(57)【要約】【課題】  車両運転における前方視界そのものの視認性を向上させる。【解決手段】  前方視界と重なる位置に設けられた調光膜の光透過率を調整することにより、抽出最高輝度ＳＵが許容最高輝度ＲＵとなるような割合で、前景中の高輝度部位（輝度が基準輝度Ｃより大）の輝度を低減すると共に、前景映像を加工してなる輝度調整用画像を前景に重ね合わせて表示することにより、抽出最低輝度ＳＬが許容最低輝度ＲＬとなるような割合で、前景中の低輝度部位（輝度が基準輝度より小）の輝度を高める。これにより、運転者Ｈに視認される前景の輝度分布幅が、運転者Ｈにとって見やすい許容幅ＲＬ〜ＲＵ内に収まり、前方視界の視認性が向上する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の前方視界内で視認される前景の輝度分布が、予め設定された許容輝度範囲から外れている場合、前記前景の映像を加工してなる輝度調整用映像を該前景に重ね合わせて表示することにより、前記調整用映像が重畳された前景を、前記許容輝度範囲内の輝度分布を有するものとして運転者に認識させることを特徴とする前方視界の視認性向上方法。
【請求項２】
運転者の前方視界内で視認される前景の輝度分布が、予め設定された許容輝度範囲から外れている場合、前記前景の映像を加工してなる輝度調整用映像を該前景に重ね合わせて表示すると共に、該前景と重なる位置に配置された透光性部材の光透過率を調整することにより、前記調整用映像が重畳された前景を、前記許容輝度範囲内の輝度分布を有するものとして運転者に認識させることを特徴とする前方視界の視認性向上方法。
【請求項３】
前記前景のうち、予め設定された基準輝度より高い高輝度部位についてのみ、前記透光性部材の光透過率を調整して、該高輝度部位の輝度を低下させることを特徴とする請求項２に記載の前方視界の視認性向上方法。
【請求項４】
前記前景のうち、予め設定された基準輝度より低い低輝度部位についてのみ、前記調整用映像を重畳して、該低輝度部位の輝度を向上させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の前方視界の視認性向上方法。
【請求項５】
運転者の前方視界と重なり合う位置に配置された透光性反射部材に映像を投影する投影手段を備え、前記透光性反射部材に投影された映像を虚像として運転者に視認させる車両用表示装置において、
前記透光性反射部材を介して運転者に視認される前景と同じ領域を撮像した前景映像を取得する映像取得手段と、
基準輝度を設定する基準輝度設定手段と、
前記映像取得手段が取得した前景映像の輝度分布が、前記基準輝度に基づいて設定された許容輝度範囲から外れている場合、前記透光性反射部材を介して運転者に視認される前景が前記許容輝度範囲内の輝度を有したものとなるように前景の輝度を調整する前景輝度調整手段と、
を設けたことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項６】
前記前景輝度調整手段は、
前記前景映像から抽出された抽出最低輝度が前記許容輝度範囲の下限である許容下限輝度より低い場合、前記投影手段によって投影されることにより前記前景に重畳表示され、該前景との合成輝度が前記許容下限値以上となるよう輝度が設定された輝度調整用映像を生成する調整用映像生成手段
を備えることを特徴とする請求項５に記載の車両用表示装置。
【請求項７】
前記調整用映像生成手段は、
前記前景映像中の前記基準輝度より低い低輝度部位についてのみ、前記輝度調整用映像を生成することを特徴とする請求項６に記載の車両用表示装置。
【請求項８】
前記調整用映像生成手段は、
前記低輝度部位のうち、該低輝度部位の領域サイズが予め設定された許容値未満のものを除去する第１除去手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の車両用表示装置。
【請求項９】
前記調整用映像生成手段は、
前記低輝度部位抽出手段にて抽出された低輝度部位のうち、該低輝度部位の位置が運転者の視点中心から外れたものを除去する第２除去手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の車両用表示装置。
【請求項１０】
前記調整用映像生成手段は、前記輝度調整用映像の輝度分布を、前記前景映像の輝度分布と相似形に設定することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の車両用表示装置。
【請求項１１】
前記許容下限輝度は、前記基準輝度の１／１０以上であることを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の車両用表示装置。
【請求項１２】
前記調整用映像生成手段は、
前記輝度調整用映像の輝度を、前記前景映像と前記基準輝度との差の絶対値に、０．１以上１未満の定数を乗じた大きさに設定することを特徴とする請求項１１に記載の車両用表示装置。
【請求項１３】
前記前景輝度調整手段は、
前記透光性反射部材を介して視認される前景と重なり合う位置に配置され、光透過率を調整可能な光透過手段と、
前記前景映像から抽出された抽出最高輝度が前記許容輝度範囲の上限である許容上限輝度より高い場合、運転者が視認する前記前景の輝度が前記許容上限輝度以下となるように前記光透過手段の光透過率を調整する透過率調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項５〜１２のいずれかに記載の車両用表示装置。
【請求項１４】
前記光透過手段は、予め設定された複数の調整単位毎に光透過率を調整可能に構成され、
前記透過率調整手段は、前記前景のうち前記基準輝度より高い高輝度部位に対応する前記調整単位のみ光透過率を調整することを特徴とする請求項１３に記載の車両用表示装置。
【請求項１５】
前記透過率調整手段は、前記調整単位毎の光透過率の分布を、前記前景映像の輝度分布と相似形に設定することを特徴とする請求項１４に記載の車両用表示装置。
【請求項１６】
前記透過率調整手段は、前記光透過率を、前記基準輝度と前記抽出最高輝度との比率に基づいて設定することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の車両用表示装置。
【請求項１７】
前記光透過手段は、前記透光性反射部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載の車両用表示装置。
【請求項１８】
前記光透過手段は、前記透光性反射部材と運転者との間に配置されていることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載の車両用表示装置。
【請求項１９】
前記基準輝度設定手段は、前記前景映像の平均輝度を、前記基準輝度とすることを特徴とする請求項５〜１８のいずれかに記載の車両用表示装置。
【請求項２０】
前記基準輝度設定手段は、前方視界の視野角２０°以内の映像を、前記基準輝度の算出対象とすることを特徴とする請求項１９に記載の車両用表示装置。
【請求項２１】
前記基準輝度設定手段は、運転者の順応輝度を、前記基準輝度とすることを特徴とする請求項５〜１８のいずれかに記載の車両用表示装置。
【請求項２２】
前記基準輝度設定手段は、運転者の瞳孔の大きさを検出する瞳孔サイズ検出手段を備え、該瞳孔サイズ検出手段での検出結果に従って前記順応輝度を求めることを特徴とする請求項２１に記載の車両用表示装置。
【請求項２３】
前記透光性反射部材は、ウインドシールドであることを特徴とする請求項５〜２２のいずれかに記載の車両用表示装置。
【請求項２４】
前記透光性反射部材は、ウインドシールドと運転者との間に配置されたコンバイナであることを特徴とする請求項５〜２２のいずれかに記載の車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドアップディスプレイを用いた前方視界の視認性向上方法、及び車両用表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表示装置に表示された表示内容の視認性を向上させるために、ヘッドアップディスプレイを用いて、前方視界下部に補助映像を出すことが行われている。
このヘッドアップディスプレイでは、ウインドシールドを通した前景が表示画面の表示背景となるため、前景が刻々と変化すると、表示背景と表示内容とが同系色になる場合があり、そのような場合に視認性が著しく低下する。このような表示内容の視認性の低下を防止するために、前景の変化に応じて、表示物の輝度や表示色を調整することも行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−３１１７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、ヘッドアップディスプレイの表示内容の視認性については各種検討が行われているが、それ以前に運転の前提となる前方視界そのものの視認性については未だ十分な検討がなされていない。
【０００４】
この前方視界の視認性は、走行中に運転者が眼にする前景の輝度差が極端に大きい場合や、前方視界内に極端に高い輝度を有するものが存在する場合などに、大きく低下することが知られている。
【０００５】
例えば、図２２に示すように、全体的に明るい景色の中にトンネルＭ１等の暗部が存在すると、その暗部の中の情報は明確に認識することはできない。これは運転者の眼が全体の明るい景色の輝度に順応しているため、暗い部分についての僅かな輝度差を識別できなくなっているからである。最終的にトンネルＭ１の中に入り全体が暗くなり、眼がその暗さに順応してしまえば問題なく視認できるが、それまでの間は著しく前景の視認性が低下した状態になり、運転者は運転に不安を持つことがある。
【０００６】
また、図２３に示すように、前方視界内に太陽Ｍ２等のように非常に明るい対象が存在すると、前景の輝度が運転者の眼の調節範囲を超えてしまい、景色全体がはっきりと認識できなくなってしまう。
【０００７】
このような視認性が低下した状況を改善する方法として、ヘッドアップディスプレイを用いて前方視界下部に前景の映像を表示することが考えられる。しかし、この場合、表示領域が限られているため、その表示から十分な情報を得ることができず、前方視界の視認性が低下した場合の対策としては、不十分であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するために、車両運転における前方視界そのものの視認性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明の前方視界の視認性向上方法は、運転者の前方視界内で視認される前景の輝度分布が、予め設定された許容輝度範囲から外れている場合、前記前景の映像を加工してなる輝度調整用映像を該前景に重ね合わせて表示することにより、前記調整用映像が重畳された前景を、前記許容輝度範囲内の輝度分布を有するものとして運転者に認識させることを特徴とする。
【００１０】
或いは、運転者の前方視界内で視認される前景の輝度分布が、予め設定された許容輝度範囲から外れている場合、前記前景の映像を加工してなる輝度調整用映像を該前景に重ね合わせて表示すると共に、該前景と重なる位置に配置された透光性部材の光透過率を調整することにより、前記調整用映像が重畳された前景を、前記許容幅内の輝度分布幅を有するものとして運転者に認識させることを特徴とする。
【００１１】
これらの方法によれば、前方視界内の前景が極端な輝度差を有し視認性が低い状態にある場合でも、運転者に視認される前景（即ち、調整用映像が重畳された前景、或いは更に透光性部材によって光透過率が調整された前景）は、許容輝度範囲内の輝度分布を有するように変換されているため、前方視界の視認性を良好な状態に維持することができる。
【００１２】
なお、透光性部材による光透過率の調整は、前景全体を一括して行ってもよいが、例えば、前景のうち、予め設定された基準輝度より高い高輝度部位についてのみ行ってもよい。
【００１３】
この場合、通常時には、光透過率が最大となるように透光性部材を設定しておき、高輝度部位が存在する場合には、その高輝度部位に応じた部分のみ透光性部材の光透過率を低下させるように調整して、その高輝度部位の輝度を低下させればよい。
【００１４】
これにより、前景に明る過ぎる部分（輝度が許容輝度範囲の上限値を超える部分）があったとしても、その部分を見易い明るさ（許容輝度範囲内の輝度）に簡単に調整することができ、調整前と比較して前方視界の視認性を向上させることができる。
【００１５】
また、輝度調整用映像の重畳は、前景全体について行ってもよいが、例えば、前景のうち、予め設定された基準輝度より低い低輝度部位についてのみ行ってもよい。
この場合、前景に明るさが不足している部分（輝度が許容輝度範囲の下限値を超える部分）があったとしても、その部分を見易い明るさ（許容輝度範囲内の輝度）に簡単に調整することができ、調整前と比較して前方視界の視認性を向上させることができる。
【００１６】
そして、例えば、前景の最高輝度が許容輝度範囲の上限値以下である（或いは上限値以下となるように設定した）場合は、輝度調整用映像を重畳するだけで、運転者に視認される前景の輝度を許容輝度範囲内に調整することができる。
【００１７】
また、前景の最低輝度が許容輝度範囲の下限値以上である（或いは下限値以上となるように設定した）場合は、透光性部材の光透過率を調整するだけで、運転者に視認される前景の輝度を許容輝度範囲内に調整することができる。
【００１８】
更に、前景の最高輝度が許容輝度範囲の上限値より大きく、且つ、最低輝度が許容輝度範囲の下限値より小さい（或いはそのように設定した）場合は、輝度調整用映像の重畳と透光性部材による光透過率の調整とを組み合わせることで、運転者に視認される前景の輝度を許容輝度範囲内に調整することができる。
【００１９】
次に、本発明の車両用表示装置では、投影手段が、運転者の前方視界と重なり合う位置に配置された透光性反射部材に映像を投影し、この透光性反射部材に投影された映像を虚像として運転者に視認させる。
【００２０】
また、映像取得手段が、透光性反射部材を介して運転者に視認される前景と同じ領域を撮像した前景映像を取得し、基準輝度設定手段が基準輝度を設定する。そして、前景輝度調整手段は、前景映像の輝度分布が基準輝度に基づいて設定された許容輝度範囲から外れている場合、透光性反射部材を介して運転者に視認される前景が許容輝度範囲内の輝度を有したものとなるように前景の輝度を調整する。
【００２１】
従って、本発明の車両用表示装置によれば、前方視界内の前景が極端な輝度差を有し視認性が低い状態にある場合でも、運転者に視認される前景、即ち、前景輝度調整手段により調整された前景は、許容輝度範囲内の輝度分布を有するように変換されているため、前方視界の視認性を良好な状態に維持することができる。
【００２２】
ところで、前景輝度調整手段は、前景映像から抽出された抽出最低輝度が許容輝度範囲の下限である許容下限輝度より低い場合、投影手段によって投影されることにより前景に重畳表示され、前景との合成輝度が許容下限値以上となるよう輝度が設定された輝度調整用映像を生成する調整用映像生成手段を備えていてもよい。
【００２３】
この場合、運転者は、調整用映像生成手段にて生成された輝度調整用映像が重畳された前景を視認することになる。従って、前景に明るさが不足している部分（輝度が許容下限輝度より低い部分）があったとしても、その部分を見易い明るさ（許容輝度範囲内の輝度）に簡単に調整することができ、調整前と比較して前方視界の視認性を向上させることができる。
【００２４】
なお、前景映像の全体について輝度調整用映像を生成してもよいが、基準輝度より高い高輝度部位は輝度調整用映像を重畳して輝度を高める必要がないため、前景映像中の基準輝度より低い低輝度部位についてのみ輝度調整用映像を生成するように構成することが望ましい。
【００２５】
また、調整用映像生成手段は、低輝度部位のうち、その領域サイズが運転者から見た視野角が予め設定された許容値未満のものを除去する第１除去手段や、低輝度部位のうち、その位置が運転者の視点中心から外れたものを除去する第２除去手段を備えていてもよい。
【００２６】
即ち、第１除去手段により、領域サイズが非常に小さく、運転者に認識させる必要のないものが強調されることが防止されるため、前景をより認識し易いものとすることができる。また、第２除去手段により、運転者の見ている方向に位置する低輝度部位のみを処理することにより、必要最低限の処理により、視認性の向上を図ることができる。
【００２７】
なお、第１除去手段において領域サイズの許容値は、例えば、運転者から見た視野角で５°以下に設定すればよく、より望ましくは、２°程度に設定すればよい。また、第２除去手段において、視点中心とは、視線を逸らすことなく運転者が視認可能な範囲であり、例えば、視野角２０°程度に設定すればよい。
【００２８】
また、調整用映像生成手段は、輝度調整用映像の輝度分布を、前記前景映像の輝度分布と相似形に設定することが望ましい。つまり、輝度調整用映像を重畳した前景の輝度分布を、実際の前景の輝度分布に合わせることで、調整後の前景を、運転者に違和感なく認識させることができる。
【００２９】
ところで、許容下限輝度は、基準輝度の１／１０以上に設定することが望ましい。この場合、調整用映像生成手段において、輝度調整用映像の輝度を、前景映像と基準輝度との差の絶対値に、０．１以上１未満の定数を乗じた大きさに設定すれば、輝度調整用映像の輝度分布を、簡単に、前景映像の輝度分布と相似形にすることができる。
【００３０】
また、前景輝度調整手段は、上述の調整用映像生成手段以外に、透光性反射部材を介して視認される前景と重なり合う位置に配置され、光透過率を調整可能な光透過手段と、前景映像から抽出された抽出最高輝度が許容輝度範囲の上限である許容上限輝度より高い場合、運転者が視認する前景の輝度が許容上限輝度以下となるように前記光透過手段の光透過率を調整する透過率調整手段とを備えていてもよい。
【００３１】
この場合、前景に明る過ぎる部分（輝度が許容輝度範囲の上限値を超える部分）があったとしても、その部分を見易い明るさ（許容輝度範囲内の輝度）に簡単に調整することができ、調整前と比較して前方視界の視認性を向上させることができる。
【００３２】
なお、光透過手段は、その全体の光透過率を一括して制御するものを用いてもよいが、予め設定された複数の調整単位毎に光透過率を調整可能なものを用いてもよい。この場合、透過率調整手段は、前景のうち基準輝度より高い高輝度部位に対応する調整単位のみ光透過率を調整すればよい。
【００３３】
但し、光透過手段の光透過率を一括して調整する場合は、光透過手段により輝度を抑える必要がない低輝度部位についても輝度を低下させてしまうため、その低下分を調整用画像生成手段にて補償させるように構成することが望ましい。
【００３４】
また、透過率調整手段は、調整単位毎の光透過率の分布を、前景映像の輝度分布と相似形に設定することが望ましい。つまり、光透過手段により輝度が調整された前景の輝度分布を、実際の前景の輝度分布に合わせることで、調整後の前景を、運転者に違和感なく認識させることができる。
【００３５】
また、透過率調整手段は、光透過率を、基準輝度と抽出最高輝度との比率に基づいて設定することが望ましい。この場合、調整後の前景の輝度分布を、実際の前景の輝度分布に合わせることと、調整後の前景の最高輝度を、許容最高輝度以下に収めることを、簡単かつ確実に実現することができる。
【００３６】
なお、光透過手段は、透光性反射部材と一体に形成されていてもよいし、透光性反射部材と運転者との間に配置されていてもよいし、或いは透光性反射部材自体が光透過手段であってもよい。
【００３７】
ところで、基準輝度設定手段は、基準輝度として、前景映像の平均輝度を設定するように構成してもよいし、運転者の順応輝度を設定するように構成してもよい。
そして、基準輝度として平均輝度を用いた場合、運転者の見ている前景の平均的な輝度を中心とした許容輝度範囲を設定することにより、周囲の状況に適応した輝度の調整を行うことができる。
【００３８】
なお、平均輝度を算出する際には、前方視界の視野角２０°以内の映像を算出対象とすることが望ましい。
一方、基準輝度として順応輝度を用いた場合、運転者の順応している輝度を中心とした許容輝度範囲を設定することにより、運転者の状況に適応した輝度の調整を行うことができ、より的確に視認性を向上させることができる。
【００３９】
なお、順応輝度は、例えば、瞳孔サイズ検出手段にて、運転者の瞳孔の大きさを検出し、その検出結果に従って求めるようにすればよい。この場合、瞳孔サイズと順応輝度との関係を測定し、瞳孔サイズから順応輝度に変換する際に用いる変換データを予め求めておく必要がある。
【００４０】
ところで、透光性反射部材は、ウインドシールドであってもよいし、ウインドシールドと運転者との間に配置されたコンバイナであってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の車両用表示装置の構成、及び主要な構成要素の配置を示す説明図である。
【００４２】
図１に示すように、車両用表示装置は、車両前方を撮影する車外カメラ２０と、運転者Ｈの顔、特に眼の周辺を撮影する顔検知カメラ２１と、映像を表示する映像表示器２２と、映像表示器２２に表示された映像を、ウインドシールド２４に投影する結像光学素子２３と、ウインドシールド２４と一体に設けられ、光透過率を調整可能な調光膜２５と、車外カメラ２０及び顔検知カメラ２１からの映像に基づいて、映像表示器２２に表示させる映像や、調光膜２５の光透過率を制御するための制御信号を生成する制御ユニット１０とを備えている。
【００４３】
このうち、調光膜２５は、運転者の前方視界内において運転者の運転中の視点中心を中心とした領域Ｗ（図８，図９参照。以下「調整可領域」と称する。）に配置され、マトリクス状に配置された調整単位（図示せず）毎に、光透過率を調整可能に構成されている。また、結像光学素子２３は、ウインドシールド２４上の調光膜２５の設置位置に映像を投影するように設定されている。つまり、前方視界内の前景が調光膜２５を介して運転者に視認されると共に、映像表示器２２に表示され結像光学素子２３によりウインドシールド２４に投影された映像が、前景に重ね合わされた虚像として運転者に視認されるように設定されている。
【００４４】
そして、車外カメラ２０は、この調光膜２５を介して運転者に視認される領域の全体を少なくとも撮影し、しかもその撮影範囲に調光膜２５が含まれないように設定されている。
【００４５】
次に、図２は、制御ユニット１０の内部構成を示すブロック図である。
図２に示すように、制御ユニット１０は、ＣＰＵ１１，ＲＯＭ１２，ＲＡＭ１３からなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、車外カメラ２０及び顔検知カメラ２１にて撮像された映像を入力するための入力Ｉ／Ｆ回路１４と、映像表示器２２を制御する表示コントローラ１５と、調光膜２５を制御する透過率コントローラ１６と、映像表示器２２に表示させる映像を記憶する描画ＲＡＭ１７とを備えている。
【００４６】
なお、ＲＯＭ１２には、ＣＰＵ１１に実行させる各種プログラムの他、運転者の瞳孔サイズと、順応輝度との対応関係を示した変換テーブルが少なくとも格納されている。
以下、ＣＰＵ１１が実行する処理について説明する。
【００４７】
まず、ＣＰＵ１１が実行するメイン処理を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。なお本処理は、車両のイグニションスイッチがオンされることにより起動する。
本処理が起動すると、まず、車外カメラ２０から前景映像を取得し（Ｓ１１０）、その取得した前景映像のうち、調整可領域Ｗを介して運転者に視認される映像を抽出し、その抽出映像中における最高輝度（以下「抽出最高輝度」と称する。）ＳＵと最低輝度（以下「抽出最低輝度」と称する。）ＳＬとを特定することにより、前景の輝度分布幅を特定する（Ｓ１２０）。なお、輝度分布幅は、抽出最高輝度ＳＵと抽出最低輝度ＳＬとの比（ＳＵ／ＳＬ）で表されるものとする。
【００４８】
そして、この特定した輝度分布幅が、運転者の視認性が確保される大きさに設定された許容幅（本実施形態では１００）以下であるか否かを判断し（Ｓ１３０）、許容幅以下であればＳ１１０に戻る。
【００４９】
一方、輝度分布幅が許容幅より大きければ、基準輝度を求める基準輝度算出処理（Ｓ１４０）を実行し、この処理により得られた基準輝度及び上記抽出映像に基づいて、調光膜２５の光透過率を調整する透過率調整処理（Ｓ１５０）、同じく基準輝度や抽出映像に基づいて後述する輝度調整用映像を生成して前景に重畳表示する重畳表示処理（Ｓ１６０）を実行して、Ｓ１１０に戻る。
【００５０】
次に、Ｓ１４０にて実行する基準輝度算出処理を、図４に示すフローチャートに沿って説明する。
本処理が起動すると、まず、顔検知カメラ２１から運転者Ｈの顔画像を取得し（Ｓ２１０）、その顔画像に基づいて瞳孔サイズを求める（Ｓ２２０）。そして、その求めた瞳孔サイズから、ＲＯＭ１２に格納された変換テーブルを用いて基準輝度Ｃを求めて（Ｓ２３０）、本処理を終了する。つまり、ここでは、基準輝度Ｃとして、運転者Ｈが適応している順応輝度を用いている。
【００５１】
次に、先の１５０にて実行する透過率調整処理を、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
本処理が起動すると、まず、先のＳ１２０にて抽出された抽出映像から、Ｓ１４０にて設定された基準輝度Ｃを超える輝度を有した高輝度部位を抽出（Ｓ３１０）すると共に、基準輝度Ｃに基づいて許容最高輝度ＲＵ（本実施形態では、ＲＵ＝Ｃ×１０）を設定する（Ｓ３２０）。
【００５２】
また、抽出最高輝度ＳＵ，許容最高輝度ＲＵ，基準輝度Ｃに基づき、（１）式を用いて変換係数ＫＵを算出する（Ｓ３３０）
ＫＵ＝（ＲＵ−Ｃ）／（ＳＵ−Ｃ）                （１）
そして、Ｓ３１０にて抽出した高輝度部位の領域サイズが、十分な大きさ（本実施形態では視野角５°）に満たないものについては削除し、残った高輝度部位のそれぞれについて、調光膜２５を構成する調整単位のどの部位に対応するかを特定することで、光透過率の調整対象となる調整単位を特定する（Ｓ３４０）。
【００５３】
次に、調整対象として特定された調整単位の一つ（以下「調整単位ｍ」と示す。）を抽出し（Ｓ３５０）、前景画像の中で調整単位ｍに対応する領域の部分輝度Ｐｍを算出する（Ｓ３６０）。具体的には、例えば、その対応する領域内の平均輝度を、部分輝度Ｐｍとすればよい。
【００５４】
そして、変換係数ＫＵ，部分輝度Ｐｍ，基準輝度Ｃに基づき、（２）式を用いて、調整単位ｍについての部分光透過率Ｔｍを算出する（Ｓ３７０）。
Ｔｍ＝（ＫＵ×（Ｐｍ−Ｃ）＋Ｃ）／Ｐｍ          （２）
次に、調整対象となる全ての調整単位ｍについて、部分光透過率Ｔｍが求められているか否かを判断し（Ｓ３８０）、未処理の調整単位があれば、Ｓ３５０に戻って、同様の処理を繰り返す。
【００５５】
一方、調整対象となる全ての調整単位について、部分光透過率Ｔｍを求める処理が終了していれば、調整対象となった調整単位のそれぞれに対して、その調整単位の光透過率をＴｍとするための指令を出力して（Ｓ３９０）、本処理を終了する。
【００５６】
これにより、調光膜２５の光透過率は調整単位毎に調整され、その調整された光透過率に応じた割合で、調光膜２５を介して視認される前景の輝度が低減されることになる。
具体的には、部分輝度Ｐｍは、基準輝度Ｃを超える分（Ｐｍ−Ｃ）について、変換係数ＫＵの割合で輝度が低減され、例えば、部分輝度Ｐｍが抽出最高輝度ＳＵに等しい場合、調光膜２５を通過することで、運転者Ｈに視認される輝度は許容最高輝度ＲＵに等しくなる（図７参照）。
【００５７】
次に、先のＳ１６０にて実行する重畳表示処理を、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
本処理が起動すると、まず、先のＳ１２０にて抽出された抽出映像から、Ｓ１４０にて設定された基準輝度Ｃに満たない輝度を有した低輝度部位を抽出（Ｓ４１０）すると共に、基準輝度Ｃに基づいて許容最低輝度ＲＬ（本実施形態では、ＲＬ＝Ｃ／１０）を設定する（Ｓ４２０）。
【００５８】
また、抽出最低輝度ＳＬ，許容最低輝度ＲＬ，基準輝度Ｃに基づき、（３）式を用いて変換係数ＫＬを算出する（Ｓ４３０）
ＫＬ＝（ＲＬ−ＳＬ）／（Ｃ−ＳＬ）                （３）
そして、Ｓ４１０にて抽出した低輝度部位の領域サイズが、十分な大きさ（本実施形態では視野角５°）に満たないものについては除去し、残った低輝度部位のそれぞれを表示対象として特定する（Ｓ４４０）。
【００５９】
次に、表示対象となる低輝度部位の一つ（以下「低輝度部位ｎ」と示す。）を抽出し（Ｓ４５０）、その低輝度部位ｎの実輝度Ｐｎを算出する（Ｓ４６０）。具体的には、例えば、その低輝度部位内の平均輝度或いは最低輝度を実輝度Ｐｎとすればよい。
【００６０】
そして、変換係数ＫＬ，実輝度Ｐｎ，基準輝度Ｃに基づき、調光膜２５の基本透過係数（未制御時の透過係数）をＴｆとして、（４）式を用いて、低輝度部位ｎについての表示輝度Ｄｎを算出する（Ｓ４７０）。
【００６１】
Ｄｎ＝ＫＬ×（Ｃ−Ｐｎ）×Ｔｆ            （４）
次に、表示対象となる全ての低輝度部位について、表示輝度Ｄｎが求められているか否かを判断し（Ｓ４８０）、未処理の低輝度部位があれば、Ｓ４５０に戻って、同様の処理を繰り返す。
【００６２】
一方、表示対象となる全ての低輝度部位について、表示輝度Ｄｎを求める処理が終了していれば、求めた表示輝度Ｄｎに基づいて、表示対象となる低輝度部位の輝度を変換することで輝度調整用映像の映像信号を生成し、その映像信号を描画ＲＡＭ１７に書き込む（Ｓ４９０）。なお、映像信号では、ウインドシールド２４に投射された輝度調整用映像を実際に視認した時の輝度が表示輝度Ｄｎとなるように輝度が変換される。具体的には、例えば、ウインドシールド２４の反射率が２０％、結像光学素子２３の利用効率が８０％であれば、映像表示器２２上の輝度が、表示輝度Ｄｎの６．２５（＝１／０．２×１／０．８）倍となるように変換される。
【００６３】
最後に、表示コントローラ１５に表示指令を出力して（Ｓ５００）、本処理を終了する。
なお、表示指令を受けた表示コントローラ１５は、描画ＲＡＭ１７に書き込まれた映像信号に従って、映像表示器２２に輝度調整用映像を表示し、その表示された輝度調整用映像信号が、結像光学素子２３を介してウインドシールド２４に投射される。
【００６４】
こうして投射された映像は、実際の前景の低輝度部位に重ねて表示されることにより、運転者Ｈは低輝度部位の輝度が強調された前景を視認することになる。
具体的には、実輝度Ｐｎは、基準輝度Ｃに満たない分（Ｃ−Ｐｎ）について、変換係数ＫＬの割合で輝度が強調され、例えば、実輝度Ｐｎが抽出最低輝度ＳＬに等しい場合、輝度調整用映像が重畳されることで、運転者Ｈに視認される輝度は、許容最低輝度ＲＬに等しくなる（図７参照）。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態の車両用表示装置によれば、調光膜２５により高輝度部位の輝度を低減すると共に、輝度調整用画像により低輝度部位の輝度を強調することにより、運転者Ｈに視認される前景の輝度分布幅が、運転者Ｈにとって見やすい許容幅以下となるようにされているため、前方視界の視認性を向上させることができる。
【００６６】
具体的には、図２２に示すように、全体的に明るい景色の中にトンネルＭ１等の暗部が存在する場合には、輝度調整用映像が前景に重ねて表示されることにより、輝度が許容最低輝度ＲＬに満たないトンネルＭ１内の映像が、許容最低輝度ＲＬ以上の輝度を有する映像として運転者Ｈに提供されるため、図８に示すように、このような場合でも、十分な視認性を確保することができる。
【００６７】
また、図２３に示すように、前方に太陽等の非常に明るい対象Ｍ２が存在して、景色全体がはっきりと認識できない状況の場合には、調光膜２５での光透過率が低く設定されることにより、図９に示すように、調整可領域Ｗを介して視認される前景の輝度が一定値以下となるため、眼の調節の飽和状態が緩和され、視認性が向上することになる。
【００６８】
また、光透過率を落とすことにより調整可領域Ｗ全体の輝度が低下するが、前方車両等の必要情報については、前景映像に基づく輝度調整用画像により輝度が強調されるため、このような、劣悪な視認環境条件においても充分な視認性を確保することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、基準輝度として、運転者の順応輝度を用いているため、運転者の感じている輝度の変化に追従しながら、前景の輝度を調整し、また、調光膜２５の光透過率や、前景に重畳する輝度調整用画像を、運転者Ｈに視認される前景の輝度分布が、実際の輝度分布と相似形となるように設定しているため、運転者Ｈに視認される前景を、より見易く違和感のないものとすることができる。
【００７０】
なお、本実施形態において、映像表示器２２，結像光学素子２３が投影手段、車外カメラ２０が映像取得手段、Ｓ１４０が基準輝度設定手段、Ｓ１５０が調整用映像生成手段、Ｓ３４０が第１及び第２除去手段、調光膜２５が光透過手段、Ｓ１５０が透過率調整手段に相当する。
【００７１】
また、本実施形態では、輝度調整用画像を、ウインドシールド２４に投影するように構成したが、図１０に示すように、ウインドシールド２４と運転者Ｈとの間にコンバイナ２６を設け、このコンバイナ２６に輝度調整用画像を投影するように構成してもよい。
【００７２】
また、このようにコンバイナ２６に輝度調整用画像を投影する場合、図１１に示すように、調光膜２５は、ウインドシールド２４ではなく、コンバイナ２６に設けてもよい。
更に、調光膜２５は、図１２に示すように、輝度調整用画像が投影されるウインドシールド２４又はコンバイナ２６（図ではウインドシールド２４）と、運転者Ｈとの間に設けられた透明板２７に設けてもよい。
［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。
【００７３】
なお、本実施形態の車両用表示装置は、第１実施形態のものとは、調光膜２５の構成、及び制御ユニット１０のＣＰＵが実行する透過率調整処理，重畳表示処理の一部が異なるだけであるため、この相違する部分を中心に説明する。
【００７４】
即ち、本実施形態の車両用表示装置において、調光膜２５は、光透過率を調整単位毎に調整可能な第１実施形態のものとは異なり、全体の光透過率を一括して調整するように構成されている。
【００７５】
そして、透過率調整処理では、図１３（ａ）に示すように、まず、先のＳ１２０にて抽出された抽出映像から、Ｓ１４０にて設定された基準輝度Ｃを超える輝度を有した高輝度部位を抽出（Ｓ５１０）すると共に、基準輝度Ｃに基づいて許容最高輝度ＲＵ（本実施形態では、ＲＵ＝Ｃ×１０）を設定する（Ｓ５２０）。
【００７６】
そして、抽出最高輝度ＳＵ，許容最高輝度ＲＵ，基準輝度Ｃに基づき、（５）式を用いて光透過率Ｔを算出し（Ｓ５３０）、調光膜２５の光透過率をＳ５３０での算出値Ｔにするための指令を出力して（Ｓ５４０）、本処理を終了する。
【００７７】
Ｔ＝ＲＵ／ＳＵ                                  （５）
一方、重畳表示処理は、図１３（ｂ）に示すように、Ｓ４７０における表示輝度Ｄｎの算出を、（６）式を用いて行う以外は、第１実施形態のものと全く同様である。
【００７８】
Ｄｎ＝ＫＬ×（Ｃ−Ｐｎ）×Ｔ               （６）
つまり、調光膜２５を介して視認される前景の輝度は、調光膜２５の光透過率Ｔに応じた割合で低減されるが、調光膜２５の光透過率が一括して調整されることにより、高輝度部位だけでなく、低輝度部位も同じ割合で輝度が低減されることになる。このため、その低減分だけ、輝度調整用映像の表示輝度Ｄｎを高めるようにされている。
【００７９】
このように構成された本実施形態の車両用表示装置によれば、第１実施形態のものと同様の効果を得ることができるだけでなく、透過率調整処理が簡略化されるため、ＣＰＵ１１の処理負担を軽減することができる。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。
【００８０】
なお、本実施形態の車両用表示装置は、第１実施形態のものとは、装置構成の一部、及び制御ユニット１０のＣＰＵ１１が実行する処理の一部が異なるだけであるため、この相違する部分を中心に説明する。
【００８１】
即ち、本実施形態の車両用表示装置は、図１４に示すように、顔検知カメラ２１が省略されている以外は、第１実施形態のものと全く同様に構成されている。
そして、制御ユニット１０のＣＰＵ１１では、Ｓ１４０の基準輝度算出処理（図３参照）において、順応輝度を算出する代わりに、Ｓ１２０にて抽出された抽出映像の平均輝度を算出し、この平均輝度を基準輝度Ｃとする以外は、第１実施形態のものと全く同様に処理を実行する。
【００８２】
このように構成された本実施形態の車両用表示装置によれば、第１実施形態のものと同様の効果を得ることができるだけでなく、顔検知カメラ２１を省略できる分だけ、装置構成を簡略化することができる。
【００８３】
なお、第１実施形態の場合と同様に本実施形態においても、図１５に示すように、ウインドシールド２４と運転者Ｈとの間にコンバイナ２６を設け、このコンバイナ２６に輝度調整用画像を投影するように構成してもよい。
【００８４】
また、コンバイナ２６に輝度調整用画像を投影する場合、図１６に示すように、調光膜２５は、ウインドシールド２４ではなく、コンバイナ２６に設けてもよい。
更に、調光膜２５は、図１７に示すように、輝度調整用画像が投影されるウインドシールド２４又はコンバイナ２６（図ではウインドシールド２４）と、運転者Ｈとの間に設けられた透明板２７に設けてもよい。
［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。
【００８５】
なお、本実施形態の車両用表示装置は、第１実施形態のものとは、装置構成の一部、及び制御ユニット１０のＣＰＵ１１が実行する処理の一部が異なるだけであるため、この相違する部分を中心に説明する。
【００８６】
即ち、本実施形態の車両用表示装置は、図１８に示すように、調光膜２５が省略されると共に、制御ユニット１０において、透過率コントローラ１６が省略（図示せず）されている以外は、第１実施形態のものと全く同様に構成されている。
【００８７】
そして、制御ユニット１０のＣＰＵ１１では、Ｓ１５０の透過率調整処理（図３参照）を省略する以外は、第１実施形態のものと全く同様に処理を実行する。
このように構成された本実施形態の車両用表示装置では、前景中の低輝度部位の輝度を許容最低輝度ＲＬ以上とすることができるため、前方視界の視認性を向上させることができる。
【００８８】
なお、第１実施形態の場合と同様に本実施形態においても、図１９に示すように、ウインドシールド２４と運転者Ｈとの間にコンバイナ２６を設け、このコンバイナ２６に輝度調整用画像を投影するように構成してもよい。
【００８９】
また、図２０，図２１に示すように、顔検知カメラ２１を省略し、制御ユニット１０のＣＰＵ１１に、第３実施形態の場合と同様に、平均輝度を基準輝度Ｃとするように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】第１実施形態の車両用表示装置の構成、及び主要構成要素の配置を示す説明図である。
【図２】制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】制御ユニットにて実行されるメイン処理の内容を示すフローチャートである。
【図４】基準輝度算出処理の内容を示すフローチャートである。
【図５】透過率調整処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】重畳表示処理の内容を示すフローチャートである。
【図７】輝度の変換方法を示す説明図である。
【図８】運転者に視認される前景を例示した説明図である。
【図９】運転者に視認される前景を例示した説明図である。
【図１０】第１実施形態の変形例を示す説明図である。
【図１１】第１実施形態の変形例を示す説明図である。
【図１２】第１実施形態の変形例を示す説明図である。
【図１３】第２実施形態の車両用表示装置において実行される処理の内容を示すフローチャートである。
【図１４】第３実施形態の車両用表示装置の構成、及び主要構成要素の配置を示す説明図である。
【図１５】第３実施形態の変形例を示す説明図である。
【図１６】第３実施形態の変形例を示す説明図である。
【図１７】第３実施形態の変形例を示す説明図である。
【図１８】第４実施形態の車両用表示装置の構成、及び主要構成要素の配置を示す説明図である。
【図１９】第４実施形態の変形例を示す説明図である。
【図２０】第４実施形態の変形例を示す説明図である。
【図２１】第４実施形態の変形例を示す説明図である。
【図２２】従来技術の問題点を示す説明図である。
【図２３】従来技術の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０…制御ユニット、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、１４…入力Ｉ／Ｆ回路、１５…表示コントローラ、１６…透過率コントローラ、１７…描画ＲＡＭ、２０…車外カメラ、２１…顔検知カメラ、２２…映像表示器、２３…結像光学素子、２４…ウインドシールド、２５…調光膜、２６…コンバイナ、２７…透明板、Ｈ…運転者、Ｍ１…暗部、Ｍ２…対象、Ｗ…調整可領域。
【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１３】
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【図１】
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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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