(57)【要約】【課題】  単一の虚像表示面によっても路面上の背景に重畳される虚像に距離感を与えることができるヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】  本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、車両２に設けられたフロントウインドシールド３に表示光５を投影し、フロントウインドシールド３を透過する実景に重ねてフロントウインドシールド３に反射された表示光５により虚像６ａ，６ｂを生成して表示する表示手段を備え、虚像６ａ，６ｂが表示される虚像表示面９が、車両２が進行する路面８の上方から路面８の下方にわたって位置し、虚像表示面９において路面８の上方に虚像６ａが表示されるとともに、路面８の下方に虚像６ｂが表示され、虚像６ｂの表示が虚像６ａの表示に連動して変化する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられた反射透光部材に表示光を投影し、前記反射透光部材を透過する実景に重ねて前記反射透光部材に反射された表示光により虚像を生成して表示する表示手段を備え、
前記虚像が表示される虚像表示面が、前記車両が進行する路面の上方から前記路面の下方にわたって位置し、
前記虚像表示面において前記路面の上方に第一の虚像が表示されるとともに、前記路面の下方に第二の虚像が表示され、
前記第二の虚像の表示が前記第一の虚像の表示に連動して変化することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記第二の虚像が、前記第一の虚像の拡大表示に伴い下方に移動して表示されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記車両に対する前記虚像表示面の位置を一定となるように調整する調整手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のフロントウインドシールドやコンバイナ等に虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のフロントウインドシールドやコンバイナ等の反射透光部材を透過する実景（車両前方の風景）に重ねて、その反射透光部材に反射された表示光により虚像を生成して表示するヘッドアップディスプレイ装置は、車両を運転する視認者の視線移動を極力抑えつつ、視認者が所望する情報を虚像により提供することによって、安全で快適な車両運行に寄与する。
【０００３】
例えば特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、車両のダッシュボードに設けられてフロントウインドシールドに表示光を投影し、フロントウインドシールドで反射された表示光により視認者に虚像表示面上の虚像を視認させる。同特許文献では、車両が進行する路面と略平行な第一の虚像表示面上にある第一の虚像と、車両の進行方向と垂直な方向に略平行な第二の虚像表示面上にある第二の虚像とが、所定の角度をなすように表示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２１２３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、虚像には種々の情報が含まれることがあり、各情報が路面に重畳されたり路面上の背景に重畳されたりして、最適に表示されるように工夫されている。特許文献１においても、そのために第一の虚像表示面及び第二の虚像表示面を表示させるための二つの光学系が設けられているが、複数の虚像表示面に対応して複数の光学系を設けると装置が複雑になり、コストが増大して光学的な課題も生じ得るという問題がある。
【０００６】
一方、視認者に警告表示等を強調して行う際に、路面上の背景に重畳される虚像が飛び出して見えるように表現することが考えられるが、このように虚像に距離感を与えたい場合、複数の虚像表示面を用いると上記の問題があることから、単一の虚像表示面によって距離感を実現することが望ましい。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、単一の虚像表示面によっても路面上の背景に重畳される虚像に距離感を与えることができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、車両に設けられた反射透光部材に表示光を投影し、前記反射透光部材を透過する実景に重ねて前記反射透光部材に反射された表示光により虚像を生成して表示する表示手段を備え、前記虚像が表示される虚像表示面が、前記車両が進行する路面の上方から前記路面の下方にわたって位置し、前記虚像表示面において前記路面の上方に第一の虚像が表示されるとともに、前記路面の下方に第二の虚像が表示され、前記第二の虚像の表示が前記第一の虚像の表示に連動して変化することを特徴とする。
【０００９】
ここで、「車両が進行する路面」とは、車両の進行方向にあって視認者が実景として視認する路面（車両が前方に走行する場合には、車両の前方の路面）のことであり、例えば「車両が進行する路面」を路面検出手段により検出しても、車両が接地する路面の高さと同一の高さの路面を「車両が進行する路面」とみなしてもよい。
【００１０】
前記第二の虚像は、前記第一の虚像の拡大表示に伴い下方に移動して表示されてもよい。
【００１１】
また、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、車両に対する前記虚像表示面の位置を一定となるように調整する調整手段を備えることが望ましく、この調整手段により、車両の走行中、車両から虚像表示面までの距離等を一定に保つようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、単一の虚像表示面によっても路面上の背景に重畳される虚像に距離感を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】発明を実施するための形態に係るヘッドアップディスプレイ装置が設けられた車両を示す説明図である。
【図２】図１のヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す説明図である。
【図３】図１のヘッドアップディスプレイ装置の表示部、画像生成部と対象物検出部、車両情報検出部との関係を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は図１のヘッドアップディスプレイ装置によりフロントウインドシールドにエクスクラメーションマーク及びシャドーマークが表示された例を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のエクスクラメーションマークが拡大して表示され、シャドーマークが下方に移動して表示された例を示す説明図である。
【図５】図１のヘッドアップディスプレイ装置による虚像表示面の調整処理を示す流れ図である。
【図６】（ａ）は図１のヘッドアップディスプレイ装置による虚像表示面を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の車両の前部が浮き後部が沈んだときの虚像表示面を示す説明図である。
【図７】図１のヘッドアップディスプレイ装置により表示される虚像の見え方を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ）１は、車両２のフロントウインドシールド３の下方に位置するダッシュボード４の内部に設けられ、フロントウインドシールド３の一部に表示光５を投影する。表示光５は、フロントウインドシールド３に反射されて虚像６ａ，６ｂを生成し、視認者（運転者）７にフロントウインドシールド３を透過する実景に重ねて虚像６ａ，６ｂを視認させる。虚像６ａ，６ｂは、後に詳述するように、車両２が進行する路面８の上方から下方にわたって位置する虚像表示面９に表示される。
【００１６】
ＨＵＤ１は、図２に示すように、透光部１０が形成されたケース１１の内部に表示部１２、反射鏡１３及び画像生成部１４が設けられて概略構成されている。表示部１２は、ＤＭＤやＬＣｏＳ等の反射型表示デバイスを用いたプロジェクタからなる投影部１５と、投影部１５からの投影光を受光し、画像を含む表示光５を反射鏡１３に向けて出射するスクリーン１６とを備える。表示部１２からの表示光５は、凹状の反射鏡１３に反射され、透光部１０を透過してフロントウインドシールド３に投影される。フロントウインドシールド３に投影された表示光５は、視認者７の側に反射され、虚像６ａ，６ｂを生成して視認者７に表示する（図１参照）。なお、反射鏡１３は、図示を略す駆動機構により回動駆動されることによって、表示光５のフロントウインドシールド３における投影位置を変更可能としてもよく、投影部１５は、ＬＥＤ照明とＴＦＴ液晶との組合せ等により構成してもよい。
【００１７】
画像生成部１４は、マイコンやＧＤＣ等からなり、図３に示すように、表示部１２及びＣＡＮ等の車内ＬＡＮのバス２７に接続されている。バス２７には、カメラ、ＬｉＤＡＲ又はＶ２Ｘ等により車両２が進行する路面８その他の車両周囲の対象物を検出する対象物検出部１６や、ＣＡＮトランシーバＩＣ、ＧＮＳＳ、加速度センサ、モーションセンサ、ジャイロセンサ等により車速、加速度その他の車両情報を検出する車両情報検出部１７が接続されている。
【００１８】
画像生成部１４は、ここでは、虚像表示面９が路面８に対して概ね垂直となるように、かつ、路面８の上方から下方にわたって位置するように表示光５を投影し（図１参照）、虚像表示面９は、車両２から所定距離（２０〜５０ｍ）だけ遠方（前方）において、所定深さ（路面８の下方５０〜２００ｃｍ）だけ路面８の下方に入り込んでいる。
【００１９】
虚像６ａは、虚像表示面９において路面８の上方に表示されて路面８上の背景に重畳され、図４に示すように、フロントウインドシールド３の表示領域１８に表示されるエクスクラメーションマーク１９を含んでいてもよい。このエクスクラメーションマーク１９は、先行車との車間距離が縮まったときに視認者７に警告表示を強調して行うもので、表示されてから１秒以下の短時間で同図（ａ）から（ｂ）に示すように拡大して表示される。
【００２０】
虚像６ｂは、虚像表示面９において路面８の下方に表示され、その表示は虚像６ａの表示に連動して変化する。虚像６ｂは、フロントウインドシールド３の表示領域１８に表示されるシャドーマーク２０を含んでいてもよく、このシャドーマーク２０は、視認者７にエクスクラメーションマーク１９の影をイメージさせるようにデザインされ、エクスクラメーションマーク１９が拡大して表示されるのに伴い、図４（ａ）から（ｂ）に示すように下方に移動して表示される。
【００２１】
また、画像生成部１４は、図５に示すように、車両２に対する虚像表示面９の位置を一定となるように（上記所定距離及び／又は上記所定深さが維持されるように）調整する。すなわち、画像生成部１４は、車両情報検出部１７（加速度センサ、モーションセンサ、ジャイロセンサ等）の検出結果から車両のピッチ角を取得し（ステップ１（図５において「Ｓ．１」と記載。以下同様。））、そのピッチ角と上記所定距離及び／又は上記所定深さに基づいて、虚像表示面９の所望の表示位置（図６（ａ））と取得したピッチ角の分ずれた表示位置（図６（ｂ））とのずれ量を算出する（ステップ２）。そして、そのずれ量を打ち消すように、車両２に対する虚像表示面９の位置を調整し（ステップ３）、調整後の虚像表示面９に対応する表示光５を投影するように表示部１２を制御する（ステップ４）。
【００２２】
なお、図５においては、画像生成部１４が現に生じたピッチ角の変化に応じて虚像表示面９の位置を調整しているが、対象物検出部１６（カメラ、ＬｉＤＡＲ等）により路面８の形状や凹凸等を検出してその検出結果も勘案し、次の瞬間のピッチ角を推定して虚像表示面９の位置を調整することによって、リアルタイム性を向上させてもよい。
【００２３】
さらに、虚像表示面９を路面８の上方から下方にわたって位置させるために、画像生成部１４は、対象物検出部１６により路面８を検出したり、あるいは、車両２が接地する路面の高さと同一とみなしたりすることによって、路面８の高さを把握する。
【００２４】
本実施の形態に係るＨＵＤ１では、虚像表示面９が、車両２が進行する路面８の上方から下方にわたって位置し、虚像６ｂが路面８の下方に表示されるが、虚像６ｂは、視認者７には、路面８にそれ以上奥側がないという先入観から、路面８に張り付いているように視認され、この傾向は、特に虚像表示面９及び虚像６ｂが車両２から遠方に位置するほど、視認者７の奥行知覚が鈍感になり顕著となる。つまり、実際には、視認者７から見て、虚像６ｂは路面８の奥側（下方）で結像しているにもかかわらず、視認者７は、あたかも路面８の表面に虚像６ｂが張り付いて表示されているかのように知覚する。そして、その虚像６ｂの表示が、路面８の上方に表示されて路面８上の背景に重畳される虚像６ａの表示に連動して変化するから、単一の虚像表示面９によっても虚像６ａに距離感を与えることができる。
【００２５】
虚像６ａをエクスクラメーションマーク１９、虚像６ｂをシャドーマーク２０として具体的に説明すると、エクスクラメーションマーク１９が、車両２と先行車との車間距離が縮まり視認者７に警告表示を強調して行うために、図４（ａ）から（ｂ）に示すように拡大して表示されたとしても、虚像表示面９が車両２から遠方（車両２の前方２０ｍ以遠）に表示されて視認者７の距離知覚が鈍化していると、シャドーマーク２０がなければ、視認者７には、エクスクラメーションマーク１９が飛び出してくるようには見えない。
【００２６】
また、図７に示すように、虚偽表示面９よりも手前に先行車２１があると、エクスクラメーションマーク１９（虚像６ａ）は先行車２１の後面に張り付いた像２２ａとして視認され、視認者７には、エクスクラメーションマーク１９が飛び出してくるように見えるのではなく、先行車２１の後面を含む仮想平面内で拡大しているように見える。
【００２７】
しかしながら、エクスクラメーションマーク１９が拡大して表示されるのに伴い、シャドーマーク２０（虚像６ｂ）が下方に移動して表示されると、視認者７には、シャドーマーク２０が像２２ｂとして路面８に張り付いたまま近づいてくるように見え、シャドーマーク２０の影をつくっているかのようなエクスクラメーションマーク１９も、シャドーマーク２０の像２２ｂとともに、像２２ｃとして近づいてきて飛び出してくるように見える。
【００２８】
したがって、ＨＵＤ１によれば、視認者７の虚像６ａに対する距離感（図７においては、先行車２１の後面と一致して像２２ａが表示される仮想平面２３ａの距離感）が虚像６ｂの距離感（同図においては、路面８と一致して像２２ｂが表示される仮想平面２３ｂの距離感）に引っ張られる性質を利用して、虚像６ｂの表示を上下等に変化させることにより虚像６ａの表示を遠近等に誘導することができるから、単一の虚像表示面９によって虚像６ａに距離感を与えることができる。
【００２９】
以上、本発明を実施するための形態について例示したが、本発明の実施形態は上述したものに限られず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更等してもよい。
【００３０】
例えば、ＨＵＤの表示部その他各部の構成は任意であり、虚像表示面の表示位置及び虚像の表示内容も任意である。虚像表示面が路面となす角度についても、虚像表示面９のように路面８と略垂直でも、その他の角度でもかまわない。
【００３１】
また、虚像６ａと虚像６ｂとの連動の仕方もどのようなものであってもよく、例えば虚像６ａの縮小表示に伴い虚像６ｂを上方に移動するように表示し、視認者７に虚像６ａを近傍から遠方に離れていくように視認させてもよい。
【００３２】
さらに、上記実施の形態では、虚像６ｂは路面８と一致する仮想平面に表示されるとしたが、この仮想平面を路面８とずらして設定してもよく、この場合にも、仮想平面上の像２２ｂを虚像表示面９に射影変換した虚像６ｂを虚像表示面９上に表示させればよい。
【符号の説明】
【００３３】
１          ヘッドアップディスプレイ装置
２          車両
３          フロントウインドシールド（反射透光部材）
５          表示光
６ａ        虚像（第一の虚像）
６ｂ        虚像（第二の虚像）
８          路面
９          虚像表示面
１２        表示部（表示手段）
１４        画像生成部（表示手段、調整手段）
【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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