JP2017081428A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示部を２つにしたことに伴う空間的な制限を軽減させた車両用表示装置を提供することにある。【解決手段】車両用表示装置１０は、表示位置が移動する第１虚像マークを、第１表示部に対応する第１虚像領域３１０だけでなく、第２表示部に対応する第２虚像領域３２０にも表示する。車両用表示装置１０は、表示位置が移動しない第２虚像マークを、第２虚像領域３２０に表示する。車両用表示装置１０の画像生成部２０は、ユーザー１００から見て、第２虚像領域３２０内で、第１虚像マークが表示されるときに、第１虚像マークが第２虚像マークと区別可能な態様で表示されるように、画像を生成する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用表示装置に関する。本発明は、特に、車両の運転席に座るユーザーが大きな視線移動をすることなく、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。

車両用表示装置として、表示部に表示された画像を、車両のフロントウィンドウシールド等の透光部材に投射することによって、フロントウィンドウシールドで反射される画像の光を用いて車両の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、画像は、車両の運転席に座るユーザーに対して、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、虚像として表示される。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、運転中に大きな視線移動を行うことなく、車両用表示装置によって提供される情報を把握することができる。

このような車両用表示装置の例として、例えば、特許文献１には、スクリーン（表示部）を２つのスクリーン（表示部）から構成し、２つの表示部のうち一方と他方とで、異なる種類の画像を表示する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では、２つの表示部に表示された画像は、車両の運転席に座ったユーザーから、上下に並んだ虚像として視認される。

特許文献１に示されている車両用表示装置は、２つの表示部に異なる種類の画像を表示することができる。例えば、一方の表示部に自車両の前方に車両（前方車両）が存在することを報知する画像要素を含む画像を表示し、他方の表示部に現在の車速等を報知する画像要素を含む画像を表示することができる。この結果、車両の運転席に座ったユーザーから見て、表示される虚像の上側に前方車両が存在することを報知する画像要素が表示され、下側に現在の車速等を報知する画像要素が表示される。また、車両の運転席に座ったユーザーから見て、表示される虚像の上側の、前方車両が存在することを報知する画像要素は、フロントウィンドウシールド越しに見える前方車両に重畳するように移動する。

また、特許文献１に示されている車両用表示装置では、車両の運転席に座ったユーザーから見て、表示される虚像の上側と下側とは、車両前後方向において異なった距離に表示される。この結果、特許文献１に示されている車両用表示装置では、種類の異なる情報をユーザーに対して提供する画像要素を、これらの情報に適した車両前後方向における距離で虚像として表示することができる。

特開２０１５−０１１２１１号公報

ところで、特許文献１に示されている車両用表示装置では、画像要素をこの画像要素が有する情報に適した車両前後方向における距離で虚像として表示するために、この画像要素が表示される領域は、２つの表示部のうち対応する一方の表示部に限られる。すなわち、例えば、運転席に座ったユーザーから見て、虚像として、前方車両が存在することを報知する画像要素が前方車両に重畳可能な領域は、虚像全体の領域ではなく、虚像の上側の領域に限られる。

その結果、特許文献１に示されている車両用表示装置では、例えば、自車両と前方車両との距離が所定の距離よりも近いときは、ユーザーに対して前方車両の存在を報知できない可能性があることを、本発明者は認識した。したがって、特許文献１に示されている車両用表示装置では、２つの画像が提供する種類の異なる情報の認識性を向上させるためには、改善の余地があることを、本発明者は認識した。

本発明の１つの目的は、表示部を２つにしたことに伴う空間的な制限を軽減させた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。

本発明に従う第１の様相は、表示部を備え、前記表示部に表示された画像を構成する光を車両の透光部材に反射させて、前記車両の運転席に座るユーザーに対して、前記画像を虚像として表示する車両用表示装置であって、
前記画像を生成する画像生成部を備え、
前記表示部は、第１表示部と第２表示部とを含み、
前記画像生成部は、前記画像内の表示位置が移動する属性を有する第１画像要素を、生成する前記画像内の前記第１表示部に表示される部分及び／又は前記第２表示部に表示される部分に含ませることが可能であると共に、前記画像内の前記表示位置が移動しない属性を有する第２画像要素を、生成する前記画像内の前記第２表示部に表示される部分に含ませることが可能であり、
前記画像生成部は、生成する前記画像内の前記第２表示部に表示される部分に前記第１画像要素が含まれるときに、前記ユーザーから見て、前記第１画像要素が、前記第２画像要素と区別可能な態様で、前記虚像として表示されるように、前記画像を生成する車両用表示装置に関する。

車両の運転席に座るユーザーから見て、第１画像要素が虚像として表示される位置が、虚像のうち第１表示部に対応する部分に限られない。そのため、本発明の車両用表示装置は、車両用表示装置が有する画角の全体を用いて、例えば第１画像要素をフロントウィンドウシールド等の車両の透光部材越しの風景の対象と重畳する態様で、虚像として表示することができる。また、車両の運転席に座るユーザーから見て、虚像のうち第２表示部に対応する部分に、第１画像要素及び第２画像要素が互いに異なる態様で虚像として重なって表示されるときに、第１画像要素と第２画像要素との区別が可能になる。

本発明に従う第２の様相では、第１の様相において、前記第１表示部及び前記第２表示部は、前記ユーザーから見て、前記虚像のうち前記第１表示部に対応する部分と前記虚像のうち前記第２表示部に対応する部分とが、車両前後方向において異なる距離に表示されるように配置されてもよい。

車両の運転席に座るユーザーに対して、第１画像要素と第２画像要素とを、遠近感を出して虚像として表示することができる。

本発明に従う第３の様相では、第１又は第２の様相において、前記第１表示部及び前記第２表示部は、前記ユーザーから見て、前記虚像のうち前記第１表示部に対応する前記部分が、前記虚像のうち前記第２表示部に対応する前記部分よりも、車両前方向に表示されるように配置されてもよい。

車両の運転席に座るユーザーから見て、例えば虚像として表示される第１画像要素が重畳するフロントウィンドウシールド越しの風景の対象の特定のし易さと、虚像として表示される第２画像要素が提供する情報の視認のし易さとの双方を向上することができる。

本発明の車両用表示装置の構成の例を示すブロック図である。 図１に示される光学系の断面図である。 図３（ａ）は図１に示される画像生成部が生成する画像の例を示す。図３（ｂ）は、車両の運転席に座るユーザーから見た虚像の例を示す。 車両が走行中しているときに、車両の運転席に座るユーザーから見た虚像の変化の例を説明する図である。 車両が走行中しているときに、車両の運転席に座るユーザーから見た虚像の変化の例を説明する図である。 図４（ｃ）及び図５（ｃ）とは異なる方法で第１虚像マークと第２虚像マークとが区別可能に表示されている例を示す図である。

以下に説明する好ましい実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

図１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１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軸正方向は上方向を表し、ｚ軸正方向は車両前方向を表す。

図１に示されるように、車両用表示装置１０は、画像生成部２０と第１表示部６１である第１スクリーン６１及び第２表示部６２である第２スクリーン６２を含む表示部６０とを備える。車両用表示装置１０は、投射機３０と光学系４０と前方情報取得部５０とをさらに備えてもよい。

画像生成部２０は、処理部２１と記憶部２２とを含む。処理部２１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２２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。

画像生成部２０は、例えば、記憶部２２に記憶されているプログラムを処理部２１が実行することによって、画像を生成する。画像生成部２０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）バス通信等のネットワーク５を介して、例えば、前方情報取得部５０、車速検出部６、ナビゲーション装置７、図示されていない装置、ＥＣＵ等から信号を入力する。画像生成部２０は、入力した信号が表す情報を、画像要素（マーク）２５０を生成する画像に含ませることによって、反映させることができる。

投射機３０は、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、液晶ライトバルブ等の表示素子を有する、プロジェクタである。すなわち、投射機３０は、画像生成部２０から入力する画像を表示素子上に描画すると共に、この描画された画像を構成する光８０を投射可能に構成されている。描画された画像を構成する光８０を、以下、画像光８０とも呼ぶ。

光学系４０は、例えば、ダッシュボード４の下側に設けられ、第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２へ投射機３０から投射される画像光８０を案内する。光学系４０は、さらに、画像光８０が、第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２で結像されると共に透過され、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で反射され、運転席に座るユーザー１００のアイボックスに入射されるように案内する。光学系４０の構成については後述する。なお、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。

運転席に座るユーザー１００は、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形成される虚像３００を視認することができる。虚像３００には、第１スクリーン６１に結像された像の虚像３００−１と、第２スクリーン６２に結像された像の虚像３００−２とが含まれる。なお、詳しくは後述するが、虚像３００−１は、運転席に座るユーザー１００から見て、虚像３００−２よりも車両前方向（遠方）に表示される。以下、運転席に座るユーザー１００を、単にユーザー１００とも呼ぶ。

前方情報取得部５０は、例えば、前方画像取得部５１と前方画像解析部５２とを含む。前方情報取得部５０は、例えば、車両前方向の道路の車線の位置情報、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を取得する。

前方画像取得部５１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５１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５１は、例えば、取得した車両前方の画像を前方画像解析部５２に出力する。

前方画像解析部５２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５２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前方情報（車線、白線、黄線、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５２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、車両前方に存在する標識の種類及び自車両１との距離等の前方情報を取得する。前方画像解析部５２は、例えば、取得した前方情報をネットワーク５を介して、画像生成部２０に出力する。ここで、前方画像解析部５２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２０が前方画像解析部５２の機能を含んでもよい。また、画像生成部２０は、ネットワーク５を介さずに前方画像解析部５２から前方情報を直接入力してもよい。

図２を用いて、光学系４０の構成の例を説明する。光学系４０は、第１平面鏡４１、反射鏡４２、第２平面鏡４３、凹面鏡４４及びフィールドレンズ４５を含む。図２に示されているように、第１平面鏡４１、第２平面鏡４３、反射鏡４２及び凹面鏡４４は、投射機３０、第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２と共にケース７０の内側に配置されている。

ケース７０は、上方に向かって開口した下ケース７１に、上ケース７２が被されている。下ケース７１及び上ケース７２は、例えば、黒色の遮光性を有する合成樹脂によって形成されている。上ケース７２の上面には、開口部７２ａが形成されている。この開口部７２ａには、例えば、透明樹脂製のカバー部７３が設けられている。

また、下ケース７１の内部に、太陽光等の外部からの光を遮るために中蓋７４が配置されてもよい。中蓋７４は、例えば、黒色の遮光性を有する合成樹脂によって形成されている。中蓋７４は、投射機３０から投射された画像光８０の通過を許容するよう、一部に開口部７４ａが形成されている。

光学系４０の第１平面鏡４１は、下ケース７１の側壁に固定された図示されていないステー等によって支持されている。第１平面鏡４１は、例えば、合成樹脂やガラス材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものである。第１平面鏡４１は、投射機３０から投射される画像光８０を反射鏡４２に向けて反射する。

光学系４０の反射鏡４２は、下ケース７１の側壁に固定された図示されていないステー等によって支持されている。反射鏡４２は、例えば、合成樹脂やガラス材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものである。

反射鏡４２の表面は、第１反射面４２−１及び第２反射面４２−２によって構成されている。第１反射面４２−１は平面鏡状に形成される。第２反射面４２−２は凸面鏡状に形成される。第２反射面４２−２は例えば自由曲面を有する。第１反射面４２−１及び第２反射面４２−２は１つの基材上に形成されている。

第１スクリーン６１は、第１反射面４２−１において反射された画像光８０を透過する。ここで、第１反射面４２−１において反射された画像光８０は、投射機３０において表示素子上に描画された画像のうちの第１部分を構成する光であり、以下、第１画像光８０−１とも呼ぶ。

第１スクリーン６１は、第１画像光８０−１をｙ軸負側の面で受光してｙ軸正側の面に結像させることによって、投射機３０において表示素子上に描画された画像のうちの第１部分をｙ軸正側の面に表示する透過スクリーンである。第１スクリーン６１には、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等を採用することができる。

第２スクリーン６２は、第２反射面４２−２において反射された画像光８０を透過する。ここで、第２反射面４２−２において反射された画像光８０は、投射機３０において表示素子上に描画された画像のうちの第２部分を構成する光であり、以下、第２画像光８０−２とも呼ぶ。なお、投射機３０において表示素子上に描画された画像のうちの第２部分は、第１部分とは異なる部分である。

第２スクリーン６２は、第２画像光８０−２をｙ軸負側の面で受光してｙ軸正側の面に結像させることによって、投射機３０において表示素子上に描画された画像のうちの第２部分をｙ軸正側の面に表示する透過スクリーンである。第２スクリーン６２には、第１スクリーン６１と同様に、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等を採用することができる。

第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２は、スクリーンホルダ６５によって、支持されている。スクリーンホルダ６５は、下ケース７１の側壁に取り付けられた図示されていないステー等に固定されている。スクリーンホルダ６５は、第１スクリーン６１を支持している第１筒部６６と、第２スクリーン６２を支持している第２筒部６７と、からなる。また、第１筒部６６と第２筒部６７との間は、壁部６８で隔てられている。

光学系４０の第２平面鏡４３は、上ケース７２の側壁に固定された図示されていないステー等によって支持されている。第２平面鏡４３は、例えば、合成樹脂やガラス材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成してなる。

光学系４０の凹面鏡４４は、上ケース７２の側壁に回転可能に支持されている。凹面鏡４４は、例えば、合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成してなる。凹面鏡４４は、自由曲面を有するミラーであり、第２平面鏡４３によって反射した第１画像光８０−１及び第２画像光８０−２をフロントウィンドウシールド２に向けてさらに反射させる。

フロントウィンドウシールド２で反射された第１画像光８０−１及び第２画像光８０−２は、上述したように、ユーザー１００のアイボックスに入射する。その結果、ユーザー１００は、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、第１スクリーン６１に表示される画像の虚像である虚像３００−１と、第２スクリーン６２に表示される画像の虚像である虚像３００−２とを視認することができる。

ここで、第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２は、ユーザー１００から見て、虚像３００−１と虚像３００−２とが重ならないように配置されている。すなわち、第１画像光８０−１及び第２画像光８０−２が第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２を透過する方向において、第１スクリーン６１と第２スクリーン６２とが重ならないように配置されている。図２に示される例において、第１画像光８０−１及び第２画像光８０−２が第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２を透過する方向は、ｙ軸方向である。

ここで、図２に示される例において、第１スクリーン６１からフロントウィンドウシールド２までの第１画像光８０−１の光路の長さが、第２スクリーン６２からフロントウィンドウシールド２までの第２画像光８０−２の光路の長さと比較して長くなるように、第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２がスクリーンホルダ６５内に配置されている。その結果、ユーザー１００から見て、虚像３００−１は、虚像３００−２よりも車両前方向（遠方）に表示される。

また、投射機３０から第１スクリーン６１までの第１画像光８０−１の光路と、投射機３０から第２スクリーン６２までの第２画像光８０−２の光路との長さでは、投射機３０から第２スクリーン６２までの第２画像光８０−２の光路の方が長くなる。すなわち、投射機３０の図示されていない投射レンズの焦点が、第１スクリーン６１の位置に合わせられているとき、第２スクリーン６２の位置にはその焦点が合わない。そのため、図２に示される例では、反射鏡４２の第２反射面４２−２が凸面鏡状に形成され、第２画像光を広げるように反射することによって、焦点を第２スクリーン６２の位置に合わせている。

さらに、図２に示される例においては、フィールドレンズ４５が、スクリーンホルダ６５の第２筒部６７内であって第２スクリーン６２よりも反射鏡４２側に設けられている。フィールドレンズ４５は、反射鏡４２の第２反射面４２−２によって放射状に広がるように反射された第２画像光８０−２の進行方向を狭まる方向に変化させることによって、第２画像光８０−２が第２スクリーン６２を透過させるために設けられている。

なお、図２に示される反射鏡４２の第１反射面４２−１及び第２反射面４２−２の形状は一例に過ぎず、例えば、第１反射面４２−１が、平面ではなく湾曲した面である湾曲面であっても良い。このとき、反射鏡４２の第２反射面４２−２が、例えば、湾曲面でなく平面であってもよい。また、第１反射面４２−１及び第２反射面４２−２の両方が湾曲面であってもよい。第１反射面４２−１及び第２反射面４２−２が共に湾曲面である場合には、第１反射面４２−１及び第２反射面４２−２の形状が互いに異なっている必要がある。

また、反射鏡４２の第１反射面４２−１及び第２反射面４２−２の一方又は双方が湾曲面で構成される場合に限らず、双方が平面で構成されてもよい。この場合、例えば、投射機３０とスクリーンホルダ６５との間に円形状のレンズをｚ軸方向に分割した第１レンズと第２レンズを設けてもよい。例えば、第１画像光８０−１の焦点が第１スクリーン６１に合うように、第１レンズの形状及び／又は位置を最適化し、且つ、第２画像光８０−２の焦点が第２スクリーン６２に合うように、第２レンズの形状及び／又は位置を最適化する方法が採用されてもよい。すなわち、反射鏡４２の第１反射面４２−１及び第２反射面４２−２の形状を変化させることによって焦点を合わせるのではなく、レンズの形状及び／又は位置を変化させることによって焦点を合わせる方式を採用してもよい。

また、図２に示される反射鏡４２の第１反射面４２−１及び第２反射面４２−２は、１つの基材上に形成されているが、これに限らない。すなわち、反射鏡４２の第１反射面４２−１及び第２反射面４２−２が別体の基材上に形成されてもよい。

また、図２に示される例において、第１スクリーン６１の光軸及び第２スクリーン６２の光軸は、第１画像光８０−１の光軸及び第２画像光８０−２の光軸の対応する光軸に沿うよう配置されている。しかしながら、第１スクリーン６１及び／又は第２スクリーン６２を、透過する光の光軸に対して傾けて配置してもよい。第１スクリーン６１及び／又は第２スクリーン６２が、透過する光の光軸に対して傾けて配置されたときは、ユーザー１００から傾いた虚像３００−１及び／又は虚像３００−２が視認される。

さらに、図２に示される例において、第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２は、スクリーンホルダ６５内に固定されている。しかしながら、第１スクリーン６１及び／又は第２スクリーン６２は、例えば画像光８０の光路に沿って移動可能にケース７０内に設けられていてもよい。すなわち、第１スクリーン６１からフロントウィンドウシールド２までの第１画像光８０−１の光路の長さ、及び／又は、第２スクリーン６２からフロントウィンドウシールド２までの第２画像光８０−２の光路の長さが可変であってもよい。

図３を用いて、画像生成部２０によって生成される画像の例と、ユーザー１００から見たこの画像の虚像の例とを説明する。図３（ａ）には、画像生成部２０によって生成される画像の例として画像２００が示されている。図３（ａ）に示されている画像２００において、実空間上のｙ軸方向に対応する方向にｉｙ軸が規定され、実空間上のｘ軸に対応する方向にｉｘ軸が規定されている。図３（ｂ）には、ユーザー１００から見た図３（ａ）に示されている画像２００の虚像の例として虚像３００が示されている。

なお、図３（ａ）に示されている画像２００の例では、説明を簡明にするために、画像２００内の明るさ（明度）を反転したものが示されている。すなわち、実際に画像生成部２０によって生成される画像２００では、画像要素２５０の部分の明るさが明るく、画像要素２５０でない部分の明るさが暗くなる。画像２００のうちの明るさが明るい部分が、ユーザー１００から見て、虚像３００のうち色が濃い部分（例えば図３（ｂ）における虚像マーク３５０）として表示される。その一方で、画像２００のうちの明るさが暗い部分が、ユーザー１００から見て、色が薄い部分（例えば図３（ｂ）における虚像マーク３５０でない透明な部分）として表示される。

図３（ａ）に示されている画像２００には、図２に示されている第１スクリーン６１に表示される部分である第１部分２１０と、図２に示されている第２スクリーン６２に表示される部分である第２部分２２０とが、含まれている。図３（ａ）に示されている例において、第１部分２１０と第２部分２２０との間の部分は、図２に示されているスクリーンホルダ６５の壁部６８と対応する部分である。すなわち、画像生成部２０が第１部分２１０と第２部分２２０との間の部分に画像要素を含む画像を生成したとしても、虚像として表示されることはない。

画像生成部２０は、生成する画像２００に第１画像要素２６０と第２画像要素２７０とを含ませることが可能である。第１画像要素２６０は、画像２００内での表示位置が移動する属性を有する画像要素である。第２画像要素２７０は、画像２００内での表示位置が移動しない属性を有する画像要素である。画像生成部２０は、生成する画像２００において、第１画像要素を第１部分２１０及び／又は第２部分２２０に含ませることが可能であり、第２画像要素を第２部分２２０に含ませることが可能である。画像生成部２０は、例えば、第１画像要素と第２画像要素とを異なるレイヤ（層）に生成し、これらのレイヤを合成することによって１枚の画像２００を生成してもよい。

図３（ａ）に示される画像２００の第１部分２１０には、第１画像要素２６０の例として、距離バー２６０が含まれている。距離バー２６０は、例えば、車両１が走行する道路上における、特定の交差点を起点として所定の距離（例えば１００ｍ）毎離れた地点をユーザー１００に報知する画像要素２５０である。

距離バー２６０は、虚像として表示されたときに、ユーザー１００から見て、特定の交差点を起点として所定の距離毎離れた地点に重畳して移動する。その結果、車両１の走行中は、距離バー２６０は画像２００内での表示位置が移動する。具体的に、距離バー２６０が示す地点に車両１が近づくに応じて、距離バー２６０は画像２００内での表示位置が、ｉｙ軸正方向から負方向に向かって移動する。また、距離バー２６０は、画像２００内での表示位置が、ｉｙ軸負方向の端まで移動した後に消滅してもよい。例えば、上述した特定の交差点は、画像生成部２０がナビゲーション装置７から入力した、次に左折又は右折する交差点であってもよい。

このように、第１画像要素２６０は、ユーザー１００から見て、虚像として表示されたときに、フロントウィンドウシールド２越しの風景の対象と重畳することによって、ユーザー１００に対して情報を提供可能な画像要素２５０である。また、第１画像要素２６０の他の例として、前方情報取得部５０から入力する、車両１の前方の他の車両、歩行者等の存在を示すもの、車両１と前方の他の車両との車間距離を示すもの、一時停止位置を示すもの、車両１の予測停止位置を示すもの等がある。

図３（ａ）に示される画像２００の第２部分２２０には、第２画像要素２７０の例として、車速２７０が含まれている。車速２７０は、例えば車速検出部６から入力する車両１の現在の走行速度を、ユーザー１００に報知する画像要素２５０である。車速２７０は、ユーザー１００から見て、その虚像が移動する必要はない。その結果、車両１の走行中であったとしても、車速２７０は画像２００内での表示位置が移動しない。

このように、第２画像要素２７０は、ユーザー１００から見て、虚像として表示されたときに、視認可能な文字、記号、図形等が含まれることによって、ユーザー１００に対して情報を提供可能な画像要素２５０である。第２画像要素２７０の他の例として、ネットワーク５を介して図示されていない装置等から入力する情報に応じて、燃料、バッテリ等の残量を報知するもの、走行中の道路の制限速度を報知するもの等がある。

図３（ａ）に示される画像２００の、第１部分２１０が第１スクリーン６１に表示され、第２部分２２０が第２スクリーン６２に表示された結果、ユーザー１００から見て、図３（ｂ）に示されるような虚像３００が表示される。図３（ｂ）には、ユーザー１００からフロントウィンドウシールド２越しに見える風景と重畳する態様で、虚像３００が表示されている。

図３（ｂ）に示される虚像３００には、虚像３００のうち第１スクリーン６１に対応する部分である第１虚像領域３１０と、虚像３００のうち第２スクリーン６２に対応する部分である第２虚像領域３２０とが含まれている。また、虚像３００には、画像要素２５０に対応する虚像マーク３５０が含まれている。

図３（ｂ）に示される虚像３００の第１虚像領域３１０には、第１画像要素２６０の虚像である第１虚像マーク３６０として、虚像距離バー３６０が表示されている。虚像距離バー３６０は、例えば、ユーザー１００から見て、車両１が走行している道路上における、上述した距離バー２６０が示す地点に重畳して移動するように表示される。

また、当然ながら、ユーザー１００から見て、フロントウィンドウシールド２越しの風景のうち、ユーザー１００から前方の距離が遠いところに存在するものは小さく、距離が近いところに存在するものは大きく見える。したがって、虚像距離バー３６０が重畳する地点に車両１が近づくに応じて、ユーザー１００から見て、虚像距離バー３６０の大きさが大きく表示されるように、画像生成部２０によって画像２００が生成されるのが好ましい。すなわち、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０の大きさが変化することによって、第１虚像マーク３６０が重畳する対象と車両１との距離が把握し易い。

図３（ｂ）に示される虚像３００の第２虚像領域３２０には、第２画像要素２７０の虚像である第２虚像マーク３７０として、虚像車速３７０が表示されている。上述したように画像２００内での車速２７０の表示位置が移動しないため、ユーザー１００から見て、虚像車速３７０も移動しない。

ここで、第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２は、ユーザー１００から見て、第１虚像領域３１０に表示される虚像マーク３５０（第１虚像マーク３６０）と、第２虚像領域３２０に表示される虚像マーク３５０（第１虚像マーク３６０及び／又は第２虚像マーク３７０）とが、車両前後方向において異なる距離に表示されるように配置されていることが好ましい。すなわち、第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２がこのように配置されていることによって、ユーザー１００に対して、第１虚像マーク３６０と第２虚像マーク３７０とを、遠近感を出して表示することができる。

また、第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２は、ユーザー１００から見て、第１虚像領域３１０に表示される虚像マーク３５０（第１虚像マーク３６０）が、第２虚像領域３２０に表示される（第１虚像マーク３６０及び／又は第２虚像マーク３７０）よりも、車両前方向（奥側）に表示されるように配置されていることがさらに好ましい。なぜなら、第１虚像マーク３６０は、ユーザー１００から見て、表示される距離が離れることによる視認性の低下は大きくないからである。また、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０が重畳する対象であるフロントウィンドウシールド２越しの風景は、広い距離の範囲におよぶからである。さらに、これに対して、第２虚像マーク３７０は、ユーザー１００から見て、表示される距離が離れることによる視認性の低下は大きいからである。すなわち、第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２がこのように配置されていることによって、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０が重畳するフロントウィンドウシールド２越しの風景の対象の特定のし易さと、第２虚像マーク３７０に含まれる文字、記号、図形等の視認のし易さとの双方を向上することができる。

例えば、第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２の配置が、図２に示されているように配置されているときには、第１虚像領域３１０に含まれる虚像マーク３５０は、ユーザー１００から見て、例えば、ユーザー１００のアイボックスから数十メートル前方に表示される。また、このとき、第２虚像領域３２０に含まれる虚像マーク３５０は、ユーザー１００から見て、例えば、ユーザー１００のアイボックスから２ｍ前方に表示される。

ここで、上述したように、画像生成部２０は、生成する画像２００において、第１画像要素２６０を第１部分２１０及び／又は第２部分２２０に含ませることが可能であり、第２画像要素２７０を第２部分２２０に含ませることが可能である。すなわち、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０が表示されるのは、第１虚像領域３１０内及び／又は第２虚像領域３２０内である。また、ユーザー１００から見て、第２虚像マーク３７０が表示されるのは、第２虚像領域３２０内である。

このように、車両用表示装置１０では、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０が表示される位置が、第１虚像領域３１０に限られない。そのため、車両用表示装置１０では、車両用表示装置１０が有する画角の全体を用いて、第１虚像マーク３６０をフロントウィンドウシールド２越しの風景の対象と重畳する態様で表示することができる。車両用表示装置１０は、例えば、ユーザー１００から見て、第１虚像領域３１０内のみで第１虚像マーク３６０を表示可能な車両用表示装置と比較して、多くのタイミングで第１虚像マーク３６０を用いた情報提供をユーザー１００に対して行うことができる。

ここで、ユーザー１００から見て、第２虚像領域３２０内において、第１虚像マーク３６０及び第２虚像マーク３７０が表示されることがある。また、第１虚像マーク３６０が表示される位置が移動することによって、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０及び第２虚像マーク３７０が重なって表示されることがある。仮に、このときに、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０の表示態様（例えば、色相、明度、彩度等）を、第１虚像領域３１０と第２虚像領域３２０との間で変化させないと仮定すると、第１虚像マーク３６０と第２虚像マーク３７０との区別が困難になる可能性がある。

このような状況が発生することを防止するために、車両用表示装置１０の画像生成部２０は、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０が第２虚像マーク３７０との区別可能な態様で第２虚像領域３２０に表示されるように、画像２００を生成する。このことについて、以下、図４を用いて説明する。

図４には、車両１が、上述した特定の交差点から例えば５００ｍ離れた地点である地点９０に近づくに応じて、ユーザー１００から見た虚像３００の表示が変化する様子が示されている。なお、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）の右側に示されている破線９０は、地点９０を図示しているに過ぎず、実際にユーザー１００から見て、虚像３００として破線９０が表示される訳ではない。

図４（ａ）の左側には、車両１と、車両１が走行中の道路上の地点９０との位置関係の例が示されている。図４（ａ）の右側には、車両１と地点９０との位置関係が図４（ａ）の左側に示されている例のときに、ユーザー１００から見た虚像３００の例が示されている。

図４（ａ）の右側に示される例では、ユーザー１００から見て、虚像距離バー３６０が第１虚像領域３１０に、且つ、虚像車速３７０が第２虚像領域３２０に、表示されている。図４（ａ）の右側に示されている虚像距離バー３６０は、ユーザー１００から見て、フロントウィンドウシールド２越しの道路上の地点９０に重畳する態様で、表示されている。

図４（ｂ）の左側には、図４（ａ）の左側に示される例よりも、車両１が地点９０に近づいた例が示されている。図４（ｂ）の右側には、車両１と地点９０との位置関係が図４（ｂ）の左側に示されている例のときに、ユーザー１００から見た虚像３００の例が示されている。

図４（ｂ）の右側に示される例では、ユーザー１００から見て、虚像距離バー３６０が、図４（ａ）の右側に示される例よりも車両１からの距離が近くなった地点９０に重畳する態様で、表示されている。図４（ｂ）の右側に示される例においては、虚像距離バー３６０は、ユーザー１００から見て、第１虚像領域３１０内に表示されている。なお、図４（ｂ）の右側に示されている虚像距離バー３６０は、重畳する地点９０が車両１からの距離が近くなったことによって、ユーザー１００から見て、大きさが大きく表示されている。

図４（ｃ）の左側には、図４（ｂ）の左側に示される例よりも、さらに車両１が地点９０に近づいた例が示されている。図４（ｃ）の右側には、車両１と地点９０との位置関係が図４（ｃ）の左側に示されている例のときに、ユーザー１００から見た虚像３００の例が示されている。

図４（ｃ）の右側に示される例では、ユーザー１００から見て、虚像距離バー３６０が、図４（ｂ）の右側に示される例よりも車両１からの距離がさらに近くなった地点９０に重畳する態様で、表示されている。図４（ｃ）の右側に示される例においては、虚像距離バー３６０は、ユーザー１００から見て、第２虚像領域３２０内に表示されている。また、図４（ｃ）の右側に示される例においては、ユーザー１００から見て、虚像距離バー３６０が、虚像車速３７０と区別可能な態様で表示されている。

このように、画像生成部２０は、生成する画像２００内における第２部分２２０に第１画像要素２６０が含まれるときに、第１画像要素２６０の色相、明度、彩度等を調整する。その結果、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０が、第２虚像マーク３７０と区別可能な態様で表示される。したがって、ユーザー１００から見て、第２虚像領域３２０内に、第１虚像マーク３６０及び第２虚像マーク３７０が重なって表示されるときに、第１虚像マーク３６０と第２虚像マーク３７０との区別が困難になることがない。

好ましくは、画像生成部２０が第２部分２２０に含まれる第１画像要素２６０の色相、明度、彩度等を調整することによって、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク（虚像距離バー）３６０が第２虚像マーク（虚像車速）３７０と比較して車両前方向（遠方）に表示されているように表現する。その結果、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０及び第２虚像マーク３７０が重なって表示されるときに、第２虚像マーク３７０に含まれる文字、記号、図形等の認識が困難になることが防止される。それと同時に、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０が重畳している対象の識別が困難になることが防止される。

これに加えて、ユーザー１００から見て、ユーザー１００のアイボックスから第２虚像領域３２０内で表示される第１虚像マーク３６０までの距離と、ユーザー１００のアイボックスから第１虚像マーク３６０が重畳する風景の対象までの距離とが解離することが防止される。言い換えると、ユーザー１００から見て、第２虚像領域３２０内において、第１虚像マーク３６０が第２虚像マーク３７０と比較して車両前方向（遠方）に表示されているように表現しないとすると、第１虚像マーク３６０は、重畳する風景の対象よりも車両後方向（手前）に表示されていると感じてしまう。

例えば、図４（ｃ）の右側の例に示されているような態様で、第１虚像マーク３６０を、ユーザー１００から見て、第２虚像マーク３７０と比較して車両前方向（遠方）に表示されているように表現してもよい。すなわち、第１虚像マーク（虚像距離バー）３６０が、ユーザー１００から見て、第２虚像マーク（虚像車速）３７０と比較して表示される色が薄く表示されるように、画像生成部２０が第２部分２２０に含まれる第１画像要素２６０の色相、明度、彩度等を調整してもよい。

例えば、画像生成部２０が第２部分２２０に含まれる第１画像要素２６０の明度を下げることによって、第１虚像マーク３６０が、ユーザー１００から見て、第２虚像マーク３７０と比較して表示される色が薄く表示されるようにしてもよい。また、例えば、画像生成部２０が第２部分２２０に含まれる第１画像要素２６０の彩度を下げることによって、第１虚像マーク３６０が、ユーザー１００から見て、第２虚像マーク３７０と比較して表示される色が薄く表示されるようにしてもよい。

ここで、画像生成部２０が第２部分２２０に含まれる第１画像要素２６０の彩度を下げる場合は、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０の明るさが保たれた状態で、第２虚像マーク３７０の色と区別可能になる。すなわち、画像生成部２０が第２部分２２０に含まれる第１画像要素２６０の、彩度を下げる場合の方が、明度を下げる場合よりも、ユーザー１００から見た第１虚像マーク３６０の視認性の低下を防止できるため、好ましい。ただし、彩度を下げすぎると画像２００上で白色になるため、画像生成部２０は、所定の範囲内で彩度を下げることが好ましい。

ここで、ユーザー１００から見た、第１虚像領域３１０及び第２虚像領域３２０の位置及び大きさは、例えば、表示部６０（第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２）の配置、大きさ、フロントウィンドウシールド２までの光路の長さ等、及び、車両１の車種等によって定まる。また、例えば、図２に示される例においては、スクリーンホルダ６５の壁部６８の厚みが厚くなるに応じて、ユーザー１００から見て、虚像マーク３５０が表示されない部分である第１虚像領域３１０と第２虚像領域３２０との間の、上下方向の長さが長くなる。

図５には、図４に示される例と比較して、ユーザー１００から見て、第１虚像領域３１０と第２虚像領域３２０との間の上下方向の長さが長い場合における、ユーザー１００から見た虚像３００の表示が変化する様子が示されている。以下、図５に示される場合において、車両１が地点９０に近づくに応じて変化する、ユーザー１００から見た虚像３００の表示を説明する。なお、図４を用いて説明した内容と重複する部分については詳しい説明は省略する。

図５（ａ）の左側には、車両１と、車両１が走行中の道路上の地点９０との位置関係の例が示されている。図５（ａ）の右側には、車両１と地点９０との位置関係が図５（ａ）の左側に示されている例のときに、ユーザー１００から見た虚像３００の例が示されている。

図５（ｂ）の左側には、図５（ａ）の左側に示される例よりも、車両１が地点９０に近づいた例が示されている。図５（ｂ）の右側には、車両１と地点９０との位置関係が図５（ｂ）の左側に示されている例のときに、ユーザー１００から見た虚像３００の例が示されている。

図５（ｂ）に示される例において、ユーザー１００から見て、地点９０は、第１虚像領域３１０と第２虚像領域３２０との間にある。また、図５（ｂ）に示される例において、虚像距離バー３６０は、ユーザー１００から見て、第１虚像領域３１０及び第２虚像領域３２０のいずれにも表示されていない。すなわち、図５（ｂ）に示される例のときには、ユーザー１００から見て、地点９０に重畳する態様で表示されていた虚像距離バー３６０が、表示されていない。

図５（ｃ）の左側には、図５（ｂ）の左側に示される例よりも、さらに車両１が地点９０に近づいた例が示されている。図５（ｃ）の右側には、車両１と地点９０との位置関係が図５（ｃ）の左側に示されている例のときに、ユーザー１００から見た虚像３００の例が示されている。

図５（ｃ）の右側に示される例では、虚像距離バー３６０は、ユーザー１００から見て、第２虚像領域３２０内に、フロントウィンドウシールド２越しの道路上の地点９０に重畳する態様で、再度表示されている。すなわち、ユーザー１００から見て、地点９０が、第１虚像領域３１０と第２虚像領域３２０との間から第２虚像領域３２０内に移動したときに、虚像距離バー３６０が、第２虚像領域３２０内に再度表示される。

このように、画像生成部２０は、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０が重畳する風景の対象が、第１虚像領域３１０内又は第２虚像領域３２０内にあるときに、生成する画像２００の第１部分２１０又は第２部分２２０の対応する方に第１画像要素２６０を含ませる。なお、画像生成部２０は、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０が重畳する風景の対象が、第１虚像領域３１０と第２虚像領域３２０との間にあるときには、生成する画像２００の第１部分２１０と第２部分２２０との間に第１画像要素２６０を含ませてもよく、含ませなくてもよい。

仮に、ユーザー１００から見て、虚像距離バー３６０が重畳する地点９０が、第１虚像領域３１０と第２虚像領域３２０との間にあるときに、例えば、虚像距離バー３６０が第１虚像領域３１０の下端又は第２虚像領域３２０の上端に表示されるとする。この場合、ユーザー１００から見て、車両１が走行中であるにもかかわらず、虚像距離バー３６０が静止した状態で表示されるタイミングが生じるため、ユーザー１００に対して違和感を与えてしまう。

そのため、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０が重畳する風景の対象が、第１虚像領域３１０内又は第２虚像領域３２０内にあるときに、第１虚像マーク３６０が表示される。また、ユーザー１００から見て、第１虚像マーク３６０が重畳する風景の対象が、第１虚像領域３１０と第２虚像領域３２０との間にあるときには、第１虚像マーク３６０は表示されない。その結果、ユーザー１００は、ユーザー１００から見て、車両１が走行中であるにもかかわらず、虚像距離バー３６０が静止した状態で表示されるタイミングが生じないため、ユーザー１００の違和感を軽減することができる。

図４（ｃ）の右側の例及び図５（ｃ）の右側の例では、第１虚像マーク３６０が、ユーザー１００から見て、第２虚像マーク３７０と比較して表示される色が薄く表示されるようにすることによって、第１虚像マーク３６０が、第２虚像マーク３７０と区別可能な態様で表示されている。しかしながら、代替として、画像生成部２０は、第２部分２００の含まれる第１画像要素２６０の辺縁部又は全体にぼかし処理を施すことによって、第１虚像マーク３６０が、第２虚像マーク３７０と区別可能な態様で表示されるようにしてもよい。

図６には、画像生成部２０が、第２部分２２０の含まれる第１画像要素２６０の全体にぼかし処理を施したときの虚像３００の例が示されている。図６に示される例においては、第１虚像マーク３６０が、ユーザー１００から見て、第２虚像マーク３７０と比較して車両前方向（遠方）に表示されるように表現されている。

画像生成部２０が施すぼかし処理は、公知のぼかし処理が用いられてもよい。例えば、第２部分２２０に含まれる第１画像要素２６０のうちの任意の画素（ピクセル）の色相、明度、彩度（又はＲＧＢ値）を、任意の画素に隣接する８個の画素の色相、明度、彩度（又はＲＧＢ値）の平均値に変更する方法を採用してもよい。

この方法では、画像生成部２０が、第２部分２２０の含まれる第１画像要素２６０の全体にぼかし処理を施す場合に関して、第２部分２２０に含まれる第１画像要素２６０のうちの任意の画素は、第１画像要素２６０を構成する全ての画素である。また、画像生成部２０が、第２部分２２０の含まれる第１画像要素２６０の辺縁部にぼかし処理を施す場合に関して、第２部分２２０に含まれる第１画像要素２６０のうちの任意の画素は、第１画像要素２６０の辺縁部を構成する画素である。

また、画像生成部２０は、他の方法によって、第１虚像マーク３６０が、ユーザー１００から見て、第２虚像マーク３７０と区別可能な態様で表示されるようにしてもよい。

以上の説明において、第１表示部６１及び第２表示部６２は、図２に示されている例のように、透過スクリーンである第１スクリーン６１及び第２スクリーン６２によって構成されているように説明した。しかしながら、第１表示部６１及び第２表示部６２は、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等を備える駆動回路によって駆動される２つの液晶パネルで構成されていてもよい。この場合、図２に示されているような、投射機３０及び光学系４０のうち投射機３０から投射される光を第１表示部６１及び第２表示部６２に案内する第１平面鏡４１、反射鏡４２等は備えられている必要はない。この場合、例えば、第１表示部６１及び第２表示部６２は、画像生成部２０から画像データを入力できるように、画像生成部２０と接続されてもよい。この場合、例えば、第１表示部６１及び第２表示部６２は、画像生成部２０が生成した１枚の画像を分割して表示してもよい。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

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・・・画像生成部、３０・・・投射機、４０・・・光学系、６０・・・表示部、６１・・・第１表示部，第１スクリーン、６２・・・第２表示部，第２スクリーン、８０・・・画像光、８０−１・・・第１画像光、８０−２・・・第２画像光、２００・・・画像、２１０・・・画像の第１部分、２２０・・・画像の第２部分、２５０・・・画像要素、２６０・・・第１画像要素、２７０・・・第２画像要素、３００・・・虚像、３１０・・・第１虚像領域、３２０・・・第２虚像領域、３５０・・・虚像マーク、３６０・・・第１虚像マーク、３７０・・・第２虚像マーク。

Claims (3)

1. 表示部を備え、前記表示部に表示された画像を構成する光を車両の透光部材に反射させて、前記車両の運転席に座るユーザーに対して、前記画像を虚像として表示する車両用表示装置であって、
   前記画像を生成する画像生成部を備え、
   前記表示部は、第１表示部と第２表示部とを含み、
   前記画像生成部は、前記画像内の表示位置が移動する属性を有する第１画像要素を、生成する前記画像内の前記第１表示部に表示される部分及び／又は前記第２表示部に表示される部分に含ませることが可能であると共に、前記画像内の前記表示位置が移動しない属性を有する第２画像要素を、生成する前記画像内の前記第２表示部に表示される部分に含ませることが可能であり、
   前記画像生成部は、生成する前記画像内の前記第２表示部に表示される部分に前記第１画像要素が含まれるときに、前記ユーザーから見て、前記第１画像要素が、前記第２画像要素と区別可能な態様で、前記虚像として表示されるように、前記画像を生成する車両用表示装置。
2. 前記第１表示部及び前記第２表示部は、前記ユーザーから見て、前記虚像のうち前記第１表示部に対応する部分と前記虚像のうち前記第２表示部に対応する部分とが、車両前後方向において異なる距離に表示されるように配置される、請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記第１表示部及び前記第２表示部は、前記ユーザーから見て、前記虚像のうち前記第１表示部に対応する前記部分が、前記虚像のうち前記第２表示部に対応する前記部分よりも、車両前方向に表示されるように配置される、請求項１又は２に記載の車両用表示装置。

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