッシュボード２１の上側の縁との交点とする。

ここで、後側方車両検出部３によって自車両の右側後側方に車両が検出され、自車両と後側方車両との相対距離が３０ｍであるものとする。
点Ａの位置は、自車両から後側方車両までの相対距離が１ｍであるものとし、投影限界点Ｂの位置は、自車両から後側方車両までの相対距離が５０ｍであるものとすると、線分ＡＢ上において、後側方車両表示４０の先端Ｃが自車両との相対距離３０ｍに対応する位置となるように表示する。
なお後側方車両表示４０の先端Ｃは、水平線と平行であるものとする。
また後側方車両表示４０は、先端Ｃと線分ＡＢとで囲まれる視野角外方側の領域を塗りつぶすことによって表示される。（図７ではさらに、後述する遮蔽機能によりサイドガラス３１と重畳する領域が非表示となっている。）

これにより、運転者は前方を注視した状態でも、周辺視野において後側方の車両の存在および相対距離を直感的に把握できるため、たとえば合流や車線変更の際など、すばやく状況把握を行うことができ、適切な運転行動がとれるようになる。
図６のフローチャートに戻り、ステップ１０１における後側方警戒表示映像の生成が行われると、処理を終了する。

ステップ１００において後側方に車両が存在しないと判断されると、ステップ１０２において、ナビゲーション機能部２から入力された経路誘導情報より、右左折ポイントが所定の距離（たとえば１００ｍ）以下に接近しているかどうかを判断する。所定の距離に接近している場合にはステップ１０３へ進み、接近していない場合にはステップ１０４へ進む。

ステップ１０３において、プロジェクタ５からの投影映像中に右左折ポイント指示表示映像を生成する。
右左折ポイント指示表示は、図８に示すように、プロジェクタ５からの投影映像中に右左折方向を示す矢印５０（５０Ａ、５０Ｂ）を表示することによって行い、右左折の方向、および右左折ポイントまでの残距離によって表示位置を変化させる。
図８は、左折ポイントが接近している状態を表し、矢印５０は運転者正面の点Ａから運転者左側方の点Ｄとを結ぶ線上（線分ＡＤ）に沿って表示され、表示の前後位置（点Ａと点Ｄとの間の位置）を残距離に対応させる。
なお点Ｄの位置は、運転者左側方において所定の大きさの矢印を表示可能な所定の位置に定めるものとする。
たとえば、点Ａの位置を左折ポイントまでの残距離１００ｍ、点Ｄの位置を残距離１０ｍとすると、矢印５０Ａは１００ｍ先の左折ポイントを示し、矢印５０Ｂは１０ｍ先の左折ポイントを示す。

また、矢印５０Ａから矢印５０Ｂへと矢印５０を線分ＡＤに沿って移動させることによって、自車両の走行によって近づく左折ポイントを表示する。
これにより、運転者は前方を注視した状態でも、周辺視野において右左折ポイントの残距離を直感的に把握できるため、交差点における周囲車両や、歩行者の動静等を確認しながら、所望の右左折ポイントを確認できるようになる。
矢印５０を表示した後、本フローを終了する。

図６へ戻り、ステップ１０２において右左折ポイントに接近していないと判定された場合、ステップ１０４において、ナビゲーション機能部２から入力される走行区間の制限速度、およびＥＣＵ１から入力される車速から、速度超過の有無を判断する。
速度超過と判断されるとステップ１０５へ進み、速度超過で無いと判断されるとステップ１０６へ進む。

ステップ１０５において、速度強調表示映像を表示する。
速度強調表示映像は、図９に示すように、プロジェクタ５からの投影映像中にドットの組５５（以下、ドット５５と呼ぶ）を表示することによって行う。
このドット５５は、図９において運転者の視点中心Ｚから、運転者後側方の投影限界点Ｅとを結ぶ線分ＺＥ上を移動する。
線分ＺＥは、視点中心Ｚから運転者後方の左右側へ放射状に伸びている。

ドット５５が移動する速さは、あたかもドット５５が路面に固定されており、車速ｖでドットを通り越す際の視野角の変化に対応させる。
具体的には、運転者が水平方向を向いている場合に、該水平方向から現在のドットの表示位置までを視野下方角θとすると視野角変化ｄθ／ｄｔを｛ｔａｎ^２θ／（１＋ｔａｎ^２）｝ｖに比例させる。
また、ドット５５は、左右対称に繰り返し表示する。
これにより、運転者は速度感覚が増強され、速度が高いことを知覚できるようになり、速度超過を抑えるよう行動することが期待される。
ドット５５を表示した後、本フローを終了する。

図６へ戻りステップ１０４において制限速度を超過していないと判断されると、ステップ１０６において、運転者に対して後側方警戒表示、右左折ポイント指示表示、および速度強調表示を行う必要がないものとして、すべての映像を消去して処理を終了する。

次に、表示制御部１０の歪み補正演算部１２が行う処理について説明する。
歪み補正演算部１２は、表示生成演算部１１によって生成した映像が運転者から見て歪まないように映像の幾何学補正を行うものである。
本実施例においては、投影面２０がフラット面ではないため、生成した表示映像を対応する表示範囲に直接投影したとしても、投影面の遠近や凹凸によって映像に歪みが生じる。この歪みを歪み補正演算部１２によって補正するものである。

歪み補正演算部１２のために、あらかじめ図１０に示すようなマッピングテーブルを作成しておく。マッピングテーブルには、図１１に示すように投影面２０にグリッドを切ることによって区切られたスクリーン面ＩＤ（Ａ，１）、（Ａ，２）、（Ａ，３）…ごとに、各グリッドのプロジェクタ５から見た視野角座標（Ｘｐ，Ｙｐ）（以下、プロジェクタ座標）、および運転者視点から見た視野角座標（Ｘｏ，Ｙｏ）（以下、運転者視野角座標）を記述している。
視野角座標は、プロジェクタ、各グリッド、運転者視点の各３次元座標から算出される。
なお運転者視点は、設計上の値を用いる。また、各グリッドのサイズは、先述の表示解像度（本実施例では０．１３°）に対応するサイズ以下であればよい。

このマッピングテーブルを運転者視野角座標（Ｘｏ，Ｙｏ）でソーティングすれば、運転者視点での視野角で定義した表示映像をプロジェクタ座標（Ｘｐ，Ｙｐ）に変換することができ、投影面の遠近や凹凸を考慮した幾何学補正が完了する。
マッピングテーブルは、ソーティングまでした状態で、歪み補正演算部１２から読み込み可能なメモリ等に記憶しておくことで、リアルタイムで座標変換が不要となり、低演算負荷で歪み補正が実現できる。
また、このマッピングテーブルは明度補正演算部１３からも読み込み可能である。

次に、表示制御部１０の明度補正演算部１３が行う処理について説明する。
明度補正演算部１３は、運転者視点から見た投影映像の輝度が均一となるように補正を行う。
本実施例においては、投影面がフラット面ではないため、生成した表示映像を対応する表示範囲に直接投影したとしても、投影面の遠近や凹凸により映像に輝度ムラが生じる。この輝度ムラを明度補正演算部１３によって輝度補正するものである。

明度補正演算部１３は明度補正を行うため、図１０に示すようにあらかじめ先述のマッピングテーブルに、各グリッドにおけるプロジェクタの入射角θｉ、入射光路長Ｒｉ、運転者視点への反射角θｏ、反射光路長Ｒｏを記述する。
入射光路長Ｒｉは、プロジェクタ５の発光部から各グリッドまでの直線距離、反射光路長Ｒｏは、各グリッドから運転者までの直線距離である。これらの位置関係を図１２の（ａ）、（ｂ）に示す。

図１２の（ａ）は、運転者を側方から見た図であり、図１２の（ｂ）は、運転者を上方から見た図である。
なお図中のＩＤ：ｘｎは、任意の１グリッドである。
また、入射角θｉおよび反射角θｏは、図１３に示すように、グリッドの法線方向に対するプロジェクタ５からの光の入射角θｉ、運転者視点への反射角θｏである。
さらに反射角が決まれば、投影面の材質、指向性フィルムの特性によりスクリーンゲインＧが一意に特定されるため、この値をマッピングテーブルに記述する。

なおマッピングテーブル中の輝度補正係数Ｃは、入射光路長Ｒｉ、反射光路長Ｒｏ、スクリーンゲインＧから、Ｃ＝Ｒｉ^２×Ｒｏ^２／Ｇで定義されるものである。
よって、明度補正演算部１３が各スクリーンＩＤに対応するプロジェクタ座標（Ｘｐ，Ｙｐ）ごとに算出された輝度補正係数Ｃを用いて輝度調整を行うことによって、輝度補正が完了する。
運転者視点を設計値として固定する限り、明度補正に必要なマッピングテーブルの項目は輝度補正係数Ｃのみであり、入射角θｉ、入射光路長Ｒｉ、反射角θｏ、反射光路長Ｒｏ、スクリーンゲインＧは不要となる。

さらに明度補正演算部１３は、図３に示すウィンドシールド３０、サイドガラス３１、ステアリング３２、メーター３３、センタークラスター操作・表示領域３４への映像の投影を防止するための遮蔽もおこなう。
所定のスクリーン面ＩＤの領域が遮蔽が必要な領域であれば、あらかじめ図１０に示すマッピングテーブルに遮蔽エリアのフラグを立てておく。

たとえば、図１１に示すようにセンタークラスター操作・表示領域３４と重畳する遮蔽エリアＳを遮蔽したい場合には、マッピングテーブルの遮蔽エリアＳに相当するスクリーンＩＤについて遮蔽エリアフラグを立てる。
これにより、プロジェクタ座標（Ｘｐ，Ｙｐ）が遮蔽エリアに相当するかどうかが判断でき、遮蔽エリアに該当する場合には、該プロジェクタ座標（Ｘｐ，Ｙｐ）の表示を非表示とする。
以上により、運転者視点において、歪みが生じることがなく、輝度が均一であり、さらに他の操作機能に重畳しない映像がプロジェクタ５から投影されることとなる。

本実施例は以上のように構成され、プロジェクタ５によって運転者前方周囲のダッシュボード２１などに映像を投影することにより、運転者の周辺視野の広い範囲にわたって映像を提示することができる。
また、プロジェクタ５から提示する提示映像が運転者から見て均一な明るさとなるように、表示制御部１０の明度補正演算部１３によって明るさ補正を行う。
これにより、運転者が周辺視野で投影映像を視認する場合、運転者は、映像が投影される車室内構造物の遠近や凹凸を映像の明るさから認識することが不可能となり、映像があたかも運転者から見て均一な面に表示されているように感じやすくさせることができ、運転者に違和感を覚えさせることなく、映像を提示することができる。

さらに、プロジェクタ５から提示する提示映像が運転者から見て歪みのない映像となるように、表示制御部１０の歪み補正演算部１２によって歪み補正を行う。
これにより、運転者が周辺視野で投影映像を視認する場合、運転者は、映像が投影される車室内構造物の遠近や凹凸を映像の歪みから認識することが不可能となり、映像があたかも運転者から見て均一な面に表示されているように感じやすくさせることができ、運転者に違和感を覚えさせることなく、映像を提示することができる。

特に、歪み補正演算部１２による歪み補正と明度補正演算部１３による明るさ補正とを組み合わせることにより、さらに運転者に違和感を覚えさせることなく映像を提示することができる。
なぜならば、運転者が投影面の遠近や凹凸を認識する手がかりとしては、映像の陰影や歪みのほかに両眼視差が考えられるが、周辺視野においては視力（分解能）が低いため、両眼視差の検出精度が物理的に低く、手がかりとして役に立たない。
したがって、明るさ補正によって色の陰影を解消し、歪み補正によって映像の歪みを解消することで、運転者は映像が投影される車室内の遠近や凹凸を認識することがほぼ完全に不可能となるからである。

プロジェクタ５からの投影映像は、運転者の周辺視野に情報を提示するためのものであり、周辺視野での視力に相当する分解能以上、かつ、中心視野での視力に相当する分解能以下となるような解像度とする。
これにより、運転者が前方を注視している状態で周辺視野によって投影映像を視認する限り、周辺視野の視力に対しては十分な解像度を得ることができるが、運転者が投影映像を注視した場合には、視力に対して解像度の低い映像、すなわちぼやけた映像となるため、運転者が投影映像を注視する気が起きにくくなる。
よって運転者の注意が投影映像に向くことを防止でき、運転者の注意を前方に維持しつつ、周辺視野を通して安全に運転者に情報を伝達することができる。

またプロジェクタ５からの投影映像は、運転者の周辺視野に情報を提示するものであり、周辺視野での光感度が、中心視野での光感度を上回る色によって表示する。
これにより、運転者が前方を注視している状態で周辺視野によって投影映像を視認する限り、十分な明るさの映像が視認できるが、運転者が投影映像を注視した場合には、比較的暗い映像となるため、運転者が投影映像を注視する気が起きにくくなり、運転者の注意が投影映像に向くことを防止することができる。

さらに、プロジェクタ５からの投影映像の投影範囲内の、センタークラスター操作・表示領域３４やウィンドシールド３０など、投影映像を投影したくない領域においては、投影映像の遮蔽を行うことにより、それらの領域への映像の重畳が防止されるため、センタークラスター操作・表示領域３４やウィンドシールド３０などの操作性や視認性を損なうことがない。

プロジェクタ５からの投影面２０上に指向性フィルム２５を貼り付けることにより、プロジェクタ５と運転者視点方向の間の角度でのみ光が反射されるため、投影映像のウィンドシールド３０などへの反射（いわゆる、窓映り）を防止することができる。
また、外来光の運転者視点方向への反射も緩和されるため、投影映像のコントラストが向上し、投影映像の視認性が向上する。

あるいは、車両の速度超過（自車両の運動）や、後側方車両の有無（車両周囲の物体の運動）、ナビゲーション機能部２からの経路誘導情報（経路誘導に関する情報）を、運転者を基準とした表示の相対位置または相対位置変化により表示するため、運転者は、周辺視野で認識しやすい表示の動きによって、これらの情報をすばやく察知することができ、さらには、運転者と表示の相対位置関係により、直感的に提示対象までの位置関係を把握できるようになる。
これにより、運転者は前方に注意を向けて車両の運転を行っている場合にも、前方への注意を妨げることなく、車両の速度超過、後側方車両の有無、ナビゲーション機能部２からの経路誘導情報を、確実に運転者に伝達することが可能となる。

次に、変形例について説明する。
本変形例は、第１の実施例における表示制御部１０に運転者視点検出部１５、運転者視線検出部１６を接続し、表示制御部１０の処理を変更したものである。
また本変形例は、運転者視点検出部を用いて運転者視点を検出し、投影映像の歪み補正、明度補正を行うとともに、運転者視線検出部を用いて運転者視線方向を検出し、投影映像を注視した際は、投影映像の表示輝度を低下させる機能を有するものである。

図１４に、本変形例における全体構成を示す。
運転者の視点をリアルタイムに検出する運転者視点検出部１５、運転者の視線方向をリアルタイムに検出する運転者視線検出部１６が表示制御部１０Ａに接続される。
運転者視点検出部１５および運転者視線検出部１６は、公知技術（たとえば、Ｓｅｅｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ社 Ｆａｃｅ−Ｌａｂ（登録商標））を用いて、車室内に設置したカメラにより運転者顔画像を撮影し、画像処理により運転者視点の３次元座標、および運転者視線方向ベクトルを検出する。また運転者視点検出部１５および運転者視線検出部１６は検出結果を表示制御部１０Ａに出力する。

表示制御部１０Ａは、歪み補正演算部１２Ａによる歪み補正、明度補正演算部１３Ａによる明度補正を、現在運転者視点検出部１５によって算出された運転者視点の３次元座標を用いてリアルタイムに行う。
具体的には、図１０に示したマッピングテーブルの運転者視野角座標（Ｘｏ、Ｙｏ）を、各グリッドの位置と現在の運転者視点との３次元座標により演算するものである。
これにより、リアルタイムで歪み補正が可能となる。

また、各グリッドの位置と現在の運転者視点の３次元座標により、反射角θｏと反射光路長Ｒｏをリアルタイムで更新し、さらに輝度補正係数Ｃ＝Ｒｉ^２×Ｒｏ^２／Ｇ（θｉ，θｏ）をリアルタイムで算出することにより、リアルタイムで明度補正が可能となる。
このときスクリーンゲインＧ（θｉ，θｏ）は、投影面２０の材質、指向性フィルム２５の特性から決まる値であり、入射角θｉと反射角θｏを引数とする関数値を用いている。
他の構成は第１の実施例と同様であり、同じ番号を付して説明を省略する。

これにより、現在の運転者視点での歪み補正、明度補正が実現でき、体格等の影響や、疲労等による姿勢変化の影響で設計者視点から著しく逸脱する場合においても、常に歪みのない、輝度が均一な投影映像を提示することができる。

さらに、運転者視線検出部１６によって運転者視線方向がリアルタイムで検出され、表示制御部１０Ａに入力されることにより、運転者が投影映像方向を視認した際に投影映像全体の輝度を低下させるという機能を付加することができる。具体的には、図１５に示すように、運転者視線の下方角が正面０°よりも大きくなる（運転者視線が下方を向く）にしたがって直線状に投影映像の輝度を低下させ、図３における下方角１５°付近で輝度を最低（図１５の例では、輝度比０．１）にする。

これにより、運転者が投影映像を注視した際には、投影映像が暗くなるため、運転者が投影映像を注視する気が起きにくくなり、運転者の注意が投影映像に向くことを防止できる。
これは、投影映像の色にかかわらず効果が期待できるため、上記実施例に比べ、投影映像の表示自由度が向上するという利点がある。

次に、第２の実施例について説明する。
本実施例では、車室内の天井に設置したプロジェクタから、車室内構造物であるダッシュボードやセンタークラスター上に投影した表示映像の形態変化により、運転者の覚醒状態を運転者の周辺視野により伝達する。

図１６に、第２の実施例における全体構成を示す。
運転者の覚醒状態を検出する運転者覚醒状態検知部１７が、運転者に提示する表示映像の生成および制御を行う表示制御部１０Ｂに接続される。
運転者覚醒状態検知部１７は、公知技術（たとえば、ＰＥＲＣＬＯＳ）を用い、車室内に設置したカメラにより運転者顔画像を撮影することによって、画像処理により運転者の閉眼状態を検出し、所定時間内の閉眼時間比率により、運転者の覚醒度を定期的に表示制御部１０Ｂへ出力する。
表示制御部１０Ｂ内には、表示生成演算部１１Ｂと明度補正演算部１３Ｂとを備える。
他の構成は、第１の実施例と同様で同じ番号を付して説明を省略する。

表示制御部１０Ｂは、運転者覚醒状態検知部１７から入力される運転者覚醒度から、表示生成演算部１１Ｂにおいて運転者の覚醒度に応じた色で、投影範囲を一様に塗りつぶす映像を生成する。
このときの色は、覚醒が十分な場合は青色とし、覚醒部が低下するにつれて紫色へと連続的に変化させる。
ここでの配色についても、第１の実施例と同様に周辺視野でより感度の高い青色から紫色を使用することにより、中心視野での視認性を低下させている。
次に、明度補正演算部１３Ｂにおいて、運転者視点から見た投影映像の輝度が均一となるように、第１の実施例と同様の方法で明度補正および遮蔽処理を行う。
これにより、図１７に示すように、ウィンドシールド３０、サイドガラス３１、ステアリング３２、メーター３３、センタークラスター操作・表示領域３４を除くすべての投影面２０が均一な色となる。

本実施例は以上のように構成され、運転者の覚醒度（乗員の状態）を、投影映像の全体によって提示するため、運転者に特定の映像を注視させることなく、周囲空間の視覚的な雰囲気を通して運転者の覚醒度を把握させることができるようになる。
これにより、運転者が前方に注意を向けて車両を運転している状態においても、前方への注意を妨げることなく、運転者の覚醒度を伝達することができる。

また、投影映像の形態変化（たとえば、投影映像の点滅）によって、運転者に覚醒状態を伝達することもできる。
なお、運転者の覚醒度以外にも、自車両の状態、車載機の状態や周囲環境の状態を、投影映像全体を用いて伝達することもできる。

第１の実施例の全体構成を示す図である。 プロジェクタの取り付け位置と投影面との関係を示す図である。 運転者視点から見たプロジェクタの投影範囲を示す図である。 一般的な視野角と相対視力との関係を示す図である。 一般的な目の受光器の効率と光の波長との関係を示す図である。 表示生成演算部が行う表示映像の生成処理の流れを示す図である。 後側方警戒表示を示す図である。 右左折ポイント指示表示を示す図である。 速度強調表示を示す図である。 マッピングテーブルを示す図である。 投影面のグリッドを示す図である。 光路長を示す図である。 入射角、反射角を示す図である。 変形例の全体構成を示す図である。 運転者視線に応じた投影映像輝度比を示す図である。 第２の実施例の全体構成を示す図である。 覚醒状態表示を示す図である。

符号の説明

１ ＥＣＵ
２ ナビゲーション機能部
３ 後側方車両検出部
５ プロジェクタ （投影機）
１０ 表示制御部
１１ 表示生成演算部
１２ 歪み補正演算部
１３ 明度補正演算部
１５ 運転者視点検出部
１６ 運転者視線検出部
１７ 運転者覚醒状態検知部
２０ 投影面
２１ ダッシュボード
２２ センタークラスター
２３ ドア内側肩部
２５ 指向性フィルム
３０ ウィンドシールド
３１ サイドガラス
３２ ステアリング
３３ メーター
３４ センタークラスター操作・表示領域
４０ 後側方車両表示
５０ 矢印
５５ ドット
５６ 覚醒表示
Ｘ 運転者
Ｙ 投影範囲

Claims (11)

1. 表示映像を生成する表示制御部と、
   車室内に設置され、前記表示制御部によって生成された表示映像を車室内構造物表面の投影面に投影映像として投影する投影機とを有し、
   前記表示制御部は、前記投影機の発光部から投影面の各領域までの光路長と、該投影面の各領域から運転者視点までの光路長と、前記投影面のスクリーンゲインとより、運転者視点から見た前記投影面の各領域の輝度が均一となるように、前記投影機より投影する映像の明るさ補正を行うことを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記表示制御部は、
   前記投影面の各領域における、前記投影機の発光部からの位置座標と、運転者視点からの位置座標とを用い、前記投影機から投影される映像が、運転者視点から見た視野角座標で定義される映像となるように、前記表示映像の幾何学補正を行い、前記投影映像を運転者から見た場合に歪みが生じることがないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 運転者視点をリアルタイムで検出する運転者視点検出部を備え、
   前記表示制御部は、前記明るさ補正および前記幾何学補正のうち少なくともいずれかの補正を、前記運転者視点検出部によって検出された運転者視点を用いてリアルタイムに行うことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用表示装置。
4. 前記表示制御部は、運転者の周辺視野における視力に相当する分解能以上、かつ、運転者の中心視野における視力に相当する分解能以下となる解像度で前記表示映像を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の車両用表示装置。
5. 前記表示制御部は、運転者の周辺視野での光感度が、運転者の中心視野での光感度を上回る色を用いて表示映像を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載の車両用表示装置。
6. 運転者の視線方向をリアルタイムで検出する運転者視線検出部を備え、
   前記表示制御部は、前記運転者視線検出部によって運転者が前記投影面を注視していることが検出されると、前記投影機からの投影映像の明るさを減少させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１に記載の車両用表示装置。
7. 前記表示制御部は、前記投影面内の所定領域について表示映像を投影させないことを特徴とする請求項１から６のいずれか１に記載の車両用表示装置。
8. 前記投影面は、前記投影機の発光部方向と運転者方向の間の角度のみ光を反射させ、それ以外の角度の光は反射を抑制する指向性を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１に記載の車両用表示装置。
9. 前記表示制御部が生成する表示映像は、自車両の運動、自車両周囲の物体の運動および経路誘導に関する情報のうち少なくともいずれか１つであり、運転者を基準とした表示の相対位置または相対位置変化により、前記表示制御部が生成する表示映像における表示対象までの距離および方向、速度のうち少なくともいずれか１つを前記乗員に伝達することを特徴とする請求項１から８のいずれか１に記載の車両用表示装置。
10. 前記表示制御部が生成する表示映像は、自車両の状態、自車両に搭載された機器の状態、乗員の状態および周囲環境の状態に関する情報のうち少なくともいずれか１つであり、該情報を、投影映像全体の形態または形態変化によって前記乗員に伝達することを特徴とする請求項１から９のいずれか１に記載の車両用表示装置。
11. 車室内に設置された投影機から、車室内構造物表面の投影面に表示映像を投影する車両用表示方法であって、
    前記投影機の発光部から前記投影面の各領域までの光路長と、前記投影面の各領域から運転者視点までの光路長と、前記投影面のスクリーンゲインとより、運転者視点から見た前記投影面の各領域の輝度が均一となるように、前記表示映像の明るさを補正して前記投影機から投影面へ投影することを特徴とすることを特徴とする車両用表示方法。

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