JP2018103697A - Display device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用表示装置に関し、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 vehicular display device, and more particularly to a vehicular 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、透光部材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(HUD)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、例えば、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。 As a display device for a vehicle, by projecting a display image onto a translucent member such as a 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 translucent member. There is a so-called head-up display (HUD). 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 (the vehicle front side) with reference to the front window shield of the vehicle, for example. Is done.
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共に視認することができる。 A user sitting in a driver's seat of a vehicle equipped with a display device for a vehicle visually recognizes a virtual image that gives information on the presence of other vehicles, obstacles, etc. on the road ahead of the vehicle, together with the scenery seen through the front window shield. be able to.
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、虚像に対応する風景内の対象(背景対象物)の範囲がずれるため、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 at which the display image is projected is fixed, the virtual image becomes more closely related to the scenery on the near side of the scenery seen through the front window shield as the position of the viewpoint of the user sitting in the driver's seat increases. Superimposed. As described above, since the position of the viewpoint of the user sitting in the driver's seat changes, the range of the object (background object) in the landscape corresponding to the virtual image is shifted, so that the user may feel uncomfortable.
この対策として、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。
As a countermeasure, for example,
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内の背景対象物の範囲が大きくずれることが防止される。
The vehicle display device disclosed 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16を用いて説明する。図16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、この虚像に対応した背景対象物としての道路の路面の距離範囲との関係を示す模式的な図である。なお、図16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(鉛直上向き)を表し、x軸正方向(図面に対して垂直上方向)は車両の前方に向かって左方向(つまり車両左方向)を表す。
However, the present inventor has recognized that the vehicle display device described in
図16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16に示される虚像331u、331r、331dは各々、ユーザー視点位置101u、101r、101dに対応して高さ位置が調整された結果として得られる虚像である。
FIG. 16 shows three viewpoint positions of a
特許文献1では、ユーザーの視点位置に応じて虚像の高さは調整されるが、虚像のサイズは変更されない。よって、図16に示されるように、虚像331u、虚像331r及び虚像331dの鉛直方向の大きさは同じである。
In
図16からわかるように、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のときの背景対象物である道路の路面の距離範囲401uの長さは、ユーザー視点位置101rのときの距離範囲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。
As can be seen from FIG. 16, the length of the
このように、特許文献1に記載の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、虚像が重畳する風景の路面における距離の範囲が変化する。すなわち、虚像の大きさには変化はないが、ユーザーの視点位置に応じて背景の路面のサイズが変化する。この結果として、虚像と背景との相対的な大きさに変化が生じる。これが、ユーザーに違和感を与える要因となり得る。
As described above, in the vehicle display device described in
この不都合に対して対策することが望まれる。また、その対策を講じるときに、画像処理が簡素化されて表示装置の処理負担が少ない方法を採用することが好ましい。 It is desirable to take measures against this inconvenience. Further, when taking such measures, it is preferable to adopt a method in which image processing is simplified and the processing load on the display device is small.
本発明の1つの目的は、ユーザーの鉛直方向における視点位置が変化した状況でも、例えば、拡張現実(AR)コンテンツと背景対象物との位置関係を維持して、違和感の少ない情報提示が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 information with less sense of incongruity while maintaining the positional relationship between augmented reality (AR) content and a background object, for example, even in a situation where the viewpoint position of the user in the vertical direction has changed. The object is to provide a display device for a vehicle. Other objects of the present invention will become apparent to those skilled in the art by referring to the aspects and preferred embodiments exemplified below and the accompanying drawings.
以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。
第1の態様において、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、
前記車両の前方の情報である前方情報を取得する前方情報取得部と、
前記前方情報取得部が取得する前記前方情報のうち、所定領域内に含まれる前記前方情報を反映させた画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部が生成する前記画像を表示可能な表示面を有する画像表示部と、
前記ユーザーの前方において前記車両に配置される透光部材で前記表示面に表示された前記画像の光が反射されることによって、前記運転席に座る前記ユーザーが虚像を視認できるように、前記画像の光を前記透光部材に向けて投影する投影部と、
を備え、
前記画像表示部の前記表示面における、鉛直方向に対応する方向を縦方向とし、前記縦方向に直交し、かつ前記車両の前方に向かって左右方向に対応する方向を横方向とし、かつ前記画像生成部が生成する前記画像には拡張現実(AR)コンテンツが含まれ、前記投影部による投影によって前記ARコンテンツが前記ユーザーに前記虚像として視認される状況において、
前記画像表示部の前記表示面における前記ARコンテンツの表示領域は、縦方向にm段(mは2以上の自然数)及び横方向にn列(nは2以上の自然数)の格子領域に区画され、かつ縦方向に並ぶm個の格子領域における縦方向の長さが、上段から下段にいくほど長くなるように非等間隔に設定され、
前記画像生成部は、
前記ユーザーの鉛直方向における視点位置が変化した状況でも、前記ARコンテンツの投影によって前記ユーザーに視認される前記虚像と、前記ユーザーが前記虚像の背景として視認する背景対象物との対応関係が維持されるように、
前記ユーザーの鉛直方向における視点位置に応じて、前記画像表示部の前記表示面における前記ARコンテンツの表示領域を縦方向に伸長又は収縮させて、前記画像表示部の前記表示面における前記ARコンテンツの位置及びサイズを変化させる。
In the following, in order to easily understand the outline of the present invention, embodiments according to the present invention will be exemplified.
In the first aspect, the vehicle display device includes:
A viewpoint position acquisition unit that acquires the position of the viewpoint of the user sitting in the driver's seat of the vehicle;
A forward information acquisition unit that acquires forward information that is forward information of the vehicle;
An image generation unit that generates an image reflecting the front information included in a predetermined area among the front information acquired by the front information acquisition unit;
An image display unit having a display surface capable of displaying the image generated by the image generation unit;
The image is displayed so that the user sitting in the driver's seat can visually recognize the virtual image by reflecting light of the image displayed on the display surface by a translucent member disposed in the vehicle in front of the user. A projection unit for projecting the light toward the translucent member;
With
A direction corresponding to a vertical direction on the display surface of the image display unit is a vertical direction, a direction orthogonal to the vertical direction and a direction corresponding to a left-right direction toward the front of the vehicle is a horizontal direction, and the image In the situation where the image generated by the generation unit includes augmented reality (AR) content, and the AR content is visually recognized by the user as the virtual image by the projection by the projection unit.
The display area of the AR content on the display surface of the image display unit is partitioned into a grid area of m stages (m is a natural number of 2 or more) in the vertical direction and n columns (n is a natural number of 2 or more) in the horizontal direction. And the lengths in the vertical direction of the m lattice regions arranged in the vertical direction are set at non-uniform intervals so as to increase from the upper level to the lower level,
The image generation unit
Even in a situation where the viewpoint position of the user in the vertical direction has changed, the correspondence between the virtual image visually recognized by the user by projection of the AR content and the background object visually recognized by the user as the background of the virtual image is maintained. As
Depending on the viewpoint position of the user in the vertical direction, the display area of the AR content on the display surface of the image display unit is elongated or contracted in the vertical direction, and the AR content on the display surface of the image display unit is Change position and size.
第1の態様では、ARコンテンツの位置及びサイズ(大きさ)を個別に調整するのではなく、表示面におけるARコンテンツの表示領域を縦方向に伸長又は収縮させることによって、間接的にARコンテンツの位置及びサイズを変更する。言い換えれば、ARコンテンツの位置及びサイズを直接的に変更する場合に比べて、変更処理が簡易化され、画像生成部の負担が軽減される。また、例えば、表示されるARコンテンツが複数あるときでも、各ARコンテンツについての位置及びサイズの変更を一括して行うことができ、この点でも画像生成部の負担を軽減することができる。加えて、第1の態様では、ARコンテンツの表示領域が、縦方向にm段及び横方向にn列の複数の格子領域に区画され、縦方向に並ぶm個の格子領域における縦方向の長さが、上段から下段にいくほど広くなるように非等間隔に設定される。縦方向に並ぶ格子領域の長さ(格子領域の高さ)が等間隔であると、ユーザーの鉛直方向における視点位置が少し変化しただけで、ARコンテンツの虚像の背景としてユーザーに視認される背景対象物(例えば道路の路面)の範囲が大きく変化してしまうが、非等間隔であれば、ユーザーの鉛直方向における視点の位置が変化しても、背景対象物の範囲の変化が抑制されることから、ARコンテンツの位置及びサイズを変更することで、ARコンテンツの虚像と背景対象物との対応関係を元のとおりとすることが可能である。言い換えれば、ARコンテンツの虚像と背景対象物との対応関係を維持することができ、ユーザーに違和感を与えることが抑制される。 In the first aspect, the position and size (size) of the AR content are not individually adjusted, but the AR content display area on the display surface is expanded or contracted in the vertical direction, thereby indirectly adjusting the AR content. Change position and size. In other words, the change process is simplified and the burden on the image generation unit is reduced as compared with the case where the position and size of the AR content are directly changed. In addition, for example, even when there are a plurality of AR contents to be displayed, the position and size of each AR content can be changed at once, and the burden on the image generation unit can be reduced in this respect as well. In addition, in the first aspect, the AR content display area is partitioned into a plurality of grid areas of m rows in the vertical direction and n columns in the horizontal direction, and the vertical length of the m grid areas arranged in the vertical direction. Are set at non-equal intervals so as to increase from the upper level to the lower level. When the lengths of the lattice areas arranged in the vertical direction (the height of the lattice areas) are equally spaced, the background that is visually recognized by the user as the background of the virtual image of the AR content with only a slight change in the viewpoint position of the user in the vertical direction Although the range of the object (for example, the road surface of the road) changes greatly, if the viewpoint position in the vertical direction of the user changes, the change in the range of the background object is suppressed if the distance is uneven. Thus, by changing the position and size of the AR content, the correspondence between the virtual image of the AR content and the background object can be restored to the original. In other words, the correspondence between the virtual image of the AR content and the background object can be maintained, and the user is prevented from feeling uncomfortable.
第1の態様に従属する第2の態様において、
前記画像生成部は、前記ユーザーの鉛直方向における視点位置が、基準位置から上側にいくほど、前記ARコンテンツの表示領域を縦方向の上側に伸長させ、これによって、前記ARコンテンツの縦方向における位置が前記表示面においてより上側になるように、かつ前記ARコンテンツのサイズがより拡大されるように制御し、
前記ユーザーの鉛直方向における視点位置が、前記基準位置から下側にいくほど、前記ARコンテンツの表示領域を縦方向の下側に収縮させ、これによって、前記ARコンテンツの縦方向における位置が前記表示面においてより下側になるように、かつ前記ARコンテンツのサイズがより縮小されるように制御してもよい。
In a second aspect dependent on the first aspect,
The image generation unit extends the display area of the AR content upward in the vertical direction as the viewpoint position in the vertical direction of the user moves upward from the reference position, and thereby the position in the vertical direction of the AR content. In such a way that is higher on the display surface and the size of the AR content is further increased,
As the viewpoint position in the vertical direction of the user moves downward from the reference position, the display area of the AR content is contracted downward in the vertical direction, whereby the vertical position of the AR content is displayed in the display. You may control so that it may become a lower side in a surface and the size of the said AR content may be reduced more.
第2の態様では、画像生成部は、視点位置が基準位置から上側にいくほど、表示面におけるARコンテンツの位置が上側になるように、かつサイズが拡大されるように制御し、視点位置が基準位置から下側にいくほど、表示面におけるARコンテンツの位置が下側になるように、かつサイズが縮小されるように制御する。言い換えれば、ARコンテンツの虚像と背景対象物との対応関係を維持することができ、違和感の少ない情報提示が可能になる。 In the second aspect, the image generation unit performs control so that the position of the AR content on the display surface is increased and the size is increased as the viewpoint position is moved upward from the reference position. Control is performed so that the position of the AR content on the display surface is on the lower side and the size is reduced toward the lower side from the reference position. In other words, it is possible to maintain the correspondence between the virtual image of the AR content and the background object, and it is possible to present information with less discomfort.
第1又は第2の態様に従属する第3の態様において、
前記ARコンテンツの表示領域の縦方向の非等間隔の割合は、
前記ユーザーの鉛直方向における視点位置が前記基準位置にあるときに、前記ARコンテンツの表示領域における前記縦方向に並ぶm個の各格子領域の各縦方向の長さに対応する、前記背景対象物としての道路の路面の、路面上における各距離が等間隔となるように決定されてもよい。
In a third aspect subordinate to the first or second aspect,
The ratio of the unequal intervals in the vertical direction of the display area of the AR content is
The background object corresponding to the length in the vertical direction of each of the m grid areas arranged in the vertical direction in the display area of the AR content when the viewpoint position in the vertical direction of the user is at the reference position The road surface of the road may be determined so that the distances on the road surface are equally spaced.
第3の態様では、ARコンテンツの表示領域の縦方向の非等間隔の割合を、ARコンテンツの表示領域における縦方向に並ぶm個の各格子領域の各縦方向の長さに対応する、背景対象物としての道路の路面の、路面上における各距離が等間隔となるように決定する。言い換えれば、路面上における各長さが等間隔である場合、非等間隔である場合に比べて、ユーザーの鉛直方向における視点位置が変化した場合における路面の範囲の変化が最も抑制され、従って、ARコンテンツの表示位置及びサイズを変更することで、ARコンテンツの虚像と背景対象物との対応関係を元のとおりとすることが可能である。言い換えれば、ARコンテンツの虚像と背景対象物との対応関係を維持することができ、従って違和感の少ない情報提示が可能になる。 In the third aspect, the ratio of the unequal intervals in the vertical direction of the AR content display area corresponds to the vertical length of each of the m lattice areas arranged in the vertical direction in the AR content display area. It determines so that each distance on the road surface of the road surface as a target object may become equal intervals. In other words, when each length on the road surface is equally spaced, the change in the range of the road surface when the viewpoint position in the user's vertical direction changes is the most suppressed compared to when the length is not evenly spaced. By changing the display position and size of the AR content, it is possible to restore the correspondence between the virtual image of the AR content and the background object. In other words, it is possible to maintain the correspondence between the virtual image of the AR content and the background object, and thus it is possible to present information with less sense of discomfort.
第1乃至第3の何れか1つの態様に従属する第4の態様において、
前記ARコンテンツの表示領域は、前記ユーザーが視認する前記虚像が歪まないように前記ARコンテンツを補正するためのワーピンググリッド領域としてもよい。
In a fourth aspect subordinate to any one of the first to third aspects,
The display area of the AR content may be a warping grid area for correcting the AR content so that the virtual image visually recognized by the user is not distorted.
第4の態様では、表示面におけるARコンテンツの表示領域として、ユーザーが視認する虚像が歪まないようにARコンテンツを補正するためのワーピンググリッド領域を使用することで、ARコンテンツの位置やサイズの変更処理とワーピング処理とを、共通の領域上で行うことができ、効率的な処理が実現される。 In the fourth aspect, as the AR content display area on the display surface, a warping grid area for correcting the AR content is used so that the virtual image visually recognized by the user is not distorted, thereby changing the position and size of the AR content. Processing and warping processing can be performed on a common area, and efficient processing is realized.
第1乃至第4の何れか1つに従属する第5の態様において、
前記画像表示部の前記表示面における前記ARコンテンツは、前記ARコンテンツの表示領域の縦方向における伸長率又は収縮率に応じて、縦方向において拡大又は縮小され、横方向においては拡大かつ縮小されないようにしてもよい。
In a fifth aspect depending on any one of the first to fourth,
The AR content on the display surface of the image display unit is expanded or reduced in the vertical direction according to the vertical expansion rate or contraction rate of the display area of the AR content, and is not expanded or reduced in the horizontal direction. It may be.
第5の態様では、ARコンテンツは縦方向に拡大又は縮小されるが、横方向には拡大かつ縮小されない。ここで、横方向にも拡大又は縮小を行うと、アスペクト比(図形の縦横の比)の基準となる横方向のサイズ自体が変わってしまい、図形の形が歪む一因となるため、横方向のサイズの変更は行わないものである。言い換えれば、虚像としてユーザーに視認されるARコンテンツのアスペクト比を維持することができ、違和感の少ない情報提示が可能となる。 In the fifth aspect, the AR content is enlarged or reduced in the vertical direction, but is not enlarged and reduced in the horizontal direction. Here, if enlargement or reduction is also performed in the horizontal direction, the horizontal size itself, which is the basis of the aspect ratio (ratio of the vertical and horizontal dimensions of the figure), changes, which causes the shape of the figure to be distorted. The size is not changed. In other words, the aspect ratio of the AR content visually recognized by the user as a virtual image can be maintained, and information can be presented with less sense of incongruity.
第1乃至第5の何れか1つに従属する第6の態様において、
前記虚像が重畳対象物に重畳される必要がある前記ARコンテンツの他に、虚像が前記重畳対象物に重畳される必要のない非重畳ARコンテンツが含まれ、
前記画像表示部の前記表示面の表示領域は、前記ARコンテンツの表示領域と、前記非重畳ARコンテンツの表示領域と、に区分けされ、
前記画像生成部は、前記非重畳ARコンテンツの表示領域については、前記ユーザーの鉛直方向における視点位置の変化に応じた縦方向における伸長かつ収縮を行わないようにしてもよい。
In a sixth aspect depending on any one of the first to fifth aspects,
In addition to the AR content that the virtual image needs to be superimposed on the superimposed object, non-superimposed AR content that does not require the virtual image to be superimposed on the superimposed object is included,
The display area of the display surface of the image display unit is divided into a display area for the AR content and a display area for the non-superimposed AR content.
The image generation unit may not perform expansion and contraction in the vertical direction according to a change in the viewpoint position of the user in the vertical direction with respect to the display area of the non-overlapping AR content.
第6の態様では、画像生成部は、非重畳ARコンテンツの表示領域については、ユーザーの鉛直方向における視点位置の変化に応じた縦方向における伸長かつ収縮を行わない。言い換えれば、非重畳ARコンテンツについては表示している期間が長いため、ユーザーの視点位置に応じて領域の伸長拡大かつ縮小しないことで、ユーザーに違和感の無い情報を提示する。 In the sixth aspect, the image generation unit does not perform expansion and contraction in the vertical direction according to the change in the viewpoint position in the vertical direction of the user for the display area of the non-overlapping AR content. In other words, since the non-superimposed AR content is displayed for a long period of time, information that does not cause a sense of incongruity is presented to the user by not expanding or reducing the area according to the viewpoint position of the user.
第6の態様に従属する第7の態様において、
前記画像表示部の前記表示面における前記非重畳ARコンテンツの表示領域は、縦方向にp段(pは2以上の自然数)、横方向にq列(qは2以上の自然数)の格子領域に区画され、かつ縦方向に並ぶp個の各格子領域における縦方向の長さは等間隔に設定されるようにしてもよい。
In a seventh aspect subordinate to the sixth aspect,
The display area of the non-overlapping AR content on the display surface of the image display unit is a lattice area of p rows in the vertical direction (p is a natural number of 2 or more) and q columns (q is a natural number of 2 or more) in the horizontal direction. The lengths in the vertical direction of the p lattice regions that are partitioned and arranged in the vertical direction may be set at equal intervals.
第7の態様では、非重畳ARコンテンツの表示領域も、ARコンテンツの表示領域と同様に、複数の格子領域に区画されるが、縦方向に並ぶP個の格子領域における縦方向の長さは等間隔に設定される。言い換えれば、非重畳ARコンテンツについては、背景対象物との関係はあまり考慮する必要がないことから、定常的に長く表示される非重畳ARコンテンツについては等間隔の格子領域を使用し、非重畳ARコンテンツの外形を正確に表示する。 In the seventh aspect, the display area of the non-overlapping AR content is also divided into a plurality of lattice areas in the same manner as the display area of the AR content, but the vertical length of the P lattice areas arranged in the vertical direction is It is set at equal intervals. In other words, since it is not necessary to consider the relationship with the background object for non-superimposed AR content, a non-superimposed grid region is used for non-superimposed AR content that is constantly displayed for a long time. Display the outline of AR content accurately.
当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。 Those skilled in the art will readily understand that the illustrated embodiments according to the present invention can be further modified without departing from the spirit of the present invention.
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。 The preferred embodiments described below are used to facilitate an understanding of the present invention. Accordingly, those skilled in the art should note that the present invention is not unduly limited by the embodiments described below.
本実施形態では、ユーザーの鉛直方向における視点位置の変化に応じて、拡張現実(Augmented Reality :AR)コンテンツ(以下、ARコンテンツと称する)を表示する位置及びサイズ(大きさ)の双方を変更し、その変更に際して、画像表示部の表示面におけるARコンテンツ表示領域を、実空間における鉛直方向に対応する方向である縦方向に伸長又は収縮することで、間接的に、ARコンテンツ表示領域上のARコンテンツ(単数、複数を問わない)の位置及びサイズを一括して変化させる。このとき、ARコンテンツ表示領域を、縦方向、及び横方向(縦方向に直交し、かつ車両の前方に向かって左右方向(車両の左右方向)に対応する方向)に並ぶ複数の格子領域からなる領域とし、縦方向に並ぶ複数の格子領域の縦方向における長さ(各格子領域の高さ)を非等間隔(非均等)とする。したがって、ユーザーの鉛直方向における視点位置の変化の前後で、ARコンテンツ(例えば、前方車両に対する注意喚起マーク350)と背景対象物(例えば道路の路面)との対応関係を維持して、ユーザーへの違和感が少ない情報提示を可能とする。
In the present embodiment, both the position and size (size) of displaying augmented reality (AR) content (hereinafter referred to as AR content) are changed according to the change in the viewpoint position of the user in the vertical direction. In the change, the AR content display area on the display surface of the image display unit is indirectly expanded or contracted in the vertical direction which is a direction corresponding to the vertical direction in the real space, so that the AR on the AR content display area is indirectly Change the position and size of content (single or plural) at once. At this time, the AR content display area is composed of a plurality of lattice areas arranged in the vertical direction and the horizontal direction (a direction orthogonal to the vertical direction and corresponding to the left-right direction toward the front of the vehicle (the left-right direction of the vehicle)). The length in the vertical direction of the plurality of lattice regions arranged in the vertical direction (the height of each lattice region) is set to be non-uniformly spaced (non-uniform). Therefore, before and after the change of the viewpoint position in the vertical direction of the user, the correspondence relationship between the AR content (for example, the
以下、順を追って説明する。まず、図1乃至図3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。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、鉛直方向にy軸を規定し、車両前方向を向いて左右方向(つまり車両左右方向)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(実空間上における鉛直上向き)を表し、z軸正方向は車両前方(車両の前方向)を表す。
In the following, description will be given in order. First, with reference to FIG. 1 thru | or FIG. 3, the example of the whole structure of the
図1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. 1, 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位置100の情報を取得する。視点位置取得部40は、少なくともy軸方向(鉛直方向)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、ユーザーの視点位置100を、ユーザーの視点位置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、ユーザーの視点位置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、ユーザーの視点位置100の情報を取得する。車室内画像解析部42は、例えば、取得したユーザーの視点位置100の情報を、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からユーザーの視点位置100の情報を直接、入力してもよい。
The vehicle interior
前方情報取得部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。
The 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前方情報(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。
The front
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との相対速度等の前方情報を取得する。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から前方情報を直接入力してもよい。
Further, 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
なお、図1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。
In FIG. 1, the vehicle interior
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)、消去可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、例えば、記憶部32に記憶されているプログラムを処理部31が実行することによって、画像表示部20が表示する画像を生成する。画像生成部30は、ARコンテンツを、生成する画像に含ませることができる。
The
ARコンテンツは、投影部50によって、透光部材2(例えばフロントウィンドウシールドであり、フロントガラス自体であってもよく、透光性と反射性を併せ持つ部材であれば材質は特に問わない)への投影によって、ユーザーに虚像330として視認される。ARコンテンツは、例えば、車両前方の道路に他の車両、障害物等の報知対象物が存在することをユーザーに対して報知して注意を喚起する注意喚起マークである。
The AR content is transferred by the
ここで、報知対象物はARコンテンツの重畳対象物ということもでき、また、道路の路面等は背景対象物ということができる。なお、車両1が備えるナビゲーション装置(不図示)から入力するルートガイド情報を表すマークもARコンテンツとなり得る。ARコンテンツの数は、単数、複数を問わない。
Here, the notification object can also be referred to as an AR content superimposition object, and the road surface or the like can be referred to as a background object. A mark representing route guide information input from a navigation device (not shown) included in the
また、画像生成部30は、視点位置取得部40から入力する鉛直方向におけるユーザーの視点位置100に応じて、画像表示部20の表示面において、生成した画像に含まれる1又は複数のARコンテンツの表示位置及び大きさを変化させる。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に対応した表示領域210上におけるARコンテンツの表示位置及び表示サイズ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、ユーザーの視点位置100に対応して表示領域210上におけるARコンテンツの表示位置及び表示サイズを変化させる。
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に対応した表示部20の表示面におけるARコンテンツの表示位置及び表示サイズ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に応じて、表示部20の表示面におけるARコンテンツの表示位置及び表示サイズを変化させる。鉛直方向におけるユーザー視点位置とARコンテンツが表示される位置及び大きさとの関係については後述する。
Further, for example, 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、透光部材(フロントウィンドウシールド等)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、透光部材2を基準にして車両前方側に結像される虚像330を視認することができる。ユーザーは、例えば、透光部材2越しに見える景色の少なくとも一部と、虚像330とが重畳した状態で虚像330を視認することができる。この虚像330には、上述したARコンテンツの虚像が含まれる。
A user sitting in the driver's seat can visually recognize a
次に、図2を参照して画像表示部について説明する。画像表示部20は、図2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は、画像を表示可能な表示領域210を有する。画像表示部20としては、例えば、複数の画素からなる表示面21と、表示面21の近傍に設けられる駆動回路26と、を備える液晶パネルモジュールを用いることができる。なお、画像表示部20としては、有機EL(Electro Luminescence)素子等の自発光表示パネルモジュール、または反射型表示パネルモジュール、あるいはレーザー光を走査する走査型表示装置等を用いてもよい。
Next, the image display unit will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, 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が入力されたときに、表示面21の表示領域210のうち、入力された信号に応じて表示面21の少なくとも一部の領域を用いて画像を表示する。
For example, when a signal representing an image generated by the
以下の説明を容易にするために、図2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。縦方向は実空間における鉛直方向に対応する。横方向は、縦方向に直交し、かつ実空間における車両の前方に向かって左右方向(つまり車両左右方向)に対応する方向である。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(鉛直上向き)に対応する。
In order to facilitate the following description, as shown in FIG. 2, for example, the Ix axis is defined in the horizontal direction of the
次に、図3を参照して投影部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、凹面鏡アクチュエータ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。
Next, an example of the structure of the projection unit will be described with reference to FIG. 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、凹面鏡アクチュエータ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、凹面鏡アクチュエータ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を透光部材(フロントウィンドウシールド等)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の視点位置100と、ユーザーの視点位置100に対応した表示領域210上におけるARコンテンツの表示位置及び表示サイズを変更するためのテーブル又は演算式が補正される。
The
凹面鏡アクチュエータ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。凹面鏡アクチュエータ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。凹面鏡アクチュエータ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、凹面鏡アクチュエータ56は、必ずしも設けられている必要はない。
The
また、図3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3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4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の例が示されている。図4に示される例において、透光部材(フロントウィンドウシールド等)2越しに見える風景の例として、車両前方に延びる3車線道路等及び車両前方に存在する他の車両(前方車両)90が示されている。図4に示される透光部材(フロントウィンドウシールド等)2越しに見える風景の例において、報知対象物は、前方車両90である。すなわち、前方車両がARコンテンツの虚像350の重畳対象物となる。図4では、ARコンテンツの虚像350として注意喚起マーク350が示されている。注意喚起マーク350は、前方車両90と重畳されてユーザーに視認される。なお、前方車両等が複数台存在するときは、前方車両毎に、注意喚起マーク350が重畳されるようにしてもよい。
FIG. 4 shows an example of a landscape and a virtual image that a user sitting in the driver's seat of the
また、図4に示される例において、領域310は、画像表示部20の表示面21の表示領域210に対応する実空間における領域である。以下、画像表示部20の表示面21の表示領域210に対応する領域310を虚像表示領域310とも呼ぶ。すなわち、虚像表示領域310は、ユーザーが虚像を視認可能な領域である。
In the example illustrated in FIG. 4, the
したがって、画像生成部30は、透光部材(フロントウィンドウシールド等)2越しに見える風景のうち虚像表示領域310と重畳する領域に含まれる前方情報を反映させた画像を生成する。すなわち、画像生成部30は、透光部材(フロントウィンドウシールド等)2越しに見える風景のうち虚像表示領域310と重畳する領域に含まれる1又は複数の報知対象物(ARコンテンツの重畳対象物)を報知するための1又は複数のARコンテンツを含んだ画像を生成する。
Therefore, the
次に、図5、図6及び図7を参照して、鉛直方向におけるユーザー視点位置100とARコンテンツ250が表示される位置及び大きさとの関係について説明する。図5において、左側に実空間の鉛直方向におけるユーザーの視点位置が示され、右側に画像表示部20の表示面21の表示領域210におけるARコンテンツの表示位置及びサイズ(大きさ)が示される。図5の左側に示されるy軸が鉛直方向の軸であり、右側に示されるIy軸が、表示面21上での、鉛直方向に対応する縦方向の軸であり、Ix軸が、表示面21上での横方向の軸(つまり、縦方向に直交し、かつ実空間における車両左右方向に対応する方向の軸)である。これらについては、図6、図7でも同様である。
Next, the relationship between the
図5ではユーザーの視点は基準位置にある。基準位置にあるユーザーの視点位置、つまり、基準視点位置は、図中、符号100rが付されて示されている。また、基準視点位置100rに対応するARコンテンツは、符号250rが付されて示されている。ARコンテンツ250rは、注意喚起マークであり、図5では、便宜上、三角形の外形のみを示してある(この点は図6、図7も同様である)。ARコンテンツ250rを示す三角形の縦方向の長さ(つまり三角形の高さ)はh1である。
In FIG. 5, the user's viewpoint is at the reference position. The viewpoint position of the user at the reference position, that is, the reference viewpoint position is indicated by
次に、図6を参照する。図6は、ユーザーの視点位置が基準位置よりも縦方向の上側に移動した場合における表示面21上でのARコンテンツの位置及びサイズを示している。なお、縦方向の上向きは、Iy軸の正方向であり、実空間での鉛直方向における上向きに対応する。図6では、基準位置よりも上側の視点位置、つまり上側視点位置は、符号100uが付されて示されている。また、上側視点位置100uに対応するARコンテンツ(注意喚起マーク)は、符号250uが付されて破線で示されている。ARコンテンツ250uを示す三角形の縦方向の長さ(つまり三角形の高さ)はh3(>h1)である。つまり、ARコンテンツ250uのサイズは、ARコンテンツ250rよりも大きくなっており、また、ARコンテンツ250uの表示面21上での縦方向における位置は、ARコンテンツ250rの縦方向における位置よりも上側(つまりより高い位置)になっている。
Reference is now made to FIG. FIG. 6 shows the position and size of the AR content on the
次に、図7を参照する。図7は、ユーザーの視点位置が基準位置よりも縦方向の下側に移動した場合における表示面21上でのARコンテンツの位置及びサイズを示している。なお、縦方向の下向きは、Iy軸の負方向であり、実空間での鉛直方向における下向きに対応する。図7では、基準位置よりも下側の視点位置、つまり下側視点位置は、符号100dが付されて示されている。また、下側視点位置100dに対応するARコンテンツ(注意喚起マーク)は、符号250dが付されて破線で示されている。ARコンテンツ250dを示す三角形の縦方向の長さ(つまり三角形の高さ)はh2(<h1)である。つまり、ARコンテンツ250dのサイズは、ARコンテンツ250rよりも小さくなっており、また、ARコンテンツ250dの表示面21上での縦方向における位置は、ARコンテンツ250rの縦方向における位置よりも下側(つまりより低い位置)になっている。
Reference is now made to FIG. FIG. 7 shows the position and size of the AR content on the
次に、図8を参照する。図8には、鉛直方向におけるユーザーの視点位置と、ARコンテンツの虚像(虚像ARコンテンツ)と、各虚像ARコンテンツに対応する、背景対象物としての道路の路面の範囲(路面上における距離範囲)と、の相互の対応関係が示されている。 Reference is now made to FIG. FIG. 8 shows the viewpoint position of the user in the vertical direction, the virtual image of the AR content (virtual image AR content), and the road surface range (distance range on the road surface) as a background object corresponding to each virtual image AR content. And their mutual correspondence is shown.
図8から明らかなように、ユーザーの視点位置100u、100r、100dに応じて、虚像ARコンテンツ350u、350r、350dの鉛直方向における表示位置及びサイズを変化させる。すなわち、ユーザーの視点位置が基準位置よりも上側にいくほど、虚像ARコンテンツ350の表示位置が鉛直方向の上側となるように、かつサイズが大きくなるようにし、同様に、ユーザーの視点位置が基準位置よりも下側にいくほど、虚像ARコンテンツの表示位置が鉛直方向の下側となるように、かつサイズが小さくなるように変化させる。これによって、各虚像ARコンテンツ350u、350r、350dと、背景対象物としての道路の路面の、路面上の距離(距離範囲の長さ)400u、400r、400dが一致(略一致を含む)している。つまり、図16に示される、視点位置の変化に伴って生じる、虚像ARコンテンツ331u、331r、331dと、背景対象物としての道路の路面の、路面上における距離401u、401r、401dとの対応関係に差が生じるという問題が解決される。よって、違和感の少ない情報提示が可能となる。
As is apparent from FIG. 8, the display positions and sizes of the virtual
次に、図9を参照する。図9は、車両用表示装置を備える車両の運転席に座るユーザーから見える風景及び虚像の他の例を示しており、図4と共通する部分には同じ参照符号が付されている。図9では、車両1の運転席に座るユーザーが、重畳対象物である前方の車両90に重畳される必要のあるARコンテンツ(注意喚起マーク)の虚像350のみならず、重畳対象物である前方の車両90に重畳される必要のない非重畳ARコンテンツ(ここでは、車両1の走行速度等の付加情報)の虚像370−1、370−2も視認できるようにしている。
Reference is now made to FIG. FIG. 9 shows another example of a landscape and a virtual image that can be seen by a user sitting in a driver's seat of a vehicle equipped with a vehicle display device, and parts that are the same as those in FIG. 4 are given the same reference numerals. In FIG. 9, the user sitting in the driver's seat of the
図9では、図4に加えて、現在車両1が走行している道路の制限速度を表す非ARコンテンツの虚像(第1の虚像非ARコンテンツ)370−1、及び車両1の現在の走行速度を表す非ARコンテンツ370−2の虚像(第2の虚像非ARコンテンツ)が領域300の下側に示されている。
In FIG. 9, in addition to FIG. 4, a virtual image (first virtual image non-AR content) 370-1 representing the speed limit of the road on which the
ここで、虚像非ARコンテンツ370−1,370−2は、透光部材(フロントウィンドウシールド等)2越しに見える風景のうちの、重畳対象物である前方の車両90に重畳する必要のないものであり、できるだけ同じ位置に定常的に表示されているのが望ましいものである。仮に、虚像非ARコンテンツ370−1,370−2の表示位置をユーザーの視点位置に応じて変化させると、虚像ARコンテンツ350との相対的な位置関係が変化して、かえってユーザーに違和感を生じさせる。同様の理由で、虚像非ARコンテンツ370−1、370−2については、ユーザーの視点位置に応じてサイズ(大きさ)を変化させる必要もない。
Here, the virtual image non-AR contents 370-1 and 370-2 do not need to be superimposed on the
次に、図4の例、図9の例の双方に対応できるように、ユーザーの鉛直方向における視点位置に応じて、画像表示部20の表示面21におけるARコンテンツ250の表示位置及びサイズを変化させる方法について説明する。
Next, the display position and size of the
ARコンテンツ250の表示位置及び大きさを、個別に直接的に調整することもできるが、本実施形態では、この個別的、直接的な調整方法は採用せず、ARコンテンツ250の画像表示部20の表示面21におけるARコンテンツの表示領域210(図9の例では、表示領域210の内の非重畳ARコンテンツの表示領域を除く領域)を縦方向に伸長又は収縮することによって、間接的にARコンテンツ250の位置及びサイズを変更する。ARコンテンツ250の位置及びサイズを直接的に変更する場合に比べて、変更処理が簡易化され、画像生成部30の負担が軽減され、また、表示されるARコンテンツが複数あるときでも、各ARコンテンツについての位置およびサイズの変更を一括して行うことができ、この点でも画像生成部30の負担を軽減することができる。
Although the display position and size of the
以上の点について、図10、11を参照して具体的に説明する。図10において、図2と共通する部分には同じ符号が付されている。共通する箇所の説明は省略する。図10では、画像表示部20の表示面21の表示領域210は、重畳対象物(例えば前方の車両)に重畳される必要があるARコンテンツが表示されるARコンテンツの表示領域(第1領域)240と、重畳対象物に重畳される必要がない非重畳ARコンテンツが表示される非重畳ARコンテンツの表示領域(第2領域)260とに区分けされており、また、各領域240と260の周囲にスペース領域SPが設けられている。
The above points will be specifically described with reference to FIGS. 10, parts that are the same as those in FIG. 2 are given the same reference numerals. Description of common parts is omitted. In FIG. 10, the
次に、図11を参照する。図11(a)には、画像表示部20の表示面21の表示領域210における画像表示の例を示し、図11(b)から図11(d)は、図11(a)の表示画像がユーザーの視点位置に応じて変化する様子を示す。図11(a)に示されるように、画像表示部20の表示面21の表示領域210において、ARコンテンツ250の表示領域(第1領域)240と、非重畳ARコンテンツ270の表示領域(第2領域)260とが区分けされて設けられる。なお、非重畳ARコンテンツ270の表示領域(第2領域)260は必要に応じて設けられるものであり、不要ならば設ける必要がない。
Reference is now made to FIG. FIG. 11A shows an example of image display in the
加えて、ARコンテンツ250の表示領域240(第1領域)は、縦方向にm段、横方向にn列(m、nは2以上の自然数であり、図11の例では、m、nは共に4である)の複数の格子領域GRに区画され、縦方向に並ぶm個の格子領域GRにおける縦方向の長さ(L10、L20、L30、L40)が、上段から下段にいくほど長くなるように非等間隔に設定されている(L10<L20<L30<L40)。なお、この点については後述する。
In addition, the display area 240 (first area) of the
一方、非重畳ARコンテンツ270の表示領域(第2領域)260は、縦方向にp段(、横方向にq列(p、qは2以上の自然数、図11の例では、pは2、qは4である)の格子領域に区画され、かつ縦方向に並ぶp個の格子領域における縦方向の長さは等間隔(L50、L50)に設定される。非重畳ARコンテンツ270は、重畳対象物に重畳する必要のないものであり、また、背景対象物との対応関係もそれほど考慮する必要がなく、できるだけ同じ位置に定常的に表示されているのが望ましいものである。この点を考慮して、各格子領域の縦方向の長さ(各格子領域の高さ)を等間隔としている。また、同様の理由で、非重畳ARコンテンツ270については、ユーザーの鉛直方向における視点位置の変化に対応した表示位置及びサイズの変更を行わない。
On the other hand, the display area (second area) 260 of the
図11(b)、(c)、(d)は各々、ユーザーの鉛直方向における視点位置が基準位置のときの画像例、基準位置よりも高い位置にあるときの画像例、基準位置よりも低い位置にあるときの画像例を示す。図11(b)は、図11(a)と同じであるが、ARコンテンツには符号250rが付され、非重畳ARコンテンツには符号270rが付され、ARコンテンツの表示領域(第1領域)には符号240rが付され、非重畳ARコンテンツの表示領域(第2領域)には符号260rが付されている。
11B, 11 </ b> C, and 11 </ b> D, respectively, are an image example when the viewpoint position of the user in the vertical direction is the reference position, an image example when the user is at a position higher than the reference position, and lower than the reference position. The example of an image when it exists in a position is shown. FIG. 11 (b) is the same as FIG. 11 (a), except that AR content is denoted by
図11(c)では、ARコンテンツには符号250uが付され、非重畳ARコンテンツには符号270uが付され、ARコンテンツの表示領域(第1領域)には符号240uが付され、非重畳ARコンテンツの表示領域(第2領域)には符号260uが付されている。図示されるように、図11(c)では、ARコンテンツの表示領域(第1領域)240uが、図11(b)の例に比べて縦方向の上側に伸長され、その伸長率に応じてARコンテンツ250uが引き伸ばされ、これによって、ARコンテンツ250uは、図11(b)におけるARコンテンツ250rよりも上側に位置し、かつそのサイズが拡大されている。図11(c)において、縦方向に並ぶ各格子領域の縦方向の長さ(各格子領域の高さ)に関して、L11<L21<L31<L41が成立する。非重畳ARコンテンツの表示領域(第2領域)260uは、図11(b)の非重畳ARコンテンツの表示領域(第2領域)260rと同じである。
In FIG. 11 (c), the AR content is denoted by
図11(d)では、ARコンテンツには符号250dが付され、非重畳ARコンテンツには符号270dが付され、ARコンテンツの表示領域(第1領域)には符号240dが付され、非重畳ARコンテンツの表示領域(第2領域)には符号260dが付されている。図示されるように、図11(d)では、ARコンテンツの表示領域(第1領域)240dが、図11(b)の例に比べて縦方向の下側に収縮され、その収縮率に応じてARコンテンツ250dが圧縮され、これによって、ARコンテンツ250dは、図11(b)におけるARコンテンツ250rよりも下側に位置し、かつそのサイズが縮小されている。図11(d)において、縦方向に並ぶ各格子領域の縦方向の長さ(各格子領域の高さ)に関して、L12<L22<L32<L42が成立する。非重畳ARコンテンツの表示領域(第2領域)260dは、図11(b)の非重畳ARコンテンツの表示領域(第2領域)260rと同じである。
In FIG. 11 (d), the AR content is denoted by
なお、図11(c)、(d)において、ARコンテンツの表示領域(第1領域)240u、240dの伸長/収縮が行われた後、その伸長率/収縮率はそのまま維持して、ARコンテンツの表示領域(第1領域)240u、240dを、スペース領域SPを利用して縦方向に沿ってシフトしてARコンテンツ250u、250dの表示位置を調整する、というようなことは、適宜、行うことができる。このような変形例も、本実施形態の技術的範囲に含まれる。図11(c)の例では、ARコンテンツの表示領域(第1領域)240u及び非重畳ARコンテンツの表示領域(第2領域)260uが、図11(b)の例に比べて上側にシフト(移動)された結果、下側のスペースSPは、図11(b)の例に比べて拡大されている。また、図11(d)の例では、ARコンテンツの表示領域(第1領域)240d及び非重畳ARコンテンツの表示領域(第2領域)260dが、図11(b)の例に比べて下側にシフト(移動)された結果、下側のスペースSPは、図11(b)の例に比べて縮小されている。
In FIGS. 11C and 11D, after the AR content display areas (first areas) 240u and 240d are expanded / contracted, the expansion ratio / contraction ratio is maintained and the AR content is maintained. The display areas (first areas) 240u and 240d of the AR are shifted along the vertical direction by using the space area SP to adjust the display position of the
次に、図12を参照して、ARコンテンツの表示領域(第1領域)240における縦方向に並ぶ各格子領域の非等間隔の、好適な割合の一例について説明する。ARコンテンツの表示領域(第1領域)240における縦方向に並ぶ各格子領域の非等間隔の割合は、例えば、図12に示されるように、ユーザーの鉛直方向における視点位置が基準位置にある場合(図11(b)の場合)において、ARコンテンツ250rの表示領域(第1領域)における縦方向に並ぶm個(ここではm=4)の各格子領域の各縦方向の長さに対応する、背景対象物としての道路の路面70の、路面上における各距離が等間隔dとなるように決定される。この理由について、図13を参照して説明する。
Next, with reference to FIG. 12, an example of a preferable ratio of the unequal intervals of the lattice areas arranged in the vertical direction in the AR content display area (first area) 240 will be described. For example, as shown in FIG. 12, the ratio of the non-uniform intervals between the lattice areas arranged in the vertical direction in the AR content display area (first area) 240 is when the user's vertical viewpoint position is at the reference position. (In the case of FIG. 11B), this corresponds to the length in the vertical direction of each of the m (m = 4 in this case) lattice areas arranged in the vertical direction in the display area (first area) of the
図13(b)のように、縦方向に並ぶ格子領域の長さ(格子領域の高さ)が等間隔であると、ユーザーの鉛直方向における視点位置が基準視点位置100rであるとき、縦方向に並ぶm個(ここではm=4)の各格子領域の各縦方向の長さに対応する、背景対象物としての道路の路面70の路面上における各距離はda、db、dc、dd(da>db>dc>dd)となり、非等間隔となる。背景対象物としての道路の路面70の範囲はZA2であり、その路面範囲ZA2の前方端はα2の位置にある。
As shown in FIG. 13B, when the lengths of the lattice areas arranged in the vertical direction (height of the lattice areas) are equally spaced, when the viewpoint position of the user in the vertical direction is the
この状態で、ユーザーの視点位置が下側視点位置100dに変化すると、背景対象物としての道路の路面70の範囲はZB2に大きく拡大され、その路面範囲ZB2の前方端はβ2の位置へと大きくずれる。このような大きなずれに追従して、ARコンテンツ250の表示位置及びサイズを変更することは容易ではなく、補正誤差が生じる場合があり、この場合には、図8のような正確な補正が行えない。図9に示したように、虚像ARマーク350は、前方の車両90を介して背景物である道路の路面に間接的に重畳されており、背景である道路の路面の距離範囲が変化すると、虚像ARマーク350と道路の路面との相互の位置関係が変化し、ユーザーに違和感を与えることになる。また、この場合には、虚像ARコンテンツ350と重畳対象物である前方車両90との相互の位置関係にもずれが生じて、虚像ARコンテンツ350の、重畳対象物である前方車両90に対する重畳性も低下する。
In this state, when the viewpoint position of the user changes to the
これに対して、図13(a)のように、縦方向に並ぶm個(m=4)の格子領域の縦方向の長さ(各格子領域の高さ)が非等間隔であれば、ユーザーの鉛直方向における視点位置が基準位置100rであるとき、縦方向に並ぶm個(m=4)の各格子領域の各縦方向の長さに対応する、背景対象物としての道路の路面70の路面上における各距離はいずれもdとなり、等間隔となる。背景対象物としての道路の路面70の範囲はZA1であり、その路面範囲ZA1の前方端はα1の位置にある。この状態で、ユーザーの視点位置が下側視点位置100dに変化すると、背景対象物としての道路の路面の範囲はZB1に若干は大きくなるが、その変化は図13(b)の例に比べて抑制されている。この結果、その路面範囲ZB1の前方端はβ1の位置となり、位置の変移量(ずれ量)は、図13(b)の例に比べてかなり小さい。従って、ARコンテンツ250の表示位置及びサイズの変更によって、その変動に追従する補正を行うことが容易化され、補正誤差が生じず、ユーザーに違和感を与えることが抑制される。また、虚像ARコンテンツ350と重畳対象物である前方車両90との相互の位置関係も維持され、虚像ARコンテンツ350の、重畳対象物である前方車両90に対する重畳性が低下しない。
On the other hand, as shown in FIG. 13A, if the vertical lengths (heights of the respective lattice regions) of m lattice regions (m = 4) arranged in the vertical direction are not equal, When the viewpoint position of the user in the vertical direction is the
次に、図14を参照して、画像表示部20の表示面21の表示領域210として、ユーザーが視認する虚像が歪まないようにARコンテンツ250を補正するためのワーピンググリッド領域を使用することについて説明する。
Next, referring to FIG. 14, using a warping grid area for correcting the
画像表示部20の表示面21に表示されるARコンテンツ250が、投影部50によって曲面のフロントウィンドウシールド等の透光部材(透光反射部材ということもできる)2に投影された場合、虚像330(図1参照)に歪みが生じる。ワーピング処理は、透光部材2の曲面の曲率に応じた、逆の歪みを事前に表示画像を与えることによって、曲面の透光部材2上での虚像330に歪みが生じないようにする補正処理である。このワーピング処理のために、図14(a)、(b)に示されるようなワーピンググリッド領域WGRが使用される。ワーピンググリッド領域WGRでは、縦方向および横方向に並ぶ複数の格子状領域の四隅に座標点Dtが配置される。座標点Dtは、例えば表示面21における画素に相当する。図14(a)はワーピング処理前のワーピンググリッド領域WGRを示し、図14(b)はワーピング処理後のワーピンググリッド領域WGRを示す。
When the
ARコンテンツの表示領域として、ユーザーが視認する虚像が歪まないようにARコンテンツを補正するためのワーピンググリッド領域を使用することで、ARコンテンツの位置やサイズの変更処理とワーピング処理とを、共通の領域上で行うことができ、効率的な処理が実現される。 By using the warping grid area for correcting the AR content so that the virtual image visually recognized by the user is not distorted as the AR content display area, the AR content position and size changing process and the warping process can be performed in common. It can be performed on the area, and efficient processing is realized.
次に、図15を参照して、ARコンテンツの横方向におけるサイズの拡大又は縮小について説明する。上述のとおり、ARコンテンツ250は、縦方向に拡大又は縮小されるが、本実施形態では、横方向には拡大かつ縮小されない。ここで、横方向にも拡大又は縮小を行うと、アスペクト比(図形の縦横の比)の基準となる横方向のサイズ自体が変わってしまい、図形の形が歪む一因となるため、横方向のサイズの変更は行わないものである。従って、ユーザーに視認されるARコンテンツ250の虚像350のアスペクト比を維持することができ、違和感の少ない情報提示が可能となる。
Next, with reference to FIG. 15, the expansion or reduction of the size of the AR content in the horizontal direction will be described. As described above, the
図15に示されるように、ユーザーの鉛直方向における視点位置に応じて、ARコンテンツ250r、250u、250dの縦方向の長さ(外形の三角形の高さ)は、L0、L1、L2(L2<L0<L1)となるが、横方向の長さ(外形の三角形の底辺の長さ)はいずれもW0であり、視点位置に応じて変化しない。
As shown in FIG. 15, the vertical lengths of
また、図15の左上に示されるように、ユーザーに視認される虚像330は、実空間における道路面に平行な面に対応する、画像表示部20の表示面21上における面e1を基準として、少なくとも45度以上の角度で立っている立像(好ましくは、80度(図中のθ1)から90度(図中のθ2)の範囲にある立像)であり、このような立像の場合、ARコンテンツの外形形状のアスペクト比を維持することで、ユーザーに違和感を与えることが抑制される。なお、虚像330と面e1とがなす角度が小さくなり、虚像330が立像ではなくなる場合、道路の幅との関係等を考慮して、ARコンテンツ250r、250u、250dの横方向の長さW0(つまり、ARコンテンツの横方向のサイズ)の変更が行われることはあり得る。
Further, as shown in the upper left of FIG. 15, the
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、ユーザーの鉛直方向における視点位置が変化した場合でも、ARコンテンツの虚像と背景対象物との位置関係を維持して、違和感の少ない情報提示が可能な車両用表示装置を提供することができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, even when the viewpoint position of the user in the vertical direction is changed, the positional relationship between the virtual image of the AR content and the background object is maintained, and information presentation with less discomfort is presented. It is possible to provide a display device for a vehicle that can be used.
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。 The present invention is not limited to the above-described exemplary embodiments, and those skilled in the art will be able to easily modify the above-described exemplary embodiments to the extent included in the claims. .
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、2
0・・・画像表示部、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、62・・・前方画像解析部、70・・・背景対象物としての道路の路面、80・・・画像光、90・・・前方車両(報知対象物、ARコンテンツの虚像の重畳対象物)、100・・・ユーザーの視点位置、210・・・表示面における表示領域、240・・・ARコンテンツの表示領域(第1領域)、250・・・ARコンテンツ、260・・・非重畳ARコンテンツの表示領域(第2領域)、270・・・非ARコンテンツ、330・・・虚像範囲、350・・・ARコンテンツの虚像(虚像ARコンテンツ)、370・・・非重畳ARコンテンツの虚像(虚像非ARコンテンツ)。
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 0 ... Image display part, 21 ... Display surface, Liquid crystal panel, 30 ... Image generation part, 40 ... Viewpoint position acquisition part, 41 ... Car interior image acquisition part, 42 ... Car Indoor image analysis unit, 62 ... forward image analysis unit, 70 ... road surface of road as background object, 80 ... image light, 90 ... forward vehicle (notification object, virtual image of AR content (Superimposition object), 100... User viewpoint position, 210... Display area on the display surface, 240... AR content display area (first area), 250... AR content, 260. Non-overlapping AR content display area (second area), 270 ... non-AR content, 330 ... virtual image range, 350 ... virtual image of AR content (virtual image AR content), 370 ... non-overlapping AR content Virtual image (virtual image non-AR Content).
Claims (7)
前記車両の前方の情報である前方情報を取得する前方情報取得部と、
前記前方情報取得部が取得する前記前方情報のうち、所定領域内に含まれる前記前方情報を反映させた画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部が生成する前記画像を表示可能な表示面を有する画像表示部と、
前記ユーザーの前方において前記車両に配置される透光部材で前記表示面に表示された前記画像の光が反射されることによって、前記運転席に座る前記ユーザーが虚像を視認できるように、前記画像の光を前記透光部材に向けて投影する投影部と、
を備え、
前記画像表示部の前記表示面における、鉛直方向に対応する方向を縦方向とし、前記縦方向に直交し、かつ前記車両の前方に向かって左右方向に対応する方向を横方向とし、かつ前記画像生成部が生成する前記画像には拡張現実(AR)コンテンツが含まれ、前記投影部による投影によって前記ARコンテンツが前記ユーザーに前記虚像として視認される状況において、
前記画像表示部の前記表示面における前記ARコンテンツの表示領域は、縦方向にm段(mは2以上の自然数)、横方向にn列(nは2以上の自然数)の格子領域に区画され、かつ縦方向に並ぶm個の格子領域における縦方向の長さが、上段から下段にいくほど長くなるように非等間隔に設定され、
前記画像生成部は、
前記ユーザーの鉛直方向における視点位置が変化した状況でも、前記ARコンテンツの投影によって前記ユーザーに視認される前記虚像と、前記ユーザーが前記虚像の背景として視認する背景対象物との対応関係が維持されるように、
前記ユーザーの鉛直方向における視点位置に応じて、前記画像表示部の前記表示面における前記ARコンテンツの表示領域を縦方向に伸長又は収縮させて、前記画像表示部の前記表示面における前記ARコンテンツの位置及びサイズを変化させることを特徴とする車両用表示装置。 A viewpoint position acquisition unit that acquires the position of the viewpoint of the user sitting in the driver's seat of the vehicle;
A forward information acquisition unit that acquires forward information that is forward information of the vehicle;
An image generation unit that generates an image reflecting the front information included in a predetermined area among the front information acquired by the front information acquisition unit;
An image display unit having a display surface capable of displaying the image generated by the image generation unit;
The image is displayed so that the user sitting in the driver's seat can visually recognize the virtual image by reflecting light of the image displayed on the display surface by a translucent member disposed in the vehicle in front of the user. A projection unit for projecting the light toward the translucent member;
With
A direction corresponding to a vertical direction on the display surface of the image display unit is a vertical direction, a direction orthogonal to the vertical direction and a direction corresponding to a left-right direction toward the front of the vehicle is a horizontal direction, and the image In the situation where the image generated by the generation unit includes augmented reality (AR) content, and the AR content is visually recognized by the user as the virtual image by the projection by the projection unit.
The display area of the AR content on the display surface of the image display unit is partitioned into lattice areas of m stages (m is a natural number of 2 or more) in the vertical direction and n columns (n is a natural number of 2 or more) in the horizontal direction. And the lengths in the vertical direction of the m lattice regions arranged in the vertical direction are set at non-uniform intervals so as to increase from the upper level to the lower level,
The image generation unit
Even in a situation where the viewpoint position of the user in the vertical direction has changed, the correspondence between the virtual image visually recognized by the user by projection of the AR content and the background object visually recognized by the user as the background of the virtual image is maintained. As
Depending on the viewpoint position of the user in the vertical direction, the display area of the AR content on the display surface of the image display unit is elongated or contracted in the vertical direction, and the AR content on the display surface of the image display unit is A vehicle display device characterized by changing a position and a size.
前記ユーザーの鉛直方向における視点位置が、前記基準位置から下側にいくほど、前記ARコンテンツの表示領域を縦方向の下側に収縮させ、これによって、前記ARコンテンツの縦方向における位置が前記表示面においてより下側になるように、かつ前記ARコンテンツのサイズがより縮小されるように制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用表示装置。 The image generation unit extends the display area of the AR content upward in the vertical direction as the viewpoint position in the vertical direction of the user moves upward from the reference position, and thereby the position in the vertical direction of the AR content. In such a way that is higher on the display surface and the size of the AR content is further increased,
As the viewpoint position in the vertical direction of the user moves downward from the reference position, the display area of the AR content is contracted downward in the vertical direction, whereby the vertical position of the AR content is displayed in the display. The vehicular display device according to claim 1, wherein control is performed so that the AR content is further down on the surface and the size of the AR content is further reduced.
前記ユーザーの鉛直方向における視点位置が前記基準位置にあるときに、前記ARコンテンツの表示領域における前記縦方向に並ぶm個の各格子領域の各縦方向の長さに対応する、前記背景対象物としての道路の路面の、路面上における各距離が等間隔となるように決定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用表示装置。 The ratio of the unequal intervals in the vertical direction of the display area of the AR content is
The background object corresponding to the length in the vertical direction of each of the m grid areas arranged in the vertical direction in the display area of the AR content when the viewpoint position in the vertical direction of the user is at the reference position The vehicle display device according to claim 1, wherein the distance of the road surface of the road is determined such that the distances on the road surface are equally spaced.
前記画像表示部の前記表示面の表示領域は、前記ARコンテンツの表示領域と、前記非重畳ARコンテンツの表示領域と、に区分けされ、
前記画像生成部は、前記非重畳ARコンテンツの表示領域については、前記ユーザーの鉛直方向における視点位置の変化に応じた縦方向における伸長かつ収縮を行わないことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の車両用表示装置。 In addition to the AR content that the virtual image needs to be superimposed on the superimposed object, non-superimposed AR content that does not require the virtual image to be superimposed on the superimposed object is included,
The display area of the display surface of the image display unit is divided into a display area for the AR content and a display area for the non-superimposed AR content.
6. The image generation unit according to claim 1, wherein the display area of the non-overlapping AR content does not perform expansion and contraction in a vertical direction according to a change in a viewpoint position of the user in the vertical direction. The vehicle display device according to any one of the preceding claims.
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