JP6304628B2 - 表示装置および表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像などを表示する表示装置に関する。

従来、透光性を有する板状の表示媒体に、画像を表す光を投射してその表示媒体に光を反射させることにより、その表示媒体越しの背景をユーザに見せながら、その画像を虚像としてユーザに視認させる表示装置が提案されている。このような表示装置は、いわゆるＡＲ（Augmented Reality）を用いたものであり、実際の背景の中に、その背景に関連する画像を表示することができる。特に、自動車関連の分野などでは、運転時に速度や各種の警告を示す画像を風防ガラス（フロントガラス）の前方に虚像として表示する、いわゆるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

このような表示装置を用いると、ユーザである運転者は、前方の外界を見ながら、視線を大きく動かすことなく、運転に関する情報（例えば地図やスピードメータなど）を見ることができるため、より安全に運転を行うことができる。

特開２０１１−９００７６号公報

しかしながら、上記特許文献１の表示装置では、表示対象物をユーザに視認させることが難しいという問題がある。

そこで、本発明は、表示対象物を視認し易くすることが可能な表示装置を提供する。

本発明の一態様に係る表示装置は、車に搭載される表示装置であって、画像を表す光を、透光性を有する表示媒体に投射して当該表示媒体に反射させることによって、前記画像を虚像としてユーザに視認させる表示部と、表示対象物の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を前記表示部に投射させる第１の立体表示処理を行うことによって、３次元の画像空間において前記表示対象物を前記ユーザに立体視させる制御部とを備え、前記制御部は、さらに、前記画像空間における奥行き方向に沿って前記表示対象物よりも近い位置から前記表示対象物あるいは当該表示対象物の近傍に向うパターンであって、前記車が走行している道路の路肩を示すラインであるパターンに含まれる一部分の、左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を前記表示部に投射させる第２の立体表示処理を、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序で前記パターンの各部分に対して行うことにより、前記画像空間において前記パターンの各部分を、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序で前記ユーザに立体視させ、前記第１の立体表示処理を、前記第２の立体表示処理により前記パターンに含まれる一部分の画像を表す光を前記表示部が投射している状態で行う。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本発明の表示装置は、表示対象物を視認し易くすることができる。

図１は、実施の形態における表示装置の使用例を示す図である。 図２は、実施の形態における表示装置によって表示される画像の領域を示す図である。 図３は、実施の形態における表示装置の構成を示すブロック図である。 図４は、実施の形態における表示装置によって表示される画像の一例を示す図である。 図５は、実施の形態における表示装置によって表示される画像の他の例を示す図である。 図６は、実施の形態における表示対象物の大きさおよび位置の例を示す図である。 図７は、実施の形態における表示装置の処理動作を示すフローチャートである。 図８は、実施の形態の変形例１に係る表示装置の使用例を示す図である。 図９は、実施の形態の変形例１に係る表示装置によって表示される画像の一例を示す図である。 図１０は、実施の形態の変形例２に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 図１１は、実施の形態の変形例２に係る表示装置によって表示される画像の一例を示す図である。 図１２は、本発明における表示方法を示すフローチャートである。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した技術に関し、以下の問題が生じることを見出した。

特許文献１の表示装置では、平面的な画像（２Ｄ用の画像）の虚像をユーザに視認させる。ここで、その画像を立体的に視認させることが検討されている。つまり、表示装置は、立体的な画像（３Ｄ用の画像）を表す光を投射して表示媒体に反射させることにより、表示媒体越しに立体的な画像をユーザに視認させる。この場合、表示装置は、左目用画像および右目用画像からなる３Ｄ用の画像を表す光を投射する。これらの左目用画像および右目用画像のそれぞれに含まれる表示対象物には視差がある。視差は、それらの画像内における表示対象物の水平方向の位置の差（距離）である。表示対象物は、その視差に応じた奥行き方向の位置にあるように視認される。奥行き方向は、画像に対して垂直な方向である。つまり、その視差によって表示対象物が立体的に表示される。例えば、視差が０の場合には、表示対象物は最も手前に表示され、視差が大きいほど、表示対象物は奥行き方向に遠い位置に表示される。

ここで、遠い位置に表示対象物を表示させる場合、その表示対象物に対して大きな視差がつけられる。しかし、視差が大きければ、左目用画像に含まれる表示対象物と、右目用画像に含まれる表示対象物との間の距離は長いため、ユーザがそれらの画像に含まれる表示対象物に対して融像を行うことが困難になってしまう。あるいは、ユーザがそれらの表示対象物を注視し始めてから、それらの表示対象物に対する融像が完了するまでに時間がかかってしまう。したがって、遠方の表示対象物を立体として視認させることが難しいという問題がある。

このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る表示装置は、画像を表す光を、透光性を有する表示媒体に投射して当該表示媒体に反射させることによって、前記画像を虚像としてユーザに視認させる表示部と、表示対象物の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を前記表示部に投射させる第１の立体表示処理を行うことによって、３次元の画像空間において前記表示対象物を前記ユーザに立体視させる制御部とを備え、前記制御部は、さらに、前記画像空間における奥行き方向に沿って前記表示対象物よりも近い位置から前記表示対象物あるいは当該表示対象物の近傍に向うパターンに含まれる一部分の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を前記表示部に投射させる第２の立体表示処理を、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序で前記パターンの各部分に対して行うことにより、前記画像空間において前記パターンを前記ユーザに立体視させる。

これにより、奥行き方向に沿って表示対象物に向う例えばライン状のパターンの一部分に対する立体表示のため処理（第２の立体表示処理）が、手前側から遠方に向かう順序でそのパターンの各部分に対して行われる。そのため、パターンに含まれる順次立体表示される各部分の奥行き方向の位置が、表示対象物付近まで漸次遠くに移される。したがって、ユーザはその立体表示される順に各部分を目で追えば、ユーザによる融像を遠方側に次第に慣らしていくことができ、遠い位置にある表示対象物であっても、その表示対象物に対する融像を容易に行うことができる。これにより、ユーザは遠方の表示対象物を立体として容易に視認することができる。

例えば、前記制御部は、奥行き方向に沿って連続して配置される前記各部分に対して前記第２の立体表示処理を行ってもよい。

これにより、ユーザによる融像をスムーズに慣らしていくことができる。

または、前記制御部は、奥行き方向に沿って断続的に配置される前記各部分に対して前記第２の立体表示処理を行ってもよい。

これにより、立体表示されるパターンの各部分が断続的であるため、パターンの立体表示を行うための処理負担を軽減することができる。

また、前記制御部は、前記画像空間における前記表示対象物の奥行き方向の位置が遠いほど前記表示対象物が小さく視認されるように前記第１の立体表示処理を行ってもよい。

これにより、ユーザは、表示対象物の大きさから、表示対象物の奥行き方向の位置を容易に把握することができる。その結果、ユーザは、表示対象物に対する融像をさらに容易に行うことができる。

また、前記制御部は、前記画像空間における前記表示対象物の奥行き方向の位置が遠いほど、視認される前記表示対象物の位置が高くなるように前記第１の立体表示処理を行ってもよい。

これにより、ユーザは、表示対象物の垂直方向の位置から、表示対象物の奥行き方向の位置を容易に把握することができる。その結果、ユーザは、表示対象物に対する融像をさらに容易に行うことができる。

また、前記制御部は、さらに、前記第１および第２の立体表示処理が行われるか否かに関わらず、左右の目に対して同一の画像を表す光を前記表示部に投射させる平面表示処理を行うことによって、前記画像空間において平面視用表示対象物をユーザに視認させてもよい。例えば、前記平面視用表示対象物は、前記表示装置を搭載する車の状態を数値で示す計器である。

これにより、３Ｄ用の画像が表示されているか否かに関わらず、車の走行速度などのユーザにとって重要な情報が平面視用表示対象物の表示によってユーザに通知されるため、ユーザはその情報を誤認することなく適切に把握することができる。

また前記制御部は、前記画像空間の奥行き方向における表示基準位置から前記表示対象物の位置までの距離である表示距離が、予め定められた閾値以上であるか否かを判定し、前記表示距離が前記閾値以上であると判定したときに、前記パターンの各部分に対して前記第２の立体表示処理を前記順序で行ってもよい。

これにより、表示距離が閾値以上であるときにパターンが表示されるため、近い位置にある表示対象物に対してまでわざわざパターンを表示することを防ぐことができ、表示される画像が複雑になり、見難くなるのを抑えることができる。

また、前記パターンは、前記表示装置を搭載する車の中心軸に平行なライン、前記車が走行している道路のセンターまたは路肩を示すラインであってもよい。

これにより、ユーザに対して自然なパターンを表示することができ、ユーザが受ける違和感を抑えることができる。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態）
図１は、本実施の形態における表示装置の使用例を示す図である。

本実施の形態における表示装置１００は、いわゆるヘッドアップディスプレイとして構成され、車３００のダッシュボード３０１の上面付近に取り付けられる。この表示装置１００は、画像ｄ１を表す光を表示媒体である風防ガラス（フロントガラス）２０１に投射し、その風防ガラス２０１に反射させる。この反射された光はユーザである運転手に向けられる。その結果、ユーザは、風防ガラス２０１越しの背景を見ながら、その反射された光によって風防ガラス２０１の外側（車外側）に現われる画像ｄ１の虚像を視認することができる。つまり、表示装置１００は、画像ｄ１を虚像として風防ガラス２０１の外側に表示する。

ここで、表示装置１００は、画像ｄ１を２Ｄ用の画像として表示することも、画像ｄ１を３Ｄ用の画像として表示することもできる。３Ｄ用の画像として表示する場合、表示装置１００は、左目用画像および右目用画像からなる画像ｄ１を形成し、その画像ｄ１を投射する。画像ｄ１の左目用画像および右目用画像のそれぞれはピクチャまたはフレームに相当し、画像ｄ１の投射によって、３次元の画像空間が虚像として風防ガラス２０１の外側に現われる。

また、画像ｄ１の左目用画像および右目用画像のそれぞれに含まれる表示対象物ｄ２の画像中における水平方向の位置は互いに異なっている。つまり、表示対象物ｄ２の左目用画像および右目用画像には視差がある。その結果、３次元の画像空間において現われる表示対象物ｄ２の虚像は、その画像空間における表示基準位置から奥行き方向の遠方側に、視差に応じた距離だけ離れた位置にあるように視認される。ここで、表示基準位置は、左右の目に対して同一の画像（視差がない画像）が投射されることによって、３次元の画像空間においてその画像の虚像が現われる奥行き方向の位置である。

なお、本実施の形態では、画像ｄ１は３次元の画像空間を示し、表示装置１００によって投射される光により表される画像または表示対象物などは全て虚像としてユーザに視認される。

図２は、本実施の形態における表示装置１００によって表示される画像の領域を示す図である。

ダッシュボード３０１に取り付けられた表示装置１００は、画像ｄ１を表す光を風防ガラス２０１の例えば運転席寄り下側の投射領域に投射することによって、運転手であるユーザから見てその投射領域の奥側（車外側）に、画像ｄ１を虚像として表示する。ここで、３次元の画像空間における表示対象物の奥行き方向の位置が近いほど、画像ｄ１内において下側にその表示対象物が配置され、逆に、表示対象物の奥行き方向の位置が遠いほど、画像ｄ１内において上側に表示対象物が配置される。

図３は、本実施の形態における表示装置１００の構成を示すブロック図である。

表示装置１００は、画像ｄ１を表す光を投射する表示部１０１と、各種情報を取得する情報取得部１０３と、情報取得部１０３によって取得された情報に応じて表示部１０１を制御する制御部１０２とを備える。

表示部１０１は、画像ｄ１を表す光を、透光性を有する表示媒体である風防ガラス２０１に投射してその風防ガラス２０１に反射させることによって、画像ｄ１を虚像としてユーザに視認させる。例えば、表示部１０１は、反射型液晶およびＬＥＤ（Light Emitting Diode）を使用したＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）方式、マイクロミラーアレイおよびＬＥＤを使用したＤＬＰ（登録商標）方式、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーおよび半導体レーザを使用したレーザ走査方式（ラスタースキャン方式）などによって実現される。また、表示部１０１は、画像ｄ１として３Ｄ用の画像を裸眼で立体視することができるように、例えばレンチキュラ方式または視差バリア方式によって構成されている。

情報取得部１０３は、例えば、車両情報出力部３１０、位置検出部３２０および地図データベース３３０から情報を取得する。車両情報出力部３１０は、車３００における走行速度、エンジンの回転数、および燃料の残量などを示す車両情報を出力する。位置検出部３２０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて車３００の位置を検出し、その検出結果を示す位置情報を出力する。地図データベース３３０は、道路形状および道路地図などを示す地図情報を保持しており、その地図情報を出力する。つまり、情報取得部１０３は、車両情報、位置情報および地図情報を取得し、それらの情報を制御部１０２に出力する。なお、本実施の形態における表示装置１００は情報取得部１０３を備えているが、この情報取得部１０３を備えていなくてもよい。

制御部１０２は、情報取得部１０３から出力される情報に基づいて表示対象物ｄ２を含む画像ｄ１を形成し、その画像ｄ１を表す光を表示部１０１に投射させる。つまり、制御部１０２は画像ｄ１を表示部１０１に表示させる。具体的には、制御部１０２は、表示対象物ｄ２の左目用画像および右目用画像を含む画像ｄ１を形成し、その画像ｄ１を表す光を表示部１０１に投射させることによって、画像ｄ１によって示される３次元の画像空間においてその表示対象物ｄ２をユーザに立体視させる。表示対象物ｄ２は、例えば、地図情報からＰＯＩ（Point of interest）として抽出された場所を識別するためのＰＯＩ画像などである。制御部１０２は、例えば、位置情報によって示される車３００の位置と、地図情報によって示されるＰＯＩの地図上の位置との相対的な位置関係に基づいて、そのＰＯＩの地図上の位置を、車３００の位置を基準とする３次元の画像空間における位置に変換し、その画像空間の位置にＰＯＩ画像が配置された画像ｄ１を形成する。なお、制御部１０２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはプロセッサなどによって構成され、記録媒体からコンピュータプログラムを読み出してそれを実行することによって、上述のような各処理を実行する。

図４は、本実施の形態における表示装置１００によって表示される画像の一例を示す図である。

表示装置１００の制御部１０２は、位置情報および地図情報に基づいて、ユーザの興味対象とされるＰＯＩに車３００が近づくと判断すると、そのＰＯＩに対応するＰＯＩ画像１１（図４の（ｄ）参照）を表示対象物として特定する。そして、制御部１０２は、３次元の画像空間の奥行き方向における、表示基準位置からＰＯＩ画像１１の位置までの距離である表示距離を決定する。ここで、制御部１０２は、そのＰＯＩ画像１１の表示距離が閾値以上であると判定すると、図４の（ｄ）に示すように、そのＰＯＩ画像１１が立体として視認され易くするためのパターン１２，１３，１４を立体的に表示する処理を実行する。これらのパターン１２，１３，１４は、３次元の画像空間の奥行き方向に沿って表示対象物であるＰＯＩ画像１１よりも近い位置からＰＯＩ画像１１に向うパターンである。パターン１２は、例えば車３００の中心軸に平行なラインであり、それぞれ奥行き方向の表示距離が異なる部分１２ａ〜１２ｄからなる。パターン１３は、例えば車３００が走行している道路の左端を示すラインであり、それぞれ奥行き方向の表示距離が異なる部分１３ａ〜１３ｄからなる。パターン１４は、例えば車３００が走行している道路の右端を示すラインであり、それぞれ奥行き方向の表示距離が異なる部分１４ａ〜１４ｄからなる。なお、これらのパターンの何れかは、車３００が走行している道路のセンターを示すラインであってもよい。

ここで、制御部１０２は、パターン１２，１３，１４のそれぞれの全体を同時に表示することなく、それらのパターンの各部分を、奥行き方向に近い側から遠い側に向かう順序で表示部１０１に表示させる。つまり、制御部１０２は、３次元の画像空間における奥行き方向に沿ってＰＯＩ画像１１よりも近い位置からＰＯＩ画像１１あるいはＰＯＩ画像１１の近傍に向うパターンに含まれる一部分の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を表示部１０１に投射させる処理（第２の立体表示処理）を、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序でそのパターンの各部分に対して行うことにより、３次元の画像空間においてそのパターンをユーザに立体視させる。

具体的には、制御部１０２は、図４の（ａ）に示すように、まず、パターン１２のうちの最も近い位置にある部分１２ａと、パターン１３のうちの最も近い位置にある部分１３ａと、パターン１４のうちの最も近い位置にある部分１４ａとを表示部１０１に表示させる。次に、制御部１０２は、図４の（ｂ）に示すように、パターン１２のうちの２番目に近い位置にある部分１２ｂと、パターン１３のうちの２番目に近い位置にある部分１３ｂと、パターン１４のうちの２番目に近い位置にある部分１４ｂとを表示部１０１に表示させる。

次に、制御部１０２は、図４の（ｃ）に示すように、パターン１２のうちの３番目に近い位置にある部分１２ｃと、パターン１３のうちの３番目に近い位置にある部分１３ｃと、パターン１４のうちの３番目に近い位置にある部分１４ｃとを表示部１０１に表示させる。そして最後に、制御部１０２は、図４の（ｄ）に示すように、パターン１２のうちの最も遠い位置にある部分１２ｄと、パターン１３のうちの最も遠い位置にある部分１３ｄと、パターン１４のうちの最も遠い位置にある部分１４ｄとを表示部１０１に表示させる。さらにこのとき、制御部１０２は、表示対象物であるＰＯＩ画像１１を表示部１０１に表示させる。つまり、制御部１０２は、ＰＯＩ画像１１の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を表示部１０１に投射させる処理（第１の立体表示処理）を行うことによって、３次元の画像空間においてＰＯＩ画像１１をユーザに立体視させる。

なお、制御部１０２は、図４の（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１および第２の立体表示処理が行われるか否かに関わらず、左右の目に対して同一の画像を表す光を表示部１０１に投射させる平面表示処理を行うことによって、３次元の画像空間において車両情報画像１０を平面視用表示対象物として表示基準位置に常に表示させる。車両情報画像１０は、車３００の状態を数値で示す計器の画像であって、上述の車両情報に応じたスピードメータ、タコメータおよび燃料計などが描かれた画像である。これにより、ＰＯＩ画像１１などの３Ｄ用の画像が表示されているか否かに関わらず、車の走行速度などのユーザにとって重要な情報が、平面視用表示対象物である車両情報画像１０の表示によってユーザに通知される。したがって、ユーザは車両情報画像１０に対する融像を容易に行うことができ、車両情報画像１０によって示される情報を誤認することなく適切に把握することができる。

図５は、本実施の形態における表示装置１００によって表示される画像の他の例を示す図である。

表示装置１００の制御部１０２は、位置情報および地図情報に基づいて、次の交差点において右折すべきであると判断すると、表示対象物として右折指示画像１８（図５の（ｄ）参照）を特定する。そして、制御部１０２は、３次元の画像空間の奥行き方向における、表示基準位置から右折指示画像１８の位置までの距離である表示距離を決定する。ここで、制御部１０２は、その右折指示画像１８の表示距離が閾値以上であると判定すると、図５の（ｄ）に示すように、その右折指示画像１８が立体として視認され易くするためのパターン１３，１４，１５を立体的に表示する処理を実行する。これらのパターン１３，１４，１５は、３次元の画像空間の奥行き方向に沿って表示対象物である右折指示画像１８よりも近い位置から右折指示画像１８に向うパターンである。パターン１５は、例えば、右折指示画像１８に続くラインであり、それぞれ奥行き方向の表示距離が異なる部分１５ａ〜１５ｃからなる。

ここで、制御部１０２は、パターン１３，１４，１５のそれぞれの全体を同時に表示することなく、図４に示される処理動作と同様に、それらのパターンの各部分を、奥行き方向に近い側から遠い側に向かう順序で表示部１０１に表示させる。

具体的には、制御部１０２は、図５の（ａ）に示すように、まず、パターン１５のうちの最も近い位置にある部分１５ａと、パターン１３のうちの最も近い位置にある部分１３ａと、パターン１４のうちの最も近い位置にある部分１４ａとを表示部１０１に表示させる。次に、制御部１０２は、図５の（ｂ）に示すように、パターン１５のうちの２番目に近い位置にある部分１５ｂと、パターン１３のうちの２番目に近い位置にある部分１３ｂと、パターン１４のうちの２番目に近い位置にある部分１４ｂとを表示部１０１に表示させる。

次に、制御部１０２は、図５の（ｃ）に示すように、パターン１５のうちの最も遠い位置にある部分１５ｃと、パターン１３のうちの３番目に近い位置にある部分１３ｃとを表示部１０１に表示させる。そして最後に、制御部１０２は、図５の（ｄ）に示すように、表示対象物である右折指示画像１８を表示部１０１に表示させるとともに、パターン１３のうちの最も遠い位置にある部分１３ｄと、パターン１４のうちの最も遠い位置にある部分１４ｃとを表示部１０１に表示させる。なお、制御部１０２は、このときにも、図５の（ａ）〜（ｄ）に示すように、車両情報画像１０を表示基準位置に常に表示させる。

このように、本実施の形態では、３次元の画像空間の奥行き方向に沿って表示対象物（ＰＯＩ画像１１または右折指示画像１８）に向う例えばライン状のパターンの一部分に対する立体表示のため処理（第２の立体表示処理）が、手前側から遠方に向かう順序でそのパターンの各部分に対して行われる。そのため、パターンに含まれる順次立体表示される各部分の奥行き方向の位置が、表示対象物付近まで漸次遠くに移される。したがって、ユーザはその立体表示される順に各部分を目で追えば、ユーザによる融像を遠方側に次第に慣らしていくことができ、遠い位置にある表示対象物であっても、その表示対象物に対する融像を容易に行うことができる。これにより、ユーザは遠方の表示対象物を立体として容易に視認することができる。

図６は、表示対象物の大きさおよび位置の例を示す図である。

制御部１０２は、例えば表示対象物であるＰＯＩ画像１１を表示部１０１に表示させる場合、３次元の画像空間におけるＰＯＩ画像１１の奥行き方向（図６中のｚ軸方向）の位置ｚが近いほど、そのＰＯＩ画像１１を大きく下側に表示させる。逆に、制御部１０２は、ＰＯＩ画像１１の奥行き方向（図６中のｚ軸方向）の位置ｚが遠いほど、そのＰＯＩ画像１１を小さく上側に表示させる。具体的には、制御部１０２は、ＰＯＩ画像１１の奥行き方向の位置がｚ＝ｚ１である場合には、大きく下側にそのＰＯＩ画像１１を表示させる。そして、制御部１０２は、その位置ｚ１よりも奥行き方向に遠い位置ｚ２にＰＯＩ画像１１を表示させる場合には、ｚ＝ｚ１の場合よりも小さく上側にそのＰＯＩ画像１１を表示させる。さらに、制御部１０２は、その位置ｚ２よりも奥行き方向に遠い位置ｚ３にＰＯＩ画像１１を表示させる場合には、ｚ＝ｚ２の場合よりもさらに小さく上側にそのＰＯＩ画像１１を表示させる。さらに、制御部１０２は、その位置ｚ３よりも奥行き方向に遠い位置ｚ４にＰＯＩ画像１１を表示させる場合には、ｚ＝ｚ３の場合よりもさらに小さく上側にそのＰＯＩ画像１１を表示させる。

このように、本実施の形態では、制御部１０２は、３次元の画像空間における表示対象物の奥行き方向の位置が遠いほどその表示対象物が小さく視認されるように、表示対象物の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を表示部１０１に投射させる。したがって、ユーザは、表示対象物の大きさから、表示対象物の奥行き方向の位置を容易に把握することができ、表示対象物に対する融像をさらに容易に行うことができる。さらに、制御部１０２は、表示対象物の奥行き方向の位置が遠いほど、視認される表示対象物の位置が高くなるように、その表示対象物の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を表示部１０１に投射させる。したがって、ユーザは、視認される表示対象物の垂直方向の位置から、表示対象物の奥行き方向の位置を容易に把握することができる。その結果、ユーザは、表示対象物に対する融像をさらに容易に行うことができる。

図７は、本実施の形態における表示装置１００の処理動作を示すフローチャートである。

制御部１０２は、車両情報、位置情報および地図情報に基づいて表示すべき表示対象物を特定する（ステップＳ１０１）。次に、制御部１０２は、特定された表示対象物の表示距離を決定する（ステップＳ１０２）。例えば、制御部１０２は、表示対象物としてＰＯＩ画像１１を特定すると、そのＰＯＩ画像１１により識別されるＰＯＩの地図上の位置と、位置情報によって示される車３００の位置との相対的な位置関係に基づいて、そのＰＯＩの地図上の位置を３次元の画像空間における位置に変換する。そして、制御部１０２は、その画像空間における表示基準位置と、変換によって得られたＰＯＩの位置との間の奥行き方向の距離を上述の表示距離として決定する。

ここで、制御部１０２は、その表示距離が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、その表示距離が閾値以上であると判定されると（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、制御部１０２は、漸次異なる表示距離にあるパターンの各部分を、奥行き方向に近い順に表示部１０１に表示させる（ステップＳ１０４）。つまり、ステップＳ１０４では、制御部１０２は、３次元の画像空間における奥行き方向に沿って表示対象物よりも近い位置からその表示対象物あるいはその表示対象物の近傍に向うパターンに含まれる一部分の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を表示部１０１に投射させる第２の立体表示処理を、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序でそのパターンの各部分に対して行う。一方、その表示距離が閾値以上でないと判定されると（ステップＳ１０３のＮＯ）、制御部１０２は、そのパターンの各部分を順に表示させる処理を行わない。最後に、制御部１０２は、表示部１０１を制御することにより、ステップＳ１０１で特定された表示対象物を、ステップＳ１０２で決定された表示距離によって示される３次元の画像空間上の位置に表示させる。

なお、図７に示すフローチャートでは、ステップＳ１０４の処理の後に、ステップＳ１０５の処理が行われるが、ステップＳ１０４とステップＳ１０５のそれぞれの処理を同時に行ってもよく、ステップＳ１０５の処理の後に、ステップＳ１０４の処理を行ってもよい。また、ステップＳ１０３の判定を行うことなく、つまり表示距離に関わらず、パターンを立体表示するための処理（ステップＳ１０４）を行ってもよい。また、パターンの各部分を順に表示させることなく、パターンの全てを同時に表示させてもよい。

また、制御部１０２は、ステップＳ１０４では、奥行き方向に沿って連続して配置される上記各部分に対して第２の立体表示処理を行ってもよい。この場合には、ユーザによる融像をスムーズに慣らしていくことができる。また、制御部１０２は、奥行き方向に沿って断続的に配置される上記各部分に対して第２の立体表示処理を行ってもよい。この場合には、立体表示されるパターンの各部分が断続的であるため、パターンの立体表示を行うための処理負担を軽減することができる。

また、制御部１０２は、ステップＳ１０４の処理を繰り返し実行してもよい。つまり、パターンの全体が表示されると、制御部１０２は、そのパターンを表示部１０１に消去させ、再度、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序でそのパターンの各部分に対する第２の立体表示処理を行う。これにより、どのようなタイミングでもユーザは遠方の表示対象物を立体として容易に視認することができる。

（変形例１）
上記実施の形態では、表示装置１００がダッシュボード３０１に配置されていたが、車３００のルーフに取り付けられていてもよい。

図８は、本実施の形態の変形例１に係る表示装置１００の使用例を示す図である。

変形例１に係る表示装置１００は、車３００の運転席付近のルーフに取り付けられている。このように取り付けられた表示装置１００であっても、上記実施の形態と同様、画像ｄ１を表す光を風防ガラス（フロントガラス）２０１に投射し、風防ガラス２０１に反射させる。この反射された光はユーザである運転手に向けられる。その結果、ユーザは、風防ガラス２０１越しの背景を見ながら、その反射された光によって風防ガラス２０１の外側に現われる画像ｄ１の虚像を視認することができる。さらに、その画像ｄ１が３Ｄ用の画像である場合には、表示装置１００は、３次元の画像空間における表示対象物ｄ２の虚像を立体的にユーザに視認させる。つまり、表示装置１００は、３次元の画像空間における表示基準位置から奥行き方向の遠方側に離れた位置に、表示対象物ｄ２の虚像を表示する。

一方、変形例１に係る表示装置１００は、上記実施の形態とは異なり、上側に画像ｄ１を虚像として表示する。

図９は、本実施の形態の変形例１に係る表示装置１００によって表示される画像の一例を示す図である。

表示装置１００は、画像ｄ１を表す光を風防ガラス２０１の例えば運転席寄り上側の投射領域に投射することによって、運転手であるユーザから見てその投射領域の奥側（車外側）に、画像ｄ１を虚像として表示する。ここで、３次元の画像空間における表示対象物の奥行き方向の位置が近いほど、画像ｄ１内において上側にその表示対象物が配置され、逆に、表示対象物の奥行き方向の位置が遠いほど、画像ｄ１内において下側に表示対象物が配置される。例えば、奥行き方向の位置が遠い表示対象物であるＰＯＩ画像１１は、画像ｄ１内において下側に小さく配置される。また、平面視用表示対象物である車両情報画像１０は、画像ｄ１内において上側に大きく配置される。そして、この変形例１では、パターン１２〜１３のそれぞれの各部分は上側から順に表示される。

このような変形例１であっても、上記実施の形態１と同様に、３次元の画像空間の奥行き方向に沿って表示対象物（ＰＯＩ画像１１）に向う例えばライン状のパターンの一部分に対する立体表示のため処理（第２の立体表示処理）が、手前側（上側）から遠方（下側）に向かう順序でそのパターンの各部分に対して行われる。そのため、パターンに含まれる順次立体表示される各部分の奥行き方向の位置が、表示対象物付近まで漸次遠くに移される。したがって、ユーザはその立体表示される順に各部分を目で追えば、ユーザによる融像を遠方側に次第に慣らしていくことができ、遠い位置にある表示対象物であっても、その表示対象物に対する融像を容易に行うことができる。これにより、ユーザは遠方の表示対象物を立体として容易に視認することができる。

（変形例２）
上記実施の形態および変形例１では、風防ガラス２０１越しにある実際の道路に関わらず、道路の右端および左端のそれぞれを仮想的に示すラインをパターンとして表示したが、その実際の道路の端を強調させてユーザに見せるラインをパターンとして表示してもよい。

図１０は、本実施の形態の変形例２に係る表示装置１００の構成を示すブロック図である。

変形例２に係る表示装置１００は、上記実施の形態と同様に、表示部１０１、制御部１０２および情報取得部１０３を備える。ここで、本変形例に係る表示部１０１は、風防ガラス２０１の全面に対して画像を表す光を投射することによって、風防ガラス２０１越しの背景の全体に対して画像を重畳して表示することができる。また、本変形例に係る情報取得部１０３は、車両情報、位置情報および地図情報の他にも、視線情報検出部３４０から出力される視線情報と、カメラ３５０から出力される映像情報とを取得する。

視線情報検出部３４０は、運転手であるユーザの両眼の位置、視線および視点などを示す視線情報を検出する。具体的には、視線情報検出部３４０は、ユーザの顔を撮影することによって得られる画像を解析することによって、ユーザの視線情報を検出する。例えば、視線情報検出部３４０は、その撮影によって得られた画像に対して二値化処理、特徴点抽出処理またはパターンマッチングなどの画像処理を行うことによって、ユーザの視線情報を検出する。視線情報検出部３４０は、その検出されたユーザの視線情報を表示装置１００に出力する。

カメラ３５０は、車３００の前方の道路を撮影し、その撮影によって得られた映像を示す映像情報を表示装置１００に出力する。

制御部１０２は、情報取得部１０３を介して視線情報と映像情報とを取得する。そして、制御部１０２は、映像情報と、カメラ３５０の予め定められた位置および撮影方向に基づいて、車３００の前方の道路の形状および位置を３次元的に特定する。なお、道路の形状および位置を３次元的に特定するために、制御部１０２は、複数のカメラ３５０から映像情報を取得し、三角測量によってそれらを特定してもよい。また、制御部１０２は、道路の端が例えば雪などによって隠れているために、映像情報を用いて道路の形状および位置を特定することができない場合には、地図情報に基づいて、その道路の形状および位置を特定してもよい。

さらに、制御部１０２は、視線情報によって示されるユーザの両眼の位置、視線および視点と、特定された道路の形状および位置とに基づいて、その道路の両端のそれぞれを強調するラインを上述のパターンとして表示部１０１に表示させる。つまり、制御部１０２は、風防ガラス２０１越しのユーザの視界に現れる道路の両端のそれぞれと重なり合う、画像ｄ１によって示される３次元の画像空間内の位置に、その道路の両端のそれぞれを強調するラインを表示させる。

図１１は、本実施の形態の変形例２に係る表示装置１００によって表示される画像を示す図である。

例えば、制御部１０２は、車両情報出力部３１０から出力される道路交通情報を情報取得部１０３を介して取得し、その道路交通情報に基づいて、渋滞があることを知らせる注意喚起画像１９を表示対象物として特定する。そして、制御部１０２は、３次元の画像空間における遠方にその注意喚起画像１９を表示させる場合、車３００の前方の道路の両端のそれぞれを強調するライン１７を、上述のパターンとして表示部１０１に表示させる。つまり、ユーザから見える道路の両端のそれぞれの位置に、周囲と大きく異なる輝度または色差によって示されるライン１７が上述のパターンとして重畳される。これらのライン１７は、道路の両端のそれぞれの形状に沿って３次元の画像空間に現われるパターンであって、３次元の画像空間における奥行き方向に沿って注意喚起画像１９よりも近い位置からその注意喚起画像１９に向うパターンである。

そして、制御部１０２は、これらのライン１７を表示部１０１に表示させる際には、上記実施の形態におけるパターン１２〜１５などと同様に、ライン１７に含まれる一部分の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を表示部１０１に投射させる処理（第２の立体表示処理）を、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序でそのライン１７の各部分に対して行うことにより、３次元の画像空間においてそのライン１７をユーザに立体視させる。

このような変形例２であっても、上記実施の形態１と同様に、３次元の画像空間の奥行き方向に沿って表示対象物（注意喚起画像１９）に向う例えばライン状のパターンの一部分に対する立体表示のため処理（第２の立体表示処理）が、手前側から遠方に向かう順序でそのパターンの各部分に対して行われる。したがって、ユーザはその立体表示される順に各部分を目で追えば、ユーザによる融像を遠方側に次第に慣らしていくことができ、遠い位置にある表示対象物であっても、その表示対象物に対する融像を容易に行うことができる。これにより、ユーザは遠方の表示対象物を立体として容易に視認することができる。さらに、本変形例では、道路の両端が強調されるため、ユーザは安全に走行することができる。

図１２は、本発明における表示方法を示すフローチャートである。

この表示方法は、画像を表す光を、透光性を有する表示媒体に投射して当該表示媒体に反射させることによって、その画像を虚像としてユーザに視認させる表示部１０１を用いた表示方法であって、ステップＳ１１とステップＳ１２とを含む。つまり、この表示方法では、まず、表示対象物の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を表示部１０１に投射させる第１の立体表示処理を行うことによって、３次元の画像空間においてその表示対象物をユーザに立体視させる（ステップＳ１１）。次に、その画像空間における奥行き方向に沿って表示対象物よりも近い位置からその表示対象物あるいはその表示対象物の近傍に向うパターンに含まれる一部分の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を表示部１０１に投射させる第２の立体表示処理を、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序でそのパターンの各部分に対して行うことにより、画像空間においてそのパターンをユーザに立体視させる（ステップＳ１２）。

このような表示方法によれば、上記実施の形態および各変形例と同様に、ユーザは遠方の表示対象物を立体として容易に視認することができる。なお、図１２に示すフローチャートでは、ステップＳ１１の処理の後に、ステップＳ１２の処理が行われるが、ステップＳ１１とステップＳ１２のそれぞれの処理を同時に行ってもよく、ステップＳ１２の処理の後に、ステップＳ１１の処理を行ってもよい。

なお、上記実施の形態およびその各変形例において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記実施の形態およびその変形例の表示装置を実現するコンピュータプログラムは、コンピュータに、図１２に示すステップＳ１１およびステップＳ１２を実行させる。

また、上記実施の形態およびその各変形例では、表示装置１００は車載用のものであるが、車載用のものでなくてもよい。例えば、表示装置１００は、ウェアラブルデバイスとして構成される眼鏡に搭載されてもよい。この場合、表示装置１００は、例えば、３Ｄのための左目用画像を表す光を眼鏡の左目用のレンズ（表示媒体）に投射し、３Ｄのための右目用画像を表す光を眼鏡の右目用のレンズ（表示媒体）に投射する。このような眼鏡に表示装置１００が搭載される場合であっても、上記実施の形態およびその各変形例と同様に、ユーザは遠方の表示対象物を立体として容易に視認することができる。

以上、一つまたは複数の態様に係る表示装置１００について、上記実施の形態およびその各変形例に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態または変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

また、以下のような場合も本発明に含まれる。

（１）上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニットなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。

（２）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。

（３）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。

（４）本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。

また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。

また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。

また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。

また、前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、または前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。

（５）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。

本発明は、表示対象物を視認し易くすることができるという効果を奏し、例えば、車載用のヘッドアップディスプレイなどに適用することができる。

１００ 表示装置
１０１ 表示部
１０２ 制御部
１０３ 情報取得部
３１０ 車両情報出力部
３２０ 位置検出部
３３０ 地図データベース

Claims (11)

1. 車に搭載される表示装置であって、
   画像を表す光を、透光性を有する表示媒体に投射して当該表示媒体に反射させることによって、前記画像を虚像としてユーザに視認させる表示部と、
   表示対象物の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を前記表示部に投射させる第１の立体表示処理を行うことによって、３次元の画像空間において前記表示対象物を前記ユーザに立体視させる制御部とを備え、
   前記制御部は、
   さらに、前記画像空間における奥行き方向に沿って前記表示対象物よりも近い位置から前記表示対象物あるいは当該表示対象物の近傍に向うパターンであって、前記車が走行している道路の路肩を示すラインであるパターンに含まれる一部分の、左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を前記表示部に投射させる第２の立体表示処理を、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序で前記パターンの各部分に対して行うことにより、前記画像空間において前記パターンの各部分を、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序で前記ユーザに立体視させ、
   前記第１の立体表示処理を、前記第２の立体表示処理により前記パターンに含まれる一部分の画像を表す光を前記表示部が投射している状態で行う
   表示装置。
2. 前記制御部は、
   奥行き方向に沿って連続して配置される前記各部分に対して前記第２の立体表示処理を行う
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記制御部は、
   奥行き方向に沿って断続的に配置される前記各部分に対して前記第２の立体表示処理を行う
   請求項１に記載の表示装置。
4. 前記制御部は、
   前記画像空間における前記表示対象物の奥行き方向の位置が遠いほど前記表示対象物が小さく視認されるように前記第１の立体表示処理を行う
   請求項１〜３の何れか１項に記載の表示装置。
5. 前記制御部は、
   前記画像空間における前記表示対象物の奥行き方向の位置が遠いほど、視認される前記表示対象物の位置が高くなるように前記第１の立体表示処理を行う
   請求項１〜４の何れか１項に記載の表示装置。
6. 前記制御部は、さらに、
   前記第１および第２の立体表示処理が行われるか否かに関わらず、左右の目に対して同一の画像を表す光を前記表示部に投射させる平面表示処理を行うことによって、前記画像空間において平面視用表示対象物をユーザに視認させる
   請求項１〜５の何れか１項に記載の表示装置。
7. 前記平面視用表示対象物は、
   前記車の状態を数値で示す計器である
   請求項６に記載の表示装置。
8. 前記制御部は、
   前記画像空間の奥行き方向における表示基準位置から前記表示対象物の位置までの距離である表示距離が、予め定められた閾値以上であるか否かを判定し、
   前記表示距離が前記閾値以上であると判定したときに、前記パターンの各部分に対して前記第２の立体表示処理を前記順序で行う
   請求項１〜７の何れか１項に記載の表示装置。
9. 前記パターンは、前記表示装置を搭載する車の中心軸に平行なライン、または、前記車が走行している道路のセンターを示すラインである
   請求項１〜８の何れか１項に記載の表示装置。
10. 車に搭載される表示装置における表示方法であって、
    画像を表す光を、透光性を有する表示媒体に投射して当該表示媒体に反射させることによって、前記画像を虚像としてユーザに視認させる表示部を用いた表示方法であって、
    表示対象物の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を前記表示部に投射させる第１の立体表示処理を行うことによって、３次元の画像空間において前記表示対象物を前記ユーザに立体視させる第１の表示ステップと、
    前記画像空間における奥行き方向に沿って前記表示対象物よりも近い位置から前記表示対象物あるいは当該表示対象物の近傍に向うパターンであって、前記車が走行している道路の路肩を示すラインであるパターンに含まれる一部分の、左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を前記表示部に投射させる第２の立体表示処理を、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序で前記パターンの各部分に対して行うことにより、前記画像空間において前記パターンの各部分を、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序で前記ユーザに立体視させる第２の表示ステップとを含み、
    前記第１の表示ステップでは、前記第２の立体表示処理により前記パターンに含まれる一部分の画像を表す光を前記表示部が投射している状態で、前記第１の立体表示処理を行う
    表示方法。
11. 画像を表す光を、透光性を有する表示媒体に投射して当該表示媒体に反射させることによって、前記画像を虚像としてユーザに視認させる、車に搭載された表示部を制御するためのプログラムであって、
    表示対象物の左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を前記表示部に投射させる第１の立体表示処理を行うことによって、３次元の画像空間において前記表示対象物を前記ユーザに立体視させる第１の表示ステップと、
    前記画像空間における奥行き方向に沿って前記表示対象物よりも近い位置から前記表示対象物あるいは当該表示対象物の近傍に向うパターンであって、前記車が走行している道路の路肩を示すラインであるパターンに含まれる一部分の、左目用画像および右目用画像のそれぞれを表す光を前記表示部に投射させる第２の立体表示処理を、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序で前記パターンの各部分に対して行うことにより、前記画像空間において前記パターンの各部分を、奥行き方向の近い側から遠い側に向かう順序で前記ユーザに立体視させる第２の表示ステップとを、コンピュータに実行させ、
    前記第１の表示ステップでは、前記第２の立体表示処理により前記パターンに含まれる一部分の画像を表す光を前記表示部が投射している状態で、前記第１の立体表示処理を行う
    プログラム。

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