(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相変調型の空間光変調素子と、前記空間光変調素子の表示部に光を照射する光源と、前記空間光変調素子および前記光源を制御する制御手段とを有し、前記空間光変調素子の表示部の反射光を投射する投射手段と、
前記投射手段の投射光を反射する反射鏡とを備え、
前記制御手段は、
第１の精細度の表示情報を第１の表示領域に表示させるための第１のパターンと、前記第１の精細度と異なる第２の精細度の表示情報を第２の表示領域に表示させるための第２のパターンとを前記空間光変調素子の表示部に表示させ、
前記反射鏡は、
前記第１のパターンが表示された部分の反射光を入射して前記第１の表示領域に向けて反射する第１の反射領域と、
前記第２のパターンが表示された部分の反射光を入射して前記第２の表示領域に向けて反射する第２の反射領域とを含む表示システム。
【請求項２】
前記第２のパターンは前記第１のパターンよりも精細度の高い表示情報に対応し、
前記第２の表示領域は、第１の表示領域よりも視認されやすい領域に設定される請求項１に記載の表示システム。
【請求項３】
前記第１の表示領域は、前記第２の表示領域よりも広い領域に設定され、
前記第２の反射領域が反射した光の拡大率は、前記第１の反射領域が反射した光の拡大率よりも小さくなるように設定される請求項２に記載の表示システム。
【請求項４】
前記反射鏡は、
前記第１の反射領域を含む第１反射鏡と、前記第２の反射領域を含む第２反射鏡とを組み合わせて構成される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項５】
前記空間光変調素子の反射光に含まれる０次光の光路上に光吸収部材を配置する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項６】
前記反射鏡が反射した光が入射される位置に配置され、光の入射位置に応じた回折パターンを出射する少なくとも一つの回折光学素子を備え、
前記制御手段は、
前記回折光学素子への光の入射位置を前記空間光変調素子の表示部に表示されるスポット光の位置によって設定する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項７】
前記第１の反射領域および前記第２の反射領域のうち少なくとも一方に対応付けられる複数の前記回折光学素子を含む請求項６に記載の表示システム。
【請求項８】
車両のフロントガラスに表示情報を表示させる表示システムであって、
前記車両の外部を撮像する撮像手段を備え、
前記制御手段は、
前記撮像手段によって撮像された画像データを解析して前記画像データに含まれる検出対象を検出する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項９】
前記制御手段は、
前記車両を運転する運転手の視点から見た前記フロントガラス上の位置と、前記撮像手段によって撮像された前記画像データ上の位置とを対応付ける対応情報を有し、
前記検出対象が検出された際に、前記画像データ上の前記検出対象の位置に対応する前記フロントガラス上の位置を前記対応情報に基づいて特定し、特定した前記フロントガラス上の前記検出対象の位置に所望の表示情報が表示されるように前記空間光変調素子の表示部に表示されるパターンを設定する請求項８に記載の表示システム。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表示システムを備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、車載用のヘッドアップディスプレイに用いる表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  ヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤ：Head-Up Display）は、運転に関する基本的な情報をフロントガラスに表示する装置である。ＨＵＤは、車に搭載される色々なセンサや外部から得られた情報をフロントガラスに拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）的に表示することができる。【０００３】  特許文献１には、自動車などの操縦者に対して計器情報などの各種情報を視覚的に提供するヘッドアップディスプレイ装置について開示されている。特許文献１の装置では、フロントウィンドウの内面に２枚のホログラフィック光学素子を並べて貼着し、それらの光学素子に異なるプロジェクタから光を投影した際に回折される回折光を操縦者に観察させる。【０００４】  特許文献２には、レーザ光源を使用して高輝度の表示を実現する画像投影装置について開示されている。特許文献２の装置は、周囲の光量や移動速度に対応させてレーザ光の走査角を制御することによって、フロントガラスに投影される画面の投影面積を変化させる。【０００５】  特許文献３には、透光性反射手段によって反射した表示像を、ウインドシールドの前方に虚像として運転者に視認させる車載用ヘッドアップディスプレイ装置について開示されている。特許文献３の装置は、単一の表示面に２つの表示像を選択的に表示させ、一方の表示像を第１の反射手段によって第１の反射面に向けて反射させ、他方の表示像を第２の反射手段によって第２の反射面に向けて反射させる。特許文献３の装置は、選択されている表示像に合わせて光路を切り替える光路切替手段を備える。【０００６】  特許文献４には、自動車のウインドシールドの表示領域に表示画像を投影する車載用投影装置について開示されている。特許文献４の装置は、位相変調アレイで位相変調された変調光束をホログラム画像としてスクリーンに結像させる。特許文献４の装置は、スクリーンに結像されたホログラム画像を含む光を反射する第１の投影ミラーと、第１の投影ミラーで反射された投影光を表示領域に向けて反射する第２の投影ミラーとを有する。特許文献４の装置は、第１の投影ミラーと第２の投影ミラーとで、スクリーンに結像したホログラム画像が拡大されるとともに、運転者の視線に対する表示領域の傾きによる表示画像の歪みの補正が、第１の投影ミラーと第２の投影ミラーとで分担されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１８０１７８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３９６８８号公報
【特許文献３】特開２００３−０２９１９６号公報
【特許文献４】特開２０１５−０８７５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  特許文献１の装置によれば、２つのプロジェクタが投影する映像を、隣接する２つのホログラフィック光学素子によって回折させることによって、操縦者に対して広範にわたって情報を提供することができる。しかしながら、特許文献１の装置には、特性が異なる２つのホログラフィック光学素子をフロントウィンドウに貼ることになるため、映像を投影しない通常時に違和感があるという問題点があった。また、特許文献１の装置には、プロジェクタが２台必要になるという問題点があった。【０００９】  特許文献２の装置によれば、周囲の光量や移動速度に対応させて画面の大きさや輝度を変化させることができるため、観察者に見やすい画面や画像を提供することができる。しかしながら、特許文献２の装置は、走査部を動かして画面の大きさや輝度を変更するため、車両が走行することに起因する振動などによって画面がぶれてしまうという問題点があった。【００１０】  特許文献３の装置によれば、単一の表示面を用いて、二つの表示面を用いた場合と同等の情報量を運転手に視認させることができる。しかしながら、特許文献３の装置には、単一の表示面に異なる表示像を選択的に表示させるのに同期させて、残像時間内という短周期で光路を切り替える必要があるため、光路を切り替えるシャッタ機構を高速で動作させる必要があるという問題点があった。【００１１】  本発明の目的は、上述した課題を解決するため、振動の影響を受けやすい可動部を設けることなしに、高精細な画像を低電力で表示させる表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  本発明の表示システムは、位相変調型の空間光変調素子と、空間光変調素子の表示部に光を照射する光源と、空間光変調素子および光源を制御する制御回路とを有し、空間光変調素子の表示部の反射光を投射する投射装置と、投射装置の投射光を反射する反射鏡とを備え、制御回路は、精細度の異なる表示情報に対応する第１のパターンと第２のパターンとを空間光変調素子の表示部に表示させ、反射鏡は、第１のパターンが表示された部分の反射光を入射して第１の表示領域に向けて反射する第１の反射領域と、第２のパターンが表示された部分の反射光を入射して第２の表示領域に向けて反射する第２の反射領域とを含む。
【発明の効果】
【００１３】  本発明によれば、振動の影響を受けやすい可動部を設けることなしに、高精細な画像を低電力で表示させる表示システムを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの適用例を示す概念図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの構成を示す概念図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの投射装置の構成を示す概念図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの光学系の構成を示す概念図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの光学系の別の構成を示す概念図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの光学系のさらに別の構成を示す概念図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの制御回路の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの反射鏡によって投射された表示情報の一例を示す概念図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る表示システムによって各表示領域に表示される表示情報の一例を示す概念図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの制御回路を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態の変形例に係る表示システムの適用例を示す概念図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態の変形例に係る表示システムの光学系の構成を示す概念図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る表示システムの適用例を示す概念図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る表示システムによる表示情報の投射例を示す概念図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る表示システムによる表示情報の投射例を示す概念図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る表示システムによって各表示領域に表示される表示情報の一例を示す概念図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る表示システムの適用例の変形例を示す概念図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態に係る表示システムの適用例を示す概念図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係る表示システムの投射装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係る表示システムの撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係る表示システムの制御回路の構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態に係る表示システムの解析回路の構成を示すブロック図である。
【図２３】一般的な運転手からの視界の概念図である。
【図２４】一般的なヘッドアップディスプレイによる表示情報の投射例である。
【図２５】本発明の各実施形態に係る表示システムの適用例である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由が無い限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。
【００１６】  （第１の実施形態）  まず、本発明の第１の実施形態に係る表示システムについて図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る表示システム１の適用例を示す概念図である。図２は、本実施形態に係る表示システム１の構成を示す概念図である。なお、以下の説明で参照する図面において、各構成要素の大きさや形状、位置関係などは概念的なものを示しており、実際の大きさや形状、位置関係を正確に表しているわけではない。
【００１７】  図１および図２のように、本実施形態の表示システム１は、投射装置１０と、反射鏡２０とを備える。投射装置１０から投射された光は、反射鏡２０によって反射され、表示システム１からの投射光としてフロントガラス１００に投射される。
【００１８】  フロントガラス１００は、自動車などの車両を運転する運転手に向けて、反射鏡２０によって反射された光を反射する。なお、本実施形態においては、車両の右側に運転席があると想定する。フロントガラス１００の表面には、投射光を反射させやすくするためのフィルムを貼着させておいてもよい。
【００１９】  本実施形態の表示システム１によれば、運転手は、フロントガラス１００を通して見える実像と、フロントガラス１００によって反射された虚像とを重畳して認識する。そのため、表示システム１を利用する運転手にとっては、実像に合わせてバーチャルな表示情報が視認される。
【００２０】  表示システム１は、車両のダッシュボードやフロントパネルなどに設置できる。また、表示システム１は、運転席と助手席との間や、運転席の後方、後部座席近傍に設置してもよい。また、表示システム１は、バックミラーやステアリングなどの近傍に設置してもよい。
【００２１】  反射鏡２０は、第１の反射面および第２の反射面を含む少なくとも二つの反射面を有する。図１には、反射鏡２０が、第１の反射面を有する第１反射鏡２１と、第２の反射面を有する第２反射鏡２２とによって構成される例を示す。第１反射鏡２１によって反射された投射光２０１は、フロントガラス１００の第１表示領域１０１（第１の表示領域ともよぶ）に向けて投射される。第２反射鏡２２によって反射鏡によって反射された投射光２０２は、フロントガラス１００の第２表示領域１０２（第２の表示領域ともよぶ）に向けて投射される。第１表示領域１０１はフロントガラス１００全面にわたる広範囲な領域であり、第２表示領域１０２はフロントガラス１００の一部の狭範囲な領域である。
【００２２】  本実施形態においては、第１表示領域１０１に低精度の画像を投射し、第２表示領域１０２に高精度の画像を投射する。すなわち、第１表示領域１０１に投射される低精度の画像は第１反射鏡２１によって反射されたものであり、第２表示領域１０２に投射される高精度の画像は第２反射鏡２２によって反射されたものである。
【００２３】  本実施形態においては、運転席が右側にあることを想定しているため、運転手の視点が集中しやすいフロントガラス１００の右下に第２表示領域が位置するように構成する。なお、運転席が右側にない場合は、運転席の位置や運転手の視点に合わせて第２表示領域１０２が表示される位置を変更すればよい。
【００２４】  第１反射鏡２１と、第２反射鏡２２とは、異なる形状や性質をもつもので構成することが好ましい。なお、図１においては、第１反射鏡２１と第２反射鏡２２との違いを強調するために形状や大きさの相違を強調して図示している。
【００２５】  例えば、第１反射鏡２１が投射対象とする第１表示領域１０１は広範囲であるため、曲率の大きな鏡で構成すればよい。それに対し、第２反射鏡２２が投射対象とする第２表示領域１０２は狭範囲であるため、曲率の小さな鏡で構成すればよい。例えば、第１反射鏡２１には自由曲面や非球面をもつ特殊なレンズを用い、第２反射鏡２２には一般的な平面鏡を用いることができる。実際には、表示システム１からフロントガラス１００に投射光を投射する際には、投射距離を短くするために第２反射鏡２２にも自由曲面や非球面の特殊なレンズを用いることが好ましい。また、低精度の画像を反射する第１反射鏡２１には、高精度の画像を反射する第２反射鏡２２よりも安価なものを用いてもよい。
【００２６】  （投射装置）  次に、表示システム１の投射装置１０の構成について詳細に説明する。図３は、表示システム１の投射装置の構成を示す概念図である。
【００２７】  図３のように、投射装置１０は、光源１１、空間光変調素子１２、投射光学系１３、制御回路１４および光源駆動電源１５を備える。なお、図３は概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の照射方向などを正確に表したものではない。
【００２８】  光源１１は、特定波長の光１１０を出射する。例えば、光源１１には、レーザ光源を用いることができる。光源１１から出射される光１１０は、位相がそろったコヒーレントな光であることが好ましい。通常、光源１１は、可視領域の光を出射するように構成する。なお、光源１１は、赤外領域や紫外領域などの可視領域以外の光を出射するように構成してもよい。また、光源１１は、発光ダイオードや白熱電球、放電管などのレーザ光以外の光を出射するものであってもよい。
【００２９】  例えば、複数の波長の光を出射するように光源１１を構成すれば、光源１１から出射する光の波長を変えることによって、表示情報の色を変更することができる。また、異なる波長の光を同時に出射するように光源１１を構成すれば、複数の色からなる表示情報を表示することができる。
【００３０】  空間光変調素子１２は、制御回路１４の制御に応じて、各表示領域に表示される表示情報を生成するためのパターンを自身の表示部に表示する。本実施形態においては、空間光変調素子１２の表示部に所定のパターンが表示された状態で、その表示部に光１１０を照射する。空間光変調素子１２は、光１１０を変調した変調光１２０を投射光学系１３に向けて出射する。
【００３１】  本実施形態においては、空間光変調素子１２の表示部に、被投射面において異なる精度で表示像を結像させるためのパターンを表示させる。空間光変調素子１２の表示部には、第１表示領域１０１に表示させる表示情報に対応する位相分布（第１のパターンともよぶ）と、第２表示領域１０２に表示させる表示情報に対応する位相分布（第２のパターンともよぶ）とを表示させる。
【００３２】  空間光変調素子１２は、位相がそろったコヒーレントな光１１０の入射を受け、入射された光１１０の位相を変調する位相変調型の空間光変調素子によって実現できる。位相変調型の空間光変調素子１２は、フォーカスフリーであるため、複数の投射距離に設定された表示領域に光を投射することになっても距離ごとに焦点を変える必要がない。なお、空間光変調素子１２は、各表示領域に表示情報を表示できるのであれば、位相変調型とは異なる方式の素子であってもよいが、以下においては、空間光変調素子１２が位相変調型の素子であるものとして説明する。
【００３３】  位相変調型の空間光変調素子１２の表示部には、各表示領域に表示させる表示情報の位相分布が表示される。この場合、空間光変調素子１２の表示領域で反射された変調光１２０は、一種の回折格子が集合体を形成したような画像になり、回折格子で回折された光が集まるように表示情報が形成される。
【００３４】  空間光変調素子１２は、例えば、強誘電性液晶やホモジーニアス液晶、垂直配向液晶などを用いた空間光変調素子によって実現される。空間光変調素子１２は、具体的には、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）によって実現できる。また、空間光変調素子１２は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）によって実現してもよい。
【００３５】  位相変調型の空間光変調素子１２を用いれば、投射光を投射する領域を順次切り替えることによって、エネルギーを表示情報の部分に集中することができる。そのため、位相変調型によれば、光源の出力が同じであれば、表示領域全面に光を投射する方式のものよりも表示情報を明るく表示させることができる。
【００３６】  投射光学系１３は、空間光変調素子１２で変調された変調光１２０を投射光１３０として投射する光学系である。空間光変調素子１２で変調された変調光１２０は、投射光学系１３によって投射光１３０として投射される。
【００３７】  制御回路１４は、各表示領域に表示される表示情報を生成するためのパターンを空間光変調素子１２の表示部に表示させたり、光源駆動電源１５を駆動させたりする制御を行う回路である。制御回路１４は、空間光変調素子１２の表示部に、第１表示領域１０１に表示させる表示情報に対応する位相分布（第１のパターンともよぶ）を表示させる。また、制御回路１４は、空間光変調素子１２の表示部に、第２表示領域１０２に表示させる表示情報に対応する位相分布（第２のパターンともよぶ）を表示させる。
【００３８】  また、制御回路１４は、光源駆動電源１５を制御することによって、光源１１から光１１０が出射されるタイミングや出力を制御する。
【００３９】  光源駆動電源１５は、制御回路１４の制御に応じて光源１１を駆動させて、光源１１から光１１０を出射させるための電源である。
【００４０】  （投射光学系）  次に、図４を用いて、投射装置１０の投射光学系１３の詳細について説明する。
【００４１】  図４は、投射装置１０の投射光学系１３の構成を含む概念図である。図４においては、光源１１から出射された光がコリメータ１１１によって位相がそろった光１１０に変換される。図４のように、投射光学系１３は、フーリエ変換レンズ３１、アパーチャ３２および投射レンズ３３を有する。
【００４２】  フーリエ変換レンズ３１は、空間光変調素子１２の表示部で反射された変調光１２０を無限遠に投射した際に形成される像を、近傍の焦点に結像させるための光学レンズである。図４では、アパーチャ３２の位置に焦点が形成されている。
【００４３】  アパーチャ３２は、フーリエ変換レンズ３１によって集束された光に含まれる高次光を遮蔽し、表示領域を特定する機能を有する。アパーチャ３２の開口部は、アパーチャ３２の位置における表示領域の最外周よりも小さく開口され、アパーチャ３２の位置における表示情報の周辺領域を遮るように設置される。例えば、アパーチャ３２の開口部は、矩形状や円形状に形成される。アパーチャ３２は、フーリエ変換レンズ３１の焦点位置に設置されることが好ましいが、高次光を消去する機能を発揮できれば焦点位置からずれていても構わない。
【００４４】  投射レンズ３３は、フーリエ変換レンズ３１によって集束された光を拡大して投射する光学レンズである。投射レンズ３３は、空間光変調素子１２に入力された位相分布に対応する表示情報が各表示領域に表示されるように、反射鏡２０に向けて投射光１３０を投射する。
【００４５】  単純な記号などの線画を投射する用途に表示システム１を用いる場合、投射光学系１３から投射された投射光１３０は、各表示領域に均一に投射されるのではなく、表示情報を構成する文字や記号、枠などの部分に集中的に投射される。そのような場合、表示システム１によれば、光１１０の出射量を実質的に減らせるため、全体的な光出力を抑えることができる。すなわち、表示システム１は、小型かつ低電力な光源１１で構成できるため、その光源１１を駆動する光源駆動電源１５を低出力にでき、全体的な消費電力を低減できる。
【００４６】  図４の例では、投射レンズ３３から投射された投射光１３０が結像される位置に反射鏡２０を配置する。第２反射鏡２２による反射光の拡大率は、第１反射鏡２１による反射光の拡大率よりも小さい。
【００４７】  第１反射鏡２１の反射面に向けて投射された投射光１３０の成分（以下、第１成分）は、第１表示領域１０１に投射光２０１として投射される。第１表示領域１０１に投射された投射光２０１によって形成される画像は低精度である。
【００４８】  第２反射鏡２２の反射面に向けて投射された投射光１３０の成分（以下、第２成分）は、第２表示領域１０２に投射光２０２として投射される。第２表示領域１０２に投射された投射光２０２によって形成される画像は高精度である。
【００４９】  図４の例では、空間光変調素子１２の表示部に対して光１１０の入射角を非垂直にする。すなわち、本実施形態においては、光源１１からの光１１０の出射軸を空間光変調素子１２の表示部に対して斜めにする。空間光変調素子１２の表示部に対して光１１０の出射軸を斜めに設定すれば、ビームスプリッタを用いなくても空間光変調素子１２の表示部に光１１０を入射できるため、効率が向上する。
【００５０】  実用的には、投射光１３０に含まれる０次光を除去する必要がある。そのため、投射光１３０から０次光を除去するための機構が求められる。
【００５１】  図５は、アパーチャ３２の箇所で０次光を除去する構成例である。図５の例では、アパーチャの開口部における０次光の光路上に光吸収部材３５を配置する。光吸収部材３５は、透明な部材でアパーチャに固定すればよい。
【００５２】  図６は、第１反射鏡２１と第２反射鏡２２との間に隙間を設け、０次光を通過させる構成例である。図６の例では、第１反射鏡２１と第２反射鏡２２とを離して配置しているように図示しているが、実際には０次光の光路に当たる部分に隙間を設ければよい。第１反射鏡２１と第２反射鏡２２との間の隙間を通過した０次光は、光吸収部材２５によって吸収させればよい。
【００５３】  以上の図５および図６のような構成にすれば、投射光１３０から０次光を除去できる。なお、図５および図６は一例であって、０次光の除去機構はここで挙げた限りではない。
【００５４】  （制御回路）  次に、制御回路１４について詳細に説明する。図７は、表示システム１の制御回路１４の構成を示すブロック図である。図７のように、制御回路１４は、通信回路４１、制御条件生成回路４２、記憶回路４３、光源制御回路４４、変調素子制御回路４５を有する。
【００５５】  通信回路４１は、車内の別のシステムや装置、センサなどと表示システム１とを接続するインターフェースである。通信回路４１は、車内の別のシステムや装置、センサなどから、表示システム１に表示させる表示情報に関する情報を取得する。例えば、通信回路４１は、走行中の車や道路に関する情報などを取得する。通信回路４１は、取得した情報を制御条件生成回路４２に出力する。
【００５６】  制御条件生成回路４２は、通信回路４１から取得した情報に基づいて、各表示領域に表示情報を表示させるためのパターンを構成する基本パターンを記憶回路４３から取得する。制御条件生成回路４２は、記憶回路４３に記憶された基本パターンを移動させたり、合成したりすることによって、空間光変調素子１２の表示部に表示させるパターンを生成する。なお、空間光変調素子１２を位相変調型素子で構成する場合、空間光変調素子１２の表示部に表示させるパターンは、その表示情報に対応する位相分布である。
【００５７】  制御条件生成回路４２は、適切な表示情報を適切なタイミングで適切な表示領域に向けて投射するための制御条件を生成する。制御条件は、適切なパターンを適切な表示領域に向けて投射するための変調素子制御条件と、適切なタイミングで投射するための光源制御条件とを含む。制御条件生成回路４２は、変調素子制御条件を変調素子制御回路４５に出力し、光源制御条件を光源制御回路４４に出力する。
【００５８】  また、制御条件生成回路４２は、第１表示領域１０１に表示させる表示情報が第１反射鏡２１に向けて投射され、第２表示領域１０２に表示させる表示情報が第２反射鏡２２に向けて投射されるようにパターンを編集する。
【００５９】  図８は、反射鏡２０に投射された表示情報（白抜きの円）の一例を示す概念図である。第１反射鏡２１には第１表示領域１０１に表示させる表示情報が投射され、第２反射鏡２２には第２表示領域１０２に表示させる表示情報が投射されている。反射鏡２０の位置においては、第１反射鏡２１および第２反射鏡２２に投射される表示情報の精細度を変える必要はない。ただし、制御条件生成回路４２は、第１反射鏡２１に投射する表示情報が低精細度であり、第２反射鏡２２に投射する表示情報が高精細であるような制御条件を生成してもよい。なお、図８は、第１表示領域１０１に表示させる表示情報を第１反射鏡２１に反射させ、第２表示領域１０２に表示させる表示情報を第２反射鏡２２に反射させることを概念的に示すものである。そのため、第１反射鏡２１および第２反射鏡２２の大きさを正確に表しているわけではない。
【００６０】  図９は、図８のように反射鏡２０に投射された表示情報（白抜きの円）をフロントガラス１００に表示させる一例を示す概念図である。フロントガラス１００に表示される段階では、第１表示領域１０１に表示される表示情報と、第２表示領域１０２に表示される表示情報とでは精細度が異なっている。第１表示領域１０１に表示される表示情報は低精細であるのに対し、第２表示領域１０２に表示される表示情報は高精細になっている。第１反射鏡２１に反射された光は、広範囲の第１表示領域１０１に広投射角で投射されるため、光が拡散して精細度が低くなる。それに対し、第２反射鏡２２に反射された光は、狭範囲の第２表示領域１０２に狭投射角で投射されるため、光が拡散せずに精細度が高くなる。ただし、図９は、表示情報の相違を誇張して図示しているため、実際に表示される表示情報を表しているわけではない。
【００６１】  位相変調型ではない投射装置では、投射装置と被投射面との距離に応じてフォーカス位置が異なるため、低精細の表示領域に低精細の表示情報を表示させ、高精細の表示領域に高精細の表示情報を表示させるように設定することは難しい。それに対し、本実施形態では、フォーカスフリーの位相変調型の投射光学系を用いるため、投射装置と被投射面との距離が異なってもフォーカスが定まるので、低精細の表示領域と高精細の表示領域とを容易に設定することができる。
【００６２】  記憶回路４３には、所望の表示情報を各表示領域に表示させるためのパターンを構成する基本パターンを記憶させておく。例えば、記憶回路４３には、表示情報を生成するための基本パターンを事前に記憶させておけばよい。なお、記憶回路４３には、基本パターンのみならず、基本パターンを組み合わせたパターンや、さらに複雑なパターンを記憶させておいてもよい。
【００６３】  記憶回路４３には、制御条件生成回路４２が取得した情報に応じたパターンを記憶させておく。
【００６４】  例えば、表示システム１は、別のシステムから車両の走行速度を取得し、その走行速度を第２表示領域１０２に表示させる。この場合、記憶回路４３には、０〜９の数字に対応するパターンを記憶させておけばよい。制御条件生成回路４２は、車両の走行速度を取得すると、その走行速度に含まれる数字に対応するパターンを記憶回路４３から取得する。そして、制御条件生成回路４２は、そのパターン自体や組み合わせを空間光変調素子１２の表示部に表示させる制御条件を生成すればよい。
【００６５】  例えば、表示システム１は、走行中の道路の標識を第２表示領域に表示させる。この場合、記憶回路４３には、表示させる道路標識に対応するパターンを位置情報などに関連付けて記憶させておけばよい。制御条件生成回路４２は、走行中の位置をＧＰＳ（Global Positioning System）やセンサから取得し、その位置に関連付けられた道路標識に対応するパターンを記憶回路４３から取得する。そして、制御条件生成回路４２は、取得したパターンを空間光変調素子１２の表示部に表示させる制御条件を生成すればよい。なお、表示させる道路標識は、制限速度や駐車禁止などの規制に関して任意に設定すればよい。
【００６６】  例えば、表示システム１は、ナビゲーションシステムに関連する表示情報を第２表示領域に表示させる。この場合、記憶回路４３には、ナビゲーションシステムで用いられる表示情報に対応するパターンを位置情報などに関連付けて記憶させておけばよい。制御条件生成回路４２は、走行中の車両の位置をＧＰＳやセンサから取得し、車両の位置に関連付けられたナビゲーション情報に対応するパターンを記憶回路４３から取得する。そして、制御条件生成回路４２は、取得したパターンを空間光変調素子１２の表示部に表示させる制御条件を生成すればよい。
【００６７】  その他にも、車両に搭載された別のシステムや装置、センサに関する表示情報に対応するパターンを記憶回路４３に記憶させておけば、表示システム１は、任意のシステムや装置、センサに関する表示情報を表示させることができる。
【００６８】  また、表示システム１は、車両が走行中の道路に関する標識情報を表示させてもよい。例えば、表示システム１は、危険警告標識や優先標識、禁止制限標識、特別規制標識、情報・施設・サービス標識、方向・位置・指示標識、追加表示板などに関する標識情報を表示させればよい。
【００６９】  表示システム１は、車両の異常を搭乗者に知らせる警告灯を表示させてもよい。例えば、表示システム１は、ＡＢＳ（Antilock Brake System）警告灯、ＡＴ（Automatic Transmission）警告灯、燃料フィルタ警告灯、エンジン警告灯、ブレーキ警告灯、排気温警告灯、水温警告灯、燃料警告灯などを表示させればよい。また、例えば、表示システム１は、エアバッグ警告灯、シートベルト警告灯、ウオッシャー液警告灯、セキュリティ警告灯、充電警告灯、油圧警告灯、ドア警告灯などを表示させてもよい。また、ハイブリッド車や電気自動車であれば、表示システム１は、ＥＶ（Electric Vehicle）システム警告灯やバッテリー残量警告灯、出力制限表示灯などの警告灯を表示させてもよい。
【００７０】  光源制御回路４４は、制御条件生成回路４２から取得した光源制御条件に基づいて、光源駆動電源１５のＯＮ／ＯＦＦや、駆動電圧を制御する。光源駆動電源１５が光源制御回路４４の制御に応じることによって、適切な表示パターンを各表示領域に表示させることができる。
【００７１】  変調素子制御回路４５は、各表示領域に表示される表示情報を生成するためのパターンを空間光変調素子１２の表示部に表示させる。例えば、変調素子制御回路４５は、位相変調型素子を駆動させる際には、空間光変調素子１２の表示部に照射される光１１０の位相と、表示部で反射される変調光１２０の位相との差分を決定づけるパラメータが変化するように空間光変調素子１２を駆動する。
【００７２】  位相変調型の空間光変調素子１２の表示部に照射される光１１０の位相と、表示部で反射される変調光１２０の位相との差分を決定づけるパラメータは、例えば、屈折率や光路長などの光学的特性に関するパラメータである。例えば、変調素子制御回路４５は、空間光変調素子１２の表示部に印加する電圧を変化させることによって、表示部の屈折率を変化させる。その結果、表示部に照射された光１１０は、表示部の屈折率に基づいて適宜回折される。すなわち、位相変調型の空間光変調素子１２に照射された光１１０の位相分布は、表示部の光学的特性に応じて変調される。なお、変調素子制御回路４５による空間光変調素子１２の駆動方法はここで挙げた限りではない。
【００７３】  （ハードウェア）  ここで、図１０を用いて、本実施形態に係る表示システム１の制御系統を実現するハードウェア（制御基板４００）について説明する。なお、図１０の制御基板４００は、本実施形態の表示システム１を実現するための一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００７４】  図１０のように、制御基板４００は、プロセッサ４０１、主記憶装置４０２、補助記憶装置４０３、入出力インターフェース４０５およびネットワークアダプター４０６を備える。なお、図１０においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記している。プロセッサ４０１、主記憶装置４０２、補助記憶装置４０３、入出力インターフェース４０５およびネットワークアダプター４０６は、バス４０９を介して互いに接続される。また、プロセッサ４０１、主記憶装置４０２、補助記憶装置４０３および入出力インターフェース４０５は、ネットワークアダプター４０６を介して、イントラネットやインターネットなどのネットワークに接続される。制御基板４００は、ネットワークを介して、別のシステムや装置、センサに接続される。また、制御基板４００は、無線ネットワークを介して、上位システムやサーバに接続されてもよい。
【００７５】  プロセッサ４０１は、補助記憶装置４０３等に格納されたプログラムを主記憶装置４０２に展開し、展開されたプログラムを実行する中央演算装置である。本実施形態においては、制御基板４００にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ４０１は、制御回路１４による演算処理や制御処理を実行する。
【００７６】  主記憶装置４０２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置４０２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置４０２として構成・追加してもよい。
【００７７】  補助記憶装置４０３は、表示情報の位相分布などのデータを記憶させる手段である。補助記憶装置４０３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクとして構成される。なお、主記憶装置４０２にデータを記憶させる構成とし、補助記憶装置４０３を省略することも可能である。
【００７８】  入出力インターフェース４０５は、制御基板４００と周辺機器とを接続規格に基づいて接続する装置である。
【００７９】  制御基板４００には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器を接続できるように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねるタッチパネルディスプレイとすればよい。プロセッサ４０１と入力機器との間のデータ授受は、入出力インターフェース４０５に仲介させればよい。
【００８０】  ネットワークアダプター４０６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース４０５およびネットワークアダプター４０６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。
【００８１】  表示システム１は、入出力インターフェース４０５やネットワークアダプター４０６を介して、別のシステムや装置、センサなどに接続される。例えば、表示システム１は、エンジン制御やシャシー制御、安全・快適制御、通信を受け持つシステムや装置、センサに接続される。
【００８２】  例えば、表示システム１は、ナビゲーションシステムや速度計測装置、車両接近通報装置、ヘッドライト、ドライブレコーダ、車載カメラ、エアバッグ、オーディオ装置、ラジオ、スピーカなどに接続される。また、表示システム１は、エアフローメータ、バキュームセンサ、各種ガスセンサ、油温センサ、ノックセンサ、ステアリングセンサ、車両速度センサ、ヨーレートセンサ、エアバッグ用センサ、超音波センサ、レーダーセンサなどに接続される。また、例えば、表示システム１は、アクセル位置センサ、スロット位置センサ、クランク位置センサ、カム位置センサ、車高制御センサ、電動パワーステアリング用トルクセンサ、タイヤ空気圧センサ、エンジン制御用温度センサなどに接続される。
【００８３】  以上のように、本実施形態に係る表示システムによれば、空間光変調素子の表示部に表示させた単一のパターンによって形成された表示情報を、反射特性の異なる二つの反射鏡によって反射させることによって異なる表示領域に表示させることができる。すなわち、本実施形態に係る表示システムによれば、同一の被投射面上の異なる表示領域に異なる精細度の表示情報を表示させるため、利用者が視認する表示情報を高精細かつ低電力で表示させることができる。
【００８４】  また、本実施形態に係る表示システムにおいては、位相変調型の空間光変調素子を用いることによって、可動部を用いることなしに、表示情報が表示される位置を設定することができる。そのため、車載用途の場合、可動部がある場合と比べて表示情報のぶれが発生しにくい。すなわち、本実施形態に係る表示システムによれば、可動部を設けることなしに、高精細な画像を低電力で表示させる表示システムを提供することが可能となる。
【００８５】  （変形例）  ここで、第１の実施形態に係る表示システム１の変形例について説明する。図１１は、本変形例に係る表示システム１−２の適用例を示す概念図である。図１２は、本変形例に係る表示システム１−２の光学系の構成を示す概念図である。
【００８６】  表示システム１−２は、反射鏡２０とは異なる反射鏡２０−２を用いる点が図１の表示システム１と異なる。表示システム１−２においては、単一の反射鏡２０−２の反射面に、第１の反射領域２１１と第２の反射領域２２１とを設ける。反射鏡２０−２と反射鏡２０とを対応させると、第１の反射領域２１１が第１反射鏡２１に相当し、第２の反射領域２２１が第２反射鏡２２に相当する。すなわち、反射鏡２０−２は、単一の鏡でありながら、異なる反射領域を有する。例えば、第１の反射領域２１１と第２の反射領域２２１とにおいて曲率を変えればよい。第１の反射領域２１１と第２の反射領域２２１とは、同一の反射鏡２０−２の表面に、曲率や材質が異なる領域を形成することによって実現できる。  第１の反射領域２１１は、広範囲な第１表示領域１０１に向けて表示情報を反射する。第２の反射領域２２１は、狭範囲な第２表示領域１０２に向けて表示情報を反射する。そのため、第１表示領域１０１には低精度な表示情報が表示され、第２表示領域１０２には高精度な表示情報が表示される。ただし、反射鏡２０−２の反射面を一様にすると、第２表示領域１０２の近傍の第１表示領域１０１に表示された表示情報と、第１表示領域１０１の近傍の第２表示領域１０２に表示された表示情報との違いが明確になるとは限らない。そのため、例えば、第１の反射領域２１１の曲率を大きくし、第２の反射領域２１２の曲率を小さくし、表示される表示情報の差を明確にしてもよい。また、第１の反射領域２１１よりも第２の反射領域２２１の方をきめ細かくしたり、第１の反射領域２１１と第２の反射領域２２１との形状を変えたりしてもよい。
【００８７】  本変形例によれば、単一の反射鏡によって、第１の実施形態の表示システムと同等の効果が得られる。ただし、本変形例は、二つの表示領域に表示させる表示情報の精細度の差を明確にしなくてもよい場合に適している。
【００８８】  （第２の実施形態）  次に、本発明の第２の実施形態に係る表示システム２について図面を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態に係る表示システム２の適用例を示す概念図である。本実施形態においては、反射鏡２０によって反射された光と、少なくともいずれかの表示領域との間に回折光学素子（以下、ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を配置する。
【００８９】  本実施形態の表示システム２では、第１反射鏡２１による光の反射方向にＤＯＥ５１を配置する。なお、ＤＯＥ５１以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００９０】  ＤＯＥ５１は、光の回折現象を利用して光の進行方向を変える素子である。ＤＯＥ５１を用いれば、点のような画像（以下、スポット光）をＤＯＥ５１に当てることにより、あらかじめ設定された高精細の画像を投射することができる。
【００９１】  ＤＯＥ５１によって回折されたスポット光は、被投射面に画像として結像される。例えば、本実施形態のＤＯＥ５１は、ＤＯＥ５１自体の画像形成能力を利用し、スポット光の照射位置によって異なる画像（回折パターン）を形成させることができる。ＤＯＥ５１は、スポット光の入射位置に応じた回折パターンを出射する。ＤＯＥ５１には、表示情報そのものが描いてあるわけではなく、表示情報が記録された位置にスポット光を照射すると、その位置に対応する表示情報が表示される。各表示情報に対応する個々の格子の大きさは、ＤＯＥ５１に当てるスポット光のスポット径に合わせて設定すればよい。
【００９２】  第１反射鏡２１によって反射された光は低解像度ではあるものの、スポット光に相当するドットのパターンを作ることはできる。そのため、ＤＯＥ５１を用いれば、低解像度のスポット光であっても高解像度の画像を形成できる。
【００９３】  なお、図１３においては、一つのＤＯＥ５１を用いてフロントガラス１００に表示情報を表示させる例を図示したが、フロントガラス１００の位置に合わせて複数のＤＯＥ５１を配置してもよい。例えば、フロントガラス１００の上方や下方、左方、右方などの複数の領域に対応させた複数のＤＯＥ５１を用いてもよい。
【００９４】  図１４および図１５は、ＤＯＥ５１へのスポット光の照射位置を変えることによって、フロントガラス１００に表示される表示情報の位置や形状を変える例である。図１４および図１５の例では、運転席に座る運転手から見える対象物に重畳するように、フロントガラス１００に楕円形や星型のマークを表示情報として表示させている。
【００９５】  図１４に示すフロントガラス１００上の位置（位置Ａ１と呼ぶ）に楕円形のマークを表示させるためには、図１４に示すＤＯＥ５１の位置（位置Ａ２と呼ぶ）に向けて第１反射鏡２１から光を反射させる。そのためには、投射装置１０の制御回路１４は、図１４に示す第１反射鏡２１上の位置（位置Ａ３と呼ぶ）にスポット光が形成されるパターンを空間光変調素子１２の表示部に表示させる制御をする。そうすれば、第１反射鏡２１上の位置Ａ３に形成されたスポット光の反射光がＤＯＥ５１の位置Ａ２に照射され、図１４のようにフロントガラス１００上の位置Ａ１に楕円形のマークが表示される。
【００９６】  マークを重畳させる対象が移動する場合は、対象の移動に合わせて、フロントガラス１００上でマークを移動させればよい。表示システム２では、ＤＯＥ５１に照射する光の照射位置を変えることによってフロントガラス１００上でマークを移動することができる。図１５は、図１４の楕円形のマークを移動させて星型のマークを表示させる例を示す。
【００９７】  図１５に示すフロントガラス１００上の位置（位置Ｂ１と呼ぶ）に星形のマークを表示させるためには、図１５に示すＤＯＥ５１の位置（位置Ｂ２と呼ぶ）に向けて第１反射鏡２１からスポット光を反射させる。そのためには、投射装置１０の制御回路１４は、図１５に示す第１反射鏡２１上の位置（位置Ｂ３と呼ぶ）にスポット光が形成されるパターンを空間光変調素子１２の表示部に表示させる制御をする。そうすれば、第１反射鏡２１上の位置Ｂ３に形成されたスポット光の反射光がＤＯＥ５１の位置Ｂ２に照射され、図１５のようにフロントガラス１００上の位置Ｂ１に星形のマークが表示される。
【００９８】  その結果、表示システム２は、フロントガラス１００上において、位置Ａ１から位置Ｂ１にマークの表示される位置を変更することができる。すなわち、表示システム２は、可動部を動かすことなく、フロントガラス１００上で表示情報を移動・変更させることができる。ＤＯＥ５１を用いる場合、空間光変調素子１２の表示部には、表示情報に対応するパターンを表示させるのではなく、ＤＯＥ５１の特定位置に光が照射されるパターンを表示させればよい。そのため、表示システム２は、第１の実施形態の表示システム１と比べて低電力で同じ輝度の表示情報をフロントガラス１００に表示させることができる。
【００９９】  図１６は、ＤＯＥ５１を用いて、フロントガラス１００に色々な形状の表示情報を表示させる例である。ＤＯＥ５１を介した表示情報は、図１６の第１表示領域１０１の部分表示領域１０５に表示される。なお、第１表示領域１０１の外枠（破線）、第２表示領域１０２の外枠（一点鎖線）および部分表示領域１０５の外枠（二点鎖線）は、仮想的な境界線を示しており、実際にはフロントガラス１００に表示されない。
【０１００】  図１６のように、第１反射鏡２１に反射された光は第１表示領域１０１に低精細の表示情報として表示され、第２反射鏡２２に反射された光は第２表示領域１０２に高精細の表示情報として表示される。図１６の例では、第１反射鏡２１に反射された光の一部がＤＯＥ５１を介して部分表示領域１０５に表示される。ＤＯＥ５１を介して投射された光の精細度は、ＤＯＥ５１の特性に起因する。そのため、精細度が高い画像を投射できるＤＯＥ５１を用いれば、部分表示領域１０５に高精細の表示情報を表示できる。
【０１０１】  ＤＯＥ５１を用いる場合、表示情報をドット単位で動かすような細かな変化は与えにくいが、限られた種類の表示情報を用いる場合には、ＤＯＥ５１の格子を細かくすることによって表示情報の移動を滑らかに見せることができる。
【０１０２】  また、ＤＯＥ５１を用いる場合、ＤＯＥ５１の格子ごとにスポットが位置するパターンを用いればよい。例えば、ＤＯＥ５１が１００個の格子を有する場合、それらの格子の位置に光スポットが形成されるパターンを記憶回路４３に記憶させておけばよい。また、スポット形状の基本パターンを記憶回路４３に記憶させておき、その基本パターンを移動させる演算を制御回路１４で行うことによって、スポットが移動するようにしてもよい。
【０１０３】  ここで、図１３の表示システム２の変形例を図１７に示す。図１７の変形例は、第２反射鏡２２による光の反射方向にＤＯＥ５２を配置する。ＤＯＥ５２は、ＤＯＥ５１と同様の構成である。
【０１０４】  図１４〜図１６の例では、ＤＯＥ５１を用いて第１表示領域１０１に表示される表示情報を高精細化する例を示した。図１７の変形例では、ＤＯＥ５２を用いて第２表示領域１０２に表示される表示情報を高精度化する。例えば、道路標識などのように固定された表示情報であれば、ＤＯＥ５２を用いて高精細化した方が効率的である。
【０１０５】  以上のように、本実施形態に係る表示システムによれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、第１の実施形態よりも低電力で高精細な表示情報を表示させることができる。
【０１０６】  （第３の実施形態）  次に、本発明の第３の実施形態に係る表示システム３について図面を参照しながら説明する。図１８は、本実施形態に係る表示システム３の適用例を示す概念図である。図１９は、本実施形態に係る表示システム３の投射装置の構成を示す概念図である。表示システム３は、投射装置１０−３に加えて撮像装置１６を備える。
【０１０７】  図１８のように、表示システム３は、車外を撮像する撮像装置１６を備える。図１８においては、ダッシュボード上に撮像装置１６を設置する例を示しているが、撮像装置１６の設置場所は任意である。例えば、撮像装置１６は、バックミラーの裏側に設置してもよいし、運転席や助手席の上方の天井に設置してもよいし、運転席や助手席の座席の上方に設置してもよい。また、撮像装置１６は、車外に設置してもよい。さらに、撮像装置１６は、車両の前方のみならず、側方や後方を含む範囲を撮像するようにしてもよい。
【０１０８】  図１９のように、撮像装置１６は、投射装置１０−３の制御回路１４−３に接続される。なお、撮像装置１６は、制御回路１４−３に直接接続してもよいし、別のインターフェースや回路、装置を介在させて制御回路１４−３に接続してもよい。
【０１０９】  図２０は、撮像装置１６の構成を示すブロック図である。図２０のように、撮像装置１６は、撮像素子６１、画像処理プロセッサ６２、内部メモリ６３および出力回路６４を有する。
【０１１０】  撮像素子６１は、例えば、車外を撮像して、撮像データを取得するための素子である。撮像素子６１は、半導体部品が集積回路化された光電変換素子である。撮像素子６１は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）などの固体撮像素子によって実現できる。通常、撮像素子６１は、可視領域の光を撮像する素子によって構成するが、赤外線や紫外線、Ｘ線、ガンマ線、電波、マイクロ波などの電磁波を撮像・検波できる素子によって構成してもよい。
【０１１１】  画像処理プロセッサ６２は、撮像素子６１によって撮像された撮像データに対して、暗電流補正や補間演算、色空間変換、ガンマ補正、収差の補正、ノイズリダクション、画像圧縮などの画像処理を実行する集積回路である。なお、画像情報を加工せずに出力する場合は、画像処理プロセッサ６２を省略してもよい。
【０１１２】  内部メモリ６３は、画像処理プロセッサ６２によって画像処理を行う際に処理しきれない画像情報や、処理済みの画像情報を一時的に格納する記憶素子である。なお、撮像素子６１によって撮像された画像情報を内部メモリ６３に一時的に記憶するように構成してもよい。内部メモリ６３は、一般的なメモリによって構成すればよい。
【０１１３】  出力回路６４は、画像処理プロセッサ６２によって処理された画像情報を制御回路１４−３に出力する。
【０１１４】  図２１は、制御回路１４−３の構成を示すブロック図である。図２１の制御回路１４−３は、図７の制御回路１４に、撮像制御回路４６および解析回路４７を追加した構成を有する。なお、図２１の制御回路１４−３のうち制御回路１４に含まれるものについては詳細な説明を省略する。
【０１１５】  撮像制御回路４６は、撮像装置１６に撮像させる回路である。撮像制御回路４６は、所定のタイミングで撮像させるように撮像装置１６を制御する。所定のタイミングは、一定の間隔であってもよいし、状況に応じて間隔を変更するようにしてもよい。車両の走行期間においては、撮像制御回路４６は、一秒間に数回〜数十回などの短周期で撮像装置１６に撮像させるように制御することが好ましい。車の停止期間や駐車期間においては、撮像制御回路４６は、走行中よりも長周期で撮像させたり、適当なタイミングで撮像させたり、停止させたりするように撮像装置１６を制御すればよい。
【０１１６】  撮像装置１６は、撮像制御回路４６の制御に応じて撮像した画像データを制御回路１４−３に出力する。
【０１１７】  撮像制御回路４６は、撮像装置１６によって撮像された画像データを取得し、その画像データを解析回路４７に出力する。
【０１１８】  解析回路４７は、撮像装置１６によって撮像された画像データを解析し、その画像データから検出対象を検出する。解析回路４７は、フロントガラス１００越しに運転手が検出対象を見た際に、フロントガラス１００上においてその検出対象に表示情報が重畳される位置を特定する。解析回路４７は、特定したフロントガラス１００上の位置を、フロントガラス１００上に設定した２次元座標系に合わせた位置情報を生成する。解析回路４７は、生成した位置情報を制御条件生成回路４２に出力する。
【０１１９】  制御条件生成回路４２は、解析回路４７が生成した位置情報に相当する位置に表示情報を表示させるための制御条件を生成する。そして、制御条件生成回路４２は、生成した制御条件を出力する。
【０１２０】  次に、図２２を用いて、解析回路４７の詳細構成について説明する。図２２は、解析回路４７の構成を示すブロック図である。図２２のように、解析回路４７は、画像処理回路４７１、対象検出回路４７２、対象位置特定回路４７３および出力回路４７４を有する。
【０１２１】  画像処理回路４７１は、撮像制御回路４６が取得した画像データに画像処理を加え、検出対象を検出しやすいデータに変換する。例えば、画像処理回路４７１は、取得した撮像データに対して、暗電流補正や補間演算、色空間変換、ガンマ補正、収差の補正、ノイズリダクション、画像圧縮などの画像処理を実行する集積回路として構成すればよい。画像処理回路４７１は、画像処理を加えた画像データ（以下、処理済データ）を対象検出回路４７２に出力する。
【０１２２】  対象検出回路４７２は、画像処理回路４７１から処理済データを取得し、取得した処理済データから検出対象を検出する。対象検出回路４７２は、所定のアルゴリズムを用いて検出対象を検出する。
【０１２３】  例えば、対象検出回路４７２は、連続した処理済データを比較していき、各処理済データから背景を抽出する。対象検出回路４７２は、処理済データから背景を差し引いたデータに含まれる対象物を検出対象として検出すればよい。
【０１２４】  事故などを防ぐ目的であれば、対象検出回路４７２は、背景に対して大きな動きを示す物体を検出対象として検出すればよい。検出対象が人間であれば、対象検出回路４７２は、人間の歩行やランニングによる体の特徴的な動きを検出するアルゴリズムや人検出のアルゴリズムを用いればよい。自動車であれば、対象検出回路４７２は、自動車の形状や動きを検出するアルゴリズムや、自動車と路面との相対的な変化を抽出するアルゴリズムを用いればよい。また、対象検出回路４７２は、複数の処理済データから標準的な背景データ（標準データ）を作成して準備しておき、処理済データと標準データとの差分を計算して検出対象を検出してもよい。
【０１２５】  対象検出回路４７２は、処理済データから検出対象を検出すると、処理済データ上における検出対象の位置を対象位置特定回路４７３に出力する。
【０１２６】  対象位置特定回路４７３は、フロントガラス１００越しに運転手が検出対象を見た際に、フロントガラス１００に表示される表示情報が検出対象に重畳して視認される位置を特定する。対象検出回路４７２は、特定した位置情報を出力回路４７４に出力する。
【０１２７】  例えば、対象位置特定回路４７３は、運転手の視点から見たフロントガラス１００上の位置と、処理済データ上の位置とを対応付けるテーブルや演算式などの対応情報を格納しておけばよい。そうすれば、対象位置特定回路４７３は、処理済データ上における検出対象の位置を取得すれば、運転手の視点から見たフロントガラス１００上の位置を対応情報に基づいて導出できる。ただし、表示システム３と検出対象との距離によって、フロントガラス１００上の位置と処理済データ上の位置とがずれるので、検出対象との距離を測定するシステムと協働することが好ましい。
【０１２８】  出力回路４７４は、対象位置特定回路４７３によって特定された検出対象の位置情報を制御条件生成回路４２に出力する。
【０１２９】  また、解析回路４７は、対象検出回路４７２が検出した検出対象を追跡する回路を有していてもよい。一度検出された検出対象は、画像データからその都度検出し続けるよりも、特定のアルゴリズムを用いて追跡する方が計算量を小さくできる場合がある。例えば、解析回路４７は、ＣａｍｓｈｉｆｔやＭｅａｎｓｈｉｆｔなどの手法を用いて検出対象を追跡することができる。また、解析回路４７は、ＳＩＦＴ（Scale-Invariant Feature Transform）やＨＯＧ（Histograms of Oriented Gradients）などの特徴抽出法を用いて検出対象を追跡してもよい。また、解析回路４７は、ＳＵＲＦ（Speed Up Robust Features）などの特徴抽出法を用いて検出対象を追跡してもよい。
【０１３０】  以上のように、本実施形態に係る表示システムによれば、表示システムを搭載する車両の走行に合わせて、その車両の走行に影響を与えるおそれのある検出対象を検出し、その検出対象に重畳させた表示情報をフロントガラスに表示することができる。
【０１３１】  （適用例）  図２３〜図２５は、本発明の実施形態に係る表示システムを説明するための具体例である。
【０１３２】  図２３は、車両の運転席から見た視界の一例である。夜間においては、光が当たっていない対象物を視認しにくくなる。図２３の例では、自転車に乗った人やランニングしている人歩道を歩く人、ガソリンスタンドから出てくる車両などが、危険となるポテンシャルをもつ対象となる。
【０１３３】  図２４は、一般的なヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤ：Head-Up Display）によってフロントガラス１００に表示情報を表示させる例である。
【０１３４】  図２４の例では、制限速度や走行速度、ナビゲーションシステムからの指示などの運転に関する基本情報を運転席前方に表示させる。具体的には、制限速度が毎時５０キロメートルであり、走行速度が毎時４５キロメートルであることを示す基本情報や、左折することを勧める指示情報（矢印）運転席前方に表示させている。また、図２４の例では、危険となるポテンシャルをもつ対象に重畳する表示情報（楕円形のマーク）をフロントガラス１００の全面に表示させている。
【０１３５】  一般的なＨＵＤでは、フロントガラス１００全面に均一に光を照射するため、高精細の表示情報を表示させるためには光源の出力を大きくする必要がある。すなわち、一般的なＨＵＤでは、光源の出力を小さくすると表示情報の精細度が低下してしまうため、光源の低電力化することと、表示情報の精細度を高めることとの間にトレードオフが発生する。
【０１３６】  図２５の例は、本実施形態の表示システムを用いて、第１表示領域１０１と第２表示領域１０２とで精細度が異なる表示情報を表示させる。なお、図２５において、第１表示領域１０１の外枠（破線）および第２表示領域１０２の外枠（一点鎖線）は各領域の境界線を示しており、実際には表示されない。
【０１３７】  運転席に近くない第１表示領域１０１には、ランニングする人や歩行者に重畳する表示情報を低精細で表示させる。一方、運転席に近い第２表示領域１０２には、自転車に乗った人や車両に重畳する表示情報や、ナビゲーションシステムからの指示、制限速度および走行速度に関する表示情報を高精細で表示させる。
【０１３８】  一般に、運転者は、前方を注視しつつ、側方からの危険性に注意して運転を行う必要がある。したがって、運転者は、側方についてはちらちらと見る程度であるのに対し、運転席前方に表示された表示情報を見ている時間が長くなる。そのため、運転席前方の表示情報に対する精細度の要求が高いのに対し、運転席前方から外れた領域に表示される表示情報に関してはそれほど精細度を要求されない。
【０１３９】  本実施形態の表示システムでは、第１表示領域１０１に低精細の表示情報を表示させ、第２表示領域１０２に高精細の表示情報を表示させる。その結果、本実施形態によれば、一般的なＨＵＤと比べて低出力な光源を用いても、運転手による表示情報の視認性を向上することができる。
【０１４０】  以上、本発明の実施形態及び実施例について説明した。しかしながら、本発明は、上述した各実施形態や実施例に記載した内容に限定されるものではなく、その構成及び動作は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【０１４１】  この出願は、２０１６年９月２１日に出願された日本出願特願２０１６−１８４０７４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１４２】  １、２、３    表示システム  １０    投射装置  １１    光源  １２    空間光変調素子  １３    投射光学系  １４    制御回路  １５    光源駆動電源  １６    撮像装置  ２０    反射鏡  ２１    第１反射鏡  ２２    第２反射鏡  ３１    フーリエ変換レンズ  ３２    アパーチャ  ３３    投射レンズ  ４１    通信回路  ４２    制御条件生成回路  ４３    記憶回路  ４４    光源制御回路  ４５    変調素子制御回路  ４６    撮像制御回路  ４７    解析回路  ５１、５２    ＤＯＥ  ６１    撮像素子  ６２    画像処理プロセッサ  ６３    内部メモリ  ６４    出力回路  １１１    コリメータ  ４００    制御基板  ４０１    プロセッサ  ４０２    主記憶装置  ４０３    補助記憶装置  ４０５    入出力インターフェース  ４０６    ネットワークアダプター  ４７１    画像処理回路  ４７２    対象検出回路  ４７３    対象位置特定回路  ４７４    出力回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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