(57)【要約】  消失点を有する表示オブジェクトを含む映像を有する光束を、反射性と透過性とを有する投影板に反射させて観視者の片目に向けて投影する映像投影部を備え、前記映像投影部は、前記表示オブジェクトの前記消失点を、前記観視者が前記投影板を介して観視する背景像の消失点とは異なる位置に配置することを特徴とする表示装置が提供される。これにより、表示オブジェクトの設定奥行き位置と、表示オブジェクトの知覚奥行き位置と、を精度良く一致させる単眼式の表示装置及び表示方法が提供される。
2011036788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消失点を有する表示オブジェクトを含む映像を有する光束を、反射性と透過性とを有する投影板に反射させて観視者の片目に向けて投影する映像投影部を備え、
前記映像投影部は、前記表示オブジェクトの前記消失点を、前記観視者が前記投影板を介して観視する背景像の消失点とは異なる位置に配置することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記映像投影部は、
前記観視者から見て前記表示オブジェクトを下方に配置し、前記表示オブジェクトの前記消失点を、前記背景像の前記消失点よりも前記観視者から見て上方に配置する、または、
前記観視者から見て前記表示オブジェクトを上方に配置し、前記表示オブジェクトの前記消失点を、前記背景像の前記消失点よりも前記観視者から見て下方に配置することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記映像投影部は、
第１レンズと、第２レンズと、第１レンズ及び第２レンズとの間に設けられ、前記光束の発散角を制御する発散角制御素子と、を有することを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記映像投影部は、前記表示オブジェクトが配置されるターゲットの位置に基づいて、前記表示オブジェクトの前記消失点と、前記背景像の前記消失点と、の差を変化させることを特徴とする請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
表示オブジェクトを含む映像を有する光束を、反射性と透過性とを有する投影板に反射させて観視者の片目に向けて投影する際に、
前記表示オブジェクトの消失点を、前記観視者が前記投影板を介して観視した背景像の消失点とは異なる位置に配置して、
前記表示オブジェクトを含む前記映像を有する前記光束を前記投影板に反射させて前記片目に向けて投影することを特徴とする表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置及び表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用の表示装置として、目的地へのナビゲーション情報等の表示情報をフロントガラスに投影して、外界情報と表示情報とを同時に視認可能とするヘッドアップディスプレイＨＵＤ（Head-Up Display）が開発されている。通常のＨＵＤの場合、ＨＵＤの表示は両眼で観察されるが、両眼視差が発生し、見難い表示となる。【０００３】
これに対し、片目で表示を観視する単眼ＨＵＤが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、背景にマッチした空間位置に、表示オブジェクトの虚像を知覚させることができる。【０００４】
このような単眼ＨＵＤにおいて、表示オブジェクトが配置される奥行き位置と、表示オブジェクトを実際に知覚した時の知覚奥行き位置と、をさらに高精度に一致させることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２８５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、表示オブジェクトの設定奥行き位置と、表示オブジェクトの知覚奥行き位置と、を精度良く一致させる単眼式の表示装置及び表示方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、消失点を有する表示オブジェクトを含む映像を有する光束を、反射性と透過性とを有する投影板に反射させて観視者の片目に向けて投影する映像投影部を備え、前記映像投影部は、前記表示オブジェクトの前記消失点を、前記観視者が前記投影板を介して観視する背景像の消失点とは異なる位置に配置することを特徴とする表示装置が提供される。【０００８】
本発明の別の一態様によれば、表示オブジェクトを含む映像を有する光束を、反射性と透過性とを有する投影板に反射させて観視者の片目に向けて投影する際に、前記表示オブジェクトの消失点を、前記観視者が前記投影板を介して観視した背景像の消失点とは異なる位置に配置して、前記表示オブジェクトを含む前記映像を有する前記光束を前記投影板に反射させて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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表示オブジェクトの設定奥行き位置と、表示オブジェクトの知覚奥行き位置と、を精度良く一致させる単眼式の表示装置及び表示方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】表示装置の動作を示す模式図である。
【図２】表示装置を示す模式図である。
【図３】表示装置の映像投影部を示す模式図である。
【図４】表示装置の座標系を示す模式図である。
【図５】表示装置の表示オブジェクトを示す模式図である。
【図６】表示装置の特性の評価実験の構成を示す模式図である。
【図７】表示装置の評価実験の実験条件を示す模式図である。
【図８】表示装置の評価実験に実験条件を示す模式図である。
【図９】表示装置の評価実験に実験条件を示す模式図である。
【図１０】表示装置の実験結果を示すグラフ図である。
【図１１】表示装置の実験結果を示すグラフ図である。
【図１２】表示装置の実験結果を示すグラフ図である。
【図１３】表示装置の実験結果を示すグラフ図である。
【図１４】表示装置の動作を示す模式図である。
【図１５】表示装置の動作を示す模式図である。
【図１６】表示装置を示す模式図である。
【図１７】表示装置の動作を示すフローチャート図である。
【図１８】表示装置を示す模式図である。
【図１９】表示装置を示す模式図である。
【図２０】表示装置を示す模式図である。
【図２１】表示装置を示す模式図である。
【図２２】表示装置を示す模式図である。
【図２３】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】
【００１１】
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、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
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。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。  
図２は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。  
図３は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の映像投影部の構成を例示する模式図である。  
図４は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の座標系を例示する模式図である。  
図５は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の表示オブジェクトを例示する模式図である。  
まず、図２及び図３により、本実施形態に係る表示装置１０の構成について説明する。  図２に表したように、表示装置１０は、表示オブジェクト１８０を含む映像を有する光束１１２を、反射性と透過性とを有する投影板７１５に反射させて観視者１００の片目１０１に向けて投影する映像投影部１１５を備える。
【００１３】
表示オブジェクト１８０は、表示装置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、表示装置１０が搭載される車両７３０（移動体）の運行情報に関する、進行方向を示す「矢印」等の各種の表示内容である。
【００１４】
投影板７１５は、例えば、車両７３０のフロントガラス７１０である。  
映像投影部１１５は、光束１１２を観視者１００の頭部１０５に向けて投影する。すなわち、映像投影部１１５から出射された光束１１２は、投影板７１５の反射面７１２で反射され、観視者１００の片目１０１に入射する。
【００１５】
観視者１００は、投影された光束１１２に含まれる映像の表示オブジェクト１８０と、車両７３０の外界情報と、を同時に観視することができる。
【００１６】
なお、図２に例示したように、表示装置１０は、例えば車両７３０の中、すなわち、例えば、操縦者である観視者１００から見て車両７３０のダッシュボード７２０の奥に設けられる。
【００１７】
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。
【００１８】
映像データ生成部１３０は、表示オブジェクトを含む映像に対応する映像信号を生成し、映像形成部１１０に供給する。
【００１９】
映像形成部１１０としては、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）や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。そして、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の画面に映像を形成する。
【００２０】
一方、投影部１２０には、例えば、各種の光源、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。  
本具体例では、投影部１２０は、第１レンズ１２３と、第２レンズ１２５と、第１レンズ１２３と第２レンズ１２５との間に設けられたアパーチャ１２４（発散角制御部）と、を有する。アパーチャ１２４の開口部の大きさは可変とすることができ、すなわち、アパーチャ１２４として可変アパーチャを用いることができる。
【００２１】
より具体的には、図３に表したように、投影部１２０は、光源１２１と、テーパライトガイド１２２と、第１レンズ１２３と、第２レンズ１２５と、アパーチャ１２４と、ミラー１２６と、を含む。  
光源１２１とミラー１２６との間に第１レンズ１２３が配置され、第１レンズ１２３とミラー１２６との間に第２レンズ１２５が配置され、光源１２１と第１レンズ１２３との間にテーパライトガイド１２２が配置される。
【００２２】
そして、本具体例では、テーパライトガイド１２２と第１レンズ１２３との間に映像形成部１１０（例えばＬＣＤ）が配置される。
【００２３】
なお、例えば、第１レンズ１２３の焦点距離を距離ｆ１、第２レンズ１２５の焦点距離を距離ｆ２とすると、アパーチャ１２４は、第１レンズ１２３から距離ｆ１で、第２レンズ１２５から距離ｆ２の位置に設置されている。
【００２４】
ミラー１２６は、例えば凹面状であり、これにより、光束１１２の像を拡大して観視者１００に投影できる。
【００２５】
光源１２１には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）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。光源１２１にＬＥＤを用いることで、消費電力を低減でき、また装置を軽量化でき、小型化できる。
【００２６】
光源１２１から出射された光は、テーパライトガイド１２２において発散角がある程度の範囲に制御され、映像形成部１１０において所定の表示オブジェクト１８０を含む映像を含む光束１１２となる。光束１１２の発散角は、第１レンズ１２３、アパーチャ１２４及び第２レンズを通過することで、所定の角度に制御される。
【００２７】
本具体例では、テーパライトガイド１２２と映像形成部１１０との間に、拡散板１２７が設けられており、これにより映像形成部１１０に入射する光がより均一化される。
【００２８】
図２に表したように、光束１１２は、ミラー１２６で反射した後、車両７３０の投影板７１５で反射して、観視者１００の片目１０１に到る。
【００２９】
この時、例えば、映像投影部１１５に含まれる各種の光学素子によって、光束１１２の投影領域の投影範囲１１４と投影位置１１４ａとが制御され、観視者１００の片目１０１に光束１１２が入射し、もう一方の目には光束１１２が入射されないようにされる。例えば、光束１１２の投影範囲１１４の横方向（観視者１００から見た時の横方向）は、６５ｍｍ（ミリメートル）程度に制御される。
【００３０】
なお、ミラー１２６の出射側（光源とは反対側）に、非球面フレネルレンズ（図示しない）を設けることができる。この非球面フレネルレンズによって、例えば、フロントガラス７１０の形状に合わせて光束１１２の形状を制御し、光束１１２に含まれる映像の形状を整えることができる。
【００３１】
また、ミラー１２６は可動式とすることができ、例えば、観視者１００の頭部１０５の位置や動きに合わせて、手動で、または、自動で、ミラー１２６の位置や角度を調節し、光束１１２を片目１０１に適切に投影させることができる。  
なお、映像投影部１１５は、上記の具体例の他に、各種の変形が可能である。
【００３２】
観視者１００は、投影板７１５を介して、虚像形成位置１８１ａの位置に形成された表示オブジェクト１８０の像１８１を知覚する。このように、表示装置１０は、ＨＵＤとして使用できる。
【００３３】
表示オブジェクト１８０は、観視者１００から見た奥行き方向に関するターゲットの位置を有する。以下、表示オブジェクト１８０のターゲットの位置について説明する。
【００３４】
ここで、図４に表したように、観視者１００から見て、奥行き方向をＺ軸方向とし、左右方向（水平方向Ｈａ）をＸ軸方向とし、上下方向（垂直方向Ｖａ）をＹ軸方向とする。なお、観視者１００から見て遠ざかる方向をＺ軸の正の方向とし、観視者１００から見て右方向がＸ軸の正の方向とし、観視者１００から見て上方向をＹ軸の正の方向とする。
【００３５】
観視者１００は、投影板７１５の反射面７１２で反射した光束１１２の映像の表示オブジェクト１８０を観視する。この時、表示オブジェクト１８０が、例えば進路を示す「矢印」である場合、背景像７４０ｄの道７５３の分岐点７５３ｃの位置に重なるように、表示オブジェクト１８０の「矢印」の像１８１は配置される。すなわち、観視者１００から見た時の背景像７４０ｄの分岐点７５３ｃの奥行き方向の位置が、表示オブジェクト１８０が配置されるべきターゲットの位置ＰＴとなる。
【００３６】
このように、実空間（Ｘ１軸、Ｙ１軸及びＺ１軸を有する空間）における所望の位置に対応するように、観視者１００の視空間において、表示オブジェクト１８０はターゲットの位置ＰＴに配置される。すなわち、実空間に存在する任意の物体（山、川、各種の建物や表示物、道、分岐点など）に対応させて表示オブジェクト１８０を表示する際に、観視者１００から見た時に、その物体の位置であるターゲットの位置ＰＴに表示オブジェクト１８０が配置される。以下では、表示オブジェクト１８０として、進路を示す「矢印」を用いる場合について説明する。
【００３７】
ここで、実空間における観視者１００の位置におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸と、実空間における背景の位置におけるＸ２軸、Ｙ２軸及びＺ２軸とは、それぞれ互いに平行である。一方、反射面７１２におけるＸ１軸、Ｙ１軸及びＺ２軸は、それぞれＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸と、互いに平行でなくても良い。すなわち、図２に例示したように、観視者１００から見て、車両７３０のフロントガラス７１０である投影板７１５の反射面７１２は、傾斜（Ｘ１軸を中心に回転）していている。図４においては、図を見やすくするために、Ｘ１軸、Ｙ１軸及びＺ２軸は、それぞれＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸と、互いに平行とした。
【００３８】
ここで、観視者１００の片目１０１の位置を基準点Ｐ０とする。基準点Ｐ０とターゲットの位置ＰＴとは、実空間において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のいずれの方向においても異なる。表示装置１０が車両７３０に搭載されて用いられる状況に基づくと、実用上は、上下方向（Ｙ軸方向）及び左右方向（Ｘ軸方向）の差異は小さく、奥行き方向（Ｚ軸方向）の差異が大きい。このため、観視者１００の片目１０１の位置（基準点Ｐ０）と、ターゲットの位置ＰＴと、の間の奥行き方向（Ｚ軸方向）の距離を、特に、設定奥行き距離Ｌｄということにする。
【００３９】
なお、表示オブジェクト１８０は、ターゲットの位置ＰＴとして、例えば分岐点７５３ｃの位置に配置される。ターゲットの位置ＰＴは必ずしも分岐点７５３ｃだけではなく、任意の位置に設定される。例えば、表示オブジェクト１８０として、直進の「矢印」を用いる場合においても、観視者１００から見て所定の距離の前方の位置（ターゲットの位置ＰＴ）に、表示オブジェクト１８０を配置しても良い。なお、上記の所定の距離は、車両７３０の移動速度や前方の道の状況等に基づいて設定される。
【００４０】
以下、表示オブジェクト１８０の配置の具体例について説明する。  
図５（ａ）及び（ｂ）は、表示オブジェクト１８０を背景像７４０ｄの道７５３（地面）に対応させて表示する場合を例示しており、図５（ｃ）及び（ｄ）は、表示オブジェクト１８０を背景像７４０ｄの天井７５４（上空）に対応させて表示する場合を例示している。
【００４１】
図５（ｂ）に表したように、反射面７１２における表示オブジェクト１８０の位置が、観視者１００の片目１０１から見て下方に位置する場合には、観視者１００は、背景像７４０ｄのうちで視線よりも下方の物体に重ねて表示オブジェクト１８０を観視する。背景像７４０ｄのうちで視線よりも下方の物体としては、例えば道７５３が用いられる。  
この場合には、図５（ａ）に表したように、表示オブジェクト１８０は、背景像７４０ｄの道７５３に対応して表示される。
【００４２】
図５（ｄ）に表したように、反射面７１２における表示オブジェクト１８０の位置が、観視者１００の片目１０１から見て上方に位置する場合には、観視者１００は、背景像７４０ｄのうちで視線よりも上方の物体に重ねて表示オブジェクト１８０を観視する。背景像７４０ｄのうちで視線よりも上方の物体としては、例えば天井７５４が用いられる。  
この場合には、図５（ｃ）に表したように、表示オブジェクト１８０は、背景像７４０ｄの天井７５４に対応して表示される。  
なお、このような、視線よりも上方の物体としては、高架道路などのように立体的に重なった道や、トンネル等の道や、また、上空に被さるように設置された照明や電線などを用いることができる。なお、この場合には、例えば、車両７３０の屋根の側に反射面７１２が配置され、Ｚ軸方向よりも上側において、表示オブジェクト１８０が観視者１００に観視される。
【００４３】
以下では、表示オブジェクト１８０を背景像７４０ｄの道７５３（地面）に対応させて表示する場合について、本実施形態に係る表示装置１０の動作について説明する。
【００４４】
図１（ａ）は、観視者１００が知覚する、表示オブジェクト１８０の像１８１と、車両７３０の外界の背景像７４０ｄと、を模式的に例示している。図１（ｂ）は、映像投影部１１５の映像形成部１１０の画面１１０ｄにおける表示オブジェクト１８０の像１８１を例示している。図１（ｃ）は、観視者１００が知覚する車両７３０の外界の背景像７４０ｄを例示している。
【００４５】
図１（ｂ）に表したように、映像形成部１１０（例えばＬＣＤ）の画面１１０ｄには、表示オブジェクト１８０が形成される。表示オブジェクト１８０は、矢印の形状を有している。
【００４６】
表示オブジェクト１８０は、消失点ＶＰ１（第１消失点ＶＰ１）を有する。  
すなわち、表示オブジェクト１８０の図形は、奥行きを知覚させる消失点ＶＰ１を有する形状を有しており、例えば「矢印」の幹の部分の２つの辺１８３ａ及び１８３ｂの延長線は、消失点ＶＰ１で交差する。
【００４７】
なお、観視者１００から見て表示オブジェクト１８０が下方に配置される場合（例えば図５（ａ）及び（ｂ）に例示した構成の場合）は、消失点ＶＰ１は、表示オブジェクト１８０の位置よりも上方に配置される。  
一方、観視者１００から見て表示オブジェクト１８０が上方に配置される場合（例えば図５（ｃ）及び（ｄ）に例示した構成の場合）は、消失点ＶＰ１は、表示オブジェクト１８０の位置よりも下方に配置される。
【００４８】
観視者１００は、消失点ＶＰ１と表示オブジェクト１８０との位置との関係に基づいて、観視者１００から見た時の表示オブジェクト１８０の奥行き感を得る。このように、表示オブジェクト１８０が消失点ＶＰ１を有することで、観視者１００における表示オブジェクト１８０の奥行き位置の推定が容易になる。
【００４９】
一方、図１（ｃ）に表したように、車両７３０の外界の背景像７４０ｄは、消失点ＶＰ２（第２消失点ＶＰ２）を有する。本具体例では、観視者１００から見て、前方に直進する道７５３が存在し、その道７５３の両側の境界７５３ａ及び７５３ｂの延長線が、消失点ＶＰ２で実質的に交差（点となる）する。このように、背景像７４０ｄが消失点ＶＰ２を有することから、観視者１００は、背景像７４０ｄにおいて奥行き感を得る。
【００５０】
そして、本実施形態に係る表示装置１０においては、図１（ａ）に表したように、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１が、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２とは異なる位置に配置される。
【００５１】
より具体的には、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１は、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも上方に配置される。すなわち、観視者１００が、表示オブジェクト１８０の像１８１と背景像７４０ｄとを同時に観視した場合に、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１が、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも上方に配置される。
【００５２】
すなわち、映像投影部１１５は、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１を、観視者１００が投影板７１５を介して観視する背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも観視者１００から見て上方に配置する。
【００５３】
一般に、絵画などを含めて画像を作成する場合、画像内の各種のオブジェクトをそれぞれの奥行き位置に配置する際に、消失点が用いられる。例えば、所定の消失点から直線が放射状に仮想的に描かれ、その直線に各オブジェクトの輪郭線などを沿わせることで、各オブジェクトは所定の奥行き位置に定着されて知覚される。なお、消失点は複数設けることができるが、ここでは、説明を簡単にするために、１つの画像内において消失点が１つ設けられる場合として説明する。
【００５４】
このように、一般の画像の形成においては、表示オブジェクトの輪郭を形成する各境界線の延長線が消失点で交差するように、表示オブジェクトが生成されるため、ＨＵＤの場合においても、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１の位置が、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２の位置と一致するように、表示オブジェクト１８０が生成されるが、本実施形態においては、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１の位置と、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２の位置と、が異なるように、表示オブジェクト１８０が生成される。背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２は、投影位置１１４ａと表示装置１０の傾きから推定される。
【００５５】
これにより、表示オブジェクト１８０の設定奥行き位置と、表示オブジェクトの知覚奥行き位置と、を精度良く一致させることができる。
【００５６】
本発明の実施形態の構成は、以下に説明する奥行き知覚に関する実験結果から新たに見出されたヒトの知覚特性に基づいて構築されたものである。  
発明者は、表示装置１０を車両７３０に搭載し、車両７３０を走行させながら、各種の表示オブジェクト１８０（矢印）の像１８１を車両７３０のフロントガラス７１０に反射させて、車両７３０の助手席に搭乗する被験者（観視者１００）に観視させた。そして、表示オブジェクト１８０を各種の奥行き位置に配置し、その時、表示オブジェクト１８０の大きさ、及び、地面からの高さ、を変え、被験者が知覚する奥行き距離を回答させる実験を行った。
【００５７】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の特性の評価実験の構成を例示する模式図である。  
図６に表したように、被験者（観視者１００）の片目１０１の位置を基準点Ｐ０とし、基準点Ｐ０から表示オブジェクト１８０の設定配置位置Ｑまでの奥行き方向（Ｚ軸方向）の距離が、設定奥行き距離Ｌｄとされる。すなわち、設定配置位置Ｑが、表示オブジェクトのターゲットの位置ＰＴである。本実験では、設定奥行き距離Ｌｄは、３０ｍ、４５ｍ及び６０ｍの３種類とされた。
【００５８】
そして、表示オブジェクト１８０の設定配置位置Ｑと、地面と、の間の距離を、設定高さΔｈとする。本実験では、設定高さΔｈは、０ｍ、０．５ｍ及び１．０ｍの３種類とされた。
【００５９】
さらに、表示オブジェクト１８０の大きさを、設定奥行き距離Ｌｄが３０ｍ、４５ｍ及び６０ｍのそれぞれに対応する位置に配置した時の大きさの３種類とした。すなわち、表示オブジェクト１８０の大きさに相当する設定寸法距離Ｓｒを、３０ｍ、４５ｍ及び６０ｍの３種類とした。設定寸法距離Ｓｒは、表示オブジェクト１８０の大きさを、奥行き距離として表現しているものであり、奥行き位置が遠いと物体が小さく見える遠近感の現象に基づいている。
【００６０】
なお、地面に平行な平面がＸ−Ｚ平面である。そして、基準点Ｐ０と、表示オブジェクト１８０の設定配置位置Ｑと、を結ぶ線と、Ｚ軸方向と、のなす角を俯角θとする。なお、俯角θにおいては、観視者１００の片目１０１から見て、下方（地面に向かう方向）が正である。
【００６１】
図７〜図９は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の特性の評価実験の条件を例示する模式図である。  
すなわち、図７（ａ）〜（ｄ）は、設定奥行き距離Ｌｄの変化を例示しており、図８（ａ）〜（ｄ）は、設定高さΔｈの変化を例示しており、図９（ａ）〜（ｄ）は、設定寸法距離Ｓｒの変化を例示している。図７（ａ）、図８（ａ）及び図９（ａ）は、それぞれ、設定奥行き距離Ｌｄ、設定高さΔｈ及び設定寸法距離Ｓｒの変化の際の、表示オブジェクト１８０の像１８１の変化を例示している。図７（ｂ）〜（ｄ）、図８（ｂ）〜（ｄ）及び図９（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれの変化の場合の表示オブジェクト１８０の像１８１の位置及び大きさを例示している。
【００６２】
図７（ｂ）〜（ｄ）に表したように、設定奥行き距離Ｌｄが３０ｍ、４５ｍ及び６０ｍに変えられる。  
この時、図７（ａ）に表したように、表示オブジェクト１８０の像１８１は、それぞれ、像Ｄ３０、像Ｄ４５及び像Ｄ６０のように変化する。すなわち、設定奥行き距離Ｌｄが大きくなるにつれ、像１８１の位置は、Ｙ軸方向の上方向（Ｙ軸の正の方向）に移動し、像１８１の大きさは小さくなる。
【００６３】
この時の像１８１の位置は、図７（ｂ）〜（ｄ）に例示したように、観視者１００の片目１０１の位置である基準点Ｐ０と、表示オブジェクト１８０の設定配置位置Ｑと、反射面７１２において光束１１２が投影される投影位置Ｐと、の相互の距離の比率に基づいて変化する。すなわち、基準点Ｐ０と設定配置位置Ｑと設定水平配置位置Ｑ１とを頂点とする三角形と、基準点Ｐ０と投影位置Ｐと水平投影位置Ｐ１とを頂点とする三角形と、の比率に基づいて、像１８１の位置が変化する。本具体例では、設定奥行き距離Ｌｄが大きくなると、投影位置Ｐが上方向にシフトすることに対応して、表示オブジェクト１８０の像１８１の画面１１０ｄ内での位置が上方向にシフトさせられる。
【００６４】
図８（ｂ）〜（ｄ）に表したように、設定高さΔＨが０ｍ、０．５ｍ及び１．０ｍに変えられる。  
この時、図８（ａ）に表したように、表示オブジェクト１８０の像１８１は、それぞれ、像Ｈ００、像Ｈ０５及び像Ｈ１０のように変化する。すなわち、設定高さΔＨが大きくなるにつれ、像１８１の位置は、Ｙ軸方向の上方向（Ｙ軸の正の方向）に移動する。
【００６５】
この時も、像１８１の位置は、上記の基準点Ｐ０と設定配置位置Ｑと設定水平配置位置Ｑ１とを頂点とする三角形と、基準点Ｐ０と投影位置Ｐと水平投影位置Ｐ１とを頂点とする三角形と、の比率に基づいて、変えられる。本具体例では、設定高さΔｈが大きくなると、投影位置Ｐが上方向にシフトすることに対応して、表示オブジェクト１８０の像１８１の映像内での位置が上方向にシフトさせられる。なお、設定高さΔｈが変化すると、俯角θも変化するので、表示オブジェクト１８０の像１８１の形状も、俯角θの変化に連動して変えられる。
【００６６】
図９（ｂ）〜（ｄ）に表したように、設定寸法距離Ｓｒが３０ｍ、４５ｍ及び６０ｍに変えられる。  
この時、図９（ａ）に表したように、表示オブジェクト１８０の像１８１は、それぞれ、像Ｓ３０、像Ｓ４５及び像Ｓ６０のように変化する。すなわち、設定寸法距離Ｓｒが大きくなるにつれ、像１８１の大きさが小さくなる。この、像１８１の大きさの変化は、遠近感に基づいている。
【００６７】
なお、上記のように、基準点Ｐ０と設定配置位置Ｑと設定水平配置位置Ｑ１とを頂点とする三角形と、基準点Ｐ０と投影位置Ｐと水平投影位置Ｐ１とを頂点とする三角形と、の比率に基づいて設定した像１８１の位置を「相似法設定位置」と言うことにする。
【００６８】
上記の図７〜図９は、設定奥行き距離Ｌｄ、設定高さΔｈ及び設定寸法距離Ｓｒが単独で変化させられる例であるが、本実験においては、設定奥行き距離Ｌｄ、設定高さΔｈ及び設定寸法距離Ｓｒをそれぞれ３種類ずつ変え、計２７種類の条件の表示オブジェクト１８０を用いて、知覚される奥行き距離（知覚奥行き距離Ｌｓ）を求めた。
【００６９】
図１０〜図１２は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の特性の実験結果を例示するグラフ図である。  
すなわち、図１０（ａ）〜（ｄ）は設定奥行き距離Ｌｄが３０ｍの時の結果であり、図１１（ａ）〜（ｄ）は設定奥行き距離Ｌｄが４５ｍの時の結果であり、図１２（ａ）〜（ｄ）は設定奥行き距離Ｌｄが６０ｍの時の結果である。
【００７０】
そして、図１０（ａ）、図１１（ａ）及び図１２（ａ）は、設定寸法距離Ｓｒが３０ｍの結果であり、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）は、設定寸法距離Ｓｒが４５ｍの結果であり、図１０（ｃ）、図１１（ｃ）及び図１２（ｃ）は、設定寸法距離Ｓｒが６０ｍの結果である。図１０（ｄ）、図１１（ｄ）及び図１２（ｄ）は、設定寸法距離Ｓｒが３０ｍ、４５ｍ及び６０ｍの結果を一緒に表示した図である。  
これらの図の横軸は設定高さΔｈであり、縦軸は知覚奥行き距離Ｌｓである。また、図中の破線ＢＬは、それぞれの図において、設定奥行き距離Ｌｄに一致する知覚奥行き距離Ｌｓを示す。
【００７１】
図１３は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の特性の実験結果を例示するグラフ図である。  
すなわち、図１３（ａ）〜（ｃ）は、図１０〜図１２の一部の結果を別のグラフとして表したものである。すなわち、設定奥行き距離Ｌｄと設定寸法距離Ｓｒとが一致する図１０（ａ）、図１１（ｂ）及び図１２（ｃ）の結果を、横軸が設定奥行き距離Ｌｄで縦軸が知覚奥行き距離Ｌｓのグラフに表したものである。図１３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、設定高さΔｈが、０ｍ、０．５ｍ及び１．０ｍの結果である。なお、これらの図において、破線ＢＬは、設定奥行き距離Ｌｄと知覚奥行き距離Ｌｓとが一致する場合を表している。
【００７２】
なお、図１０〜図１３の図は、箱ひげ図（box plot）であり、図中の箱（長方形）の下端は第１四分位点であり、箱の上端は第３四分位点であり、箱中の横線は中央値を示し、縦線の上端は最大値であり、縦線の下端は最小値であり、「＊」印は外れ値を示す。
【００７３】
図１０（ａ）〜（ｄ）に表したように、設定奥行き距離Ｌｄが３０ｍの時に、知覚奥行き距離Ｌｓが３０ｍに近いのは、設定高さΔｈが０ｍの時である。  
そして、図１１（ａ）〜（ｄ）に表したように、設定奥行き距離Ｌｄが４５ｍの時に、知覚奥行き距離Ｌｓが４５ｍに近いのは、設定高さΔｈが０．５ｍの時である。  
そして、図１２（ａ）〜（ｄ）に表したように、設定奥行き距離Ｌｄが６０ｍの時に、知覚奥行き距離Ｌｓが６０ｍに近いのは、設定高さΔｈが１．０ｍ程度の時である。
【００７４】
図１３（ａ）〜（ｃ）に表したように、設定奥行き距離Ｌｄが小さい（例えば３０ｍ）の時は、設定高さΔｈが０ｍの時に、設定奥行き距離Ｌｄと知覚奥行き距離Ｌｓとが近くなる。設定奥行き距離Ｌｄが４５ｍや６０ｍと大きくなるに従って、設定高さΔｈが大きい方が設定奥行き距離Ｌｄと知覚奥行き距離Ｌｓとが近くなる。
【００７５】
このように、設定奥行き距離Ｌｄが３０ｍ、４５ｍ及び６０ｍと大きくなり、表示オブジェクト１８０の設定配置位置Ｑが観視者１００から見て遠くなるに従って、表示オブジェクト１８０の配置の高さを地面から上方にシフトさせた時に、設定奥行き距離Ｌｄと知覚奥行き距離Ｌｓの一致性が高まる。
【００７６】
表示オブジェクト１８０は「矢印」であり、通常は、背景像７４０ｄである道７５３の表面の高さに一致させて表示オブジェクト１８０が配置される（すなわち、設定高さΔｈを０ｍに設定する）。
【００７７】
このように設定高さΔｈを０ｍに設定すると、設定奥行き距離Ｌｄが３０ｍの場合には設定奥行き距離Ｌｄと知覚奥行き距離Ｌｓとは比較的一致するが、設定奥行き距離Ｌｄが３０ｍよりも大きくなると、一致しなくなる。単眼式の表示において、このように、設定奥行き距離Ｌｄの変化に対して、設定奥行き距離Ｌｄと知覚奥行き距離Ｌｓとが一致する設定高さΔｈが変化することは、従来知られていなかった。さらに、設定奥行き距離Ｌｄが大きくなるに従って、設定奥行き距離Ｌｄと知覚奥行き距離Ｌｓとが一致する設定高さΔｈが、より拡大することも、従来知られていなかった。このような現象は、本実験によって初めて見出されたものである。
【００７８】
この実験結果は、設定奥行き距離Ｌｄが大きくなると、表示オブジェクト１８０の像１８１を、相似法設定位置よりも、映像の上方（この場合は映像の中央側）にシフトさせて配置することが、設定奥行き距離Ｌｄと知覚奥行き距離Ｌｓとの一致性が向上することを意味している。
【００７９】
そして、本実験では、表示オブジェクト１８０は、観視者１００から見て道７５３の側（下側、すなわち、Ｙ軸の負の方向の側）に配置されていることを考慮すると、表示オブジェクト１８０の像１８１を映像の上方にシフトさせて配置することは、表示オブジェクト１８０の像１８１を観視者１００から見て遠方側に配置することに対応する。
【００８０】
従って、設定奥行き距離Ｌｄが大きくなると、表示オブジェクト１８０の像１８１を、観視者１００から見て、より遠方側に配置することで、設定奥行き距離Ｌｄと知覚奥行き距離Ｌｓとの一致性が向上する。
【００８１】
この現象は、単眼で表示を観視する場合におけるヒトの奥行き知覚に関する特異な特性であると考えられる。特に、今回の実験においては、車両７３０を走行させながら、各種の表示オブジェクト１８０（矢印）の像１８１を表示させるという実際に近い実験条件が用いられているので、この結果を応用した構成を採用することで、特に、走行中等の実際の条件において、設定奥行き距離Ｌｄと知覚奥行き距離Ｌｓとの一致性が高い表示を実現できる。
【００８２】
なお、本実験では、図５（ａ）及び（ｂ）に例示したように、表示オブジェクト１８０を観視者１００から見て下方に配置しているので、表示オブジェクト１８０の像１８１を観視者１００から見て遠方側に配置することは、表示オブジェクト１８０を上方に配置することに対応する。
【００８３】
一方、図５（ｃ）及び（ｄ）に例示したように、表示オブジェクト１８０を観視者１００から見て上方に配置した場合には、表示オブジェクト１８０の像１８１を観視者１００から見て遠方側に配置することは、表示オブジェクト１８０を下方に配置することに対応する。
【００８４】
すなわち、設定奥行き距離Ｌｄが大きい場合には、表示オブジェクト１８０の像１８１を、相似法設定位置による位置よりも遠方側に配置すれば良い。表示オブジェクト１８０を観視者１００から見て下方に配置している場合は、表示オブジェクト１８０を相似法設定位置に基づく位置よりも上方に配置する。表示オブジェクト１８０を観視者１００から見て上方に配置している場合は、表示オブジェクト１８０を相似法設定位置に基づく位置よりも下方に配置する。
【００８５】
そして、このようなヒトの奥行き知覚に関する特異な特性に関する新たな知見に基づいて、本実施形態に係る表示装置１０においては、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１が、観視者１００が投影板７１５を介して観視する背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも観視者１００から見て遠方に配置される。
【００８６】
すなわち、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１が、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２とは異なる位置に配置される。
【００８７】
例えば、表示オブジェクト１８０を観視者１００から見て下方に配置している場合は、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１は、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも上方に配置される。
【００８８】
そして、例えば、表示オブジェクト１８０を観視者１００から見て上方に配置している場合は、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１は、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも下方に配置される。
【００８９】
これにより、ヒトの奥行き知覚に適合させて、背景像７４０ｄの位置に精度良く一致させて、表示オブジェクト１８０の奥行き位置を知覚させることができる。そして、知覚奥行き位置の観視者によるばらつきを小さくし、所望の奥行き位置に表示オブジェクト１８０を知覚させることができる。
【００９０】
以下、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１の制御についてさらに詳しく説明する。
図１４は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。  
すなわち、図１４（ａ）及び（ｂ）は、表示オブジェクト１８０が、観視者１００から見て下方に配置される場合に対応する。一方、図１４（ｃ）及び（ｄ）は、表示オブジェクト１８０が、観視者１００から見て上方に配置される場合に相当する。
【００９１】
そして、図１４（ａ）及び（ｃ）は、表示オブジェクト１８０が示す奥行き位置が背景像７４０ｄよりも遠方側に配置される状態を示す。図１４（ｂ）及び（ｄ）は、表示オブジェクト１８０が示す位置が背景像７４０ｄと同じ奥行き位置に配置される状態を示す。なお、これらの図には、背景像７４０ｄとして、道７５３の両側の境界７５３ａ及び７５３ｂがモデル的に示されている。
【００９２】
まず、表示オブジェクト１８０が、観視者１００から見て下方に配置される場合について説明する。  
図１４（ａ）に表したように、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１は、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも、観視者１００から見て上方に配置されている。これにより、表示オブジェクト１８０が示す奥行き位置が、背景像７４０ｄよりも遠方側に配置される。このような表示オブジェクト１８０を用いることで、例えば、図１１及び図１２に例示したように設定奥行き距離Ｌｄが４５ｍ〜６０ｍと、設定配置位置Ｑが比較的遠い場合に、観視者１００が知覚する知覚奥行き距離Ｌｓと、設定奥行き距離Ｌｄと、が良く一致するようになる。
【００９３】
図１４（ｂ）に表したように、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１は、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２と一致している。この場合は、表示オブジェクト１８０が示す奥行き位置は、背景像７４０ｄの奥行き位置と、一致する。このような表示オブジェクト１８０を用いることで、例えば、図１０に例示したように設定奥行き距離Ｌｄが３０ｍと、設定配置位置Ｑが比較的近い場合に、観視者１００が知覚する知覚奥行き距離Ｌｓと、設定奥行き距離Ｌｄと、が良く一致する。
【００９４】
次に、表示オブジェクト１８０が、観視者１００から見て上方に配置される場合について説明する。  
図１４（ｃ）に表したように、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１は、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも、観視者１００から見て下方に配置されている。これにより、表示オブジェクト１８０が示す奥行き位置が、背景像７４０ｄよりも遠方側に配置される。このような表示オブジェクト１８０を用いることで、例えば、図１１及び図１２に例示したように設定奥行き距離Ｌｄが４５ｍ〜６０ｍと、設定配置位置Ｑが比較的遠い場合に、観視者１００が知覚する知覚奥行き距離Ｌｓと、設定奥行き距離Ｌｄと、が良く一致するようになる。
【００９５】
図１４（ｄ）に表したように、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１は、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２と一致している。この場合は、表示オブジェクト１８０が示す奥行き位置は、背景像７４０ｄの奥行き位置と、一致する。このような表示オブジェクト１８０を用いることで、例えば、図１０に例示したように設定奥行き距離Ｌｄが３０ｍと、設定配置位置Ｑが比較的近い場合に、観視者１００が知覚する知覚奥行き距離Ｌｓと、設定奥行き距離Ｌｄと、が良く一致する。
【００９６】
このように、映像投影部１１５は、観視者１００から見て表示オブジェクト１８０を下方に配置し、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１を、観視者１００が投影板を介して観視する背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも観視者１００から見て上方に配置する。または、映像投影部１１５は、観視者１００から見て表示オブジェクト１８０を上方に配置し、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１を、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも観視者１００から見て下方に配置する。
【００９７】
より具体的には、映像投影部１１５は、表示オブジェクト１８０が配置されるターゲットの位置ＰＴ（観視者１００から見た時の設定奥行き距離Ｌｄの位置）に基づいて、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１と、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２と、の差を変化させる。
【００９８】
すなわち、例えば、設定奥行き距離Ｌｄが３０ｍ程度以下の時は、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１と、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２と、の差を小さくし、例えば、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１の位置と、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２の位置と、を一致させる。
【００９９】
そして、例えば、設定奥行き距離Ｌｄが３０ｍ程度よりも大きい、例えば４５ｍ以上の時は、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１と、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２と、の差を大きくし、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１の位置と、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２の位置と、を異ならせる。
【０１００】
これにより、図１０〜図１３に関して説明したような設定奥行き距離Ｌｄを変えた時のヒトの奥行き知覚特性に対応させ、表示オブジェクトの設定奥行き位置と、表示オブジェクトの知覚奥行き位置と、を精度良く一致させることができる。
【０１０１】
すなわち、表示オブジェクト１８０を観視した時の知覚される奥行き位置の個人差を小さくし、所望の奥行き位置に精度良く表示オブジェクト１８０を知覚させることができ、背景重畳型の単眼式表示において、精度の高い奥行き配置を実現することが可能となる。
【０１０２】
また、上記において、設定奥行き距離Ｌｄが大きい場合には、設定奥行き距離Ｌｄが小さい場合よりも、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１と、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２と、の差を拡大することが望ましい。これにより、知覚される奥行き位置の精度がより高まる。
【０１０３】
図１５は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。  
すなわち、同図は、表示オブジェクト１８０として、右方向に進路を変更することを促す「矢印」が用いられる場合の表示オブジェクト１８０を例示している。すなわち、背景像７４０ｄの道７５３は、右方向に分岐した分岐道を有している。そして、同図（ａ）は、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１が、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも上方に配置される例であり、同図（ｂ）は、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１が、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２と一致する例である。
【０１０４】
図１５（ａ）に表したように、表示オブジェクト１８０の「矢印」の幹の部分の２つの辺１８３ａ及び１８３ｂの互いの角度は比較的小さく、これにより、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１が、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも上方に配置される。
【０１０５】
図１５（ｂ）に表したように、表示オブジェクト１８０の「矢印」の辺１８３ａ及び１８３ｂの互いの角度は比較的大きく、これにより、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１が、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２と一致している。
【０１０６】
そして、図１５（ａ）及び（ｂ）の両方において、表示オブジェクト１８０の「矢印」の先は、分岐した道７５３の方向に配置され、「矢印」は曲がっており、進路の変更方向を示している。
【０１０７】
このように、表示オブジェクト１８０の辺１８３ａ及び１８３ｂの角度、すなわち、表示オブジェクト１８０の輪郭線の角度を変化させることで、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１を変化させることができる。
【０１０８】
例えば、設定奥行き距離Ｌｄが３０ｍ程度以下の時は、図１５（ｂ）に例示した表示オブジェクト１８０の構成を採用し、設定奥行き距離Ｌｄが３０ｍ程度よりも大きい、例えば４５ｍ以上の時は、図１５（ｃ）に例示した表示オブジェクト１８０の構成を採用することで、表示オブジェクトの設定奥行き位置と、表示オブジェクトの知覚奥行き位置と、を精度良く一致させることができる。
【０１０９】
以下、表示オブジェクト１８０のターゲットの位置ＰＴを定める方法の例について説明する。
【０１１０】
図１６は、本発明の第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。  
図１６に表したように、本実施形態に係る別の表示装置１１ａは、映像投影部１１５が搭載される車両７３０の外界情報を取得する外界情報取得部４１０をさらに備える。
【０１１１】
そして、映像投影部１１５は、外界情報取得部４１０によって取得された外界情報に基づいて、表示オブジェクト１８０のターゲットの位置ＰＴに対応させて、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１を調整して、光束１１２を投影する。
【０１１２】
すなわち、例えば、映像投影部１１５の映像データ生成部１３０が、外界情報取得部４１０によって取得された外界情報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し、映像形成部１１０によって映像を形成し、投影部１２０で光束１１２を投影する。
【０１１３】
外界情報取得部４１０は、車両７３０の外界情報として、例えば、道の進行方向、道の幅、道の形状、分岐点の有無、及び、分岐点の形状等の外界情報を取得する。この取得の方法には、予めこれらの外部情報を記憶した記憶部を用いる方法や、適宜、無線通信などの外部情報を入手する種々の方法など、任意の方法を採用することができる。外部情報の入手方法の例については後述する。
【０１１４】
図１７は、本発明の第１の実施形態に係る別の表示装置の動作を例示するフローチャート図である。  
図１７に表したように、例えば、まず、表示装置１１ａが搭載される車両７３０の進行すると推測される経路が生成される（ステップＳ１１０）。例えばＧＰＳ（Global Positioning System）機能などによって求められた車両７３０の現在位置と、車両７３０の目的地と、の関係から、所定の地図情報等によって経路が生成される。なお、この経路の生成は、表示装置１０の内部で行われなくても良く、車両に搭載されるナビゲーションシステム等によって行われても良く、任意の方法によって経路が生成されれば良い。
【０１１５】
そして、外界情報取得部４１０によって外界情報が取得される（ステップＳ１２０）。例えば、生成された経路と、ＧＰＳ機能などによって求められた車両７３０の現在位置と、の関係から、車両７３０の現在位置における外界情報として、車両７３０の前方の道の状態や分岐点の有無などの情報が取得される。
【０１１６】
そして、例えば進路を変更する分岐点の位置などの、表示オブジェクト１８０を表示する外界表示位置を導出する（ステップＳ１３０）。
【０１１７】
そして、導出された外界表示位置に基づいて表示オブジェクト１８０のターゲットの位置ＰＴが導出される（ステップＳ１４０）。例えば、導出された外界表示位置（例えば分岐点の位置）と、車両７３０の現在の位置と、に基づいてターゲットの位置ＰＴが求められる。
【０１１８】
そして、ターゲットの位置ＰＴに基づいて、表示オブジェクト１８０を含む映像データが生成される（ステップＳ１５０）。例えば、ターゲットの位置ＰＴと、観視者１００の片目１０１の位置と、に基づいて、表示オブジェクト１８０の画面１１０ｄ内での位置、大きさ及び形状が決められ、その位置、大きさ及び形状の表示オブジェクト１８０のデータが生成される。
【０１１９】
この時、本実施形態に係る表示装置１１ａにおいては、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１が調整される。すなわち、例えば、表示オブジェクト１８０のターゲットの位置ＰＴまでの距離である、設定奥行き距離Ｌｄの大きさによって、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１と、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２と、の位置を異ならせたり、一致させたりする。なお、表示オブジェクト１８０を観視者１００から見て下方に配置するか、上方に配置するかで、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１を背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも上方に配置するか、下方に配置するか、を変える。
【０１２０】
そして、表示オブジェクト１８０を含む映像の映像を適宜補正し（ステップＳ１６０）、映像データを出力する（ステップＳ１７０）。
【０１２１】
上記のステップＳ１３０〜ステップＳ１６０は、例えば、映像データ生成部１３０において実行される。ただし、ステップＳ１３０〜ステップＳ１７０の一部は、例えば、外界情報取得部４１０やその他の部分で実行されても良い。
【０１２２】
そして、その映像データに基づいて、映像形成部１１０によって映像が形成され、投影部１２０によって映像を有する光束１１２が観視者１００に向かって投影される（ステップＳ１８０)。
【０１２３】
なお、上記のステップＳ１５０において、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１の位置を調整して表示オブジェクト１８０のデータを生成する手法は任意である。例えば、表示オブジェクト１８０を生成する最初の段階で、消失点ＶＰ１が制御された画像データを作成する。その画像データを基に、大きさ、角度、配置位置などに関する変形を行う。変形した画像を、最終的な表示オブジェクト１８０の画像データとしても良い。また、表示オブジェクト１８０の大きさ、角度、配置位置などに関する変形を行った後に、消失点ＶＰ１を変えるように画像の変形を行っても良い。すなわち、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１のシフトを行う際に、そのシフト値を与えた後に画像データを生成する方法が採用できる。また、画像データを生成した後にそのシフト値によってさらに画像データを変形する方法も採用できる。なお、このような演算を行う部分を、映像投影部１１５とは別に、さらに設けても良く、また、映像投影部１１５の内部の例えば映像データ生成部１３０にこのような演算を実施させても良い。
【０１２４】
このように、外界情報取得部４１０をさらに備えることで、表示オブジェクト１８０のターゲットの位置ＰＴを効率的に導出でき、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１に関する制御を効率的に実施できる。
【０１２５】
なお、上記の機能を有する外界情報取得部は、本発明の実施形態に係る表示装置の外部に設けても良く、外部に設けたその外部情報取得部から必要データを入手することで、上記で説明した動作を実施できる。
【０１２６】
図１８は、本発明の第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。  
図１８に表したように、表示装置１１ｂは、車両７３０の進行すると推測される経路を生成する経路生成部４５０をさらに備えている。これ以外は、表示装置１１ａと同様とすることができるので説明を省略する。
【０１２７】
経路生成部４５０は、外界情報取得部４１０により取得された外界情報と、例えば、車両７３０の現在位置と、に基づいて、車両７３０の進行すると推測される経路を算出する。この時、例えば、いくつかの経路の候補を算出し、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。  
このように、経路生成部４５０をさらに設けることで、表示装置１１ｂの内部で効率的に経路を生成することができる。
【０１２８】
図１９は、本発明の第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。  
図１９に表したように、表示装置１１ｃは、車両７３０の外界情報が予め格納された外界情報データ格納部４１０ａを有している。これにより、外界情報取得部４１０は、外界情報データ格納部４１０ａに予め格納された外界情報に関するデータを取得する。
【０１２９】
外界情報データ格納部４１０ａには、ＨＤＤなどの磁気記録再生装置やＣＤやＤＶＤなどの光学的手法に基づいた記録装置や、半導体を用いた各種の記憶装置を用いることができる。
【０１３０】
外界情報データ格納部４１０ａには、車両７３０の外界情報として、車両７３０の外部の、道路や分岐点の形状、地名、建物や目標物などに関する各種の情報を格納することができる。これにより、外界情報取得部４１０は、車両７３０の現在位置に基づき、外界情報データ格納部４１０ａから外界情報を読み出し、それを映像データ生成部１３０に供給できる。
【０１３１】
なお、外界情報データ格納部４１０ａに格納された情報を読み出す際には、例えば、ＧＰＳなどによって車両７３０（観視者１００）の現在の位置を把握し、また、進行方向を把握し、これらによって、その位置と進行方向とに対応した外界情報を読み出すことができる。
【０１３２】
図２０は、本発明の第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。  
図２０に表したように、表示装置１１ｄにおいては、外界情報取得部４１０は、車両７３０の前方の外界情報を検出する外界情報検出部４２０を有している。  
本具体例では、外界情報検出部４２０は、外界撮像部４２１（カメラ）と、外界撮像部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、道路や分岐点の形状や障害物などに関する各種の情報を抽出し、外界情報を生成する外界情報生成部４２３と、を有している。これにより、外界情報として、外界情報検出部４２０により検出された外界の道路状況（道路や分岐点の形状や障害物など）に関するデータが取得される。また、外界情報検出部４２０は、車両７３０が進行する道などに設けられたビーコンなど各種の案内信号発生器からの信号を読み取って外界情報を生成するように設計されても良い。
【０１３３】
このように、本実施例に係る表示装置１１ｄにおいては、車両７３０の前方の外界情報を検出する外界情報検出部４２０を設ける。外界情報取得部４１０は、時々刻々と変化する車両７３０の前方の外界情報を入手することができる。これにより、時々刻々と変化する外界情報を取得でき、車両７３０の進む方向をより精度良く算出することができる。
【０１３４】
図２１は、本発明の第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。  
図２１に表したように、表示装置１１ｅにおいては、車両７３０の位置を検出する車両位置検出部４３０がさらに設けられている。車両位置検出部４３０には、例えばＧＰＳを用いることができる。そして、表示オブジェクト１８０は、車両位置検出部４３０が検出した車両７３０の位置を基に生成される。
【０１３５】
すなわち、外界情報取得部４１０による外界情報と、車両位置検出部４３０が検出した車両７３０の位置と、に基づき、表示オブジェクト１８０が配置される。これにより、車両７３０の正確な位置に基づいた表示オブジェクト１８０を表示することができる。
【０１３６】
なお、上記で説明した、経路生成部４５０、外界情報データ格納部４１０ａ、外界情報検出部４２０、及び、車両位置検出部４３０の少なくともいずれかは、表示装置の映像投影部１１５に内蔵されても良い。
【０１３７】
また、経路生成部４５０、外界情報データ格納部４１０ａ、外界情報検出部４２０、及び、車両位置検出部４３０の少なくともいずれかは、本発明の実施形態に係る表示装置の外部に設けても良い。また、さらに、表示装置が搭載される車両７３０の外部に設けても良い。この場合には、例えば無線技術等によって、車両７３０の外部に設けられた経路生成部、外界情報データ格納部、外界情報検出部、及び、車両位置検出部に相当する部分からデータの入出力を行い、上記の動作を行う。
【０１３８】
図２２は、本発明の第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。  
図２２に表したように、表示装置１２は、図２に例示した表示装置１０に対して、外界情報取得部４１０と、位置検出部２１０と、制御部２５０と、がさらに設けられている。外界情報取得部４１０に関しては、上記と同様とすることができるので説明を省略する。
【０１３９】
位置検出部２１０は、観視者１００の片目１０１を検出する。位置検出部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、検出する演算部２１３と、を含むことができる。
【０１４０】
演算部２１３においては、任意の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の位置を判断して検出する。
【０１４１】
なお、撮像部２１１は、例えば、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の位置を検出する。
【０１４２】
制御部２５０は、位置検出部２１０で検出された観視者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１１４と投影位置１１４ａの少なくともいずれかを調整する。
【０１４３】
制御部２５０は、例えば、投影部１２０の一部であるミラー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１１４ａを制御する。
【０１４４】
また、制御部２５０は、例えば、投影部１２０に含まれる各種の光学部品を制御して、投影範囲１１４を制御することができる。
【０１４５】
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る。観視者１００の頭部１０５の移動によって映像呈示位置が片目１０１の位置から外れることが抑制され、実用的な観視範囲を広くすることが可能になる。
【０１４６】
なお、制御部２５０は、例えば、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。  
なお、上記の具体例では、検出された片目１０１の位置に基づいて、光束１１２の投影範囲１１４と投影位置１１４ａとの少なくともいずれかを制御部２５０によって自動的に調整するが、本発明はこれに限らない。例えば、検出された片目１０１の位置に基づいて光束１１２の投影範囲１１４と投影位置１１４ａ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。
【０１４７】
また、本具体例の表示装置１２においては、フロントガラス７１０にコンバイナ７１１（反射層）が設けられている。コンバイナ７１１が、投影板７１５として用いられる。コンバイナ７１１の光学特性を適切に設計することにより、光束１１２の反射率や背景像７４０ｄの光の透過率をより向上でき、さらに見やすい表示が実現できる。
【０１４８】
なお、上記で説明した、経路生成部４５０、外界情報データ格納部４１０ａ、外界情報検出部４２０、車両位置検出部４３０、位置検出部２１０及び制御部２５０の少なくとも２つ以上を同時に設けても良い。
【０１４９】
（第２の実施の形態）
図２３は、本発明の第２の実施形態に係る表示方法を例示するフローチャート図である。  
図２３に表したように、本実施形態に係る表示方法は、表示オブジェクト１８０を含む映像を有する光束１１２を、反射性と透過性とを有する投影板７１５に反射させて観視者１００の片目１０１に向けて投影する。表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１を、観視者１００が投影板７１５を介して観視した背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２とは異なる位置に配置する（ステップＳ１０）。
【０１５０】
そして、表示オブジェクト１８０を含む映像を有する光束１１２を投影板７１５に反射させて観視者１００の片目１０１に向けて投影する（ステップＳ２０）。
【０１５１】
例えば、表示オブジェクト１８０を観視者１００から見て下方に配置している場合は、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１を、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも上方に配置する。
【０１５２】
そして、例えば、表示オブジェクト１８０を観視者１００から見て上方に配置している場合は、表示オブジェクト１８０の消失点ＶＰ１を、背景像７４０ｄの消失点ＶＰ２よりも下方に配置する。
【０１５３】
これにより、ヒトの奥行き知覚に適合させて、表示オブジェクトの設定奥行き位置と、表示オブジェクトの知覚奥行き位置と、を精度良く一致させることができる。
【０１５４】
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、表示装置を構成する映像投影部、映像データ生成部、映像形成部、投影部、光源、拡散板、テーパライトガイド、レンズ、アパーチャ、ミラー、経路生成部、外界情報データ格納部、外界情報検出部、車両位置検出部、位置検出部及び制御部等、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。
【０１５５】
その他、本発明の実施の形態として上述した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１５６】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明によれば、表示オブジェクトの設定奥行き位置と、表示オブジェクトの知覚奥行き位置と、を精度良く一致させる単眼式の表示装置及び表示方法が提供される。
【符号の説明】
【０１５８】
１０、１１ａ〜１０ｅ、１２  表示装置、
１００  観視者、
１０１  片目、
１０５  頭部、
１１０  映像形成部、
１１０ｄ  画面、
１１２  光束、
１１４  投影範囲、
１１４ａ  投影位置、
１１５  映像投影部、
１２０  投影部、
１２１  光源、
１２２  テーパライトガイド、
１２３  第１レンズ、
１２４  アパーチャ（発散角制御部）、
１２５  第２レンズ、
１２６  ミラー、
１２６ａ  駆動部、
１２７  拡散板、
１３０  映像データ生成部、
１８０  表示オブジェクト、
１８１  像、
１８１ａ  虚像形成位置、
１８３ａ、１８３ｂ  辺、
２１０  位置検出部、
２１１  撮像部、
２１２  画像処理部、
２１３  演算部、
２５０  制御部、
４１０  外界情報取得部、
４１０ａ  外界情報データ格納部、
４２０  外界情報検出部、
４２１  外界撮像部、
４２２  画像解析部、
４２３  外界情報生成部、
４３０  車両位置検出部、
４５０  経路生成部、
７１０  フロントガラス、
７１１  コンバイナ、
７１２  反射面、
７１５  投影板、
７２０  ダッシュボード
７３０  車両（移動体）、
７４０ｄ  背景像、
７５３  道、
７５３ａ、７５３ｂ  境界、
７５３ｃ  分岐点、
７５４  天井、
ＢＬ  破線、
Ｄ３０、Ｄ４５、Ｄ６０、Ｈ００、Ｈ０５、Ｈ１０、Ｓ３０、Ｓ４５、Ｓ６０  像、
Ｈａ  水平方向、
Ｌｄ  設定奥行き距離、
Ｌｓ  知覚奥行き距離、
Ｐ  投影位置、
Ｐ０  基準点、
Ｐ１  水平投影位置、
ＰＴ  ターゲットの位置、
Ｑ  設定配置位置、
Ｑ１  設定水平配置位置、
Ｓｒ  設定寸法距離、
ＶＰ１、ＶＰ２  消失点、
Ｖａ  垂直方向、
ｆ１、ｆ２  距離、
Δｈ  設定高さ
【図１】
2011036788.tif 000003
【図２】
2011036788.tif 000004
【図３】
2011036788.tif 000005
【図４】
2011036788.tif 000006
【図５】
2011036788.tif 000007
【図６】
2011036788.tif 000008
【図７】
2011036788.tif 000009
【図８】
2011036788.tif 000010
【図９】
2011036788.tif 000011
【図１０】
2011036788.tif 000012
【図１１】
2011036788.tif 000013
【図１２】
2011036788.tif 000014
【図１３】
2011036788.tif 000015
【図１４】
2011036788.tif 000016
【図１５】
2011036788.tif 000017
【図１６】
2011036788.tif 000018
【図１７】
2011036788.tif 000019
【図１８】
2011036788.tif 000020
【図１９】
2011036788.tif 000021
【図２０】
2011036788.tif 000022
【図２１】
2011036788.tif 000023
【図２２】
2011036788.tif 000024
【図２３】
2011036788.tif 000025
【国際調査報告】
2011036788.tif 000026
2011036788.tif 000027
2011036788.tif 000028
2011036788.tif 000029