JP2018103697A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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、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。【解決手段】車両用表示装置１０は、視点位置取得部４０と、前方情報取得部６０と、画像生成部３０と、表示面２１を有する画像表示部２０と、画像を車両１の透光部材２に向けて投影する投影部５０と、を備え、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２４０は、縦方向にｍ段、横方向にｎ列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広くなるように非等間隔に設定され、ＡＲコンテンツの表示領域２４０を縦方向に伸長、収縮させることで、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２５０の位置及びサイズを変化させる。【選択図】図１１

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開２０１４−２１０５３７号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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に示される画像表示部の構成の例を示す図である。 図１に示される投影部の例の断面図である。 図１に示される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（重畳対象物である前方の車、背景対象物である道路の路面を含む）及びＡＲコンテンツの虚像の例を示す図である。 ユーザーの視点が基準視点位置にある状況における、表示部の表示面におけるＡＲコンテンツの表示位置及びサイズを示す図である。 ユーザーの視点が基準視点位置よりも上側にある状況における、表示部の表示面におけるＡＲコンテンツの表示位置及びサイズを示す図である。 ユーザーの視点が基準視点位置よりも下側にある状況における、表示部の表示面におけるＡＲコンテンツの表示位置及びサイズを示す図である。 本発明の車両用表示装置において、ユーザーの縦方向における視点位置と、ユーザーによって視認される虚像と、虚像に対応した背景対象物である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。 図１に示される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（重畳対象物である前方の車、背景対象物である道路の路面を含む）及びＡＲコンテンツの虚像の他の例を示す図である。 図１に示される画像表示部の構成の他の例を示す図である。 図１１（ａ）は図１に示される画像表示部の表示面における画像表示の例を示す図であり、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説明するための図である。 縦方向に配列される各格子領域の縦方向の長さ（各格子領域の高さ）を非等間隔にする場合における、非等間隔の割合の好適な例を示す図である。 図１３（ａ）は縦方向に配列される各格子領域の縦方向の長さ（各格子領域の高さ）を非等間隔にした場合における、ユーザーの視点位置に応じた背景対象物としての道路の路面の範囲を示す図であり、図１３（ｂ）は縦方向に配列される各格子領域の縦方向の長さ（各格子領域の高さ）を等間隔にした場合における、ユーザーの視点位置に応じた背景対象物としての道路の路面の範囲を示す図である。 図１４（ａ）はワーピング処理前のワーピンググリッド領域（表示領域と兼用）を示す図であり、図１４（ｂ）はワーピング処理後のワーピンググリッド領域を示す図である。 立像としてのＡＲコンテンツ（前方車両に重畳される注意喚起マーク）が縦方向には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様子を示す図である。 特許文献１（特開２０１４−２１０５３７号公報）に示され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における距離範囲との関係を説明するための模式的な図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、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）。

Claims (7)

1. 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）、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。
2. 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。
3. 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。
4. 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であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両用表示装置。
5. 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る一方で、横方向においては拡大かつ縮小されないことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両用表示装置。
6. 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。
7. 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ことを特徴とする請求項６に記載の車両用表示装置。

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