WO2022255424A1

WO2022255424A1 - 映像表示装置

Info

Publication number: WO2022255424A1
Application number: PCT/JP2022/022391
Authority: WO
Inventors: 勇志新谷; 宏道定本; 康中島; 昌彦稲見
Original assignee: 京セラ株式会社
Priority date: 2021-06-02
Filing date: 2022-06-01
Publication date: 2022-12-08
Also published as: JPWO2022255424A1; EP4328654A1

Abstract

観察者が車外の物体を見ている注視点の座標を、車内カメラの出力によって検出する。車外映像データにおける注視点に対応する位置に、２次元空間像を形成する。空間像は、発光表示面に表示され、空中の表示位置を奥行き可変な光学系によって表示される。空間像を観察者が視認できるとき、注視点は、再帰反射性スクリーンに投影される映像データを立体映像として知覚できる位置にある。

Description

映像表示装置

　本開示は、投影された映像を立体映像として知覚できる適正な位置に、例えば、車両の運転者等の観察者の左右両眼による注視点を、誘導することができる映像表示装置に関する。

　従来技術の一例は、特許文献１，２に記載されている。

特開２００１－４２２５１号公報特開２００６―４４５９６号公報

　本開示に係る映像表示装置は、
車両の周囲を撮像する車外撮像部と、
　車両の座席に着座した観察者の注視点の位置を検出する注視点検出部と、
　観察者の車外視界を遮る車両の遮蔽部に設けられるスクリーンと、
　スクリーンに、立体映像を投影する投影器と、
　第１映像データを生成する第１映像データ生成部と、
　車外撮像部から出力されるデータに基づいて第２映像データを生成する第２映像データ生成部と、
　前記スクリーンに第１映像データあるいは第２映像データのどちらを投影させるか切り換える切り換え部と、
　空間像形成部であって、
　　予め定める空間像の映像データをストアし、切り換え部の出力に対応し、
　　前記切り換え部により第１映像データを前記スクリーンに投影させるとき、予め定める注視点の位置に空間像を表示させ、
　　第２映像データを前記スクリーンに投影させるとき、注視点検出部によって検出された注視点に対応し、かつ、観察者が第２映像データの映像を見ることができる位置に空間像を表示させる空間像形成部と、を含む構成とする。

本開示の一実施形態の映像表示装置１の立体映像表示装置２によって予め定める映像データであるメーターコンテンツを立体表示するとともに、車内用空間像表示装置３によって空間像Ｍ１を車内に立体表示する概略的構成を示す図である。本開示の一実施形態の映像表示装置１の立体映像表示装置２によって車外の風景を立体表示するとともに、車外用空間像表示装置４によって空間像Ｍ２を車外に立体表示する概略的構成を示す図である。車両１０の簡略化した平面図である。車両１０の簡略化した側面図である。車両１０の車室内における観察者５と、その観察者５の前方に配置される再帰反射性スクリーン２１と、投影器２２Ｌ、２２Ｒとを示す簡略化した水平断面図である。再帰反射性スクリーン２１の一部の構成を拡大して示す断面図である。立体映像表示装置２によるメーターコンテンツ映像データが投影器２２Ｌ、２２Ｒから再帰反射性スクリーン２１に投影され、その投影された映像データを、車内用空間像表示装置３による空間像Ｍ１とともに、観察者５が観察している状態を簡略化して示す水平断面図である。立体映像表示装置２による透明化映像データが投影器２２Ｌ、２２Ｒから再帰反射性スクリーン２１に投影され、その投影された透明化映像データを、車外用空間像表示装置４による空間像Ｍ２とともに、観察者５が観察している状態を簡略化して示す水平断面図である。立体映像表示装置２による投影器２２Ｌ、２２Ｒから再帰反射性スクリーン２１に投影された映像データを、観察者５が立体映像として見ることができない状態を簡略化して示す水平断面図である。車両１０のダッシュボード１１に設けられた再帰反射性スクリーン２１によってメーターコンテンツの映像データ１５が投影されて立体表示される状態を示す斜視図である。車両１０のダッシュボード１１に設けられた再帰反射性スクリーン２１によって透明化映像データが投影されて立体表示される状態を示す斜視図である。本開示に係る実施形態の電気的構成を示すブロック図である。表示制御部７５の処理部８１の動作を説明するためのフローチャートである。表示制御部７５の処理部８１による図１３のステップｓ４の動作の一部をさらに説明するためのフローチャートである。表示制御部７５の処理部８１による図１３のステップｓ８の動作の一部をさらに説明するためのフローチャートである。第２映像データ生成部７７における処理部８０による左右両眼の視差のある各透明化映像データを生成する際、空間像Ｍ２を形成する位置の座標を演算して求める動作を説明するためのフローチャートである。視差のある各左右の透明化映像データを再帰反射性スクリーン２１に投影する位置を説明する簡略化した平面図である。本開示によって空間像Ｍ２を形成する位置の座標を演算して求めるために用いる仮想基準面１００Ａ～１００Ｃを説明する簡略化した平面図である。空間像Ｍ２を形成する位置の座標を設定する第２映像データ生成部７７の動作を説明する簡略化した平面図である。適正な範囲１１１のＸＹ平面内の領域を規定する条件を説明するための平面図である。適正な範囲１１１のＹＺ平面内の領域を規定する条件を説明するための平面図である。本開示の他の実施形態の映像表示装置７の概略的構成を示す図である。

　本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。

　近年、車外の風景を車外カメラで撮像し、撮像された車外の映像を車内の死角となるダッシュボード、サイドピラーなどの遮蔽物に取付けられた再帰反射性スクリーンに立体映像として投影し、観察者に投影映像をあたかも遮蔽物を介して外部が透けて見えるような映像として知覚させる透明化技術を活用した映像表示装置の開発が進められている。このような映像表示装置の従来技術では、観察者の視点と共役な位置に投影器を配設して、左眼および右眼に互いに視差を有する左眼画像および右眼画像の２つの異なる映像を同時に集光し、左眼および右眼に視差のある２つの異なる映像を、奥行き感のある立体映像として知覚させることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

　特許文献１に記載される従来技術では、再帰反射性スクリーンと、映像を表示する表示手段と、表示手段からの光を投射して、表示手段に表示された映像の拡大された像をスクリーンに形成する投射光学系と、投射光学系とスクリーンとの間にスクリーンに近接して配置され、投射光学系からの光を透過させるとともに、投射光学系からの光に含まれる表示手段の各点からの光束を直交する２方向で拡大率が異なるように拡大する回折素子などの拡大手段と、を備える構成とされる。

　また、特許文献２に記載される従来技術では、車両の周辺を撮像する車外カメラと、運転席に着席した運転者の視点の空間的な位置を認識する視点認識手段と、運転者の視界を遮るサイドピラー、ドア、ダッシュボード等の遮蔽物が透明であるとした場合に運転者の眼に映るべき車外の景色の映像を、車外カメラによって得られた周辺の画像データを視点認識手段の認識結果に応じて加工することにより生成する映像生成手段と、映像生成手段が生成する２次元映像を遮蔽物の位置に表示する有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイと、を備える構成とされる。

　特許文献１に記載される従来技術では、再帰反射性スクリーンを用いて立体映像を知覚できるのは、投影方向と同一方法に観察者の視線、すなわち、視軸が一致して光学的共役が成立するときのみであるので、観察者の頭部、したがって、注視点を、適正に立体映像を知覚できる位置へ正確に誘導する必要がある。この誘導のために、音声等の音響によるものでは、適正な位置へ正確に誘導することが困難であることがあった。従来から、装置を大形化・複雑化することなしに、観察者の注視点を、投影像を立体像として知覚することができる位置に誘導する映像表示装置が求められている。

　特許文献２に記載される従来技術では、ディスプレイの映像に奥行き方向の情報が含まれていない。そのため、映された映像から距離感を掴むことができず、遮蔽物によって遮られている車外の物体との距離を見誤るおそれがあった。また、遮蔽物の位置に表示される映像は、運転者の注視点が適正でないと、フロントガラスであるウインドシールドなどを介する景色と繋がった映像として見えず、運転者が車外の物体を正しく認識するには不十分なことがある。

　以下、添付図面を参照して、本開示の映像表示装置の実施形態について説明する。

　図１は、本開示の一実施形態の映像表示装置１の立体映像表示装置２によって予め定める映像データであるメーターコンテンツを立体表示するとともに、車内用空間像表示装置３によって空間像Ｍ１を車内に表示する概略的構成を示す図である。図２は、本開示の一実施形態の映像表示装置１の立体映像表示装置２によって車外の風景を立体表示するとともに、車外用空間像表示装置４によって空間像Ｍ２を車外に表示する概略的構成を示す図である。本実施形態の映像表示装置１は、車両１０に搭載され、乗車している観察者５、例えば、特に運転者に映像を表示する。メーターコンテンツは、例えば、車両１０の走行速度、内燃機関の回転速度などを表示する計器盤である。

　立体映像表示装置２は、車両１０のダッシュボード１１に設けられた再帰反射性スクリーン２１に、観察者５に立体映像を知覚させる映像データを、左右両眼に対応して配置される投影器２２Ｌ、２２Ｒから投影する。参照符の数字に付した添え字Ｌ、Ｒなどを省略して、総括的に数字だけで示す。ダッシュボード１１は、透明なウインドシールド１２の下部で車内に臨んで設けられ、観察者５の前板である。ウインドシールド１２は一般的な車両の透明なフロントガラスでもよく、内面反射と外面反射による光の位置ずれが観察者５に２重映像を生じることを防ぐために、ガラス層の間にくさび型の透明な中間膜を挟み込んでもよく、または内面もしくは外面で反射しないように、どちらかに反射防止コーテイング膜を形成してもよい。

　図１を参照して、車内用空間像表示装置３は、表示部４１と、ウインドシールド１２とともに光学系４２を構成する空中光学結合素子４３とを含む。図１の表示部４１は、立体映像表示装置２によって予め定める映像データであるメーターコンテンツが立体表示されるとき、空間像Ｍ１の映像データを表示する透過型液晶表示素子４４と、その液晶表示素子４４に背後から光を当てる投光器４５などによって実現される投影器であり、発光表示面４６を有する。発光表示面４６を有する表示部４１は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、発光ダイオードなどの発光作用を有する表示素子などによって実現されてもよい。発光表示面４６の空間像Ｍ１のための映像データは、空中光学結合素子４３の入側（図１の左方）から出側（図１の上方）を経て、ウインドシールド１２の車室側に凹状の表面で反射され、このような光学系４２によって、予め定める位置に空間像Ｍ１の実像を結像し、観察者５が視認することができる。この空間像Ｍ１が結像して形成される予め定める位置は、観察者５の予め定める注視点の位置に対応し、かつ、観察者５がメーターコンテンツの立体映像を見ることができる位置である。この空間像Ｍ１の結像位置は、発光表示面４６、空中光学結合素子４３、およびウインドシールド１２の反射する凹状表面などの相互の配置によって設定することができ、これらの各要素４６、４３などを駆動部９３によって移動して奥行きのＹ方向の予め定める位置に変えることができる。本開示では、車両１０には、座席である運転席１３の前方に、車室側に凹状の表面を有する透明なウインドシールド１２が設けられ、空間像表示装置３は、メーターコンテンツが投影器２２Ｌ、２２Ｒによって投影されるとき、前述のとおり、第１映像データ生成部７１からの空間像Ｍ１の映像データを表示する発光表示面４６を有する表示部４１と、発光表示面４６に表示された映像をウインドシールド１２の凹状の表面によって反射して、観察者５が見ることができる実像として結像する空中光学結合素子４３とを含む。

　空中光学結合素子４３は、例えば、１つの平面を構成する素子面を光が透過する際に光線の屈曲を生じさせる光学素子であって、素子面に垂直に配置された相互に垂直となる２つの鏡面による光の反射を行なう２面コーナーリフレクタとして機能する単位光学素子を複数配置し、素子面を挟んで入側からの光線が各単位光学素子を通過する際に、各単位光学素子におけるそれぞれ２つの鏡面において１回ずつ、合計２回反射することによって素子面に対して発光表示面の面対称位置に発光表示面の像を結像するように構成し、素子面に対して斜め方向の角度を付けた視点から前記結像した２回反射による像を観察し得るように構成される。例えば、各単位光学素子は、一辺が１００μｍであり、厚み寸法が１００μｍの薄い平板状である。一例として５ｃｍ角の基盤に、このような単位光学素子を、数万個ないし数十万個設ける。

　図２を参照して、車外用の空間像表示装置４は、表示部４１と、ウインドシールド１２とともに光学系４８を構成する２つの凹面鏡５１、５２とを含む。図２の表示部４１は、立体映像表示装置２によって透明化映像データが立体表示されるとき、空間像Ｍ２の映像データを表示する液晶表示素子５３と、その液晶表示素子４３に背後から光を当てる投光器５４などとによって実現される投影器であり、発光表示面５５を有する。この表示部は、前述の図１の表示部４１に類似する。発光表示面５５の空間像Ｍ２のための映像データは、凹面鏡５１、５２を経て、ウインドシールド１２の車室側に凹状の表面で反射されて表示され、観察者５が視認できる。このような光学系４８によって、空間像Ｍ２の虚像は、ウインドシールド１２を介して車外における観察者５の検出された注視点に対応し、かつ、観察者５が透明化映像データの立体映像を見ることができる位置に形成され、観察者５は、この空間像Ｍ２を視認することができる。この空間像Ｍ２が形成される位置は、発光表示面５５、凹面鏡５１、５２、およびウインドシールド１２の反射する凹状表面などの相互の配置によって設定することができ、これらの各発光表示面５５などを駆動部９４によって移動して奥行きのＹ方向の位置に変えることができる。本開示では、車両１０には、運転席１３の前方に、車室側に凹状の表面を有する透明なウインドシールド１２が設けられ、車外用空間像表示装置４は、透明化映像データが投影器２２Ｌ、２２Ｒによって投影されるとき、空間像Ｍ２の画像を表示する発光表示面５５を有する表示部４１と、凹面鏡５１、５２を有し、発光表示面５５に表示された画像を凹面鏡５１、５２とウインドシールド１２の凹状の表面とによって反射して、観察者５が見ることができる虚像として形成する。

　空間像Ｍ１、Ｍ２は、図形および記号、文字などのキャラクタなどでもよく、同一の２次元映像であってもよく、視野角が絞られている。

　本開示によって、観察者５が空間像Ｍ１、Ｍ２を見るようにすることによって、（１）立体映像が知覚可能な特定の範囲の位置に観察者５の視点、したがって、その頭部を位置させることが容易であり、（２）立体映像を見るのに適した位置へ観察者の注視点、したがって観察者５の左右両眼の網膜上の焦点を移動させることが容易である。その結果、視差のある異なる映像を観察者５に奥行き感を持つ立体映像として知覚させることが容易である。本開示における前述の観察者５の注視点の位置は、注視点に関連する位置を含み、例えば、観察者５の視点および頭部などの位置、左右両眼の中央位置、さらに視線の方向などを含む概念であり、３次元または水平な２次元の座標で表わされてもよい。本開示では、透明と知覚できる車外の映像データは、視差を付けた立体映像で実現される。この立体映像は左右両眼の視差量によって観察者５が注視点、したがって、焦点を合わせるべき位置が決まる。透明化映像生成時に決定される視差量情報から空間像Ｍ１、Ｍ２の表示位置は設定される。ダッシュボード１１の上の再帰反射性スクリーン２１に表示されるメーターコンテンツも同様で、視差量情報から空間像Ｍ１、Ｍ２の表示位置を設定することとなる。

　こうして、本開示の遮蔽部である、例えば、ダッシュボード１１に設けられる再帰反射性スクリー２１と投影器２２との投影技術を用いて立体映像を表示することが可能であり、奥行き情報を持った映像を映し出すことが可能である。これによって、車外の風景と奥行き感を含めた一体感のある繋がった映像をダッシュボード１１の再帰反射性スクリーン２１に作り出すことが可能となり、物体との距離感も掴める表示とすることができる。この立体映像を、空間像Ｍ１、Ｍ２を用いて注視点を誘導することによって、容易に知覚させることができる。

　この映像表示装置１によれば、観察者５の注視点が投影映像データを立体映像として知覚できる位置にあるとき、空間像Ｍ１、Ｍ２を視認することができ、観察者５の注視点が投影映像データを立体映像として知覚できない位置にあるときには、空間像Ｍ１、Ｍ２が視認できない状態になる。したがって、観察者５は注視点が、立体映像が見える位置か否かを空間像Ｍ１、Ｍ２が見えるか否かによって容易に認識することができ、これによって、装置を大形化・複雑化することなしに、観察者５の注視点位置を立体映像が知覚可能な適正な位置となるように、いわば間接的に誘導することができる。

　また空間像Ｍ１、Ｍ２は、表示／非表示を切り換える操作を必要としないので、観察者５が車両１０の運転者である場合、運転の安全性を損なうことはなく、再帰反射性スクリーンに投影されるダッシュボード１１等の遮蔽物に遮られた車外風景を容易かつ確実に立体映像として知覚することが可能となり、遮蔽物をいわば透明化できる点で運転の安全性の向上に寄与することができる。

　図３は車両１０の簡略化した平面図であり、図４は車両１０の簡略化した側面図である。観察者５は、運転席１３に着座する。運転席１３の上部、例えば、その背もたれ部上のヘッドレスト１４には、観察者５の左右の各眼に対応して投影器２２Ｌ、２２Ｒがそれぞれ設けられる。

　車両１０の前部には、車外撮像部である車外カメラ６１が設けられる。車外カメラ６１は、車両１０の周囲の風景を撮像し、特に、観察者５がウインドシールド１２を介して見ることができる車両１０の前方の風景、および観察者５がダッシュボード１１によって遮られて直接に見ることができない車外視界を含めて前方の風景に連続して撮像する。車外カメラ６１は、観察者５の左右両眼に対応して両眼立体視するための両眼視差のある映像データを出力する構成を有し、例えば、ステレオカメラなどで実現してもよい。あるいはまた、車外カメラ６１は、単一の映像データを出力するカメラで実現してもよく、この場合、単一の映像データに基づいて、両眼視差のある映像データを演算して得る。

　車両１０の車室内の、例えば、天井には、観察者５の顔を正面付近から撮像する車内カメラ６２が設けられる。車内カメラ６２の出力によって、観察者５のアイトラッキング情報、例えば、注視点、視点、視線などを、演算によって検出することができる。視点は、虹彩から開口して外方に臨む各水晶体の中心であり、または頭部の位置でもよく、左右両眼の中央位置でもよい。視線は、視軸ともいい、虹彩から開口して外方に臨む各水晶体の中心と視力のもっともよい中央窩とを通る直線である。注視点は、左右の各眼の視線を含む仮想平面内の交点の位置である。車外カメラ６１と車内カメラ６２との各座標系は、同一である。

　図５は、車両１０の車室内における観察者５と、その観察者５の前方に配置される再帰反射性スクリーン２１と、投影器２２Ｌ、２２Ｒとを示す簡略化した水平断面図である。左右の投影器２２Ｌ、２２Ｒは、立体映像表示装置２によってメーターコンテンツ映像データおよび透明化映像データを立体表示するために、それらの映像データを表示する透過型液晶表示素子３１Ｌ、３１Ｒと、その液晶表示素子３１Ｌ、３１Ｒに背後から光を当てる投光器３２Ｌ、３２Ｒと、液晶表示素子３１Ｌ、３１Ｒの各発光表示面からの映像データを再帰反射性スクリーン２１に投影する投影レンズ３３Ｌ、３３Ｒなどとによって実現される。これらの左右の各投影器２２Ｌ、２２Ｒは、ＸＹ平面内でＹ軸に平行な光軸を有し、ＹＺ平面に面対称に配置され、同一構成を有する。投影器２２Ｌ、２２Ｒの投影レンズ３３Ｌ、３３Ｒは、左右の眼ＥＬ、ＥＲの視点と共役な位置に配置される。再帰反射性スクリーン２１に観察者５が両眼立体視するための左右の眼ＥＬ、ＥＲの映像データがそれぞれ投影される。

　図６は、再帰反射性スクリーン２１の一部の構成を拡大して示す断面図である。再帰反射性スクリーン２１は、再帰性反射材２５と、その再帰性反射材２５の上である観察者５および投影器２２Ｌ、２２Ｒ側に配置される拡散板２６とを有する。再帰性反射材２５は、直径２０μm以上１００μm程度以下の微小な球状の複数のガラスビーズ２７が平面上に配置されて反射膜２８に貼付けられた構成とされる。再帰反射性スクリーン２１の拡散板２６に投影された映像光は、各ガラスビーズ２７に入射し、この入射光はガラスビーズ２７の表面で屈折してガラスビーズ２７の反射膜２８側の背面に達し、反射膜２８によって反射される。反射膜２８によって反射された光は、ガラスビーズ２７の表面で再び屈折し、ガラスビーズ２７の直径以下の微小距離だけ入射光から離間した出射光は、入射光と平行な光路を進み、こうして再帰反射が達成される。なお、スクリーンは再帰性反射スクリーンに限らず、立体視可能なスクリーンであればよい。例えば、散乱性スクリーンであってもよいし、多重スクリーンであってもよい。

　本開示の実施形態のＸＹＺの直交３軸座標系では、車両１０の予め定める固定した原点から、車幅方向をＸ方向とし、走行する車長方向をＹ方向とし、高さ方向をＺ方向に定め、車両１０が水平な道路を走行中、ＸＹ平面は水平である。

　図７は、立体映像表示装置２によるメーターコンテンツ映像データが投影器２２Ｌ、２２Ｒから再帰反射性スクリーン２１に投影され、その投影された映像データを、車内用空間像表示装置３による空間像Ｍ１とともに、観察者５が観察している状態を簡略化して示す水平断面図である。投影器２２Ｌ、２２Ｒの投影レンズ３３Ｌ、３３Ｒ（前述の図５）からのメーターコンテンツの各画像光は、光軸である往光路３４Ｌ、３４Ｒを経て再帰反射性スクリーン２１に入射して投影され、再帰反射性スクリーン２１による反射光は、再帰性反射材２５の上に取り付けられた拡散板２６によって拡散され、復光路３５Ｌ、３５Ｒを経て戻る。往光路３４Ｌ、３４Ｒと復光路３５Ｌ、３５Ｒとは、Ｙ軸方向では一致した、またはほぼ一致した直線である。空間像Ｍ１は、メーターコンテンツが投影されて存在するダッシュボード１１上の予め定められた表示位置３６に結像される。

　観察者５の左右の各眼ＥＬ、ＥＲの視線が、図７のとおり、復光路３５Ｌ、３５Ｒと一致しているとき、観察者５は、ダッシュボード１１上に投影されて存在するメーターコンテンツを立体映像として知覚することができる。空間像Ｍ１は、メーターコンテンツが投影されて存在するダッシュボード１１上の位置３６に結像される。空間像Ｍ１の位置３６は、観察者５の予め定める注視点の位置に対応し、かつ、観察者がメーターコンテンツの立体映像を見ることができる位置に定められる。

　図８は、立体映像表示装置２による透明化映像データが投影器２２Ｌ、２２Ｒから再帰反射性スクリーン２１に投影され、その投影された透明化映像データを、車外用空間像表示装置４による空間像Ｍ２とともに、観察者５が観察している状態を簡略化して示す水平断面図である。透明化映像データの往光路３４Ｌ、３４Ｒと復光路３５Ｌ、３５Ｒとが一致することは、前述の図７のとおりであり、観察者５の左右の各眼ＥＬ、ＥＲの視線が、図８のとおり、復光路３５Ｌ、３５Ｒと一致しているとき、観察者５は、ダッシュボード１１上に投影されて存在する車外の透明化映像を立体映像として知覚することができる。空間像Ｍ２は、ダッシュボード１１上の再帰反射性スクリーン２１に透明化映像が投影されて観察者５によって知覚される車外の位置３７に表示される。空間像Ｍ２の位置３７は、観察者５の検出された注視点の位置に対応し、かつ、観察者が透明化映像データの立体映像を見ることができる位置である。このように、再帰反射性スクリーン２１を使用する再帰性投影が成立するためには、投影器２２Ｌ、２２Ｒの往光路３４Ｌ、３４Ｒ；３５Ｌ、３５Ｒである投影方向と同一直線上に観察者５のそれぞれの視線が存在するときのみ知覚可能となる。

　図９は、立体映像表示装置２による投影器２２Ｌ、２２Ｒから再帰反射性スクリーン２１に投影された映像データを、観察者５が立体映像として見ることができない状態を簡略化して示す水平断面図である。図９では、観察者５による注視点の位置に対応する視線３８Ｌ、３８Ｒは、再帰反射性スクリーン２１によるメーターコンテンツおよび透明化映像の立体映像を見ることができる復光路３５Ｌ、３５Ｒとは一致せず、またはわずかに一致せず、車幅方向Ｘのずれ量Δｄが不所望に大きい。したがって、観察者５は、再帰反射性スクリーン２１に投影される視差のある左眼用と右両眼用の各映像データを、同時に両眼で見ることになり、いわゆるクロストークが大きく、明瞭な立体映像を見ることができない。

　再帰反射性スクリーン２１における再帰性反射材２５の上に設置される拡散板２６は、観察者５の視線３８Ｌ、３８Ｒと復光路３５Ｌ、３５Ｒとのずれ量Δｄがわずかであって、観察者５による注視点の位置に対応する視線３８Ｌ、３８Ｒが、再帰反射性スクリーン２１によるメーターコンテンツおよび透明化映像の立体映像を見ることができる復光路３５Ｌ、３５Ｒと、ほぼ一致しているとき、明瞭な立体映像を見ることを可能にする。拡散板２６は、往光路３４Ｌ、３４Ｒの入射光を直交３軸座標系における車幅方向Ｘと高さ方向Ｚとに拡散して復光路３５Ｌ、３５Ｒに出射光を出す。これによって、観察者５の注視点、したがって、視線３８Ｌ、３８Ｒが投影レンズ３３Ｌ、３３Ｒの位置に対応する復光路３５Ｌ、３５Ｒといくらかずれていても、明瞭な映像を得ることができる。拡散板２６は、投影器２２Ｌ、２２Ｒの各点からの光束を車幅方向Ｘと高さ方向Ｚとに拡散する回折素子によって実現されてもよい。

　拡散板２６が設けられない構成では、光路長が等しくなる投影レンズ３３Ｌ、３３Ｒでは正確な共役関係が成り立ち、観察者５は、その注視点、したがって、視線３８Ｌ、３８Ｒが反射光の方向である復光路３５Ｌ、３５Ｒに正確に一致しているときだけ、明瞭な映像を観察することができるが、ずれ量Δｄがわずかでも生じると、明瞭な映像を観察することができない。拡散板２６は、この問題を解決し、前記共役関係を成り立たせることを容易にして使い勝手を向上する。拡散板２６は、省略されてもよい。

　図１０は、車両１０のダッシュボード１１に設けられた再帰反射性スクリーン２１によってメーターコンテンツの映像データ１５が投影されて立体表示される状態を示す斜視図である。メーターコンテンツの映像データ１５は、速度、回転速度などを表示する計器盤などを含む。メーターコンテンツの映像データ１５を生成して再帰反射性スクリーン２１に投影する。このとき、空間像Ｍ１は、立体表示される映像データ１５の近傍における、観察者５の注視点に対応して後述の座標メモリ９２にストアされている予め定める座標位置に空間像Ｍ１が表示されるように、駆動部９３が能動化される。これによって、観察者５が、この表示された空間像Ｍ１を見ることができる位置の範囲に、観察者５の注視点をもたらしたとき、観察者５は、再帰反射性スクリーン２１によって立体表示されるメーターコンテンツの映像データ１５を鮮明に見ることができる。したがって、空間像Ｍ１は観察者５の注視点を誘導するといえる。

　図１１は、車両１０のダッシュボード１１に設けられた再帰反射性スクリーン２１によって透明化映像データが投影されて立体表示される状態を示す斜視図である。観察者５は、ウインドシールド１２を介して見る車外の風景に連続して、ダッシュボード１１によって遮られた車外の風景を、再帰反射性スクリーン２１に投影され透明化映像データによって奥行きのある立体映像として見ることができる。観察者５がウインドシールド１２を介して見る車外の風景における或る物体を見た状態の注視点を検出し、この検出された注視点に対応する車外の位置に空間像Ｍ２が表示されるとともに、検出された注視点に対応して再帰反射性スクリーン２１によって立体表示される透明化映像データを、ウインドシールド１２を介して見る車外の風景に繋がるように生成して投影し、観察者５が、この表示された空間像Ｍ２を見ることができる位置の範囲に、観察者５の注視点をもたらしたとき、観察者５は、再帰反射性スクリーン２１によって立体表示される透明化映像１５を鮮明に見ることができる。したがって、空間像Ｍ２は観察者５の注視点を誘導するといえる。

　図１２は、本開示に係る実施形態の電気的構成を示すブロック図である。第１映像データ生成部７１は、メーターコンテンツの映像データをストアするメーターコンテンツ映像メモリ７２と、観察者５の予め定める注視点の直交３軸座標系における座標をストアする注視点座標メモリ７３と、マイクロコンピュータなどの処理部７６とを含み、数値検出器７４からの検出された数値の検出信号が与えられる。数値検出器７４は、車両１０の走行速度、内燃機関の回転速度などの数値を検出する。第１映像データ生成部７１は、数値検出器７４からの検出信号の表わす数値を、メモリ７２のメーターコンテンツの映像データに組み合わせて、メモリ７３の注視点座標とともに表示制御部７５に与える。表示制御部７５は、マイクロコンピュータなどの処理部８０を含む。

　第２映像データ生成部７７は、車外カメラ６１からの車両１０の周囲の撮像された風景の映像データをストアする車外映像メモリ７８と、ダッシュボード１１上の再帰反射性スクリーン２１に投影する透明化映像データをストアする透明化映像メモリ７９と、マイクロコンピュータなどの処理部８０とを含む。再帰反射性スクリーン２１の映像を表示する領域は、例えば、その領域が４角形であれば、４隅の座標の位置で予め設定される。車外カメラ６１によって撮像された映像データのうち、観察者５のウインドシールド１２を介して車外を見たときの注視点などの座標の位置によって、観察者５によって視認される視界の全範囲の映像データが、ダッシュボード１１によって遮られる範囲も含めて、各絵素毎の座標と対応して車外映像メモリ７８にストアされて更新される。透明化映像メモリ７９には、車外映像メモリ７８の映像データから再帰反射性スクリーン２１の領域の分の映像データを、座標の演算によって取り出して透明化映像データとしてストアされる。

　車内カメラ６２からの観察者５の顔を正面付近から撮像した映像データは、注視点検出部８２に与えられる。注視点検出部８２は、車内カメラ６２からの観察者５の左右両眼の座標を含む映像データを演算処理して、観察者５のアイトラッキング情報である注視点、視点、視線などを、演算によって検出し、第２映像データ生成部７７に与える。観察者５の注視点などを検出するために、観察者５の頭部に装着される磁気センサ、ジャイロセンサなどが用いられてもよい。

　動作モード選択部８４は、メーターコンテンツの画像表示モードを選択する操作スイッチＳＷ１と、透明画像表示モードを選択する操作スイッチＳＷ２とを含む。表示切り換え部８６は、動作モード選択部８４の出力に応答し、選択された操作スイッチＳＷ１、ＳＷ２の信号を、再帰反射性スクリーン２１の投影のための表示制御部７５と、空間像Ｍ１、Ｍ２の表示のための空間像形成部８７の表示設定部８８とに与える。空間像Ｍ２の表示位置は、前述のとおり、光学系４８を構成する発光表示面５５、凹面鏡５１，５２、およびウインドシールド１２などの相互の配置によって設定することができ、これらの各要素５１，５２、５５などの配置は、表示設定部８８が制御する駆動部９４によって移動して行なうことができる。

　空間像形成部８７は、さらに空間像データ生成部９０を含む。この空間像データ生成部９０は、空間像Ｍ１、Ｍ２の映像データをストアする空間像メモリ９１と、メーターコンテンツのための空間像Ｍ１を表示する予め定める座標位置をストアする座標メモリ９２とを有する。

　図１３は、表示制御部７５の処理部８１の動作を説明するためのフローチャートである。ステップｓ１からｓ２に移り、動作モード選択部８４の操作スイッチＳＷ１、ＳＷ２のうち、メーターコンテンツ表示のための操作スイッチＳＷ１が選択されたことが表示切り換え部８６で判断されたとき、次のステップｓ３では、適正な注視点位置が判断される。すなわち、第１映像データ生成部７１の座標メモリ７３の予め定める注視点で立体映像が得られるように、映像メモリ７２のメーターコンテンツに数値検出器７４の数値が組み合された左右両眼の視差のある各映像データが、左右の投影器２２Ｌ、２２Ｒの液晶表示素子３１Ｌ、３１Ｒに与えられ、再帰反射性スクリーン２１に投影され、観察者５によって立体映像が知覚される。メーターコンテンツに数値検出器７４の数値が組み合された映像データを、説明の簡略化のために、メーターコンテンツと呼ぶことがある。

　ステップｓ４では、空間像メモリ９１の空間像Ｍ１を、注視点座標メモリ７３の注視点に対応する座標メモリ９２の予め定める座標に表示部４１によって結像して表示させ、ステップｓ５で動作を終了する。車両１０のメーターコンテンツを、視差を利用して立体的に知覚させる場合、図１３のステップｓ３に示されるように、投影面である表示位置３６（図７）付近に空間像Ｍ１を表示して、焦点を手前側へ誘導する。ステップｓ４の一部の詳細な動作は、図１４を参照して後述する。

　本開示の他の実施形態では、メーターコンテンツと空間像Ｍ１との組み合わせの表示だけでなく、例えば、立体映像の注視点がダッシュボードよりも奥側にくる地図案内表示と空間像Ｍ１と組み合わせてダッシュボード１１上の再帰反射性スクリーン２１に立体表示するようにしてもよい。この時、ステップｓ３で座標メモリ７３を参照して注視点が奥側であると判定されてステップｓ６へ進み、空間像Ｍ１を表示部４１、光学系４２によってダッシュボード１１よりも奥側の空間に形成する。空間像Ｍ１の表示位置は、前述のとおり、光学系４２を構成する発光表示面４６、空中光学結像素子４３、およびウインドシールド１２などの相互の配置によって設定することができ、これらの各要素４６、４３などの配置は、表示設定部８８が制御する駆動部９３によって移動して行なうことができる。立体表示される映像が単一であって、例えば、メーターコンテンツだけである実施形態では、座標メモリ９２、駆動部９３は省略されてもよい。

　図１３のステップｓ２において、透明画像表示モードの操作スイッチＳＷ２が選択されたことが表示切り換え部８６で判断されたとき、次のステップｓ７では、適正な注視点位置が判断される。すなわち、車外カメラ６１によって撮像された車外の風景の映像データと、車内カメラ６２の出力に基づいて注視点検出部８２が演算して検出した注視点の座標とが、第２映像データ生成部７７に与えられる。

　ステップｓ７では、第２映像データ生成部７７は、検出された注視点の位置に対応してダッシュボード１１によって遮られる観察者５の車外視界を再帰反射性スクリーン２１に両眼立体視するための視差のある透明化映像データを生成する。透明化映像データは、表示制御部７５の処理部８１の働きによって、左右両眼の視差のある各透明化映像データが、左右の投影器２２Ｌ、２２Ｒの液晶表示素子３１Ｌ、３１Ｒに与えられ、再帰反射性スクリーン２１に投影され、観察者５によって車外の風景の立体映像が、ウインドシールド１２を介して見える車外の風景と繋がって、知覚される。注視点検出部８２によって検出された注視点の座標は、表示制御部７５、およびさらに表示設定部８８に与えられる。透明化映像データが投影器２２Ｌ、２２Ｒによって投影されるとき、表示設定部８８は、注視点検出部８２によって検出された注視点に対応し、かつ、観察者５が透明化映像データの奥行きのある立体映像を見ることができるように、例えば、ステップｓ８へ進み、手前の位置に、空間像メモリ９１の空間像Ｍ２を、表示部４１、光学系４８によって形成させる。あるいは、ステップｓ７で注視点検出部８２によって検出された注視点が、例えば、もっと奥の位置であれば、ステップｓ９において空間像メモリ９１の空間像Ｍ２を、表示部４１、光学系４８によって、その奥の位置に形成させる。このように観察者５が焦点を合わせる適正な位置が異なっても、メーターコンテンツのように再帰性投影面の立体映像を知覚させる場合、図１の光学系４２によって手前に空間像Ｍ１を表示し、またウインドシールド１２の窓越しに見える車外の風景を知覚する場合は、図２の光学系４８によって奥側に空間像Ｍ２を表示して視線を誘導する。

　ダッシュボード１１に表示される透明と知覚できる立体映像は、観察者５の焦点が車外に合ったときの眼の状態でダッシュボード１１の映像を見たときに透明と知覚できるものとなっている。この観察者５の焦点が車外に合った状態となるように、すなわち、後述の図１７、図１８における観察者５の注視点１０１が物体Ａ、ＢまたはＣに存在し、透明化映像データを立体映像として見るために、注視点１０１に対応する位置に観察者５を誘導する必要があり、その誘導のために空間像Ｍ２を使う。したがって、空間像Ｍ２は車外に表示されている。透明と知覚できる立体映像を、正しくかつ自然に知覚させるために空間像Ｍ２を利用する。車外カメラ６１の出力映像から観察者５の眼の位置に対応した映像データを作る。その映像データは視差が付いた映像データであり、視差量に対応して焦点を合わせる位置が決まってくるので、観察者５の焦点を、映像を正しく見える位置へ持って行かなければならない。そのため、空間像Ｍ２の表示場所は透明化映像データに対応して車長方向Ｙで決められた位置でなければならない。このように、ダッシュボード１１上の再帰反射性スクリーン２１にあたかも車外の物体が透けて見えるような透明化映像データがある場合、投影面より奥側に空間像Ｍ２を表示して焦点を、メーターコンテンツの表示の場合に比べて奥側へ誘導する。

　加えて、ダッシュボード１１に表示される立体映像を実現するための視差のある映像データは、投影器２２Ｌ、２２Ｒと再帰性反射材２５で決められた特定領域でのみクロストークなく正しく見える映像となるので、空間像Ｍ２によって、車幅方向Ｘと高さ方向Ｚでも視点位置を誘導する必要もあり、そのために、拡散板２６が設けられる。

　第２映像データ生成部７７の動作をさらに述べると、車両１０に運転者である観察者５が乗車して始動し、車両１０が運転状態になると、車外カメラ６１によって車外の風景の撮像が開始されるとともに、視点検出部８２によって運転席１３に着座した観察者５の頭部の撮像が開始され、画像認識等によって視点、したがって、注視点の位置が空間座標として検出される。第２映像データ生成部７７は、注視点検出部８２から出力される注視点位置情報に応答して、観察者５の注視点位置に対応する立体映像のための視差のある映像データを生成して表示制御部７５から投影器２２Ｌ、２２Ｒに与えて再帰反射性スクリーン２１に投影して観察者５の注視点位置に対応した立体映像を表示し、同時にその立体映像が適正に見える位置でのみ視認できるように空間像Ｍ２を表示する。次に、ダッシュボード１１上の映像が、焦点が手前で適正に見えるものなのか、焦点が奥側で適正に見えるものなのかを、ステップｓ７で判定する。ステップｓ７において手前で適正に見えるものであると判定したとき、ステップｓ８で空間像Ｍ２を手前に表示させ、ステップｓ７において奥側で適正に見えるものと判定したとき、ステップｓ９で空間像Ｍ２を奥側に表示する。ステップｓ８、ｓ９の一部の詳細な動作は、図１５を参照して後述する。

　図１４は、表示制御部７５の処理部８１による図１３のステップｓ４の動作の一部をさらに説明するためのフローチャートである。ステップａ１からａ２に移り、表示設定部８８によって表示部４１による空間像Ｍ１を結像して形成させる。その後、ステップａ３で予め定める時間ΔＴだけ経過して遅延した時点で、ステップａ４に移る。ステップａ４では、前述のとおり、映像メモリ７２のメーターコンテンツの左右両眼の視差のある各映像データが、左右の投影器２２Ｌ、２２Ｒによって再帰反射性スクリーン２１に投影され、観察者５によって、図１０の参照符１５で示されるとおり、立体映像が知覚される。空間像Ｍ１を先に表示し、時間ΔＴだけ遅延してメーターコンテンツの左右両眼の視差のある各映像データを投影するので、観察者５は、空間像Ｍ１を見て、そこに注視点を移して左右両眼の水晶体による網膜上の焦点に空間像Ｍ１を結ばせ、その後、左右両眼の視差のある各映像データによる立体映像を知覚することになる。これによって、観察者５は立体映像を知覚することが容易である。時間ΔＴは、例えば、０．１～０．５秒であってもよい。

　図１５は、表示制御部７５の処理部８１による図１３のステップｓ８の動作の一部をさらに説明するためのフローチャートである。ステップｂ１からｂ２に移り、車外カメラ６１によって撮像された風景の映像データは、第２映像データ生成部７７の車外映像メモリ７８にストアされる。ステップｂ３では、車内カメラ６２によって撮像された映像データによって、注視点検出部８２は、観察者５の注視点の座標などを含むアイトラッキング情報を演算して検出する。ステップｂ４では、第２映像データ生成部７７において、車外映像メモリ７８の映像データおよび注視点の座標から、再帰反射性スクリーン２１に投影するための視差のある透明化映像データを生成する。

　ステップｂ５では、透明化映像データの投影よりも先に空間像Ｍ２を投影して表示する。ステップｂ６では、空間像Ｍ２を形成した後、前述と同じように、時間ΔＴだけ遅延して、ステップｂ７では、左右両眼の視差のある各透明化映像データが、左右の投影器２２Ｌ、２２Ｒによって再帰反射性スクリーン２１に投影され、観察者５によって立体映像が知覚される。空間像Ｍ２を先に表示し、時間ΔＴだけ遅延して車外の風景の左右両眼の視差のある各透明化映像データを投影するので、観察者５は、空間像Ｍ２を見た後、左右両眼の視差のある各透明化映像データによる立体映像を知覚することになるので、立体映像を知覚することが容易である。本開示の他の実施形態では、図１４のステップａ３および図１５のステップｂ６の時間ΔＴは零でもよい。本開示では、空間像形成部８７による空間像Ｍ１、Ｍ２の結像、形成から予め定める時間ΔＴの経過後に、投影器２２Ｌ、２２Ｒによるメーターコンテンツなどの予め定める映像データおよび透明化映像データを投影する表示遅延部（図１４のステップａ３、図１５のステップｂ６）をさらに含む。

　図１６は、第２映像データ生成部７７における処理部８０による左右両眼の視差のある各透明化映像データを生成する際、空間像Ｍ２を形成する位置の座標を演算して求める動作を説明するためのフローチャートである。ステップｃ１からｃ２に移り、注視点検出部８２によって検出された注視点の位置などに基づいて、仮想基準面１００Ａ～１００Ｃ（図１８を参照、総括的に参照符１００で示す）を設定する。

　図１７は、視差のある各左右の透明化映像データを再帰反射性スクリーン２１に投影する位置を説明する簡略化した平面図である。観察者５は、左右両眼ＥＬ、ＥＲによって、ウインドシールド１２を介して車外の物体Ａを注視している。本開示では、説明を簡略にするために、ＸＹＺの直交３軸座標系におけるＸＹ平面に関連して述べるが、Ｚ軸に拡張して考察することは当業者に容易である。検出された注視点１０１は、この座標系における物体Ａの存在する位置の座標（Ｐｘ，Ｐｙ）である。左右の各眼ＥＬ、ＥＲの各視線１０２Ｌ、１０２Ｒは、これらの各視線１０２Ｌ、１０２Ｒを含む仮想平面内の注視点１０１で交差する。左右の視差のある透明化映像は、視線１０２Ｌ、１０２Ｒが再帰反射性スクリーン２１を通る位置１０４Ｌ、１０４Ｒに、投影器２２Ｌ、２２Ｒによって投影される。

　再帰反射性スクリーン２１への投影位置１０４Ｌ、１０４Ｒは、物体Ａが存在する奥行き方向であるＹ方向および左右のＸ方向の位置の座標（Ｐｘ，Ｐｙ）によって異なる。投影位置１０４Ｌ、１０４Ｒは、（１）観察者５の左右両眼ＥＬ、ＥＲの各位置の座標（Ｌｘ、Ｌｙ）、（Ｒｘ、Ｒｙ）を含むアイトラッキング情報、（２）左右両眼ＥＬ、ＥＲと、遮蔽部であるダッシュボード１１、したがって左右のＸ方向に延びる再帰反射性スクリーン２１の位置（そのＹ軸の座標をＷｙとする）と左右両眼ＥＬ、ＥＲとの間の距離、および（３）物体Ａの位置の座標（Ｐｘ，Ｐｙ）などに基づいて計算することができる。両眼ＥＬ、ＥＲの各位置は、各虹彩が開口した瞳孔の中心の位置であり、頭部の位置に近似できる。前記（１）アイトラッキング情報と前記（２）距離とは、車内カメラ６２の出力から取得できる。前記（３）物体Ａの位置は、車外カメラ６１または物体検出用センサの出力から取得でき、また、注視点１０１の位置であるので、注視点検出部８２によって取得できる。

　図１７において、投影位置１０４Ｌ、１０４Ｒの座標は、次のとおり、得られる。投影位置１０４Ｌの座標は、

であり、投影位置１０４Ｒの座標は、

である。

　図１８は、本開示によって空間像Ｍ２を形成する位置の座標を演算して求めるために用いる仮想基準面１００Ａ～１００Ｃを説明する簡略化した平面図である。前述の図１７における左右両眼ＥＬ、ＥＲの各位置（Ｌｘ、Ｌｙ）、（Ｒｘ、Ｒｙ）を結ぶ線分の垂直２等分線を総括的に参照符１０６で示し、対応する図１７、図１８の各物体Ａ～Ｃの参照符を添え字として付し、観察者視線と呼ぶ。観察者視線１０６は、車内カメラ６２によるアイトラッキング情報から第２映像データ生成部７７によって導出される。本開示の実施形態では、観察者５の眼ＥＬ、ＥＲから各観察者視線１０６Ａ～Ｃを辿る物体Ａ～Ｃまでの距離のうち、最も短い、したがって、観察者５に最も近い物体（図１８ではＡ）を基準として、その物体Ａの座標（Ｐｘ，Ｐｙ）を通るＸＺ平面を、仮想基準面１００Ａとして設定して、図１６のステップｃ２を実行する。このＸＺ平面は、物体Ａのｙ座標Ｐｙを含み、車長方向のＹ軸に垂直である。

　観察者視線１０６は、次の式１によって求めることができる。

　こうして、アイトラッキング情報から、式１の観察者視線１０６を算出し、次に、観察者視線１０６と物体Ａの距離から仮想基準面１００Ａを設定する。観察者５と物体Ａの距離は、左右両眼ＥＬ、ＥＲの位置（Ｌｘ、Ｌｙ）、（Ｒｘ、Ｒｙ）と物体Ａの座標（Ｐｘ，Ｐｙ）とから、算出することができる。

　他の実施形態では、観察者５の眼ＥＬ、ＥＲから各観察者視線１０６Ａ～Ｃを辿る物体Ａ～Ｃまでの距離のうち、予め定める距離以上離れた物体Ａ～Ｃのうち、最も近い物体などを基準にしてもよい。

　図１９は、空間像Ｍ２を形成する位置の座標を設定する第２映像データ生成部７７の動作を説明する簡略化した平面図である。この動作は、図１６のステップｃ３において実行される。設定された仮想基準面１００Ａに基づいて、再帰反射性スクリーン２１の投影位置１０４、１０４Ｒ（図１７）に投影するための視差のある透明化映像データを生成する。空間像Ｍ２を形成する位置の座標を求めるために、先ず、仮想直線１０８を設定する。この仮想直線１０８は、投影器２２Ｌ、２２Ｒの投影レンズ３３Ｌ、３３ＲのＸ方向の中点を通るＹ軸に平行な直線であり、観察者５が正面を向いている状態で左右両眼ＥＬ、ＥＲの観察者視線１０６である。次に、仮想直線１０８と仮想基準面１００（図１９では１００Ａ）との交点の位置を演算し、この交点を、空間像Ｍ２を形成する位置の座標とする。したがって、第２映像データ生成部７７は、検出された注視点の位置を通り、投影器２２Ｌ、２２Ｒの投影方向に延びる仮想直線１０８が垂直に交差する仮想基準面１００上において、観察者５の両眼立体視するための視差のある透明化映像データを生成し、空間像形成部８７は、透明化映像データが投影器２２Ｌ、２２Ｒによって投影されるとき、仮想基準面１００上の前記交差する位置に、観察者５が見ることができる空間像Ｍ２を形成する。こうして、ステップｃ４では、第２映像データ生成部７７によって空間像Ｍ２の形成される位置を設定し、表示設定部８８は、空間像メモリ９１から空間像Ｍ２のデータを読み出して、表示器４７（図２）の投光器５４に与え、検出された注視点に対応し、かつ、観察者５が透明化映像データの立体映像を見ることができる前記設定された位置に空間像Ｍ２が形成される。

　再帰反射性スクリーン２１に投影される映像データを立体映像として知覚することができるためには、再帰反射性スクリーン２１に関して左右両眼ＥＬ、ＥＲの視点と左右の投影器２２Ｌ、２２Ｒの投影レンズ３３Ｌ、３３Ｒとが共役な位置関係が成立しなければならず、さもなければ、視差のある映像データのクロストークが大きく、明瞭な立体映像を見ることができない。再帰反射性スクリーン２１と投影器２２Ｌ、２２Ｒとは、車両１０に固定して設けられるので、立体映像として知覚することができる観察者５の左右両眼ＥＬ、ＥＲの位置、したがって、その頭部の位置の適正な範囲１１１は、図１９のハッチングを施して示す、或る定められる範囲に限られる。左右両眼ＥＬ、ＥＲ、頭部が、適正な範囲１１１から外に、参照符５ａのとおり、存在するとき、仮想基準面１００Ａに形成される空間像Ｍ２を見ることができない。したがって、観察者５は空間像Ｍ２を見ることができなければ、見えるための適正な範囲１１１内に左右両眼ＥＬ、ＥＲ、頭部を移動することになる。こうして、空間像Ｍ２は、観察者５の左右両眼ＥＬ、ＥＲ、頭部を適正な範囲１１１内に誘導することになる。

　図２０は、適正な範囲１１１のＸＹ平面内の領域を規定する条件を説明するための平面図である。投影器２２Ｌの投影レンズ３３Ｌの予め定める座標（Ａｙ，Ａｘ）、左眼ＥＬの検出される座標（Ｌｙ，Ｌｘ）、投影器２２Ｌの光軸である往光路３４Ｌが交点１１７で交差する再帰反射性スクリーン２１によるＸ軸に垂直な面に関して面対称に拡散光が左右のＸ方向に拡がる境界線１１２、１１３の角度θｈ、投影器２２Ｌの投影レンズ３３Ｌと再帰反射性スクリーン２１との間のＹ方向の距離Ｄｐとするとき、境界線１１２は、次の式２によって求めることができる。投影器２２Ｌの光軸は、往光路３４Ｌに一致し、参照符３４で示す。拡散光が拡がる境界線１１２、１１３は、光軸３４を含むＸＹ平面に垂直な面に関して対称である。

　したがって、空間像Ｍ２が見える適正な範囲１１１における左右両眼ＥＬ、ＥＲのＸ座標は、２つの式３、４が同時に成立する領域である。投影器２２Ｌの光軸３４と、それと平行な投影器２２Ｒの光軸との間のＸ方向の距離をＷとする。

　図２１は、適正な範囲１１１のＹＺ平面内の領域を規定する条件を説明するための平面図である。投影器２２Ｌ、２２Ｒの投影レンズ３３Ｌ、３３Ｒの予め定める座標（Ａｙ，Ａｚ）、左右両眼ＥＬ、ＥＲの検出される座標（Ｒｙ，Ｒｚ）、投影器２２の往光路３４Ｌの再帰反射性スクリーン２１による拡散光が上下のＺ方向に拡がる上下の境界線１１４、１１５の角度θｖ、前述のとおり、投影器２２Ｌ、２２Ｒの投影レンズ３３Ｌ、３３Ｒと再帰反射性スクリーン２１との間のＹ方向の距離Ｄｐ、および投影器２２Ｌ、２２Ｒの光軸３４のＹ軸との角度θｐとするとき、光軸３４は、次の式５によって求めることができる。拡散光が拡がる境界線１１４、１１５は、光軸３４を含むＹＺ平面に垂直な面に関して対称である。

　境界線１１５は、次の式６によって求めることができる。

　ただし、ｂは次の式７のとおりである。

　したがって、空間像Ｍ２が見える適正な範囲１１１における左右両眼ＥＬ、ＥＲのＺ座標は、式８が成立する領域である。式８のｃは式９のとおりである。

　適正な範囲１１１は、図２０の境界線１１２、１１３をそれぞれ通るＸＹ平面に垂直な２つの仮想平面と、図２１の境界線１１４、１１５をそれぞれ通るＹＺ平面に垂直な仮想平面とで囲まれる、観察者５の頭部を含む３次元空間である。

　図１０、図１１に示されるとおり、車両１０の左右のサイドピラー１７Ｌ、１７Ｒにも再帰反射性スクリーン１８Ｌ，１８Ｒが設けられる。左右に配置された２組の対を成す投影器１９Ｌ、１９Ｒ；２０Ｌ、２０Ｒによって、ウインドシールド１２を介する車外の風景に繋がる車外映像データを、第２映像データ生成部７７および表示制御部７５の働きによって作り、再帰反射性スクリーン１８Ｌ，１８Ｒに立体表示することができる。

　図２２は、本開示の他の実施形態の映像表示装置７の概略的構成を示す図である。この実施形態の映像表示装置７は、前述の図１の実施形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付して示す。車内用空間像表示装置８は、表示部４１の発光表示面４６の映像は、光学系５６によって空間像Ｍ１を車内に実像で結像する。光学系５６は、発光表示面４６から放たれるＹ方向の映像光は、傾斜して配置されたプレート型ビームスプリッタ５７を通過して、その奥に設置される再帰性反射材５８で反射される。反射した光は同じ方向に戻ってくるが、その光は、ビームスプリッタ５７で図２２の上方のＺ方向に反射され、その後、ウインドシールド１２の車室側に凹状の表面で反射され、予め定める結像位置で結像する。こうして、光学系５６によって結像された空間像Ｍ１の実像を観察者５が視認することができる。この空間像Ｍ１が結像して形成される予め定める位置は、観察者５の予め定める注視点の位置に対応し、かつ、観察者５がメーターコンテンツの立体映像を見ることができる適正位置であり、発光表示面４６、ビームスプリッタ５７、および反射鏡などを駆動部９３によって移動して奥行きのＹ方向の予め定める位置に変えることができる。

　本開示によれば、次の実施形態（１）～（３）が可能である。
　（１）　再帰反射性スクリーン２１と、
　再帰反射性スクリーン２１に、観察者の左右の眼による立体映像を知覚させるための映像を投影する投影器２２Ｌ、２２Ｒと、
　予め定める注視点の位置に対応して予め定める映像を再帰反射性スクリーン２１に両眼立体視するための両眼視差のある予め定める映像データを生成する映像データ生成部７１と、
　空間像形成部８７であって、
　　予め定める空間像Ｍ１の映像データをストアし、
　　映像データ生成部７１からの前記予め定める映像データが投影器２２Ｌ、２２Ｒによって投影されるとき、前記予め定める注視点の位置に対応し、かつ、観察者が前記予め定める映像データの立体映像を見ることができる位置に空間像Ｍ１を形成する空間像形成部８７と、を含む映像表示装置。

　（２）　風景、物体などの被撮像体を撮像する撮像部である車外カメラ６１と、
　被撮像体が存在する空間を見る観察者の注視点の位置を検出する注視点検出部８２と、
　再帰反射性スクリーン２１と、
　再帰反射性スクリーン２１に、観察者の左右の眼による立体映像を知覚させるための映像を投影する投影器２２Ｌ、２２Ｒと、
　撮像部である車外カメラ６１と注視点検出部８２との出力に応答し、検出された注視点の位置に対応して再帰反射性スクリーン２１に両眼立体視するための視差のある映像データを生成する映像データ生成部７７と、
　空間像形成部８７であって、
　　予め定める空間像Ｍ２の映像データをストアし、
　　映像データ生成部７７からの映像データが投影器２２Ｌ、２２Ｒによって投影されるとき、注視点検出部８２によって検出された注視点に対応し、かつ、観察者が映像データの立体映像を見ることができる位置に空間像Ｍ２を形成する空間像形成部８７と、を含む映像表示装置。

　（３）　空間像形成部８７による空間像Ｍ１、Ｍ２の形成から予め定める時間ΔＴの経過後に、投影器２２Ｌ、２２Ｒによる映像データを投影する表示遅延部をさらに含む、前記（１）または前記（２）の映像表示装置。

　本開示は次の実施の形態が可能である。

　本開示に係る映像表示装置によれば、空間像形成部によって形成される空間像を観察者が視認することができるとき、観察者の左右両眼による注視点が、スクリーンに投影される映像を立体映像として知覚できる位置にあり、また、空間像形成部による空間像を視認することができないとき、観察者の注視点が、投影映像を立体映像として知覚できない位置にある。したがって、観察者は空間像形成部による空間像が見えるか否かによって、観察者の注視点の位置を立体映像が知覚可能な適正な位置となるように、いわば間接的に容易に誘導することができる。

　本件開示は、車両に関連して実施されるだけでなく、車両以外の分野において、再帰反射性スクリーンに左右両眼の視差のある映像データを投影器によって投影して立体映像を知覚させる映像表示装置に広範囲に実施できる。

１　映像表示装置
２　立体映像表示装置
３、８　車内用空間像表示装置
４　車外用空間像表示装置
５　観察者
７　映像表示装置
１０　車両
１１　ダッシュボード
１２　ウインドシールド
１３　運転席
２１　再帰反射性スクリーン
２２Ｌ、２２Ｒ　投影器
３１Ｌ、３１Ｒ、４４、５３　透過形液晶表示素子
３８Ｌ、３８Ｒ　視線
４１　表示部
４２、４８、５６　光学系
４３　空中光学結合素子
４６、５５　発光表示面
６１　車外カメラ
６２　車内カメラ
７１　第１映像データ生成部
７５　表示制御部
７７　第２映像データ生成部
８２　注視点検出部
８４　動作モード選択部
８６　表示切り換え部
８７　空間像形成部
８８　表示設定部
９０　空間像データ生成部
９３、９４　駆動部
１００、１００Ａ～１００Ｃ　仮想基準面
１０１　注視点
１０２Ｌ、１０２Ｒ　視線
１０６　観察者視線
１０８　仮想直線
Ｍ１、Ｍ２　空間像
ＥＬ、ＥＲ　眼

Claims

　車両の周囲を撮像する車外撮像部と、
　車両の座席に着座した観察者の注視点の位置を検出する注視点検出部と、
　観察者の車外視界を遮る車両の遮蔽部に設けられるスクリーンと、
　スクリーンに、立体映像を投影する投影器と、
　第１映像データを生成する第１映像データ生成部と、
　車外撮像部から出力されるデータに基づいて第２映像データを生成する第２映像データ生成部と、
　前記スクリーンに第１映像データあるいは第２映像データのどちらを投影させるか切り換える切り換え部と、
　空間像形成部であって、
　　予め定める空間像の映像データをストアし、切り換え部の出力に対応し、
　　前記切り換え部により第１映像データを前記スクリーンに投影させるとき、予め定める注視点の位置に空間像を表示させ、
　　第２映像データを前記スクリーンに投影させるとき、注視点検出部によって検出された注視点に対応し、かつ、観察者が第２映像データの映像を見ることができる位置に空間像を表示させる空間像形成部と、を含む映像表示装置。
　前記第１映像データが、前記スクリーンに映し出される予め定めた立体視可能なデータであり、
　前記第２映像データが、前記スクリーンに映し出される立体視可能な透明化映像データである、請求項１に記載の映像表示装置。
　前記スクリーンが再帰性反射スクリーンであり、
　前記空間像が表示される位置は前記スクリーンの表示される映像データの立体映像が見ることのできる位置である、請求項２に記載の映像表示装置。
　車両には、座席の前方に、車室側に凹状の表面を有する透明なウインドシールドが設けられ、
　空間像形成部は、
　前記第１映像データが投影器によって投影されるとき、
　第１映像データ生成部からの空間像の映像データを表示する発光表示面を有する表示部と、
　発光表示面に表示された映像をウインドシールドの凹状の表面によって反射して、観察者が見ることができる実像として結像する光学素子とを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の映像表示装置。
　第２映像データ生成部は、
　検出された注視点の位置を通り、投影器の投影方向に延びる仮想直線が垂直に交差する仮想基準面上において、観察者の両眼立体視するための視差のある第２映像データを生成し、
　空間像形成部は、
　第２映像データが投影器によって投影されるとき、
　仮想基準面上の前記交差する位置に、観察者が見ることができる空間像を形成する、請求項１～３のいずれか１項に記載の映像表示装置。
　車両には、座席の前方に、車室側に凹状の表面を有する透明なウインドシールドが設けられ、
　空間像形成部は、
　　第２映像データが投影器によって投影されるとき、空間像の画像を表示する発光表示面を有する表示部と、
　　凹面鏡を有し、発光表示面に表示された画像を凹面鏡とウインドシールドの凹状の表面とによって反射して、観察者が見ることができる虚像として形成する光学系とを含む、請求項５に記載の映像表示装置。
　空間像形成部による空間像の形成から予め定める時間の経過後に、投影器による前記第１映像データおよび第２映像データを投影する表示遅延部をさらに含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の映像表示装置。