車載用表示システム、表示方法及び車両
【課題】進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させる単眼視の車載用表示システム、表示方法及び車両を提供する。
【解決手段】自車両の進路前方の情報を取得する前方情報取得部と、進路前方に存在する先行車両７４０の情報を取得する先行車両情報取得部と、自車両に搭乗する観視者の片目の位置を推定する位置推定部と、表示オブジェクト１８０を有する映像情報を含む光束を生成し、片目に向けて投影する映像投影部と、を備える車載用表示システムが提供される。映像投影部は、先行車両７４０の位置よりも自車両の側の第１位置Ｐ０１に対応する視野像ＶＩ内の第１視野像位置Ｐ０１から、先行車両よりも先であって自車両が進路を変更すると推定される第２位置Ｐ０２に対応する視野像内の第２視野像位置Ｐ０２に到り、奥行き情報を有する表示オブジェクト１８０を生成する。
【解決手段】自車両の進路前方の情報を取得する前方情報取得部と、進路前方に存在する先行車両７４０の情報を取得する先行車両情報取得部と、自車両に搭乗する観視者の片目の位置を推定する位置推定部と、表示オブジェクト１８０を有する映像情報を含む光束を生成し、片目に向けて投影する映像投影部と、を備える車載用表示システムが提供される。映像投影部は、先行車両７４０の位置よりも自車両の側の第１位置Ｐ０１に対応する視野像ＶＩ内の第１視野像位置Ｐ０１から、先行車両よりも先であって自車両が進路を変更すると推定される第２位置Ｐ０２に対応する視野像内の第２視野像位置Ｐ０２に到り、奥行き情報を有する表示オブジェクト１８０を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用表示システム、表示方法及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用の表示装置として、車両の速度等の運行情報や目的地へのナビゲーション情報などの車両情報をフロントガラスに投影して、外界情報と車両情報とを同時に視認可能とするＨＵＤ（Head-Up Display）が開発されている。
【０００３】
ＨＵＤは、見るヒトに対して直感的な表示の呈示が可能であり、運転者が観察する背景にマッチさせて経路表示などの情報の表示を行うことが提案されている。例えば、外界の状況に応じて表示する図形を変える方法（特許文献１）や、車速に応じて表示する図像等の大きさを変える方法（特許文献２）が提案されている。
【０００４】
これらの技術を含め、通常のＨＵＤの場合には、ＨＵＤの表示は両眼で観察される。ＨＵＤによって表示される虚像の奥行き位置は、光学的に設計された位置（光学的表示位置）であり、多くの場合、運転者から２〜３ｍ先の位置に設定される。従って、両眼視のＨＵＤの場合、運転者が運転中に遠方を見ながらＨＵＤの表示を同時に見ようとすると、ＨＵＤの表示物は２重像となって認識されるため、非常に見にくい。逆に、ＨＵＤの表示を見ようとすると、両眼視差によって表示像は２〜３ｍ先に認識されるために、背景の遠方を同時に認識することが困難である。
【０００５】
さらに、ＨＵＤの表示像はフロントガラスなどに反射されて観察されるので、フロントガラスの反射スクリーンの厚さに起因した２重像が発生し、これによっても表示が見難くなる。
【０００６】
このように、両眼視差に起因した見難さを解消するために、片目で表示像を観察する単眼視ＨＵＤが提案されている。例えば、両眼視差をなくして、ＨＵＤによる表示物の奥行き位置を光学的表示位置よりも遠くに見せる目的で片目のみに表示像を提示する技術がある。
また、上記の２重像を防止する目的で、片目のみに表示像を呈示する技術が提案されている（特許文献３）。
【０００７】
このような単眼視ＨＵＤにおいて、前方に先行車があった場合、表示オブジェクトが先行車に重なったときには表示オブジェクトは先行車よりも手前に表示されることから、遮蔽効果によって表示オブジェクトは先行車よりも手前にあるように見える。従って、表示オブジェクトを先行車よりも遠方に知覚させることが困難である。特に、経路案内をするナビゲーション表示の場合には、先行車よりも遠い位置の曲がり角などを表示することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２８４４５８号公報
【特許文献２】特開２００６−１７６２６号公報
【特許文献３】特開平７−２２８１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させる単眼視の車載用表示システム、表示方法及び車両を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、自車両の進路前方に関する前方情報を取得する前方情報取得部と、前記進路前方に存在する先行車両に関する先行車両情報を取得する先行車両情報取得部と、前記自車両に搭乗する観視者の片目の位置を推定する位置推定部と、前記前方情報取得部によって取得された前記前方情報と前記片目の位置とに基づいて、前記観視者が前記自車両の前記進路前方を観視したときの視野像を推定し、前記推定された視野像に基づいて、前記進路前方の目的の位置に対応する前記視野像内の位置に前記表示オブジェクトが配置されるように前記表示オブジェクトを生成し、前記表示オブジェクトを有する映像情報を含む光束を生成し、前記光束を前記片目の位置に基づいて前記観視者の前記片目に向けて投影する映像投影部であって、前記前方情報取得部によって取得された前記先行車両の位置よりも前記自車両の側の第１位置に対応する前記視野像内における第１視野像位置から、前記先行車両の位置の前記第１位置とは反対の側であって前記自車両が進路を変更すると推定される第２位置に対応する前記視野像内における第２視野像位置に到り、奥行き情報を有する前記表示オブジェクトを生成する映像投影部と、を備えたことを特徴とする車載用表示システムが提供される。
【００１１】
また、本発明の他の一態様によれば、自車両の進路前方に関する前方情報を取得し、前記進路前方に存在する先行車両に関する先行車両情報を取得し、前記自車両に搭乗する観視者の片目の位置を推定し、前記前方情報と前記片目の位置とに基づいて、前記観視者が前記自車両の前記進路前方を観視したときの視野像を推定し、前記先行車両の位置よりも前記自車両の側の第１位置に対応する前記視野像内における第１視野像位置から、前記先行車両の位置の前記第１位置とは反対の側であって前記自車両が進路を変更すると推定される第２位置に対応する前記視野像内における第２視野像位置に到り、奥行き情報を有する前記表示オブジェクトを生成し、前記表示オブジェクトを有する映像を含む光束を生成し、前記光束を前記片目の位置に基づいて前記観視者の前記片目に向けて投影することを特徴とする表示方法が提供される。
【００１２】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の車載用表示システムと、前記車載用表示システムから出射される前記光束を前記観視者に向けて反射させるフロントガラスと、を備えたことを特徴とする車両が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させる単眼視の車載用表示システム、表示方法及び車両が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作状態を示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの特性を示すグラフ図である。
【図８】第１の比較例の車載用表示システムの動作と特性を示す模式図である。
【図９】第２の比較例の車載用表示システムの動作と特性を示す模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作と特性を示す模式図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示すフローチャート図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作と特性を示す模式図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作と特性を示す模式図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作を示す模式図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作を示す模式図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作を示す模式図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態に係る別の車載用表示システムの構成を示す模式図である。
【図１８】本発明の第１の実施形態に係る別の車載用表示システムの構成を示す模式図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る表示方法を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示す模式図である。
図２は、本実施形態に係る車載用表示システムの構成を示す模式図である。
図３は、本実施形態に係る車載用表示システムの動作状態を示す模式図である。
図４〜６は、本実施形態に係る車載用表示システムの動作を示す模式図である。
【００１７】
まず、図２〜図６によって、本実施形態に係る車載用表示ステムの構成及び動作の概要を説明する。
図２に表したように、本実施形態に係る車載用表示システム１０は、前方情報取得部４１０と先行車両情報取得部４２０と位置推定部２１０と映像投影部１１５とを備える。
【００１８】
前方情報取得部４１０は、自車両７３０の進路前方に関する情報である前方情報を取得する。先行車両情報取得部４２０は、自車両７３０の進路前方に存在する先行車両７４０に関する先行車両情報を取得する。位置推定部２１０は、自車両７３０に搭乗する観視者１００の片目１０１の位置を推定する。映像投影部１１５は、表示オブジェクト１８０を有する映像を含む光束１１２を、推定された片目１０１の位置に基づいて観視者１００の片目１０１に向けて投影する。
【００１９】
自車両７３０は、例えば自動車などの車両であり、観視者１００はその自動車を操縦する運転者（操縦者）である。すなわち、自車両７３０は、本実施形態に係る車載用表示システム１０が搭載される車両である。
【００２０】
前方情報は、自車両７３０の進路前方に関する情報であり、自車両７３０が進行すると推定される進行方向に関する進路前方に関する情報であり、道路や交差点の形状等を含む情報である。
【００２１】
前方情報取得部４１０は、例えば、カメラなどによって撮像された自車両７３０の前方の像に基づいて前方情報を取得する。また、例えば、自車両７３０の位置をＧＰＳ（Global Positioning System）機能を用いて特定し、これに基づいて、各種の通信機能を用いて前方情報を取得する。また、例えば、道路や建物等に設置される撮像機能やレーダ機能とそれと連結された各種のデータベースとの通信によって、前方情報を取得しても良い。このように、前方情報取得部４１０における前方情報の取得方法は任意である。
【００２２】
先行車両７４０は、例えば、自車両７３０の進路前方において、自車両７３０との距離が予め定められた距離以内に存在する車両である。例えば、この予め定められた距離は、例えば自車両７３０の移動速度や、自車両７３０が進行している道の幅などの各種の状況によって変えることができる。
【００２３】
先行車両情報取得部４２０は、この先行車両７４０に関する先行車両情報を取得する。先行車両情報は、先行車両７４０の有無に関する情報を含む。すなわち、例えば、自車両７３０との距離が予め定められた距離以内に存在するという先行車両情報が取得できた場合には、先行車両７４０が存在するとし、それ以外の場合は、先行車両７４０が存在しないとする。
【００２４】
先行車両情報取得部４２０は、例えば、カメラなどによって撮像された先行車両７４０の像に基づいて先行車両情報を取得する。また、例えば、車車間通信システムや路車間通信システムを用いて、先行車両情報を取得する。また、例えば、自車両７３０及び他車両のそれぞれの位置情報の例えば衛星通信システムを用いた授受によって、先行車両情報を取得する。このように、先行車両情報取得部４２０における先行車両情報の取得方法は任意である。
【００２５】
表示オブジェクト１８０は、車載用表示システム１０が観視者１００に呈示する映像に設けられるものであり、例えば、車載用表示システム１０が搭載される自車両７３０の運行情報に関する、進行方向を示す矢印等を含む表示の内容物である。すなわち、表示オブジェクト１８０は、例えば、ナビゲーションシステムにおける経路を示す矢印である。
【００２６】
このような表示オブジェクト１８０は、例えば、地図情報から目的地までの経路を生成するナビゲーションシステムによって求められた経路と、例えばＧＰＳ等によって求められた自車両７３０の位置と、によって求められた、自車両７３０が進行すると予想される進行方向に基づいて生成される。なお、上記の経路を求める部分や自車両７３０の位置を求める部分は、車載用表示システム１０の内部に組み込まれても良く、また、車載用表示システム１０が搭載される自車両７３０に組み込まれても良い。
【００２７】
図２に例示したように、車載用表示システム１０は、例えば自車両７３０の中、すなわち、例えば、操縦者である観視者１００からみて自車両７３０のダッシュボード７２０の奥に設けられる。
【００２８】
映像投影部１１５は、例えば、映像データ生成部１３０と、映像形成部１１０と、投影部１２０と、を有する。
【００２９】
映像データ生成部１３０は、表示オブジェクト１８０を有する映像に関するデータを生成する。そして、映像データ生成部１３０で生成された映像データを含む映像信号は、映像形成部１１０に供給される。
【００３０】
映像形成部１１０は、映像データ生成部１３０から供給された映像信号に基づいて、映像形成部１１０の例えば画面に映像を形成する。映像形成部１１０としては、例えば、光源を有する液晶表示装置ＬＣＤを用いることができる。
【００３１】
そして、投影部１２０は、映像形成部１１０で形成された映像を観視者１００の片目１０１に投影する。
【００３２】
投影部１２０には、例えば、投影レンズ、ミラー、及び、発散角（拡散角）を制御する各種の光学素子が用いられる。また、場合によっては、投影部１２０は光源を含む。
本具体例では、投影部１２０として、結像レンズ１２０ａ、発散角を制御するレンチキュラーレンズ１２０ｂ、ミラー１２６及び非球面フレネルレンズ１２７が用いられている。
【００３３】
そして、映像形成部１１０から出射した光束１１２は、結像レンズ１２０ａ、レンチキュラーレンズ１２０ｂ、ミラー１２６及び非球面フレネルレンズ１２７を経て、車載用表示システム１０が搭載される自車両７３０の例えばフロントガラス７１０（ウインドシールド、透明板）に設けられる反射体７１１（半透明の反射体）により反射され、観視者１００の片目１０１に投影される。そして観視者１００は、反射体７１１を介して、虚像形成位置３１０ａの位置に形成された表示オブジェクト１８０の虚像３１０を知覚する。
【００３４】
なお、映像投影部１１５の構成は任意であり、例えば、上記の映像データ生成部１３０、映像形成部１１０及び投影部１２０のそれぞれの構成も任意である。これらに関しては、後述するように各種の変形が可能である。
【００３５】
一方、位置推定部２１０は、観視者１００の映像が投影される片目１０１を推定する。位置推定部２１０は、例えば、観視者１００を撮像する撮像部２１１と、撮像部２１１によって撮像された撮像画像を画像処理する画像処理部２１２と、画像処理部２１２で画像処理されたデータに基づいて、観視者１００の片目１０１の位置を判断し、推定する演算部２１３と、を含むことができる。
【００３６】
なお、撮像部２１１は、例えば、自車両７３０の運転席の前方や側方に配置され、例えば、操縦者である観視者１００の顔面の像を撮像し、上記のように、観視者の片目１０１の位置を推定する。
【００３７】
さらに、本具体例では、制御部２５０がさらに設けられており、制御部２５０は、位置推定部２１０で推定された観視者１００の片目１０１の位置に基づいて、映像投影部１１５を制御することにより、光束１１２の投影範囲１１４ａと投影位置１１４の少なくともいずれかを調整することができる。
【００３８】
制御部２５０は、例えば、投影部１２０の一部を構成するミラー１２６に連結された駆動部１２６ａを制御して、ミラー１２６の角度を制御することによって、投影位置１１４を制御する。これにより、観視者１００の頭部１０５が動いた際にも、それに追従して、映像の呈示位置を制御することが可能となり、観視者１００の頭部１０５の移動による映像呈示位置からの外れがなくなり、実用的な観視範囲を広くすることが可能になる。
【００３９】
図３に表したように、本実施形態に係る車載用表示システム１０においては、表示映像５１０として、表示オブジェクト１８０が表示され、フロントガラス７１０の反射体７１１（図示せず）に投影して表示される。これにより、観視者１００は、外界映像５２０と表示映像５１０とを同時に見る。このように、車載用表示システム１０は車載用のＨＵＤとして用いられる。
【００４０】
なお、表示オブジェクト１８０は、外界映像５２０の位置に対応させて表示映像５１０内での位置が制御される。
表示映像５１０は、このような表示オブジェクト１８０の他に、外界映像５２０とは独立して制御される、例えば、現在位置５１１、周辺の建物情報等５１２、速度や燃料等の車両情報５１４等を含むことができる。
【００４１】
ＨＵＤは背景（外界映像５２０）に重畳した表示ができるため、観視者１００は直感的に表示を把握できることが利点である。特に、単眼視ＨＵＤは、観視者１００の注視点が遠くにあってもＨＵＤ表示も同時に見ることが可能であるので、外界に重畳させる表示に向いている。
【００４２】
表示オブジェクト１８０を生成する映像投影部１１５の例えば映像データ生成部１３０は、仮想的な映像空間を有することができる。この仮想的な映像空間は、表示オブジェクト１８０が表示される虚像の表示位置を基準として、実空間と対応付けがされている。そして、仮想的な映像空間内の座標位置が、実空間に反映されるように表示オブジェクト１８０が生成される。
【００４３】
図４に表したように、車載用表示システム１０においては、表示オブジェクト１８０は、表示オブジェクト１８０が示す実空間ＲＳ内の目的の位置に対応した、観視者１００の視野像ＶＩ内の位置に生成される。
【００４４】
すなわち、映像投影部１１５は、前方情報取得部４１０によって取得された前方情報と、位置推定部２１０によって推定された片目１０１の位置と、に基づいて、観視者１００が自車両７３０の進路前方を観視したときの視野像ＶＩを推定する。例えば、観視者１００が、進路前方を観視したときの道等の前方情報５３０を観視者１００がどのように見ているかを推定し、推定した視野像ＶＩに、実空間ＲＳの道等の前方情報５３０に対応した像５３０ｖを推定する。なお、この際、像５３０ｖは実際に像として形成されなくとも良く、実空間ＲＳにおける前方情報５３０の各位置に対応した仮想的な位置であっても良い。
【００４５】
そして、推定された視野像ＶＩに基づいて、進路前方の目的の位置（ターゲットの位置５２１）に対応する視野像ＶＩ内の位置（視野像ＶＩ内の位置５２１ｖ）に表示オブジェクト１８０が配置されるように表示オブジェクト１８０は生成される。
上記の視野像ＶＩの推定及び表示オブジェクト１８０の配置の方法の例に関しては後述する。
【００４６】
そして、映像投影部１１５は、表示オブジェクト１８０を有する映像を含む光束１１２を生成し、光束１１２を位置推定部２１０によって推定された片目１０１の位置に基づいて観視者１００の片目１０１に向けて投影する。
【００４７】
これにより、観視者１００は、視野像ＶＩ内に生成された表示オブジェクト１８０を、表示オブジェクト１８０が対応する進路前方の背景の像と重畳して観視することで、背景の像と表示オブジェクト１８０とを違和感無く見ることができる。
【００４８】
この時、進路前方の実空間における３次元の軸（ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸）に対応させて、視野像ＶＩ内に３次元の軸（ｘ１軸、ｙ１軸及びｚ１軸）を定義することができる。さらに、視野像ＶＩに対応する仮想空間ＶＳ内における３次元の軸（α軸、β軸及びγ軸）を定義することができる。
【００４９】
例えばｚ軸は、自車両７３０の進行方向であり、ｘ軸方向は左右方向であり、ｙ軸は上下方向とする。そして、ｘ１軸、ｙ１軸及びｚ１軸は、視野像ＶＩ内においてｘ軸、ｙ軸及びｚ軸にそれぞれ対応する軸である。そして、α軸、β軸及びγ軸は、仮想空間ＶＳ内において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸にそれぞれ対応する軸である。
【００５０】
なお、視野像ＶＩ内の３次元の空間は、観視者１００と視野像ＶＩとの間の距離（ｚ１方向の距離）が一定であるとして、視野像ＶＩは、例えば縦軸Ｖａ（ｙ１軸に相当）と横軸Ｈａ（ｘ１軸に相当）の２次元の空間（平面）を有するとすることができる。
【００５１】
そして、例えば、仮想空間ＶＳ内の所定の位置に、仮想視点１０１ａ（仮想式な視点）が設定され、仮想視点１０１ａの位置から仮想空間ＶＳ内の表示オブジェクト１８０ｖを見たときに、表示オブジェクト１８０が奥行き情報を有するように表示オブジェクト１８０を生成する。
【００５２】
すなわち、実空間ＲＳにおける奥行きに対応した仮想空間ＶＳにおいて奥行き情報を有するように、表示オブジェクト１８０の例えば大きさや形状が制御される。表示オブジェクト１８０は、例えば遠近法による奥行き情報を有する。
【００５３】
例えば、仮想空間ＶＳにおいて、仮想視点１０１ａに近い側では、表示オブジェクト１８０は大きく、遠い側では表示オブジェクト１８０は小さく制御される。
この時、視野像ＶＩに重畳されて表示される表示オブジェクト１８０の大きさは、例えば、上方向（ｙ１の値が増大する方向）に行くに従って小さくなり、下方向（ｙ１の値が小さくなる方向）に行くに従って大きくなる。
【００５４】
これによって、観視者１００は、表示オブジェクト１８０を観視したときに、表示オブジェクト１８０が知覚されるべき実空間ＲＳ内での奥行きの位置に、表示オブジェクト１８０を知覚し易くなる。
【００５５】
なお、表示オブジェクト１８０の形状は、図４に例示したように、曲率を持った矢印の形状や、進路を変更する地点に変曲点を持った形状などとすることができる。そして、その形状は、上記のように、奥行き情報を有する形状である。
【００５６】
以下、視野像ＶＩを推定する方法の一例について説明する。
図５は、車載用表示システム１０における座標系を例示している。すなわち、同図（ａ）は観視者１００の頭上からみたときの模式図であり、同図（ｂ）は観視者１００の側面方向から見たときの模式図である。
【００５７】
ここで、同図（ａ）及び（ｂ）に表したように、（ｘ、ｙ、ｚ）座標系において、観視者１００の観視する片目（例えば、優位眼であり、例えば右目）１０１の位置を片目位置Ｅ（Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚ）とする。
そして、本実施形態に係る車載用表示システム１０によって形成される表示オブジェクト１８０を含む光束１１２が、自車両７３０の反射体７１１において反射される位置を、視野像ＶＩ内の位置である視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚ）とする。
【００５８】
ここで、所定の基準位置Ｏ（０、ｈ１、０）を定める。ここで座標軸の原点を地面に接する位置とし、（０、０、０）とする。すなわち、基準位置Ｏは、座標軸の原点から高さｈ１の位置である。
【００５９】
そして、上記の所定の基準位置Ｏからみたときの、自車両７３０の進路前方における任意の位置を実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）とする。なお、実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）は、前方情報取得部４１０によって取得された前方情報に基づいて求められる。
【００６０】
基準位置Ｏからみて、片目位置Ｅのｘ軸方向におけるシフト量をｗ１とし、視野像位置Ｐのｘ軸方向におけるシフト量をｗ２とし、実空間位置Ｑのｘ軸方向におけるシフト量をｗ３とする。
一方、座標軸の原点からみて、片目位置Ｅのｙ軸方向におけるシフト量がＥｙであり、基準位置Ｏからみて、視野像位置Ｐのｙ軸方向におけるシフト量が（ｈ１−ｈ２）であり、実空間位置Ｑのｙ軸方向におけるシフト量が（ｈ１−ｈ３）である。
【００６１】
また、基準位置Ｏと視野像位置Ｐとの間のｚ軸方向の距離を距離Ｉとし、基準位置Ｏと実空間位置Ｑとの間のｚ軸方向の距離を距離Ｌとする。
【００６２】
実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）は奥行き情報であるＱｚに関するデータを有しているが、このような実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）は、視野像ＶＩ内においては、ｘ１−ｙ１平面内の２次元の位置として推定されるので、以下では、ｘ１軸方向とｙ１軸方向とに対応するｘ軸方向とｙ軸方向とに関して説明する。
【００６３】
図５（ａ）に例示したように、ｘ軸方向に関していうと、実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ）のｘ軸からのシフト量ｗ３と、視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）のｘ軸からのシフト量ｗ２と、の比は、距離Ｌと距離Ｉとの比と同一である。従って、基準位置Ｏに観視者１００の片目１０１が配置されているときは、視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）のｘ軸方向の値すなわち、シフト量ｗ２はｗ３×Ｉ／Ｌによって求まる。もし、観視者１００の片目１０１が基準位置Ｏからずれている場合は、そのずれ量、すなわち、距離Ｅｘ（ｗ１）によって補正すれば良い。
【００６４】
一方、図５（ｂ）に例示したように、Ｙ軸方向に関していうと、実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ）のｙ軸方向におけるシフト量（ｈ１−ｈ３）と、視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）のｙ軸方向におけるシフト量（ｈ１−ｈ２）と、の比は、距離Ｌと距離Ｉとの比と同一である。従って、基準位置Ｏに観視者１００の片目１０１が配置されているときは、視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）のｙ軸方向の値、すなわちシフト量（ｈ１−ｈ２）が、（ｈ１−ｈ３）×Ｉ／Ｌによって求まる。もし、観視者１００の片目１０１が基準位置Ｏからずれている場合は、そのずれ量、すなわち、距離（ｈ１−Ｅｙ）によって補正すれば良い。
【００６５】
このように、観視者１００が自車両７３０の進路前方を観視したときの実空間ＲＳにおける実空間位置Ｑが対応する視野像ＶＩにおける視野像位置Ｐを推定することができる。
【００６６】
上記の実空間ＲＳから視野像ＶＩを推定する方法と同様の方法によって、表示オブジェクト１８０が示す実空間ＲＳ内の目的の位置に対応した視野像ＶＩ内の位置に、表示オブジェクト１８０を生成することができる。
【００６７】
例えば、視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚ）に表示オブジェクト１８０が配置されるとする。この時、表示オブジェクト１８０が配置される位置は、表示オブジェクト１８０に含まれる各点の位置である。
【００６８】
そして、上記の所定の基準位置Ｏからみたときに、表示オブジェクト１８０の虚像が実空間上に知覚される位置を、上記の実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）とする。この時、距離Ｌは、表示オブジェクト１８０を設定する際の設定奥行き距離となる。すなわち、基準位置Ｏからみて設定奥行き距離の位置が奥行き目標位置となる。
【００６９】
シフト量ｗ３とシフト量ｗ２との比が、距離Ｌと距離Ｉとの比と同一であること、及び、シフト量（ｈ１−ｈ３）とシフト量（ｈ１−ｈ２）との比が、距離Ｌと距離Ｉとの比と同一であることに基づいて、表示オブジェクト１８０を実空間ＲＳに対応した視野像ＶＩ内の所定の位置に配置して生成することができる。
【００７０】
図６（ａ）は、片目位置Ｅ（Ｅｘ、Ｅｙ）の位置を例示している。すなわち、同図は、撮像部２１１によって撮像された観視者１００の頭部１０５の撮像画像を例示している。同図に表したように、この撮像画像が画像処理部２１２で画像処理され、演算部２１３によって、観視者１００の片目１０１の位置が判断され、推定される。このようにして、基準位置Ｏから見たときの片目１０１の位置である片目位置Ｅ（Ｅｘ、Ｅｙ）が、位置推定部２１０によって推定される。すなわち、Ｅｘ及びＥｙが位置推定部２１０によって算出される。
【００７１】
図６（ｂ）は、表示オブジェクト１８０が配置される視野像ＶＩ内のターゲットの位置の視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）を例示している。同図には、前方情報取得部４１０で取得された前方情報の像５３０ｖ（道路の幅や形状など）が例示されている。そして、表示オブジェクト１８０を表示すべきターゲットの位置に対応する視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）が求められる。すなわち、例えば、自車両７３０の進行する道において表示オブジェクト１８０を表示すべき位置に対応した位置が、視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）として求められる。
【００７２】
図６（ｃ）は、視野像ＶＩに重畳して知覚される表示オブジェクト１８０の表示オブジェクト位置Ｐ１（Ｐｘ１、Ｐｙ１）を例示している。すなわち同図は、車載用表示システム１０によって、自車両７３０の反射体７１１に投影される表示オブジェクト１８０の位置である表示オブジェクト位置Ｐ１（Ｐｘ１、Ｐｙ１）を例示している。この表示オブジェクト位置Ｐ１（Ｐｘ１、Ｐｙ１）は、上記の片目位置Ｅ（Ｅｘ、Ｅｙ）及びターゲットの位置に対応する視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）に基づいて定められる。
【００７３】
このようにして、観視者１００が進路前方の道等の前方情報５３０を観視したときの視野像ＶＩ内の前方情報５３０に対応した像５３０ｖを推定し、これにより、表示オブジェクト１８０の各位置が、実空間ＲＳに対応した視野像ＶＩ内の対応する各位置に配置されるように生成される。
【００７４】
図１（ａ）は、観視者１００が、光束１１２に含まれる映像（表示映像５１０）と、自車両７３０の進路前方の背景と、を観視したときの視野像ＶＩと表示オブジェクト１８０とを模式的に例示している。
図１（ｂ）は、光束１１２に含まれる映像（表示映像５１０）の表示オブジェクト１８０を例示している。
【００７５】
図１（ａ）に表したように、視野像ＶＩには、前方の道等に関する前方情報と先行車両７４０に関する先行車両情報とに関する情報が含まれ、観視者１００は、視野像ＶＩ内の所定の位置に、道等と先行車両７４０の像を知覚する。
【００７６】
図１（ａ）及び（ｂ）に表したように、本実施形態に係る車載用表示システム１０においては、映像投影部１１５は、先行車両７４０の位置よりも手前側（すなわち自車両７３０の側）の第１位置Ｐ０１に対応する視野像ＶＩ内における第１視野像位置ＰＶ０１から、自車両７３０が進路を変更すると推定される第２位置Ｐ０２（進路変更位置）に対応する視野像ＶＩ内における第２視野像位置ＰＶ０２に到る表示オブジェクト１８０を生成する。
【００７７】
第１位置Ｐ０１は、実空間ＲＳにおける位置であり、先行車両７４０の位置Ｐ７４０よりも手前側（先行車両７４０よりも自車両７３０の側）の位置である。例えば、第１位置Ｐ０１は、自車両７３０と先行車両７４０との間の位置である。例えば、第１位置Ｐ０１は、自車両７３０からみて進路前方の所定の距離の位置に設定することができる。
【００７８】
第２位置Ｐ０２は、例えばナビゲーションシステム等によって、進路を変更することを促す道等の分岐点（交差点）などの位置であり、自車両７３０からみて先行車両７４０よりも前方（先行車両７４０の位置の第１位置Ｐ０１とは反対の側）の位置である。
【００７９】
そして、視野像ＶＩにおいて、実空間ＲＳの第１位置Ｐ０１と第２位置Ｐ０２とにそれぞれ対応する位置が、第１視野像位置ＰＶ０１及び第２視野像位置ＰＶ０２である。
【００８０】
そして、表示オブジェクト１８０は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到る。そして、この表示オブジェクト１８０は、既に説明したように、奥行き情報を有する。
【００８１】
これにより、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させる単眼視の車載用表示システムが提供できる。
【００８２】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの特性を示すグラフ図である。
すなわち、同図は、車載用表示システム１０に関する実験結果を例示している。この実験では、先行車両７４０が自車両７３０から見て進路前方の３０ｍに位置にあり、自車両７３０が進路を変更すると推定される第２位置Ｐ０２（進路変更位置）を自車両からみて、３０ｍ、４５ｍ、６０ｍ、７５ｍ及び１２０ｍの位置と変えて、その第２位置Ｐ０２を示すように表示オブジェクト１８０の位置（矢印の先端の位置）を設定したときに、観視者１００が知覚する奥行き位置を求めた。
【００８３】
図７の横軸は、表示オブジェクト１８０の設定奥行き距離Ｌｓ（観視者１００と設定奥行き位置との間の距離）を表し、縦軸は、観視者１００が表示オブジェクト１８０を観視したときに知覚する主観的奥行き距離Ｌｓｕｂ（観視者１００と知覚した主観的奥行き位置との間の距離）を表している。
【００８４】
そして、同図の破線Ｃ１は、設定奥行き距離Ｌｓと主観的奥行き距離Ｌｓｕｂとが一致する場合の特性を例示しており、実線Ｃ２は、実験により実際に求められた主観的奥行き距離Ｌｓｕｂを表している。
【００８５】
同図に表したように、本実施形態に係る車載用表示システム１０においては、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓに実質的に一致している。そして、例えば、設定奥行き距離Ｌｓを１２０ｍとした場合には、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは１０５ｍであり、先行車両７４０と自車両７３０との間の距離である３０ｍを超えて、先行車両７４０よりも前方の奥行き設定位置に近い位置に表示オブジェクト１８０が知覚されている。
【００８６】
比較例の車載用表示システムの構成は、本実施形態に係る車載用表示システム１０に類似している。しかし、比較例の場合には、表示オブジェクト１８０の構成が本実施形態の場合と異なる。
【００８７】
（第１の比較例）
図８は、第１の比較例の車載用表示システムの動作と特性を示す模式図である。
同図（ａ）は動作を例示する模式図であり、同図（ｂ）は特性を例示するグラフ図である。
図８（ａ）に表したように、第１の比較例の車載用表示システムにおいては、表示オブジェクト１８０は、第２表示位置Ｐ０２の位置に配置された形状を有している。すなわち、表示オブジェクト１８０は、第１位置Ｐ０１に対応する第１視野像位置ＰＶ０１から、第２位置Ｐ０２に対応する第２視野像位置ＰＶ０２に到っていない。
【００８８】
第１の比較例において、表示オブジェクト１８０を、第２位置Ｐ０２を自車両７３０からみて、３０ｍ、４５ｍ、６０ｍ、７５ｍ及び１２０ｍの位置と変えて配置したときに、観視者１００が知覚する奥行き位置を実験により求めた。なお、この場合も、先行車両７４０は自車両７３０から見て進路前方の３０ｍに位置に配置されている。
【００８９】
この時、第２位置Ｐ０２に対応する第２視野像位置ＰＶ０２の位置に表示オブジェクト１８０が生成され、第２位置Ｐ０２の位置（自車両７３０からみて、３０ｍ、４５ｍ、６０ｍ、７５ｍ及び１２０ｍの位置）のそれぞれに対応する視野像ＶＩにおける各位置ＰＶ３０、ＰＶ４５、ＰＶ６０、ＰＶ７５及びＰＶ１２０の位置に、表示オブジェクト１８０が配置される。そして、この時、その奥行き位置に対応させて表示オブジェクト１８０の大きさが変えられている。
【００９０】
図８（ｂ）は、この実験結果を例示している。図８（ｂ）に表したように、第１の比較例の場合には、表示オブジェクト１８０が知覚される主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓと、大きく異なっている。そして、例えば、設定奥行き距離Ｌｓを１２０ｍとした場合には、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは約６０ｍであり、設定奥行き位置とは大きくかけ離れた手前に知覚されている。
【００９１】
（第２の比較例）
図９は、第２の比較例の車載用表示システムの動作と特性を示す模式図である。
同図（ａ）は動作を例示する模式図であり、同図（ｂ）は特性を例示するグラフ図である。
図９（ａ）に表したように、第２の比較例の車載用表示システムにおいては、表示オブジェクト１８０は、第１位置Ｐ０１に対応する第１視野像位置ＰＶ０１から、第２位置Ｐ０２に対応する第２視野像位置ＰＶ０２に到るっているが、奥行き情報を有していない。すなわち、表示オブジェクト１８０の大きさ（例えば矢印の太さ）は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２にかけて一定である。なお、同図では、先行車両７４０を表示していない。
【００９２】
第２の比較例において、表示オブジェクト１８０を、第２位置Ｐ０２を自車両７３０からみて、３０ｍ、４５ｍ、６０ｍ、７５ｍ及び１２０ｍの位置と変えて配置したときに、観視者１００が知覚する奥行き位置を実験により求めた。なお、この場合には、表示オブジェクト１８０の奥行き位置をより知覚しやすいように、先行車両７４０が無い場合として実験を行った。
【００９３】
図９（ｂ）は、この実験結果を例示している。図９（ｂ）に表したように、第２の比較例の場合も、表示オブジェクト１８０が知覚される主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓとは、大きく異なっている。そして、例えば、設定奥行き距離Ｌｓを１２０ｍとした場合には、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは約６０ｍであり、設定奥行き位置とは大きくかけ離れた手前に知覚されている。
【００９４】
これに対し、図７に関して説明したように、本実施形態に係る車載用表示システム１０においては、第１及び第２の比較例に比べて、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓと良く一致している。このように、車載用表示システム１０によれば、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させる単眼視の車載用表示システムが提供できる。
【００９５】
なお、上記においては、自車両７３０の進路前方に先行車両７４０が存在する場合の車載用表示システム１０の動作について説明したが、本実施形態に係る車載用表示システム１０において、先行車両７４０が存在しない場合の動作は任意である。
【００９６】
例えば、先行車両７４０が存在しない場合も、先行車両７４０が存在する場合と同様に表示オブジェクト１８０を生成しても良い。すなわち、第１位置Ｐ０１を自車両７３０からみて進路前方の所定の距離の位置に設定し、第２位置Ｐ０２を進路を変更することを促す道等の分岐点（交差点）などの位置に設定し、第１位置Ｐ０１と第２位置Ｐ０２とにそれぞれに対応する第１視野像位置ＰＶ０１及び第２視野像位置ＰＶ０２を用いて、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到り、奥行き情報を有するように表示オブジェクト１８０を生成しても良い。
【００９７】
また、これ以外の表示オブジェクト１８０を生成しても良い。以下、先行車両７４０が存在しない場合の動作の別の一例を説明する。
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作と特性を示す模式図である。
同図（ａ）は動作を例示する模式図であり、同図（ｂ）は特性を例示するグラフ図である。
図１０（ａ）に表したように、車載用表示システム１０において、先行車両７４０が存在しない場合には、進路を変更することを促す道等の分岐点（交差点）などの第２位置Ｐ０２に対応する第２視野像位置ＰＶ０２の位置に表示オブジェクト１８０が生成されている。すなわち、第２位置Ｐ０２の位置が自車両７３０からみて、３０ｍ、４５ｍ、６０ｍ、７５ｍ及び１２０ｍの場合には、それらに対応する視野像ＶＩにおける各位置ＰＶ３０、ＰＶ４５、ＰＶ６０、ＰＶ７５及びＰＶ１２０の位置に、表示オブジェクト１８０が配置される。そして、この時、その奥行き位置に対応させて表示オブジェクト１８０の大きさが変えられている。
【００９８】
このような動作をさせた場合、図１０（ｂ）に表したように、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓに良く一致する。すなわち、先行車両７４０が存在しない場合には、表示オブジェクト１８０が先行車両７４０の像によって遮蔽されることがないので、表示された表示オブジェクト１８０は、設置された設定奥行き位置に精度良く知覚される。
【００９９】
また、先行車両７４０が存在しない場合には、表示オブジェクト１８０は、定められた奥行き位置に表示され、進路を変更する地点の手間では、例えば矢印は上方向を向いている。そして、進路を変更する交差点等の地点にさしかかった時は、表示オブジェクト１８０の大きさや形は変化させずに、表示オブジェクト１８０の矢印の向きを、進路を変更する方向に回転させても良い。
【０１００】
一方、先行車両が存在する場合には、例えば、進路を変更する地点の手前において、表示オブジェクト１８０の矢印の形状を徐々に変化させて、表示オブジェクト１８０の矢印の先端が先行車両７４０のよりも先に配置して、変更する進路の方向を表示する。
【０１０１】
このように、車載用表示システム１０において、表示オブジェクト１８０は、先行車両７４０が検出された場合と検出されない場合とで異なることができる。先行車両７４０の有無によって、表示オブジェクト１８０の表示態様を変えることで、先行車両７４０と表示オブジェクト１８０との差をより認知し易くなり、進路を変える交差点等の位置をより分かりやすく知覚させることができる。
【０１０２】
図１１は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示すフローチャート図である。
図１１に表したように、まず、地図情報を取得する（ステップＳ００１）。そして、目的位置を設定する（ステップＳ００２）。そして、自車両７３０の位置である自車両位置情報を、例えばＧＰＳ等によって取得する（ステップＳ００３）。そして、これらに基づいて、自車両７３０が進行すると推定される経路情報を生成する（ステップＳ００４）。
【０１０３】
なお、上記のステップＳ００３は、車載用表示システム１０の内部で実施されても良く、また、車載用表示システム１０の外部に設けられた例えばＧＰＳやレーダシステムによって実施されても良い。また、上記のステップＳ００１、Ｓ００２及びＳ００４も、車載用表示システム１０の内部で実施されても良く、また、車載用表示システムの外部に設けられたナビゲーションシステムで実施されても良い。
【０１０４】
そして、自車両７３０の例えば進行中の各時刻における進路前方の前方情報を取得する（ステップＳ００５）。すなわち、進行中の自車両７３０において、時間の経過につれて変化する前方情報を入手する。これは、前方情報取得部４１０によって実施される。
【０１０５】
そして、取得された前方情報に基づいて、進路を変更する位置を取得する（ステップＳ００６）。すなわち、進行している自車両７３０において、進路が変更される分岐点を把握する。
【０１０６】
そして、先行車両７４０を検出する（ステップＳ００７）。これには、例えば、カメラ等によって撮像された先行車両７４０の像や、車車間通信システムや路車間通信システムや衛星通信システムなどが用いられる。そして、先行車両７４０に関する情報が入手され、先行車両７４０の存在の有無の判断が行われる（ステップＳ００８）。これは、先行車両情報取得部４２０によって実施される。
【０１０７】
そして、先行車両７４０の有無に基づいて、表示オブジェクト１８０が配置される第２位置Ｐ０２（進路を変更する位置）が決定される（ステップＳ００９）。そして、第１位置Ｐ０１が決定される（ステップＳ０１０）。なお、この時、既に説明したように、先行車両７４０の有無に係わらず、第１位置Ｐ０１及び第２位置Ｐ０２をそれぞれ同じに設定しても良い。
【０１０８】
一方、観視者１００の像をカメラなどによって撮像し（ステップＳ０１１）、これに基づいて観視者１００の片目１０１の位置情報を取得する（ステップＳ０１２）。これは、位置推定部２１０によって実施される。
【０１０９】
そして、取得された片目１０１の位置情報に基づいて、図５に関して説明した基準位置Ｏ（０、ｈ１、０）と片目位置Ｅ（Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚ）との差の補正を行い（ステップＳ０１３）、決定された第１位置Ｐ０１及び第２位置Ｐ０２に基づいて、表示オブジェクト１８０を生成する（ステップＳ０１４）。すなわち、図５及び図６に関して説明した処理を行う。
【０１１０】
そして、必要に応じて、映像投影部１１５に含まれる各種の光学部品や映像形成部１１０に起因する画像の歪みの補正を行う（ステップＳ０１５）。
【０１１１】
以上の動作は、映像投影部１１５の例えば映像データ生成部１３０によって実施される。そして、生成された表示オブジェクト１８０を含む映像信号が映像形成部１１０に提供され、これに基づき、光束１１２が生成され、光束１１２が観視者１００の片目１０１に投影される。
【０１１２】
これにより、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させることができる。
【０１１３】
なお、上記のステップＳ００１〜Ｓ０１５は、技術的に可能な範囲で入れ替えても良く、また同時に実施しても良い。
【０１１４】
なお、図１に例示したように、車載用表示システム１０において、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端は、視野像ＶＩにおける先行車両７４０に対応する領域の外に配置されている。すなわち、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端は、先行車両７４０の像７４０Ｉよりも外側に配置されている。これにより、第２視野像位置ＰＶ０２が対応する第２位置Ｐ０２（進路を変更することを促す道等の分岐点などの位置）をより正確に知覚させることができる。
【０１１５】
このように、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端は、視野像ＶＩ内における先行車両７４０に対応する領域を含まない位置に配置されることが望ましい。
【０１１６】
また、図１に例示したように、車載用表示システム１０において、表示オブジェクト１８０は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到る連続的な形状を有することができる。これにより、第１視野像位置ＰＶ０１から、先行車両７４０を経て、先行車両７４０よりも先の位置である第２視野像位置ＰＶ０２に到る位置をより分かりやすく知覚させ、第２視野像位置ＰＶ０２の奥行き位置をより正確に知覚させることができる。
【０１１７】
ただし、本発明は、これに限らず、以下に説明するように、表示オブジェクト１８０の表示態様は各種の変形が可能である。
【０１１８】
図１２は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作と特性を示す模式図である。
同図（ａ）は動作を例示する模式図であり、同図（ｂ）は特性を例示するグラフ図である。
図１２（ａ）に表したように、車載用表示システム１０の別の動作では、表示オブジェクト１８０は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到る経路で移動するように生成される。そして、この時も、表示オブジェクト１８０は奥行き情報を有しており、例えば表示オブジェクト１８０の大きさは、第１視野像位置ＰＶ０１の側よりも第２視野像位置ＰＶ０２の側で小さい。
【０１１９】
なお、本具体例では、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端は、視野像ＶＩにおける先行車両７４０に対応する領域の外に配置されている。
すなわち、進路を変更する第２位置Ｐ０１に対応する第２視野像位置ＰＶ０２においては、表示オブジェクト１８０の矢印の先端は、進路を変更する方向に曲げられている。例えば、第１視野像位置ＰＶ０１では矢印の方向は上向きであり、第２視野像位置ＰＶ０２では矢印先端が先行車両７４０の像に重ならない位置まで水平方向に移動させされ、横方向を向いている。
【０１２０】
図１２（ｂ）に表したように、この場合も、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓに良く一致する。
【０１２１】
図１３は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作と特性を示す模式図である。
同図（ａ）は動作を例示する模式図であり、同図（ｂ）は特性を例示するグラフ図である。
図１３（ａ）に表したように、この場合も、表示オブジェクト１８０は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到る経路で移動するように生成される。
ただし、本具体例では、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端は、視野像ＶＩにおける先行車両７４０に対応する領域の内部に配置されている。
【０１２２】
図１３（ｂ）に表したように、この場合も、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓに良く一致するが、図１２（ｂ）と図１３（ｂ）とを比較すると、図１２（ｂ）に例示した特性の方が、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂと設定奥行き距離Ｌｓとの一致の程度はより高い。
【０１２３】
従って、図１２及び図１３に例示した結果から、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端は、視野像ＶＩにおける先行車両７４０に対応する領域の外に配置されることがより望ましいことがわかる。
【０１２４】
これにより、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端が先行車両７４０の像によって遮蔽されることがなくなり、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の奥行き位置をより正確に知覚させることができる。
【０１２５】
図１４は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作を示す模式図である。
図１４に表したように、車載用表示システム１０の別の動作では、表示オブジェクト１８０は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到り、断続的に配列した複数の表示オブジェクト要素１８０ｐを有している。
本具体例では、この複数の表示オブジェクト要素１８０ｐが同時に表示される。
【０１２６】
図１５は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作を示す模式図である。
すなわち、同図（ａ）〜（ｃ）は、異なる時刻における表示オブジェクト１８０の表示状態を例示しており、同図（ａ）が最初の時刻であり、同図（ｂ）は同図（ａ）よりも後の時刻であり、同図（ｃ）は同図（ｂ）よりも後の時刻である。
【０１２７】
図１５（ａ）〜（ｃ）に表したように、車載用表示システム１０において、表示オブジェクト１８０は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到り、断続的に配列した複数の表示オブジェクト要素１８０ｐを有し、この複数の表示オブジェクト要素１８０ｐは、順次に表示され、順次に消える。
【０１２８】
このように、本具体例では、複数の表示オブジェクト要素１８０ｐのうちの第１表示オブジェクト要素１８０ｐ１は、第１表示オブジェクト要素１８０ｐ１よりも第２視野像位置ＰＶ０２の側に配置された第２表示オブジェクト要素１８０ｐ２よりも時間的に先に消える。
このように、表示オブジェクト１８０をテロップのように表示させても良い。
【０１２９】
なお、図１５（ａ）〜（ｃ）に例示した動作において、複数の表示オブジェクト要素１８０ｐの数を多くし、第１視野像位置ＰＶ０１の側の第１表示オブジェクト要素１８０ｐ１と、第２視野像位置ＰＶ０２の側の第２表示オブジェクト要素１８０ｐ２と、の差を小さくした動作が、図１２及び図１３に例示した表示オブジェクト１８０が移動する動作に相当する。
【０１３０】
この他、任意の表示態様によって表示オブジェクト１８０を生成することができる。
【０１３１】
図１６は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作を示す模式図である。
すなわち、同図（ａ）は、進路の変更がなく自車両７３０が進行している場合の表示オブジェクト１８０を例示し、同図（ｂ）は、進路を変更する場合の最初の時刻における表示オブジェクト１８０を例示し、同図（ｃ）は、同図（ｂ）よりも後の時刻における表示オブジェクト１８０を例示している。
【０１３２】
図１６（ａ）に表したように、進路の変更がなく、自車両が道なりに進行している場合には、表示オブジェクト１８０は、例えば、先行車両７４０の手前の奥行き位置に対応して表示される。
【０１３３】
そして、図１６（ｂ）に表したように、進路を変更する際には、先行車両７４０の手前の位置に第１位置Ｐ０１と、進路を変更する位置である第２位置Ｐ０２とが設定され、まず、第１位置Ｐ０１に対応する道路上の第１視野像位置ＰＶ０１から、第２位置Ｐ０２に対応する第２視野像位置ＰＶ０２に向けて、表示オブジェクト１８０の矢印の根元から矢印の先端の方向に向けて矢印が延びる。
【０１３４】
その後、例えば、図１６（ｃ）に表したように、表示オブジェクト１８０の矢印の先端は、第２位置Ｐ０２に対応する第２視野像位置ＰＶ０２の位置に設定される。本具体例では、進路を変更する交差点において進行する方向が、表示オブジェクト１８０の矢印の先端の曲がりによって示されている。
【０１３５】
そして、表示オブジェクト１８０の矢印の根元の部分は大きく（太く）、矢印の先の部分は小さく（細く）表示されることによって、奥行に関する情報を示している。
【０１３６】
なお、上記の各動作において、表示オブジェクト１８０の少なくとも一部は、進路前方の道の表面の位置に対応する視野像内ＶＩの位置に配置されることが望ましい。これにより、表示オブジェクト１８０の奥行き位置をより正確に知覚させることができる。
【０１３７】
なお、車載用表示システム１０において、映像形成部１１０としては、例えば、ＬＣＤの他に、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、及び、ＭＥＭＳ（Micro-electro-mechanical System）等の各種光スイッチを用いることができる。また、映像形成部１１０には、レーザプロジェクタやＬＥＤ（発光ダイオード）プロジェクタなどを用いることもでき、この場合は、レーザビームにより映像を形成する。映像形成部１１０として、光源としてＬＥＤを用いたＬＣＤを用いた場合は、装置を小型・省電力化できる。
【０１３８】
なお、上記では、光束１１２の発散角を制御する手段としてレンチキュラーレンズ１２０ｂを用いたが、この他に、拡散角度を制御した拡散板などを用いることもできる。
【０１３９】
ミラー１２６は、駆動部１２６ａによって角度調整ができるようにすることができる。ミラー１２６として、平面鏡以外に、パワーを持った反射面として、凹面ミラーを用いることができ、この場合も駆動部１２６ａによって、その角度を変えることができる。なお、表示される映像においては、ミラー１２６の角度などに依存した画像の歪みが発生することがあるが、これは映像データ生成部１３０において、歪み補正を行うことで、歪みのない映像を観視者１００に呈示することができる。
【０１４０】
車載用表示システム１０において、発散角が制御された光束１１２が観視者１００に到達し、観視者１００は片目１０１で映像を観視するが、観視者１００の両眼の間隔は平均６ｃｍであるので、観視者１００の頭部１０５上における光束１１２の幅を６ｃｍ程度に制御すると両眼に映像が投影されることがない。なお、映像の見易さから観視者１００の優位眼に映像を投影することが好ましい。
【０１４１】
なお、上記の具体例では、制御部２５０は、投影部１２０の一部を構成するミラー１２６に連結された駆動部１２６ａを制御して、ミラー１２６の角度を制御したが、例えば、投影部１２０を構成する各種の光学部品を制御して、投影範囲１１４ａを制御することができる。また、制御部２５０は、映像形成部１１０を制御して映像の輝度やコントラストなどを調整しても良い。
【０１４２】
なお、上記の具体例では、制御部２５０によって、推定された片目１０１の位置に基づいて光束１１２の投影範囲１１４ａと投影位置１１４の少なくともいずれかを自動的に調整するが、本発明はこれに限らない。例えば、推定された片目１０１の位置に基づいて光束１１２の投影範囲１１４ａと投影位置１１４の少なくともいずれかを手動で調整するようにしても良い。この場合は、例えば、投影部１２０によって撮像された観視者１００の頭部１０５の画像を何らかのディスプレイで見ながら、駆動部１２６ａを手動で制御して、ミラー１２６の角度を制御することができる。
【０１４３】
映像データ生成部１３０は、前方情報取得部４１０で取得された前方情報と、観視者１００の推定された片目１０１の位置と、に基づいて表示オブジェクト１８０を含む映像に関するデータを生成する。片目１０１の位置が実質的に変動しない場合は、表示オブジェクト１８０は、前方情報取得部４１０で取得された前方情報に基づいて生成しても良く、この場合も、前方情報と片目１０１の位置とに基づいて表示オブジェクト１８０を含む映像に関するデータを生成するものとする。
【０１４４】
なお、位置推定部２１０の演算部２１３においては、例えば、特許第３２７９９１３号公報などに記載されている人物認証に関する技術を用いて、観視者１００の顔認識と顔部品としての眼球位置を算出し、観視者１００の映像を投影する片目１０１の位置を判断して推定する。
【０１４５】
図１７は、本発明の第１の実施形態に係る別の車載用表示システムの構成を示す模式図である。
図１７に表したように、本実施形態に係る別の車載用表示システム１１は、前方情報検出部４２４と、経路生成部４５０と、をさらに備える。これ以外は、車載用表示システム１０と同様とすることができるので説明を省略する。
【０１４６】
前方情報検出部４２４は、例えば、前方撮像部４２１（カメラ）と、前方撮像部４２１で撮像した画像を画像解析する画像解析部４２２と、画像解析部４２２で解析された画像から、道路や交差点の形状や障害物などに関する各種の情報を抽出し、前方情報を生成する前方情報生成部４２３と、を有している。これにより、前方情報として、前方情報検出部４２４により検出された前方の道路状況（道路や交差点の形状など）に関するデータが取得される。
【０１４７】
そして、前方情報検出部４２４によって検出された前方情報が、前方情報取得部４１０に供給される。
【０１４８】
また、前方情報検出部４２４は、前方撮像部４２１によって撮像した画像を画像解析することによって、先行車両７４０に関する情報も検出でき、前方情報検出部４２４によって検出された先行車両情報を先行車両情報取得部４２０に供給しても良い。
【０１４９】
なお、前方情報検出部４２４は、前方情報取得部４１０または先行車両情報取得部４２０に内蔵されても良い。
【０１５０】
一方、経路生成部４５０は、自車両７３０が進行すると推測される経路情報（ルート情報）を生成する。
【０１５１】
経路生成部４５０は、例えば、地図情報等と自車両７３０の現在位置とに基づいて、自車両７３０が進行すると推測される経路を算出する。このとき、例えば、いくつかの経路の候補を算出し、自車両７３０の操縦者である観視者１００に選択を促して、その結果に基づき、経路を決定するようにしても良い。
【０１５２】
そして、図１１に関して説明したように、生成された経路情報に基づいて、進路を変更する位置を求め、これに基づき表示オブジェクト１８０を生成する。
【０１５３】
なお、この経路生成部４５０は、例えば、映像データ生成部１３０に内蔵させることもできる。また、車載用表示システムに内蔵される各種の構成要素に内蔵されても良い。
【０１５４】
なお、この経路生成部４５０は、車載用表示システム１１に設けられなくても良い。例えば、自車両７３０内に別途設けられるナビゲーションシステムに、経路生成部４５０に相当する部分が設けられ、そのナビゲータシステムで生成された、自車両７３０が進行すると推測される経路を入手して、映像データ生成部１３０は、表示オブジェクト１８０を含む映像データを生成しても良い。
【０１５５】
さらに、経路生成部４５０に相当する部分は、自車両７３０とは別に設けられても良い。この場合は、例えば無線技術によって、自車両７３０とは別に設けられた経路生成部４５０に相当する部分からデータを入手して、映像データ生成部１３０は、表示オブジェクト１８０を含む映像データを生成することができる。
【０１５６】
このように、経路生成部４５０（及びそれに相当する部分）は、任意の場所に設けることができる。
【０１５７】
図１８は、本発明の第１の実施形態に係る別の車載用表示システムの構成を示す模式図である。
図１８に表したように、本実施形態に係る別の車載用表示システム１２は、映像投影部１１５の構成が、図２に例示した車載用表示システム１０とは異なっている。具体的には、映像形成部１１０及び投影部１２０の構成が異なっている。また、本具体例は、制御部２５０が設けられていない例である。これ以外は、車載用表示システム１０と同様なので説明を省略する。
【０１５８】
本実施例に係る車載用表示システム１２においても、映像形成部１１０としては、例えば、ＬＣＤ、ＤＭＤ及びＭＥＭＳ等の各種光スイッチを用いることができる。なお、映像形成部１１０には、レーザプロジェクタやＬＥＤプロジェクタなどを用いることもできる。
【０１５９】
本具体例では、投影部１２０には、例えば、光源１２１、テーパライトガイド１２２、第１レンズ１２３、可変アパーチャ１２４、第２レンズ１２５、例えば凹面状の可動式のミラー１２６、及び、非球面フレネルレンズ１２７が用いられている。
なお、例えば、第１レンズ１２３の焦点距離をｆ１、第２レンズ１２５の焦点距離をｆ２とすると、可変アパーチャ１２４は、第１レンズ１２３からｆ１の距離で、第２レンズ１２５からｆ２の距離の位置に設置されている。
【０１６０】
そして、第２レンズ１２５から出射した光束は、映像形成部１１０に入射し、映像形成部１１０で形成された映像に基づいて変調された光束１１２となる。
【０１６１】
その光束１１２は、ミラー１２６及び非球面フレネルレンズ１２７を経て、車載用表示システム１２が搭載される自車両７３０のフロントガラス７１０の反射体７１１により反射され、観視者１００の片目１０１に投影される。
【０１６２】
なお、光源１２１には、ＬＥＤや高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザなど各種のものを用いることができる。また、非球面フレネルレンズ１２７は、例えば、フロントガラス７１０の形状に合わせて光束１１２の形（断面形状など）を制御できるように設計することができる。
【０１６３】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る表示方法について説明する。
図１９は、本発明の第２の実施形態に係る表示方法を示すフローチャート図である。
図１９に表したように、本発明の第２の実施形態に係る表示方法では、まず、自車両７３０の進路前方に関する前方情報を取得する（ステップＳＳ１）。そして、進路前方に存在する先行車両７４０に関する先行車両情報を取得する（ステップＳＳ２）。そして、自車両７３０に搭乗する観視者１００者の片目１０１の位置を推定する（ステップＳＳ３）。
【０１６４】
そして、前方情報と片目１０１の位置とに基づいて、観視者１００が自車両７３０の進路前方を観視したときの視野像ＶＩを推定する（ステップＳＳ４）。
【０１６５】
そして、先行車両７４０の位置よりも自車両７３０の側の第１位置Ｐ０１に対応する視野像ＶＩ内における第１視野像位置ＰＶ０１から、先行車両７４０の位置の第１位置Ｐ０１とは反対の側であって自車両７３０が進路を変更すると推定される第２位置Ｐ０２に対応する視野像ＶＩ内における第２視野像位置ＰＶ０２に到り、奥行き情報を有する表示オブジェクト１８０を生成する（ステップＳＳ５）。
【０１６６】
そして、表示オブジェクト１８０を有する映像を含む光束１１２を生成する（ステップＳＳ６）。そして、光束１１２を推定された片目１０１の位置に基づいて観視者１００の片目１０１に向けて投影する（ステップＳＳ７）。
【０１６７】
これにより、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させる単眼視の表示方法が提供できる。
【０１６８】
なお、上記のステップＳＳ１〜ＳＳ７は、技術的に可能な範囲で入れ替えても良く、また同時に実施しても良い。
【０１６９】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る車両について説明する。
本実施形態に係る車両は、上記の自車両７３０である。すなわち、図２に例示したように、自車両７３０は、第１の実施形態に係るいずれかの車載用表示システムと、前記車載用表示システムから出射される光束１１２を観視者１００に向けて反射させるフロントガラス７１０と、を備える。
【０１７０】
例えば、図２に例示したように、自車両７３０は、例えば、観視者１００からみて自車両７３０のダッシュボード７２０の奥に、車載用表示システム１０を備える。
【０１７１】
これにより、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させる単眼視の表示を提供できる車両が提供できる。
【０１７２】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、車載用表示システム、表示方法及び車両を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１７３】
その他、本発明の実施の形態として上述した車載用表示システム、表示方法及び車両を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての車載用表示システム、表示方法及び車両も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１７４】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１７５】
１０、１１、１２ 車載用表示システム
１００ 観視者
１０１ 片目
１０１ａ 仮想視点
１０５ 頭部
１１０ 映像形成部
１１２ 光束
１１４ 投影位置
１１４ａ 投影範囲
１１５ 映像投影部
１２０ 投影部
１２０ａ 結像レンズ
１２０ｂ レンチキュラーレンズ
１２１ 光源
１２２ テーパライトガイド
１２３ 第１レンズ
１２４ 可変アパーチャ
１２５ 第２レンズ
１２６ ミラー
１２６ａ 駆動部
１２７ 非球面フレネルレンズ
１３０ 映像データ生成部
１８０ 表示オブジェクト１８０
１８０ｐ 表示オブジェクト要素
１８０ｐ１ 第１表示オブジェクト要素
１８０ｐ２ 第２表示オブジェクト要素
１８０ｖ 表示オブジェクト
２１０ 位置推定部
２１１ 撮像部
２１２ 画像処理部
２１３ 演算部
２５０ 制御部
３１０ 虚像
３１０ａ 虚像形成位置
４１０ 前方情報取得部
４１０ａ 前方情報データ格納部
４２０ 先行車両情報取得部
４２１ 前方撮像部
４２２ 画像解析部
４２３ 前方情報生成部
４２４ 前方情報検出部
４５０ 経路生成部
５１０ 表示映像
５１１ 現在位置
５１２ 建物情報等
５１４ 車両情報
５２０ 外界映像
５２１ ターゲットの位置
５２１ｖ 視野像ＶＩ内の位置
５３０ 前方情報
５３０ｖ 像
７１０ フロントガラス
７１１ 反射体
７２０ ダッシュボード
７３０ 自車両（車両）
７４０ 先行車両
７４０Ｉ 先行車両の像
Ｏ 基準位置
Ｐ 視野像位置
Ｐ０１ 第１位置
Ｐ０２ 第２位置
Ｐ１ 表示オブジェクト位置
Ｐ７４０ 先行車両の位置
ＰＶ０１ 第１視野像位置
ＰＶ０２ 第２視野像位置
ＰＶ３０、ＰＶ４５、ＰＶ６０、ＰＶ７５、ＰＶ１２０ 位置
Ｑ 実空間位置
ＲＳ 実空間
ＶＩ 視野像
ＶＳ 仮想空間（映像空間）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用表示システム、表示方法及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用の表示装置として、車両の速度等の運行情報や目的地へのナビゲーション情報などの車両情報をフロントガラスに投影して、外界情報と車両情報とを同時に視認可能とするＨＵＤ（Head-Up Display）が開発されている。
【０００３】
ＨＵＤは、見るヒトに対して直感的な表示の呈示が可能であり、運転者が観察する背景にマッチさせて経路表示などの情報の表示を行うことが提案されている。例えば、外界の状況に応じて表示する図形を変える方法（特許文献１）や、車速に応じて表示する図像等の大きさを変える方法（特許文献２）が提案されている。
【０００４】
これらの技術を含め、通常のＨＵＤの場合には、ＨＵＤの表示は両眼で観察される。ＨＵＤによって表示される虚像の奥行き位置は、光学的に設計された位置（光学的表示位置）であり、多くの場合、運転者から２〜３ｍ先の位置に設定される。従って、両眼視のＨＵＤの場合、運転者が運転中に遠方を見ながらＨＵＤの表示を同時に見ようとすると、ＨＵＤの表示物は２重像となって認識されるため、非常に見にくい。逆に、ＨＵＤの表示を見ようとすると、両眼視差によって表示像は２〜３ｍ先に認識されるために、背景の遠方を同時に認識することが困難である。
【０００５】
さらに、ＨＵＤの表示像はフロントガラスなどに反射されて観察されるので、フロントガラスの反射スクリーンの厚さに起因した２重像が発生し、これによっても表示が見難くなる。
【０００６】
このように、両眼視差に起因した見難さを解消するために、片目で表示像を観察する単眼視ＨＵＤが提案されている。例えば、両眼視差をなくして、ＨＵＤによる表示物の奥行き位置を光学的表示位置よりも遠くに見せる目的で片目のみに表示像を提示する技術がある。
また、上記の２重像を防止する目的で、片目のみに表示像を呈示する技術が提案されている（特許文献３）。
【０００７】
このような単眼視ＨＵＤにおいて、前方に先行車があった場合、表示オブジェクトが先行車に重なったときには表示オブジェクトは先行車よりも手前に表示されることから、遮蔽効果によって表示オブジェクトは先行車よりも手前にあるように見える。従って、表示オブジェクトを先行車よりも遠方に知覚させることが困難である。特に、経路案内をするナビゲーション表示の場合には、先行車よりも遠い位置の曲がり角などを表示することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２８４４５８号公報
【特許文献２】特開２００６−１７６２６号公報
【特許文献３】特開平７−２２８１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させる単眼視の車載用表示システム、表示方法及び車両を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、自車両の進路前方に関する前方情報を取得する前方情報取得部と、前記進路前方に存在する先行車両に関する先行車両情報を取得する先行車両情報取得部と、前記自車両に搭乗する観視者の片目の位置を推定する位置推定部と、前記前方情報取得部によって取得された前記前方情報と前記片目の位置とに基づいて、前記観視者が前記自車両の前記進路前方を観視したときの視野像を推定し、前記推定された視野像に基づいて、前記進路前方の目的の位置に対応する前記視野像内の位置に前記表示オブジェクトが配置されるように前記表示オブジェクトを生成し、前記表示オブジェクトを有する映像情報を含む光束を生成し、前記光束を前記片目の位置に基づいて前記観視者の前記片目に向けて投影する映像投影部であって、前記前方情報取得部によって取得された前記先行車両の位置よりも前記自車両の側の第１位置に対応する前記視野像内における第１視野像位置から、前記先行車両の位置の前記第１位置とは反対の側であって前記自車両が進路を変更すると推定される第２位置に対応する前記視野像内における第２視野像位置に到り、奥行き情報を有する前記表示オブジェクトを生成する映像投影部と、を備えたことを特徴とする車載用表示システムが提供される。
【００１１】
また、本発明の他の一態様によれば、自車両の進路前方に関する前方情報を取得し、前記進路前方に存在する先行車両に関する先行車両情報を取得し、前記自車両に搭乗する観視者の片目の位置を推定し、前記前方情報と前記片目の位置とに基づいて、前記観視者が前記自車両の前記進路前方を観視したときの視野像を推定し、前記先行車両の位置よりも前記自車両の側の第１位置に対応する前記視野像内における第１視野像位置から、前記先行車両の位置の前記第１位置とは反対の側であって前記自車両が進路を変更すると推定される第２位置に対応する前記視野像内における第２視野像位置に到り、奥行き情報を有する前記表示オブジェクトを生成し、前記表示オブジェクトを有する映像を含む光束を生成し、前記光束を前記片目の位置に基づいて前記観視者の前記片目に向けて投影することを特徴とする表示方法が提供される。
【００１２】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の車載用表示システムと、前記車載用表示システムから出射される前記光束を前記観視者に向けて反射させるフロントガラスと、を備えたことを特徴とする車両が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させる単眼視の車載用表示システム、表示方法及び車両が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作状態を示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの特性を示すグラフ図である。
【図８】第１の比較例の車載用表示システムの動作と特性を示す模式図である。
【図９】第２の比較例の車載用表示システムの動作と特性を示す模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作と特性を示す模式図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示すフローチャート図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作と特性を示す模式図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作と特性を示す模式図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作を示す模式図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作を示す模式図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作を示す模式図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態に係る別の車載用表示システムの構成を示す模式図である。
【図１８】本発明の第１の実施形態に係る別の車載用表示システムの構成を示す模式図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る表示方法を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示す模式図である。
図２は、本実施形態に係る車載用表示システムの構成を示す模式図である。
図３は、本実施形態に係る車載用表示システムの動作状態を示す模式図である。
図４〜６は、本実施形態に係る車載用表示システムの動作を示す模式図である。
【００１７】
まず、図２〜図６によって、本実施形態に係る車載用表示ステムの構成及び動作の概要を説明する。
図２に表したように、本実施形態に係る車載用表示システム１０は、前方情報取得部４１０と先行車両情報取得部４２０と位置推定部２１０と映像投影部１１５とを備える。
【００１８】
前方情報取得部４１０は、自車両７３０の進路前方に関する情報である前方情報を取得する。先行車両情報取得部４２０は、自車両７３０の進路前方に存在する先行車両７４０に関する先行車両情報を取得する。位置推定部２１０は、自車両７３０に搭乗する観視者１００の片目１０１の位置を推定する。映像投影部１１５は、表示オブジェクト１８０を有する映像を含む光束１１２を、推定された片目１０１の位置に基づいて観視者１００の片目１０１に向けて投影する。
【００１９】
自車両７３０は、例えば自動車などの車両であり、観視者１００はその自動車を操縦する運転者（操縦者）である。すなわち、自車両７３０は、本実施形態に係る車載用表示システム１０が搭載される車両である。
【００２０】
前方情報は、自車両７３０の進路前方に関する情報であり、自車両７３０が進行すると推定される進行方向に関する進路前方に関する情報であり、道路や交差点の形状等を含む情報である。
【００２１】
前方情報取得部４１０は、例えば、カメラなどによって撮像された自車両７３０の前方の像に基づいて前方情報を取得する。また、例えば、自車両７３０の位置をＧＰＳ（Global Positioning System）機能を用いて特定し、これに基づいて、各種の通信機能を用いて前方情報を取得する。また、例えば、道路や建物等に設置される撮像機能やレーダ機能とそれと連結された各種のデータベースとの通信によって、前方情報を取得しても良い。このように、前方情報取得部４１０における前方情報の取得方法は任意である。
【００２２】
先行車両７４０は、例えば、自車両７３０の進路前方において、自車両７３０との距離が予め定められた距離以内に存在する車両である。例えば、この予め定められた距離は、例えば自車両７３０の移動速度や、自車両７３０が進行している道の幅などの各種の状況によって変えることができる。
【００２３】
先行車両情報取得部４２０は、この先行車両７４０に関する先行車両情報を取得する。先行車両情報は、先行車両７４０の有無に関する情報を含む。すなわち、例えば、自車両７３０との距離が予め定められた距離以内に存在するという先行車両情報が取得できた場合には、先行車両７４０が存在するとし、それ以外の場合は、先行車両７４０が存在しないとする。
【００２４】
先行車両情報取得部４２０は、例えば、カメラなどによって撮像された先行車両７４０の像に基づいて先行車両情報を取得する。また、例えば、車車間通信システムや路車間通信システムを用いて、先行車両情報を取得する。また、例えば、自車両７３０及び他車両のそれぞれの位置情報の例えば衛星通信システムを用いた授受によって、先行車両情報を取得する。このように、先行車両情報取得部４２０における先行車両情報の取得方法は任意である。
【００２５】
表示オブジェクト１８０は、車載用表示システム１０が観視者１００に呈示する映像に設けられるものであり、例えば、車載用表示システム１０が搭載される自車両７３０の運行情報に関する、進行方向を示す矢印等を含む表示の内容物である。すなわち、表示オブジェクト１８０は、例えば、ナビゲーションシステムにおける経路を示す矢印である。
【００２６】
このような表示オブジェクト１８０は、例えば、地図情報から目的地までの経路を生成するナビゲーションシステムによって求められた経路と、例えばＧＰＳ等によって求められた自車両７３０の位置と、によって求められた、自車両７３０が進行すると予想される進行方向に基づいて生成される。なお、上記の経路を求める部分や自車両７３０の位置を求める部分は、車載用表示システム１０の内部に組み込まれても良く、また、車載用表示システム１０が搭載される自車両７３０に組み込まれても良い。
【００２７】
図２に例示したように、車載用表示システム１０は、例えば自車両７３０の中、すなわち、例えば、操縦者である観視者１００からみて自車両７３０のダッシュボード７２０の奥に設けられる。
【００２８】
映像投影部１１５は、例えば、映像データ生成部１３０と、映像形成部１１０と、投影部１２０と、を有する。
【００２９】
映像データ生成部１３０は、表示オブジェクト１８０を有する映像に関するデータを生成する。そして、映像データ生成部１３０で生成された映像データを含む映像信号は、映像形成部１１０に供給される。
【００３０】
映像形成部１１０は、映像データ生成部１３０から供給された映像信号に基づいて、映像形成部１１０の例えば画面に映像を形成する。映像形成部１１０としては、例えば、光源を有する液晶表示装置ＬＣＤを用いることができる。
【００３１】
そして、投影部１２０は、映像形成部１１０で形成された映像を観視者１００の片目１０１に投影する。
【００３２】
投影部１２０には、例えば、投影レンズ、ミラー、及び、発散角（拡散角）を制御する各種の光学素子が用いられる。また、場合によっては、投影部１２０は光源を含む。
本具体例では、投影部１２０として、結像レンズ１２０ａ、発散角を制御するレンチキュラーレンズ１２０ｂ、ミラー１２６及び非球面フレネルレンズ１２７が用いられている。
【００３３】
そして、映像形成部１１０から出射した光束１１２は、結像レンズ１２０ａ、レンチキュラーレンズ１２０ｂ、ミラー１２６及び非球面フレネルレンズ１２７を経て、車載用表示システム１０が搭載される自車両７３０の例えばフロントガラス７１０（ウインドシールド、透明板）に設けられる反射体７１１（半透明の反射体）により反射され、観視者１００の片目１０１に投影される。そして観視者１００は、反射体７１１を介して、虚像形成位置３１０ａの位置に形成された表示オブジェクト１８０の虚像３１０を知覚する。
【００３４】
なお、映像投影部１１５の構成は任意であり、例えば、上記の映像データ生成部１３０、映像形成部１１０及び投影部１２０のそれぞれの構成も任意である。これらに関しては、後述するように各種の変形が可能である。
【００３５】
一方、位置推定部２１０は、観視者１００の映像が投影される片目１０１を推定する。位置推定部２１０は、例えば、観視者１００を撮像する撮像部２１１と、撮像部２１１によって撮像された撮像画像を画像処理する画像処理部２１２と、画像処理部２１２で画像処理されたデータに基づいて、観視者１００の片目１０１の位置を判断し、推定する演算部２１３と、を含むことができる。
【００３６】
なお、撮像部２１１は、例えば、自車両７３０の運転席の前方や側方に配置され、例えば、操縦者である観視者１００の顔面の像を撮像し、上記のように、観視者の片目１０１の位置を推定する。
【００３７】
さらに、本具体例では、制御部２５０がさらに設けられており、制御部２５０は、位置推定部２１０で推定された観視者１００の片目１０１の位置に基づいて、映像投影部１１５を制御することにより、光束１１２の投影範囲１１４ａと投影位置１１４の少なくともいずれかを調整することができる。
【００３８】
制御部２５０は、例えば、投影部１２０の一部を構成するミラー１２６に連結された駆動部１２６ａを制御して、ミラー１２６の角度を制御することによって、投影位置１１４を制御する。これにより、観視者１００の頭部１０５が動いた際にも、それに追従して、映像の呈示位置を制御することが可能となり、観視者１００の頭部１０５の移動による映像呈示位置からの外れがなくなり、実用的な観視範囲を広くすることが可能になる。
【００３９】
図３に表したように、本実施形態に係る車載用表示システム１０においては、表示映像５１０として、表示オブジェクト１８０が表示され、フロントガラス７１０の反射体７１１（図示せず）に投影して表示される。これにより、観視者１００は、外界映像５２０と表示映像５１０とを同時に見る。このように、車載用表示システム１０は車載用のＨＵＤとして用いられる。
【００４０】
なお、表示オブジェクト１８０は、外界映像５２０の位置に対応させて表示映像５１０内での位置が制御される。
表示映像５１０は、このような表示オブジェクト１８０の他に、外界映像５２０とは独立して制御される、例えば、現在位置５１１、周辺の建物情報等５１２、速度や燃料等の車両情報５１４等を含むことができる。
【００４１】
ＨＵＤは背景（外界映像５２０）に重畳した表示ができるため、観視者１００は直感的に表示を把握できることが利点である。特に、単眼視ＨＵＤは、観視者１００の注視点が遠くにあってもＨＵＤ表示も同時に見ることが可能であるので、外界に重畳させる表示に向いている。
【００４２】
表示オブジェクト１８０を生成する映像投影部１１５の例えば映像データ生成部１３０は、仮想的な映像空間を有することができる。この仮想的な映像空間は、表示オブジェクト１８０が表示される虚像の表示位置を基準として、実空間と対応付けがされている。そして、仮想的な映像空間内の座標位置が、実空間に反映されるように表示オブジェクト１８０が生成される。
【００４３】
図４に表したように、車載用表示システム１０においては、表示オブジェクト１８０は、表示オブジェクト１８０が示す実空間ＲＳ内の目的の位置に対応した、観視者１００の視野像ＶＩ内の位置に生成される。
【００４４】
すなわち、映像投影部１１５は、前方情報取得部４１０によって取得された前方情報と、位置推定部２１０によって推定された片目１０１の位置と、に基づいて、観視者１００が自車両７３０の進路前方を観視したときの視野像ＶＩを推定する。例えば、観視者１００が、進路前方を観視したときの道等の前方情報５３０を観視者１００がどのように見ているかを推定し、推定した視野像ＶＩに、実空間ＲＳの道等の前方情報５３０に対応した像５３０ｖを推定する。なお、この際、像５３０ｖは実際に像として形成されなくとも良く、実空間ＲＳにおける前方情報５３０の各位置に対応した仮想的な位置であっても良い。
【００４５】
そして、推定された視野像ＶＩに基づいて、進路前方の目的の位置（ターゲットの位置５２１）に対応する視野像ＶＩ内の位置（視野像ＶＩ内の位置５２１ｖ）に表示オブジェクト１８０が配置されるように表示オブジェクト１８０は生成される。
上記の視野像ＶＩの推定及び表示オブジェクト１８０の配置の方法の例に関しては後述する。
【００４６】
そして、映像投影部１１５は、表示オブジェクト１８０を有する映像を含む光束１１２を生成し、光束１１２を位置推定部２１０によって推定された片目１０１の位置に基づいて観視者１００の片目１０１に向けて投影する。
【００４７】
これにより、観視者１００は、視野像ＶＩ内に生成された表示オブジェクト１８０を、表示オブジェクト１８０が対応する進路前方の背景の像と重畳して観視することで、背景の像と表示オブジェクト１８０とを違和感無く見ることができる。
【００４８】
この時、進路前方の実空間における３次元の軸（ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸）に対応させて、視野像ＶＩ内に３次元の軸（ｘ１軸、ｙ１軸及びｚ１軸）を定義することができる。さらに、視野像ＶＩに対応する仮想空間ＶＳ内における３次元の軸（α軸、β軸及びγ軸）を定義することができる。
【００４９】
例えばｚ軸は、自車両７３０の進行方向であり、ｘ軸方向は左右方向であり、ｙ軸は上下方向とする。そして、ｘ１軸、ｙ１軸及びｚ１軸は、視野像ＶＩ内においてｘ軸、ｙ軸及びｚ軸にそれぞれ対応する軸である。そして、α軸、β軸及びγ軸は、仮想空間ＶＳ内において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸にそれぞれ対応する軸である。
【００５０】
なお、視野像ＶＩ内の３次元の空間は、観視者１００と視野像ＶＩとの間の距離（ｚ１方向の距離）が一定であるとして、視野像ＶＩは、例えば縦軸Ｖａ（ｙ１軸に相当）と横軸Ｈａ（ｘ１軸に相当）の２次元の空間（平面）を有するとすることができる。
【００５１】
そして、例えば、仮想空間ＶＳ内の所定の位置に、仮想視点１０１ａ（仮想式な視点）が設定され、仮想視点１０１ａの位置から仮想空間ＶＳ内の表示オブジェクト１８０ｖを見たときに、表示オブジェクト１８０が奥行き情報を有するように表示オブジェクト１８０を生成する。
【００５２】
すなわち、実空間ＲＳにおける奥行きに対応した仮想空間ＶＳにおいて奥行き情報を有するように、表示オブジェクト１８０の例えば大きさや形状が制御される。表示オブジェクト１８０は、例えば遠近法による奥行き情報を有する。
【００５３】
例えば、仮想空間ＶＳにおいて、仮想視点１０１ａに近い側では、表示オブジェクト１８０は大きく、遠い側では表示オブジェクト１８０は小さく制御される。
この時、視野像ＶＩに重畳されて表示される表示オブジェクト１８０の大きさは、例えば、上方向（ｙ１の値が増大する方向）に行くに従って小さくなり、下方向（ｙ１の値が小さくなる方向）に行くに従って大きくなる。
【００５４】
これによって、観視者１００は、表示オブジェクト１８０を観視したときに、表示オブジェクト１８０が知覚されるべき実空間ＲＳ内での奥行きの位置に、表示オブジェクト１８０を知覚し易くなる。
【００５５】
なお、表示オブジェクト１８０の形状は、図４に例示したように、曲率を持った矢印の形状や、進路を変更する地点に変曲点を持った形状などとすることができる。そして、その形状は、上記のように、奥行き情報を有する形状である。
【００５６】
以下、視野像ＶＩを推定する方法の一例について説明する。
図５は、車載用表示システム１０における座標系を例示している。すなわち、同図（ａ）は観視者１００の頭上からみたときの模式図であり、同図（ｂ）は観視者１００の側面方向から見たときの模式図である。
【００５７】
ここで、同図（ａ）及び（ｂ）に表したように、（ｘ、ｙ、ｚ）座標系において、観視者１００の観視する片目（例えば、優位眼であり、例えば右目）１０１の位置を片目位置Ｅ（Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚ）とする。
そして、本実施形態に係る車載用表示システム１０によって形成される表示オブジェクト１８０を含む光束１１２が、自車両７３０の反射体７１１において反射される位置を、視野像ＶＩ内の位置である視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚ）とする。
【００５８】
ここで、所定の基準位置Ｏ（０、ｈ１、０）を定める。ここで座標軸の原点を地面に接する位置とし、（０、０、０）とする。すなわち、基準位置Ｏは、座標軸の原点から高さｈ１の位置である。
【００５９】
そして、上記の所定の基準位置Ｏからみたときの、自車両７３０の進路前方における任意の位置を実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）とする。なお、実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）は、前方情報取得部４１０によって取得された前方情報に基づいて求められる。
【００６０】
基準位置Ｏからみて、片目位置Ｅのｘ軸方向におけるシフト量をｗ１とし、視野像位置Ｐのｘ軸方向におけるシフト量をｗ２とし、実空間位置Ｑのｘ軸方向におけるシフト量をｗ３とする。
一方、座標軸の原点からみて、片目位置Ｅのｙ軸方向におけるシフト量がＥｙであり、基準位置Ｏからみて、視野像位置Ｐのｙ軸方向におけるシフト量が（ｈ１−ｈ２）であり、実空間位置Ｑのｙ軸方向におけるシフト量が（ｈ１−ｈ３）である。
【００６１】
また、基準位置Ｏと視野像位置Ｐとの間のｚ軸方向の距離を距離Ｉとし、基準位置Ｏと実空間位置Ｑとの間のｚ軸方向の距離を距離Ｌとする。
【００６２】
実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）は奥行き情報であるＱｚに関するデータを有しているが、このような実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）は、視野像ＶＩ内においては、ｘ１−ｙ１平面内の２次元の位置として推定されるので、以下では、ｘ１軸方向とｙ１軸方向とに対応するｘ軸方向とｙ軸方向とに関して説明する。
【００６３】
図５（ａ）に例示したように、ｘ軸方向に関していうと、実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ）のｘ軸からのシフト量ｗ３と、視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）のｘ軸からのシフト量ｗ２と、の比は、距離Ｌと距離Ｉとの比と同一である。従って、基準位置Ｏに観視者１００の片目１０１が配置されているときは、視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）のｘ軸方向の値すなわち、シフト量ｗ２はｗ３×Ｉ／Ｌによって求まる。もし、観視者１００の片目１０１が基準位置Ｏからずれている場合は、そのずれ量、すなわち、距離Ｅｘ（ｗ１）によって補正すれば良い。
【００６４】
一方、図５（ｂ）に例示したように、Ｙ軸方向に関していうと、実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ）のｙ軸方向におけるシフト量（ｈ１−ｈ３）と、視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）のｙ軸方向におけるシフト量（ｈ１−ｈ２）と、の比は、距離Ｌと距離Ｉとの比と同一である。従って、基準位置Ｏに観視者１００の片目１０１が配置されているときは、視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）のｙ軸方向の値、すなわちシフト量（ｈ１−ｈ２）が、（ｈ１−ｈ３）×Ｉ／Ｌによって求まる。もし、観視者１００の片目１０１が基準位置Ｏからずれている場合は、そのずれ量、すなわち、距離（ｈ１−Ｅｙ）によって補正すれば良い。
【００６５】
このように、観視者１００が自車両７３０の進路前方を観視したときの実空間ＲＳにおける実空間位置Ｑが対応する視野像ＶＩにおける視野像位置Ｐを推定することができる。
【００６６】
上記の実空間ＲＳから視野像ＶＩを推定する方法と同様の方法によって、表示オブジェクト１８０が示す実空間ＲＳ内の目的の位置に対応した視野像ＶＩ内の位置に、表示オブジェクト１８０を生成することができる。
【００６７】
例えば、視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚ）に表示オブジェクト１８０が配置されるとする。この時、表示オブジェクト１８０が配置される位置は、表示オブジェクト１８０に含まれる各点の位置である。
【００６８】
そして、上記の所定の基準位置Ｏからみたときに、表示オブジェクト１８０の虚像が実空間上に知覚される位置を、上記の実空間位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）とする。この時、距離Ｌは、表示オブジェクト１８０を設定する際の設定奥行き距離となる。すなわち、基準位置Ｏからみて設定奥行き距離の位置が奥行き目標位置となる。
【００６９】
シフト量ｗ３とシフト量ｗ２との比が、距離Ｌと距離Ｉとの比と同一であること、及び、シフト量（ｈ１−ｈ３）とシフト量（ｈ１−ｈ２）との比が、距離Ｌと距離Ｉとの比と同一であることに基づいて、表示オブジェクト１８０を実空間ＲＳに対応した視野像ＶＩ内の所定の位置に配置して生成することができる。
【００７０】
図６（ａ）は、片目位置Ｅ（Ｅｘ、Ｅｙ）の位置を例示している。すなわち、同図は、撮像部２１１によって撮像された観視者１００の頭部１０５の撮像画像を例示している。同図に表したように、この撮像画像が画像処理部２１２で画像処理され、演算部２１３によって、観視者１００の片目１０１の位置が判断され、推定される。このようにして、基準位置Ｏから見たときの片目１０１の位置である片目位置Ｅ（Ｅｘ、Ｅｙ）が、位置推定部２１０によって推定される。すなわち、Ｅｘ及びＥｙが位置推定部２１０によって算出される。
【００７１】
図６（ｂ）は、表示オブジェクト１８０が配置される視野像ＶＩ内のターゲットの位置の視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）を例示している。同図には、前方情報取得部４１０で取得された前方情報の像５３０ｖ（道路の幅や形状など）が例示されている。そして、表示オブジェクト１８０を表示すべきターゲットの位置に対応する視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）が求められる。すなわち、例えば、自車両７３０の進行する道において表示オブジェクト１８０を表示すべき位置に対応した位置が、視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）として求められる。
【００７２】
図６（ｃ）は、視野像ＶＩに重畳して知覚される表示オブジェクト１８０の表示オブジェクト位置Ｐ１（Ｐｘ１、Ｐｙ１）を例示している。すなわち同図は、車載用表示システム１０によって、自車両７３０の反射体７１１に投影される表示オブジェクト１８０の位置である表示オブジェクト位置Ｐ１（Ｐｘ１、Ｐｙ１）を例示している。この表示オブジェクト位置Ｐ１（Ｐｘ１、Ｐｙ１）は、上記の片目位置Ｅ（Ｅｘ、Ｅｙ）及びターゲットの位置に対応する視野像位置Ｐ（Ｐｘ、Ｐｙ）に基づいて定められる。
【００７３】
このようにして、観視者１００が進路前方の道等の前方情報５３０を観視したときの視野像ＶＩ内の前方情報５３０に対応した像５３０ｖを推定し、これにより、表示オブジェクト１８０の各位置が、実空間ＲＳに対応した視野像ＶＩ内の対応する各位置に配置されるように生成される。
【００７４】
図１（ａ）は、観視者１００が、光束１１２に含まれる映像（表示映像５１０）と、自車両７３０の進路前方の背景と、を観視したときの視野像ＶＩと表示オブジェクト１８０とを模式的に例示している。
図１（ｂ）は、光束１１２に含まれる映像（表示映像５１０）の表示オブジェクト１８０を例示している。
【００７５】
図１（ａ）に表したように、視野像ＶＩには、前方の道等に関する前方情報と先行車両７４０に関する先行車両情報とに関する情報が含まれ、観視者１００は、視野像ＶＩ内の所定の位置に、道等と先行車両７４０の像を知覚する。
【００７６】
図１（ａ）及び（ｂ）に表したように、本実施形態に係る車載用表示システム１０においては、映像投影部１１５は、先行車両７４０の位置よりも手前側（すなわち自車両７３０の側）の第１位置Ｐ０１に対応する視野像ＶＩ内における第１視野像位置ＰＶ０１から、自車両７３０が進路を変更すると推定される第２位置Ｐ０２（進路変更位置）に対応する視野像ＶＩ内における第２視野像位置ＰＶ０２に到る表示オブジェクト１８０を生成する。
【００７７】
第１位置Ｐ０１は、実空間ＲＳにおける位置であり、先行車両７４０の位置Ｐ７４０よりも手前側（先行車両７４０よりも自車両７３０の側）の位置である。例えば、第１位置Ｐ０１は、自車両７３０と先行車両７４０との間の位置である。例えば、第１位置Ｐ０１は、自車両７３０からみて進路前方の所定の距離の位置に設定することができる。
【００７８】
第２位置Ｐ０２は、例えばナビゲーションシステム等によって、進路を変更することを促す道等の分岐点（交差点）などの位置であり、自車両７３０からみて先行車両７４０よりも前方（先行車両７４０の位置の第１位置Ｐ０１とは反対の側）の位置である。
【００７９】
そして、視野像ＶＩにおいて、実空間ＲＳの第１位置Ｐ０１と第２位置Ｐ０２とにそれぞれ対応する位置が、第１視野像位置ＰＶ０１及び第２視野像位置ＰＶ０２である。
【００８０】
そして、表示オブジェクト１８０は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到る。そして、この表示オブジェクト１８０は、既に説明したように、奥行き情報を有する。
【００８１】
これにより、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させる単眼視の車載用表示システムが提供できる。
【００８２】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの特性を示すグラフ図である。
すなわち、同図は、車載用表示システム１０に関する実験結果を例示している。この実験では、先行車両７４０が自車両７３０から見て進路前方の３０ｍに位置にあり、自車両７３０が進路を変更すると推定される第２位置Ｐ０２（進路変更位置）を自車両からみて、３０ｍ、４５ｍ、６０ｍ、７５ｍ及び１２０ｍの位置と変えて、その第２位置Ｐ０２を示すように表示オブジェクト１８０の位置（矢印の先端の位置）を設定したときに、観視者１００が知覚する奥行き位置を求めた。
【００８３】
図７の横軸は、表示オブジェクト１８０の設定奥行き距離Ｌｓ（観視者１００と設定奥行き位置との間の距離）を表し、縦軸は、観視者１００が表示オブジェクト１８０を観視したときに知覚する主観的奥行き距離Ｌｓｕｂ（観視者１００と知覚した主観的奥行き位置との間の距離）を表している。
【００８４】
そして、同図の破線Ｃ１は、設定奥行き距離Ｌｓと主観的奥行き距離Ｌｓｕｂとが一致する場合の特性を例示しており、実線Ｃ２は、実験により実際に求められた主観的奥行き距離Ｌｓｕｂを表している。
【００８５】
同図に表したように、本実施形態に係る車載用表示システム１０においては、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓに実質的に一致している。そして、例えば、設定奥行き距離Ｌｓを１２０ｍとした場合には、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは１０５ｍであり、先行車両７４０と自車両７３０との間の距離である３０ｍを超えて、先行車両７４０よりも前方の奥行き設定位置に近い位置に表示オブジェクト１８０が知覚されている。
【００８６】
比較例の車載用表示システムの構成は、本実施形態に係る車載用表示システム１０に類似している。しかし、比較例の場合には、表示オブジェクト１８０の構成が本実施形態の場合と異なる。
【００８７】
（第１の比較例）
図８は、第１の比較例の車載用表示システムの動作と特性を示す模式図である。
同図（ａ）は動作を例示する模式図であり、同図（ｂ）は特性を例示するグラフ図である。
図８（ａ）に表したように、第１の比較例の車載用表示システムにおいては、表示オブジェクト１８０は、第２表示位置Ｐ０２の位置に配置された形状を有している。すなわち、表示オブジェクト１８０は、第１位置Ｐ０１に対応する第１視野像位置ＰＶ０１から、第２位置Ｐ０２に対応する第２視野像位置ＰＶ０２に到っていない。
【００８８】
第１の比較例において、表示オブジェクト１８０を、第２位置Ｐ０２を自車両７３０からみて、３０ｍ、４５ｍ、６０ｍ、７５ｍ及び１２０ｍの位置と変えて配置したときに、観視者１００が知覚する奥行き位置を実験により求めた。なお、この場合も、先行車両７４０は自車両７３０から見て進路前方の３０ｍに位置に配置されている。
【００８９】
この時、第２位置Ｐ０２に対応する第２視野像位置ＰＶ０２の位置に表示オブジェクト１８０が生成され、第２位置Ｐ０２の位置（自車両７３０からみて、３０ｍ、４５ｍ、６０ｍ、７５ｍ及び１２０ｍの位置）のそれぞれに対応する視野像ＶＩにおける各位置ＰＶ３０、ＰＶ４５、ＰＶ６０、ＰＶ７５及びＰＶ１２０の位置に、表示オブジェクト１８０が配置される。そして、この時、その奥行き位置に対応させて表示オブジェクト１８０の大きさが変えられている。
【００９０】
図８（ｂ）は、この実験結果を例示している。図８（ｂ）に表したように、第１の比較例の場合には、表示オブジェクト１８０が知覚される主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓと、大きく異なっている。そして、例えば、設定奥行き距離Ｌｓを１２０ｍとした場合には、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは約６０ｍであり、設定奥行き位置とは大きくかけ離れた手前に知覚されている。
【００９１】
（第２の比較例）
図９は、第２の比較例の車載用表示システムの動作と特性を示す模式図である。
同図（ａ）は動作を例示する模式図であり、同図（ｂ）は特性を例示するグラフ図である。
図９（ａ）に表したように、第２の比較例の車載用表示システムにおいては、表示オブジェクト１８０は、第１位置Ｐ０１に対応する第１視野像位置ＰＶ０１から、第２位置Ｐ０２に対応する第２視野像位置ＰＶ０２に到るっているが、奥行き情報を有していない。すなわち、表示オブジェクト１８０の大きさ（例えば矢印の太さ）は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２にかけて一定である。なお、同図では、先行車両７４０を表示していない。
【００９２】
第２の比較例において、表示オブジェクト１８０を、第２位置Ｐ０２を自車両７３０からみて、３０ｍ、４５ｍ、６０ｍ、７５ｍ及び１２０ｍの位置と変えて配置したときに、観視者１００が知覚する奥行き位置を実験により求めた。なお、この場合には、表示オブジェクト１８０の奥行き位置をより知覚しやすいように、先行車両７４０が無い場合として実験を行った。
【００９３】
図９（ｂ）は、この実験結果を例示している。図９（ｂ）に表したように、第２の比較例の場合も、表示オブジェクト１８０が知覚される主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓとは、大きく異なっている。そして、例えば、設定奥行き距離Ｌｓを１２０ｍとした場合には、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは約６０ｍであり、設定奥行き位置とは大きくかけ離れた手前に知覚されている。
【００９４】
これに対し、図７に関して説明したように、本実施形態に係る車載用表示システム１０においては、第１及び第２の比較例に比べて、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓと良く一致している。このように、車載用表示システム１０によれば、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させる単眼視の車載用表示システムが提供できる。
【００９５】
なお、上記においては、自車両７３０の進路前方に先行車両７４０が存在する場合の車載用表示システム１０の動作について説明したが、本実施形態に係る車載用表示システム１０において、先行車両７４０が存在しない場合の動作は任意である。
【００９６】
例えば、先行車両７４０が存在しない場合も、先行車両７４０が存在する場合と同様に表示オブジェクト１８０を生成しても良い。すなわち、第１位置Ｐ０１を自車両７３０からみて進路前方の所定の距離の位置に設定し、第２位置Ｐ０２を進路を変更することを促す道等の分岐点（交差点）などの位置に設定し、第１位置Ｐ０１と第２位置Ｐ０２とにそれぞれに対応する第１視野像位置ＰＶ０１及び第２視野像位置ＰＶ０２を用いて、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到り、奥行き情報を有するように表示オブジェクト１８０を生成しても良い。
【００９７】
また、これ以外の表示オブジェクト１８０を生成しても良い。以下、先行車両７４０が存在しない場合の動作の別の一例を説明する。
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作と特性を示す模式図である。
同図（ａ）は動作を例示する模式図であり、同図（ｂ）は特性を例示するグラフ図である。
図１０（ａ）に表したように、車載用表示システム１０において、先行車両７４０が存在しない場合には、進路を変更することを促す道等の分岐点（交差点）などの第２位置Ｐ０２に対応する第２視野像位置ＰＶ０２の位置に表示オブジェクト１８０が生成されている。すなわち、第２位置Ｐ０２の位置が自車両７３０からみて、３０ｍ、４５ｍ、６０ｍ、７５ｍ及び１２０ｍの場合には、それらに対応する視野像ＶＩにおける各位置ＰＶ３０、ＰＶ４５、ＰＶ６０、ＰＶ７５及びＰＶ１２０の位置に、表示オブジェクト１８０が配置される。そして、この時、その奥行き位置に対応させて表示オブジェクト１８０の大きさが変えられている。
【００９８】
このような動作をさせた場合、図１０（ｂ）に表したように、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓに良く一致する。すなわち、先行車両７４０が存在しない場合には、表示オブジェクト１８０が先行車両７４０の像によって遮蔽されることがないので、表示された表示オブジェクト１８０は、設置された設定奥行き位置に精度良く知覚される。
【００９９】
また、先行車両７４０が存在しない場合には、表示オブジェクト１８０は、定められた奥行き位置に表示され、進路を変更する地点の手間では、例えば矢印は上方向を向いている。そして、進路を変更する交差点等の地点にさしかかった時は、表示オブジェクト１８０の大きさや形は変化させずに、表示オブジェクト１８０の矢印の向きを、進路を変更する方向に回転させても良い。
【０１００】
一方、先行車両が存在する場合には、例えば、進路を変更する地点の手前において、表示オブジェクト１８０の矢印の形状を徐々に変化させて、表示オブジェクト１８０の矢印の先端が先行車両７４０のよりも先に配置して、変更する進路の方向を表示する。
【０１０１】
このように、車載用表示システム１０において、表示オブジェクト１８０は、先行車両７４０が検出された場合と検出されない場合とで異なることができる。先行車両７４０の有無によって、表示オブジェクト１８０の表示態様を変えることで、先行車両７４０と表示オブジェクト１８０との差をより認知し易くなり、進路を変える交差点等の位置をより分かりやすく知覚させることができる。
【０１０２】
図１１は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの動作を示すフローチャート図である。
図１１に表したように、まず、地図情報を取得する（ステップＳ００１）。そして、目的位置を設定する（ステップＳ００２）。そして、自車両７３０の位置である自車両位置情報を、例えばＧＰＳ等によって取得する（ステップＳ００３）。そして、これらに基づいて、自車両７３０が進行すると推定される経路情報を生成する（ステップＳ００４）。
【０１０３】
なお、上記のステップＳ００３は、車載用表示システム１０の内部で実施されても良く、また、車載用表示システム１０の外部に設けられた例えばＧＰＳやレーダシステムによって実施されても良い。また、上記のステップＳ００１、Ｓ００２及びＳ００４も、車載用表示システム１０の内部で実施されても良く、また、車載用表示システムの外部に設けられたナビゲーションシステムで実施されても良い。
【０１０４】
そして、自車両７３０の例えば進行中の各時刻における進路前方の前方情報を取得する（ステップＳ００５）。すなわち、進行中の自車両７３０において、時間の経過につれて変化する前方情報を入手する。これは、前方情報取得部４１０によって実施される。
【０１０５】
そして、取得された前方情報に基づいて、進路を変更する位置を取得する（ステップＳ００６）。すなわち、進行している自車両７３０において、進路が変更される分岐点を把握する。
【０１０６】
そして、先行車両７４０を検出する（ステップＳ００７）。これには、例えば、カメラ等によって撮像された先行車両７４０の像や、車車間通信システムや路車間通信システムや衛星通信システムなどが用いられる。そして、先行車両７４０に関する情報が入手され、先行車両７４０の存在の有無の判断が行われる（ステップＳ００８）。これは、先行車両情報取得部４２０によって実施される。
【０１０７】
そして、先行車両７４０の有無に基づいて、表示オブジェクト１８０が配置される第２位置Ｐ０２（進路を変更する位置）が決定される（ステップＳ００９）。そして、第１位置Ｐ０１が決定される（ステップＳ０１０）。なお、この時、既に説明したように、先行車両７４０の有無に係わらず、第１位置Ｐ０１及び第２位置Ｐ０２をそれぞれ同じに設定しても良い。
【０１０８】
一方、観視者１００の像をカメラなどによって撮像し（ステップＳ０１１）、これに基づいて観視者１００の片目１０１の位置情報を取得する（ステップＳ０１２）。これは、位置推定部２１０によって実施される。
【０１０９】
そして、取得された片目１０１の位置情報に基づいて、図５に関して説明した基準位置Ｏ（０、ｈ１、０）と片目位置Ｅ（Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚ）との差の補正を行い（ステップＳ０１３）、決定された第１位置Ｐ０１及び第２位置Ｐ０２に基づいて、表示オブジェクト１８０を生成する（ステップＳ０１４）。すなわち、図５及び図６に関して説明した処理を行う。
【０１１０】
そして、必要に応じて、映像投影部１１５に含まれる各種の光学部品や映像形成部１１０に起因する画像の歪みの補正を行う（ステップＳ０１５）。
【０１１１】
以上の動作は、映像投影部１１５の例えば映像データ生成部１３０によって実施される。そして、生成された表示オブジェクト１８０を含む映像信号が映像形成部１１０に提供され、これに基づき、光束１１２が生成され、光束１１２が観視者１００の片目１０１に投影される。
【０１１２】
これにより、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させることができる。
【０１１３】
なお、上記のステップＳ００１〜Ｓ０１５は、技術的に可能な範囲で入れ替えても良く、また同時に実施しても良い。
【０１１４】
なお、図１に例示したように、車載用表示システム１０において、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端は、視野像ＶＩにおける先行車両７４０に対応する領域の外に配置されている。すなわち、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端は、先行車両７４０の像７４０Ｉよりも外側に配置されている。これにより、第２視野像位置ＰＶ０２が対応する第２位置Ｐ０２（進路を変更することを促す道等の分岐点などの位置）をより正確に知覚させることができる。
【０１１５】
このように、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端は、視野像ＶＩ内における先行車両７４０に対応する領域を含まない位置に配置されることが望ましい。
【０１１６】
また、図１に例示したように、車載用表示システム１０において、表示オブジェクト１８０は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到る連続的な形状を有することができる。これにより、第１視野像位置ＰＶ０１から、先行車両７４０を経て、先行車両７４０よりも先の位置である第２視野像位置ＰＶ０２に到る位置をより分かりやすく知覚させ、第２視野像位置ＰＶ０２の奥行き位置をより正確に知覚させることができる。
【０１１７】
ただし、本発明は、これに限らず、以下に説明するように、表示オブジェクト１８０の表示態様は各種の変形が可能である。
【０１１８】
図１２は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作と特性を示す模式図である。
同図（ａ）は動作を例示する模式図であり、同図（ｂ）は特性を例示するグラフ図である。
図１２（ａ）に表したように、車載用表示システム１０の別の動作では、表示オブジェクト１８０は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到る経路で移動するように生成される。そして、この時も、表示オブジェクト１８０は奥行き情報を有しており、例えば表示オブジェクト１８０の大きさは、第１視野像位置ＰＶ０１の側よりも第２視野像位置ＰＶ０２の側で小さい。
【０１１９】
なお、本具体例では、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端は、視野像ＶＩにおける先行車両７４０に対応する領域の外に配置されている。
すなわち、進路を変更する第２位置Ｐ０１に対応する第２視野像位置ＰＶ０２においては、表示オブジェクト１８０の矢印の先端は、進路を変更する方向に曲げられている。例えば、第１視野像位置ＰＶ０１では矢印の方向は上向きであり、第２視野像位置ＰＶ０２では矢印先端が先行車両７４０の像に重ならない位置まで水平方向に移動させされ、横方向を向いている。
【０１２０】
図１２（ｂ）に表したように、この場合も、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓに良く一致する。
【０１２１】
図１３は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作と特性を示す模式図である。
同図（ａ）は動作を例示する模式図であり、同図（ｂ）は特性を例示するグラフ図である。
図１３（ａ）に表したように、この場合も、表示オブジェクト１８０は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到る経路で移動するように生成される。
ただし、本具体例では、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端は、視野像ＶＩにおける先行車両７４０に対応する領域の内部に配置されている。
【０１２２】
図１３（ｂ）に表したように、この場合も、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂは、設定奥行き距離Ｌｓに良く一致するが、図１２（ｂ）と図１３（ｂ）とを比較すると、図１２（ｂ）に例示した特性の方が、主観的奥行き距離Ｌｓｕｂと設定奥行き距離Ｌｓとの一致の程度はより高い。
【０１２３】
従って、図１２及び図１３に例示した結果から、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端は、視野像ＶＩにおける先行車両７４０に対応する領域の外に配置されることがより望ましいことがわかる。
【０１２４】
これにより、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の側の端が先行車両７４０の像によって遮蔽されることがなくなり、表示オブジェクト１８０の第２視野像位置ＰＶ０２の奥行き位置をより正確に知覚させることができる。
【０１２５】
図１４は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作を示す模式図である。
図１４に表したように、車載用表示システム１０の別の動作では、表示オブジェクト１８０は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到り、断続的に配列した複数の表示オブジェクト要素１８０ｐを有している。
本具体例では、この複数の表示オブジェクト要素１８０ｐが同時に表示される。
【０１２６】
図１５は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作を示す模式図である。
すなわち、同図（ａ）〜（ｃ）は、異なる時刻における表示オブジェクト１８０の表示状態を例示しており、同図（ａ）が最初の時刻であり、同図（ｂ）は同図（ａ）よりも後の時刻であり、同図（ｃ）は同図（ｂ）よりも後の時刻である。
【０１２７】
図１５（ａ）〜（ｃ）に表したように、車載用表示システム１０において、表示オブジェクト１８０は、第１視野像位置ＰＶ０１から第２視野像位置ＰＶ０２に到り、断続的に配列した複数の表示オブジェクト要素１８０ｐを有し、この複数の表示オブジェクト要素１８０ｐは、順次に表示され、順次に消える。
【０１２８】
このように、本具体例では、複数の表示オブジェクト要素１８０ｐのうちの第１表示オブジェクト要素１８０ｐ１は、第１表示オブジェクト要素１８０ｐ１よりも第２視野像位置ＰＶ０２の側に配置された第２表示オブジェクト要素１８０ｐ２よりも時間的に先に消える。
このように、表示オブジェクト１８０をテロップのように表示させても良い。
【０１２９】
なお、図１５（ａ）〜（ｃ）に例示した動作において、複数の表示オブジェクト要素１８０ｐの数を多くし、第１視野像位置ＰＶ０１の側の第１表示オブジェクト要素１８０ｐ１と、第２視野像位置ＰＶ０２の側の第２表示オブジェクト要素１８０ｐ２と、の差を小さくした動作が、図１２及び図１３に例示した表示オブジェクト１８０が移動する動作に相当する。
【０１３０】
この他、任意の表示態様によって表示オブジェクト１８０を生成することができる。
【０１３１】
図１６は、本発明の第１の実施形態に係る車載用表示システムの別の動作を示す模式図である。
すなわち、同図（ａ）は、進路の変更がなく自車両７３０が進行している場合の表示オブジェクト１８０を例示し、同図（ｂ）は、進路を変更する場合の最初の時刻における表示オブジェクト１８０を例示し、同図（ｃ）は、同図（ｂ）よりも後の時刻における表示オブジェクト１８０を例示している。
【０１３２】
図１６（ａ）に表したように、進路の変更がなく、自車両が道なりに進行している場合には、表示オブジェクト１８０は、例えば、先行車両７４０の手前の奥行き位置に対応して表示される。
【０１３３】
そして、図１６（ｂ）に表したように、進路を変更する際には、先行車両７４０の手前の位置に第１位置Ｐ０１と、進路を変更する位置である第２位置Ｐ０２とが設定され、まず、第１位置Ｐ０１に対応する道路上の第１視野像位置ＰＶ０１から、第２位置Ｐ０２に対応する第２視野像位置ＰＶ０２に向けて、表示オブジェクト１８０の矢印の根元から矢印の先端の方向に向けて矢印が延びる。
【０１３４】
その後、例えば、図１６（ｃ）に表したように、表示オブジェクト１８０の矢印の先端は、第２位置Ｐ０２に対応する第２視野像位置ＰＶ０２の位置に設定される。本具体例では、進路を変更する交差点において進行する方向が、表示オブジェクト１８０の矢印の先端の曲がりによって示されている。
【０１３５】
そして、表示オブジェクト１８０の矢印の根元の部分は大きく（太く）、矢印の先の部分は小さく（細く）表示されることによって、奥行に関する情報を示している。
【０１３６】
なお、上記の各動作において、表示オブジェクト１８０の少なくとも一部は、進路前方の道の表面の位置に対応する視野像内ＶＩの位置に配置されることが望ましい。これにより、表示オブジェクト１８０の奥行き位置をより正確に知覚させることができる。
【０１３７】
なお、車載用表示システム１０において、映像形成部１１０としては、例えば、ＬＣＤの他に、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、及び、ＭＥＭＳ（Micro-electro-mechanical System）等の各種光スイッチを用いることができる。また、映像形成部１１０には、レーザプロジェクタやＬＥＤ（発光ダイオード）プロジェクタなどを用いることもでき、この場合は、レーザビームにより映像を形成する。映像形成部１１０として、光源としてＬＥＤを用いたＬＣＤを用いた場合は、装置を小型・省電力化できる。
【０１３８】
なお、上記では、光束１１２の発散角を制御する手段としてレンチキュラーレンズ１２０ｂを用いたが、この他に、拡散角度を制御した拡散板などを用いることもできる。
【０１３９】
ミラー１２６は、駆動部１２６ａによって角度調整ができるようにすることができる。ミラー１２６として、平面鏡以外に、パワーを持った反射面として、凹面ミラーを用いることができ、この場合も駆動部１２６ａによって、その角度を変えることができる。なお、表示される映像においては、ミラー１２６の角度などに依存した画像の歪みが発生することがあるが、これは映像データ生成部１３０において、歪み補正を行うことで、歪みのない映像を観視者１００に呈示することができる。
【０１４０】
車載用表示システム１０において、発散角が制御された光束１１２が観視者１００に到達し、観視者１００は片目１０１で映像を観視するが、観視者１００の両眼の間隔は平均６ｃｍであるので、観視者１００の頭部１０５上における光束１１２の幅を６ｃｍ程度に制御すると両眼に映像が投影されることがない。なお、映像の見易さから観視者１００の優位眼に映像を投影することが好ましい。
【０１４１】
なお、上記の具体例では、制御部２５０は、投影部１２０の一部を構成するミラー１２６に連結された駆動部１２６ａを制御して、ミラー１２６の角度を制御したが、例えば、投影部１２０を構成する各種の光学部品を制御して、投影範囲１１４ａを制御することができる。また、制御部２５０は、映像形成部１１０を制御して映像の輝度やコントラストなどを調整しても良い。
【０１４２】
なお、上記の具体例では、制御部２５０によって、推定された片目１０１の位置に基づいて光束１１２の投影範囲１１４ａと投影位置１１４の少なくともいずれかを自動的に調整するが、本発明はこれに限らない。例えば、推定された片目１０１の位置に基づいて光束１１２の投影範囲１１４ａと投影位置１１４の少なくともいずれかを手動で調整するようにしても良い。この場合は、例えば、投影部１２０によって撮像された観視者１００の頭部１０５の画像を何らかのディスプレイで見ながら、駆動部１２６ａを手動で制御して、ミラー１２６の角度を制御することができる。
【０１４３】
映像データ生成部１３０は、前方情報取得部４１０で取得された前方情報と、観視者１００の推定された片目１０１の位置と、に基づいて表示オブジェクト１８０を含む映像に関するデータを生成する。片目１０１の位置が実質的に変動しない場合は、表示オブジェクト１８０は、前方情報取得部４１０で取得された前方情報に基づいて生成しても良く、この場合も、前方情報と片目１０１の位置とに基づいて表示オブジェクト１８０を含む映像に関するデータを生成するものとする。
【０１４４】
なお、位置推定部２１０の演算部２１３においては、例えば、特許第３２７９９１３号公報などに記載されている人物認証に関する技術を用いて、観視者１００の顔認識と顔部品としての眼球位置を算出し、観視者１００の映像を投影する片目１０１の位置を判断して推定する。
【０１４５】
図１７は、本発明の第１の実施形態に係る別の車載用表示システムの構成を示す模式図である。
図１７に表したように、本実施形態に係る別の車載用表示システム１１は、前方情報検出部４２４と、経路生成部４５０と、をさらに備える。これ以外は、車載用表示システム１０と同様とすることができるので説明を省略する。
【０１４６】
前方情報検出部４２４は、例えば、前方撮像部４２１（カメラ）と、前方撮像部４２１で撮像した画像を画像解析する画像解析部４２２と、画像解析部４２２で解析された画像から、道路や交差点の形状や障害物などに関する各種の情報を抽出し、前方情報を生成する前方情報生成部４２３と、を有している。これにより、前方情報として、前方情報検出部４２４により検出された前方の道路状況（道路や交差点の形状など）に関するデータが取得される。
【０１４７】
そして、前方情報検出部４２４によって検出された前方情報が、前方情報取得部４１０に供給される。
【０１４８】
また、前方情報検出部４２４は、前方撮像部４２１によって撮像した画像を画像解析することによって、先行車両７４０に関する情報も検出でき、前方情報検出部４２４によって検出された先行車両情報を先行車両情報取得部４２０に供給しても良い。
【０１４９】
なお、前方情報検出部４２４は、前方情報取得部４１０または先行車両情報取得部４２０に内蔵されても良い。
【０１５０】
一方、経路生成部４５０は、自車両７３０が進行すると推測される経路情報（ルート情報）を生成する。
【０１５１】
経路生成部４５０は、例えば、地図情報等と自車両７３０の現在位置とに基づいて、自車両７３０が進行すると推測される経路を算出する。このとき、例えば、いくつかの経路の候補を算出し、自車両７３０の操縦者である観視者１００に選択を促して、その結果に基づき、経路を決定するようにしても良い。
【０１５２】
そして、図１１に関して説明したように、生成された経路情報に基づいて、進路を変更する位置を求め、これに基づき表示オブジェクト１８０を生成する。
【０１５３】
なお、この経路生成部４５０は、例えば、映像データ生成部１３０に内蔵させることもできる。また、車載用表示システムに内蔵される各種の構成要素に内蔵されても良い。
【０１５４】
なお、この経路生成部４５０は、車載用表示システム１１に設けられなくても良い。例えば、自車両７３０内に別途設けられるナビゲーションシステムに、経路生成部４５０に相当する部分が設けられ、そのナビゲータシステムで生成された、自車両７３０が進行すると推測される経路を入手して、映像データ生成部１３０は、表示オブジェクト１８０を含む映像データを生成しても良い。
【０１５５】
さらに、経路生成部４５０に相当する部分は、自車両７３０とは別に設けられても良い。この場合は、例えば無線技術によって、自車両７３０とは別に設けられた経路生成部４５０に相当する部分からデータを入手して、映像データ生成部１３０は、表示オブジェクト１８０を含む映像データを生成することができる。
【０１５６】
このように、経路生成部４５０（及びそれに相当する部分）は、任意の場所に設けることができる。
【０１５７】
図１８は、本発明の第１の実施形態に係る別の車載用表示システムの構成を示す模式図である。
図１８に表したように、本実施形態に係る別の車載用表示システム１２は、映像投影部１１５の構成が、図２に例示した車載用表示システム１０とは異なっている。具体的には、映像形成部１１０及び投影部１２０の構成が異なっている。また、本具体例は、制御部２５０が設けられていない例である。これ以外は、車載用表示システム１０と同様なので説明を省略する。
【０１５８】
本実施例に係る車載用表示システム１２においても、映像形成部１１０としては、例えば、ＬＣＤ、ＤＭＤ及びＭＥＭＳ等の各種光スイッチを用いることができる。なお、映像形成部１１０には、レーザプロジェクタやＬＥＤプロジェクタなどを用いることもできる。
【０１５９】
本具体例では、投影部１２０には、例えば、光源１２１、テーパライトガイド１２２、第１レンズ１２３、可変アパーチャ１２４、第２レンズ１２５、例えば凹面状の可動式のミラー１２６、及び、非球面フレネルレンズ１２７が用いられている。
なお、例えば、第１レンズ１２３の焦点距離をｆ１、第２レンズ１２５の焦点距離をｆ２とすると、可変アパーチャ１２４は、第１レンズ１２３からｆ１の距離で、第２レンズ１２５からｆ２の距離の位置に設置されている。
【０１６０】
そして、第２レンズ１２５から出射した光束は、映像形成部１１０に入射し、映像形成部１１０で形成された映像に基づいて変調された光束１１２となる。
【０１６１】
その光束１１２は、ミラー１２６及び非球面フレネルレンズ１２７を経て、車載用表示システム１２が搭載される自車両７３０のフロントガラス７１０の反射体７１１により反射され、観視者１００の片目１０１に投影される。
【０１６２】
なお、光源１２１には、ＬＥＤや高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザなど各種のものを用いることができる。また、非球面フレネルレンズ１２７は、例えば、フロントガラス７１０の形状に合わせて光束１１２の形（断面形状など）を制御できるように設計することができる。
【０１６３】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る表示方法について説明する。
図１９は、本発明の第２の実施形態に係る表示方法を示すフローチャート図である。
図１９に表したように、本発明の第２の実施形態に係る表示方法では、まず、自車両７３０の進路前方に関する前方情報を取得する（ステップＳＳ１）。そして、進路前方に存在する先行車両７４０に関する先行車両情報を取得する（ステップＳＳ２）。そして、自車両７３０に搭乗する観視者１００者の片目１０１の位置を推定する（ステップＳＳ３）。
【０１６４】
そして、前方情報と片目１０１の位置とに基づいて、観視者１００が自車両７３０の進路前方を観視したときの視野像ＶＩを推定する（ステップＳＳ４）。
【０１６５】
そして、先行車両７４０の位置よりも自車両７３０の側の第１位置Ｐ０１に対応する視野像ＶＩ内における第１視野像位置ＰＶ０１から、先行車両７４０の位置の第１位置Ｐ０１とは反対の側であって自車両７３０が進路を変更すると推定される第２位置Ｐ０２に対応する視野像ＶＩ内における第２視野像位置ＰＶ０２に到り、奥行き情報を有する表示オブジェクト１８０を生成する（ステップＳＳ５）。
【０１６６】
そして、表示オブジェクト１８０を有する映像を含む光束１１２を生成する（ステップＳＳ６）。そして、光束１１２を推定された片目１０１の位置に基づいて観視者１００の片目１０１に向けて投影する（ステップＳＳ７）。
【０１６７】
これにより、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させる単眼視の表示方法が提供できる。
【０１６８】
なお、上記のステップＳＳ１〜ＳＳ７は、技術的に可能な範囲で入れ替えても良く、また同時に実施しても良い。
【０１６９】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る車両について説明する。
本実施形態に係る車両は、上記の自車両７３０である。すなわち、図２に例示したように、自車両７３０は、第１の実施形態に係るいずれかの車載用表示システムと、前記車載用表示システムから出射される光束１１２を観視者１００に向けて反射させるフロントガラス７１０と、を備える。
【０１７０】
例えば、図２に例示したように、自車両７３０は、例えば、観視者１００からみて自車両７３０のダッシュボード７２０の奥に、車載用表示システム１０を備える。
【０１７１】
これにより、進路を示す表示オブジェクトを先行車よりも遠方の所定の位置に知覚させる単眼視の表示を提供できる車両が提供できる。
【０１７２】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、車載用表示システム、表示方法及び車両を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１７３】
その他、本発明の実施の形態として上述した車載用表示システム、表示方法及び車両を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての車載用表示システム、表示方法及び車両も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１７４】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１７５】
１０、１１、１２ 車載用表示システム
１００ 観視者
１０１ 片目
１０１ａ 仮想視点
１０５ 頭部
１１０ 映像形成部
１１２ 光束
１１４ 投影位置
１１４ａ 投影範囲
１１５ 映像投影部
１２０ 投影部
１２０ａ 結像レンズ
１２０ｂ レンチキュラーレンズ
１２１ 光源
１２２ テーパライトガイド
１２３ 第１レンズ
１２４ 可変アパーチャ
１２５ 第２レンズ
１２６ ミラー
１２６ａ 駆動部
１２７ 非球面フレネルレンズ
１３０ 映像データ生成部
１８０ 表示オブジェクト１８０
１８０ｐ 表示オブジェクト要素
１８０ｐ１ 第１表示オブジェクト要素
１８０ｐ２ 第２表示オブジェクト要素
１８０ｖ 表示オブジェクト
２１０ 位置推定部
２１１ 撮像部
２１２ 画像処理部
２１３ 演算部
２５０ 制御部
３１０ 虚像
３１０ａ 虚像形成位置
４１０ 前方情報取得部
４１０ａ 前方情報データ格納部
４２０ 先行車両情報取得部
４２１ 前方撮像部
４２２ 画像解析部
４２３ 前方情報生成部
４２４ 前方情報検出部
４５０ 経路生成部
５１０ 表示映像
５１１ 現在位置
５１２ 建物情報等
５１４ 車両情報
５２０ 外界映像
５２１ ターゲットの位置
５２１ｖ 視野像ＶＩ内の位置
５３０ 前方情報
５３０ｖ 像
７１０ フロントガラス
７１１ 反射体
７２０ ダッシュボード
７３０ 自車両（車両）
７４０ 先行車両
７４０Ｉ 先行車両の像
Ｏ 基準位置
Ｐ 視野像位置
Ｐ０１ 第１位置
Ｐ０２ 第２位置
Ｐ１ 表示オブジェクト位置
Ｐ７４０ 先行車両の位置
ＰＶ０１ 第１視野像位置
ＰＶ０２ 第２視野像位置
ＰＶ３０、ＰＶ４５、ＰＶ６０、ＰＶ７５、ＰＶ１２０ 位置
Ｑ 実空間位置
ＲＳ 実空間
ＶＩ 視野像
ＶＳ 仮想空間（映像空間）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の進路前方に関する前方情報を取得する前方情報取得部と、
前記進路前方に存在する先行車両に関する先行車両情報を取得する先行車両情報取得部と、
前記自車両に搭乗する観視者の片目の位置を推定する位置推定部と、
前記前方情報取得部によって取得された前記前方情報と前記片目の位置とに基づいて、前記観視者が前記自車両の前記進路前方を観視したときの視野像を推定し、前記推定された視野像に基づいて、前記進路前方の目的の位置に対応する前記視野像内の位置に表示オブジェクトが配置されるように前記表示オブジェクトを生成し、前記表示オブジェクトを有する映像情報を含む光束を生成し、前記光束を前記片目の位置に基づいて前記観視者の前記片目に向けて投影する映像投影部であって、
前記前方情報取得部によって取得された前記先行車両の位置よりも前記自車両の側の第１位置に対応する前記視野像内における第１視野像位置から、前記先行車両の位置の前記第１位置とは反対の側であって前記自車両が進路を変更すると推定される第２位置に対応する前記視野像内における第２視野像位置に到り、奥行き情報を有する前記表示オブジェクトを生成する映像投影部と、
を備えたことを特徴とする車載用表示システム。
【請求項２】
前記表示オブジェクトの前記第１視野像位置における大きさは、前記第２視野像位置における大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の車載用表示システム。
【請求項３】
前記表示オブジェクトの前記第２視野像位置の側の端は、前記視野像内における前記先行車両に対応する領域を含まない位置に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の車載用表示システム。
【請求項４】
前記表示オブジェクトは、前記第１視野像位置から前記第２視野像位置に到る連続的な形状を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車載用表示システム。
【請求項５】
前記表示オブジェクトは、前記第１視野像位置から前記第２視野像位置に到り、断続的に配列した複数の表示オブジェクト要素を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車載用表示システム。
【請求項６】
前記複数の表示オブジェクト要素のうちの第１表示オブジェクト要素は、前記第１表示オブジェクト要素よりも前記第２視野像位置の側に配置された第２表示オブジェクト要素よりも時間的に先に消えることを特徴とする請求項５記載の車載用表示システム。
【請求項７】
前記表示オブジェクトの少なくとも一部が、前記第１視野像位置と前記第２視野像位置との間を移動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車載用表示システム。
【請求項８】
前記表示オブジェクトの少なくとも一部は、前記進路前方の道の位置に対応する前記視野像内の位置に配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の車載用表示システム。
【請求項９】
前記先行車両情報取得部は、前記進路前方に前記先行車両が存在するという情報及び存在しないという情報を取得し、
前記表示オブジェクトは、前記進路前方に前記先行車両が存在するときと存在しないときとで異なることを特徴とする請求項１〜８記載の車載用表示システム。
【請求項１０】
自車両の進路前方に関する前方情報を取得し、
前記進路前方に存在する先行車両に関する先行車両情報を取得し、
前記自車両に搭乗する観視者の片目の位置を推定し、
前記前方情報と前記片目の位置とに基づいて、前記観視者が前記自車両の前記進路前方を観視したときの視野像を推定し、
前記先行車両の位置よりも前記自車両の側の第１位置に対応する前記視野像内における第１視野像位置から、前記先行車両の位置の前記第１位置とは反対の側であって前記自車両が進路を変更すると推定される第２位置に対応する前記視野像内における第２視野像位置に到り、奥行き情報を有する前記表示オブジェクトを生成し、
前記表示オブジェクトを有する映像を含む光束を生成し、
前記光束を前記片目の位置に基づいて前記観視者の前記片目に向けて投影することを特徴とする表示方法。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の車載用表示システムと、
前記車載用表示システムから出射される前記光束を前記観視者に向けて反射させるフロントガラスと、
を備えたことを特徴とする車両。
【請求項１】
自車両の進路前方に関する前方情報を取得する前方情報取得部と、
前記進路前方に存在する先行車両に関する先行車両情報を取得する先行車両情報取得部と、
前記自車両に搭乗する観視者の片目の位置を推定する位置推定部と、
前記前方情報取得部によって取得された前記前方情報と前記片目の位置とに基づいて、前記観視者が前記自車両の前記進路前方を観視したときの視野像を推定し、前記推定された視野像に基づいて、前記進路前方の目的の位置に対応する前記視野像内の位置に表示オブジェクトが配置されるように前記表示オブジェクトを生成し、前記表示オブジェクトを有する映像情報を含む光束を生成し、前記光束を前記片目の位置に基づいて前記観視者の前記片目に向けて投影する映像投影部であって、
前記前方情報取得部によって取得された前記先行車両の位置よりも前記自車両の側の第１位置に対応する前記視野像内における第１視野像位置から、前記先行車両の位置の前記第１位置とは反対の側であって前記自車両が進路を変更すると推定される第２位置に対応する前記視野像内における第２視野像位置に到り、奥行き情報を有する前記表示オブジェクトを生成する映像投影部と、
を備えたことを特徴とする車載用表示システム。
【請求項２】
前記表示オブジェクトの前記第１視野像位置における大きさは、前記第２視野像位置における大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の車載用表示システム。
【請求項３】
前記表示オブジェクトの前記第２視野像位置の側の端は、前記視野像内における前記先行車両に対応する領域を含まない位置に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の車載用表示システム。
【請求項４】
前記表示オブジェクトは、前記第１視野像位置から前記第２視野像位置に到る連続的な形状を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車載用表示システム。
【請求項５】
前記表示オブジェクトは、前記第１視野像位置から前記第２視野像位置に到り、断続的に配列した複数の表示オブジェクト要素を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車載用表示システム。
【請求項６】
前記複数の表示オブジェクト要素のうちの第１表示オブジェクト要素は、前記第１表示オブジェクト要素よりも前記第２視野像位置の側に配置された第２表示オブジェクト要素よりも時間的に先に消えることを特徴とする請求項５記載の車載用表示システム。
【請求項７】
前記表示オブジェクトの少なくとも一部が、前記第１視野像位置と前記第２視野像位置との間を移動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車載用表示システム。
【請求項８】
前記表示オブジェクトの少なくとも一部は、前記進路前方の道の位置に対応する前記視野像内の位置に配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の車載用表示システム。
【請求項９】
前記先行車両情報取得部は、前記進路前方に前記先行車両が存在するという情報及び存在しないという情報を取得し、
前記表示オブジェクトは、前記進路前方に前記先行車両が存在するときと存在しないときとで異なることを特徴とする請求項１〜８記載の車載用表示システム。
【請求項１０】
自車両の進路前方に関する前方情報を取得し、
前記進路前方に存在する先行車両に関する先行車両情報を取得し、
前記自車両に搭乗する観視者の片目の位置を推定し、
前記前方情報と前記片目の位置とに基づいて、前記観視者が前記自車両の前記進路前方を観視したときの視野像を推定し、
前記先行車両の位置よりも前記自車両の側の第１位置に対応する前記視野像内における第１視野像位置から、前記先行車両の位置の前記第１位置とは反対の側であって前記自車両が進路を変更すると推定される第２位置に対応する前記視野像内における第２視野像位置に到り、奥行き情報を有する前記表示オブジェクトを生成し、
前記表示オブジェクトを有する映像を含む光束を生成し、
前記光束を前記片目の位置に基づいて前記観視者の前記片目に向けて投影することを特徴とする表示方法。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の車載用表示システムと、
前記車載用表示システムから出射される前記光束を前記観視者に向けて反射させるフロントガラスと、
を備えたことを特徴とする車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１０−２２１８３０（Ｐ２０１０−２２１８３０Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７０８９３（Ｐ２００９−７０８９３）
【出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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