(57)【要約】【課題】  虚像視認における焦点調整の負荷を軽減した表示をすることができる。【解決手段】  表示距離調整部３２は、速度判定部３１により車両１の速度Ｖが速いと判定されると、奥行き方向Ｚにおける視認者から虚像７０までの表示距離１４０を調整することで、虚像７０を表示する表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを短くし、駆動部３３は、表示距離調整部３２が定めた表示距離１４０で虚像７０を表示するように投射部４０を駆動する。【選択図】  図５
2018207207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視認者からの表示距離（１４０）が異なる位置に虚像（７０）を表示可能な表示光（５０）を被投影部に向けて投射する投射部（４０）と、
車両の速度（Ｖ）を判定する速度判定部（３１）と、
前記速度判定部（３１）により前記速度（Ｖ）が速いと判定されると、前記虚像（７０）の前記表示距離（１４０）を調整することで、前記虚像（７０）を表示する表示領域（１００）の奥行き方向の長さ（Ｄ）を短くする表示距離調整部（３２）と、
前記表示距離調整部（３２）が定めた前記表示距離（１４０）で前記虚像（７０）を表示するように前記投射部（４０）を駆動する駆動部（３３）と、を備える、
ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記表示距離調整部（３２）は、前記速度判定部（３１）により判定された前記速度（Ｖ）が閾値（Ｖｔｈ）未満のときには前記虚像（７０）を２次元的に表す２Ｄ虚像（７１）に調整し、前記速度（Ｖ）が前記閾値（Ｖｔｈ）以上のときには前記虚像（７０）を３次元的に表す３Ｄ虚像（７２，７３）に調整する、
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】
前記表示距離調整部（３２）は、前記表示領域（１００）の前記奥行き方向Ｚの長さ（Ｄ）を調整する際、前記奥行き方向の長さ（Ｄ）を徐々に変化させる、
請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記表示距離調整部（３２）は、前記表示領域（１００）の前記奥行き方向Ｚの長さ（Ｄ）を長くする際、前記奥行き方向における視認者から離れる方向に延びるように前記表示領域（１００）の長さ（Ｄ）を長くする、
請求項２又は３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記２Ｄ虚像（７１）と前記３Ｄ虚像（７２、７３）とは互いに同一内容の情報を含む、
請求項２乃至４の何れか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、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されるＨＵＤ装置は、視認者（一般的に車両の運転者）に、車両の前景に重ねて奥行き方向で表示位置を調整可能な虚像を視認させるものである。このようなＨＵＤ装置は、虚像の奥行き方向の表示位置を調整することで、虚像が呈示する情報に奥行きという位置情報を付加して表現することができるため、実景の遠近に存在する様々な対象物に対して趣向を凝らした強調表示や情報付加表示を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１５０３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
奥行き方向の異なる表示位置に複数の虚像を表示した場合、視認者は、それら複数の虚像を明確に視認しようとすると、それぞれの表示位置に目の焦点を調整する必要がある。したがって、車速が速く、車両前方の実景が高速に変化する環境において、ＨＵＤ装置が、実景のそれぞれの対象物に即した奥行方向の表示位置に虚像を表示してしまうと、虚像の表示距離も高速で変化し、これを視認する視認者の目の焦点も高速で調整する必要があり、焦点の調整で負荷がかかるおそれがあった。
【０００５】
本発明の１つの目的は、虚像視認における焦点調整の負荷を軽減した表示をす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である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、虚像の奥行き方向の表示位置を調整可能なヘッドアップディスプレイ装置において、車速が速くなると虚像を表示する表示領域の奥行き方向の長さを短くすることで、虚像に対して焦点調整する負荷を軽減する、ことをその要旨とする。
【０００７】
本発明の第１の態様におけるヘッドアップディスプレイ装置は、
視認者からの表示距離（１４０）が異なる位置に虚像（７０）を表示可能な表示光（５０）を被投影部に向けて投射する投射部（４０）と、
車両の速度（Ｖ）を判定する速度判定部（３１）と、
前記速度判定部（３１）により前記速度（Ｖ）が速いと判定されると、前記虚像（７０）の前記表示距離（１４０）を調整することで、前記虚像（７０）を表示する表示領域（１００）の奥行き方向の長さ（Ｄ）を短くする表示距離調整部（３２）と、
前記表示距離調整部（３２）が定めた前記表示距離（１４０）で前記虚像（７０）を表示するように前記投射部（４０）を駆動する駆動部（３３）と、を備える。
【０００８】
このように構成されたヘッドアップディスプレイ装置によれば、車両が高速で走行している場合では、虚像が表示される表示領域の奥行き方向の長さが短くなる。したがって、表示領域内に表示される全ての虚像を視認するために必要とされる目の焦点調整量を少なくすることができる。
【０００９】
また、第１に従属する第２の態様におけるヘッドアップディスプレイ装置のように、前記表示距離調整部（３２）は、前記速度判定部（３１）により判定された前記速度（Ｖ）が閾値（Ｖｔｈ）以上のときには前記虚像（７０）を２次元的に表す２Ｄ虚像（７１）に調整し、前記速度（Ｖ）が前記閾値（Ｖｔｈ）未満のときには前記虚像（７０）を３次元的に表す３Ｄ虚像（７２，７３）に調整してもよい。
【００１０】
このように構成されたヘッドアップディスプレイ装置では、車両が高速で走行している場合に２Ｄ虚像が表示されるため、虚像を視認する際に視認者にかかる負担を低減することができる。また、車両が低速で走行している場合においては、視認者の負担となりづらく、より表現力の高い３Ｄ虚像を表示することができる。
【００１１】
また、第２の態様に従属する第３の態様におけるヘッドアップディスプレイ装置のように、前記表示距離調整部（３２）は、前記表示領域（１００）の前記奥行き方向の長さ（Ｄ）を調整する際、前記奥行き方向の長さ（Ｄ）を徐々に変化させてもよい。
【００１２】
この構成によれば、虚像が配置される奥行き方向の位置が徐々に変化するため、急激に変化する場合と比べて、表示変化による違和感を軽減することができる。
【００１３】
また、第２または３の態様に従属する第４の態様におけるヘッドアップディスプレイ装置のように、前記表示距離調整部（３２）は、前記表示領域（１００）の前記奥行き方向の長さ（Ｄ）を長くする際、前記奥行き方向における視認者から離れる方向に延びるように前記表示領域（１００）の長さ（Ｄ）を長くしてもよい。
【００１４】
この構成によれば、表示領域の奥行き方向の長さを長くする際、表示領域における視認者側の前面が固定される。言い換えると、表示領域の奥行き方向の長さの変化に伴って、他の虚像の奥行き方向の位置（表示距離）は変化するが、表示領域の前面に表示された一部の虚像は、表示領域の奥行き方向の長さの変化に依らず表示距離が固定される。すなわち、表示領域の奥行き方向の長さを長くする動作を実行中であっても、一部の虚像の表示距離を固定とすることで視認性を維持することができる。
【００１５】
また、第２乃至第４の態様に従属する第５の態様におけるヘッドアップディスプレイ装置のように、前記２Ｄ虚像（７１）と前記３Ｄ虚像（７２、７３）とは互いに同一内容の情報を含んでいてもよい。
【００１６】
この構成によれば、２Ｄ虚像と３Ｄ虚像との間で表示を切り替えた場合であっても、同一内容の情報を呈示するため、視認者に違和感を与えることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１〜第６の実施形態に係るＨＵＤ装置の構成と、このＨＵＤ装置が表示する虚像を説明する図である。
【図２】上記実施形態のＨＵＤ装置における投射部の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるＨＵＤ装置の主要な動作手順を示すフロー図である。
【図４】上記実施形態のＨＵＤ装置の動作手順における判定処理で用いられる判定条件を示す図である。
【図５】上記実施形態のＨＵＤ装置が表示する虚像の表示例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態のＨＵＤ装置が表示する虚像の表示例を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態におけるＨＵＤ装置の主要な動作手順を示すフロー図である。
【図８】上記実施形態のＨＵＤ装置の動作手順における判定処理で用いられる判定条件を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態のＨＵＤ装置が表示する虚像の表示例を示す図である。
【図１０】本発明の第５実施形態のＨＵＤ装置が表示する虚像の表示例を示す図である。
【図１１】本発明の第６実施形態のＨＵＤ装置が表示する虚像の表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に説明する実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられ、当業者は、本発明が以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。
【００１９】
図１は、本発明に係るヘッドアップディスプレイ（以下では、ＨＵＤとも呼ぶ）装置１０の、第１〜第６の実施形態に対応する構成と、このＨＵＤ装置１０が表示する虚像７０を説明する図である。なお、図１では、車両１の前後方向をＺ方向（前方向がＺ正方向）とし、車両１の左右方向（車両１の幅方向）に沿う方向をＸ方向（左方向がＸ正方向）とし、上下方向をＹ方向（上方向がＹ正方向）とする。
【００２０】
図１において、第１〜第６の実施形態のＨＵＤ装置１０は、通信インターフェース５に通信可能に連結されている。通信インターフェース５は、例えば、ＵＳＢポート、シリアルポート、パラレルポート、ＯＢＤＩＩ、及び／又は他の任意の適切な有線通信ポートなどの有線通信機能を含むことができる。車両１からのデータケーブルは、ＨＵＤ装置１０に情報を伝達するために、通信インターフェース５を介して、ＨＵＤ装置１０の情報取得部２０に連結される。なお、他の実施形態では、通信インターフェース５は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１６プロトコル、共有無線アクセスプロトコル、ワイヤレスＵＳＢプロトコル、及び／又は他の任意の適切な無線電信技術を用いた無線通信インターフェースを含むことができる。
【００２１】
［ＨＵＤ装置１０の構成］
ＨＵＤ装置１０は、通信インターフェース５から各種情報を取得する入力インターフェースである情報取得部２０と、車両１の速度Ｖを検出する速度検出部２１と、表示制御部３０と、表示光５０を投射する投射部４０と、を有する。例えば、車両１に設けられた車両ＥＣＵ、車載カメラ、センサ、他の車載機器、携帯機器、他車両、路上の通信インフラ、などが情報を授受可能に接続され、ＨＵＤ装置１０は、通信インターフェース５に接続された情報取得部２０から各種情報を入力し、表示する虚像７０に反映する。
【００２２】
本実施形態のＨＵＤ装置１０は、車両１の内部に設けられ、一部の光を透過し、一部の光を反射する被投影部２に向けて、表示光５０を投射する。この被投影部２は、車両１のフロントウインドシールドの一部で構成されてもよく、コンバイナなどの専用部品であってもよい。視認者の視点３を置くと想定される領域に、被投影部２に反射された表示光５０によりアイボックス４を形成する。視認者は、視点３をこのアイボックス４内に配置することでＨＵＤ装置１０が表示する虚像７０の全体を視認することができ、視点３がアイボックス４から外れると虚像７０の一部が視認できなくなる（視認しづらくなる）。本実施形態のＨＵＤ装置１０は、表示領域１００内で、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に虚像７０が表示される位置を調整することができる。すなわち、ＨＵＤ装置１０は、特にアイボックス４から虚像７０が結像されるまでの間のＺ軸方向の距離である表示距離１４０を調整することができる。
【００２３】
［虚像７０の説明］
図１の左図を用いて、本実施形態のＨＵＤ装置１０が表示する虚像７０の例を説明する。図１に示す虚像７０は、例えば、奥行き感を表現しない２Ｄ虚像の第１の虚像７１と、奥行き感を表現する３Ｄ虚像の第２の虚像７２，第３の虚像７３と、を有する。第１の虚像７１の一例は、図１の表示距離１４１のＸＹ平面に平面的に結像され、視認者に遠近感を感じさせない２Ｄ虚像である。このような第１の虚像７１の一例によれば、概ね目の焦点を調整することなく表示全体を明確に認識することができる。３Ｄ虚像の一例である第２の虚像７２は、図１の表示距離１４３のＸＹ平面上に一端があり、表示距離１４３より視認者から離れた表示距離１４４のＸＹ平面上に他端があり、平面的に結像され、視認者に奥行き感を感じさせる。このような第２の虚像７２は、視認者の目の焦点の調整により表示全体が明確に認識されるため、立体的な印象を与えることができる。また、３Ｄ虚像の別例である第３の虚像７３は、図１の表示距離１４２のＸＹ平面上に一端があり、表示距離１４２より視認者から離れた表示距離１４３のＸＹ平面上に他端があり、体積を有するような立体的なオブジェクトとして結像され、視認者に立体感を感じさせる。
【００２４】
［表示領域１００の説明］
表示領域１００は、虚像７０が表示される領域であり、単数または複数の虚像７０すべてを取り囲むＸ軸Ｙ軸Ｚ軸に沿った最小領域であり、虚像７０の周りを取り囲むバウンディンボックスとも呼ばれる矩形領域である。表示領域１００において、視認者近傍のＸＹ平面を前面１１０とし、視認者から離れたＸＹ平面を後面１２０とし、前面１１０と後面１２０との間の距離を表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤとする。言い換えると、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤは、最も視認者の近傍に表示される虚像７０と、最も視認者から離れて表示される虚像７０との間の長さ（距離）である。表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤは、表示する虚像７０の表示距離１４０によって変化する。例えば、図１の虚像７０のうち最も視認者から離れた位置に表示される第２の虚像７２をより視認者側に表示すると、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤは短くなる。なお、本発明のＨＵＤ装置１０は、車両１の速度Ｖに応じて、虚像７０を表示する表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを調整するものである。表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを短く場合、例えば、虚像７０の奥行き方向Ｚを縮小する。具体的には、表示領域１００の前面１１０を縮小させる基準面とした場合、表示領域１００の前面１１０の位置は固定のまま、表示領域１００内に表示される虚像７１，７２，７３を、表示領域１００の前面１１０に向けて縮小することで表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを短くすることができる。逆に、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを長くする場合、例えば、虚像７０の奥行き方向Ｚを拡大する。表示領域１００の前面１１０を拡大させる基準面とした場合、表示領域１００の前面１１０の位置は固定のまま、表示領域１００内に表示される虚像７１，７２，７３を、表示領域１００の後面１２０に向けて拡大することで表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを長くすることができる。
【００２５】
表示制御部３０は、速度判定部３１と、表示距離調整部３２と、駆動部３３と、を有する。表示制御部３０は、情報取得部２０及び速度検出部２１から取得した情報に基づいて、表示データを生成し、この表示データに基づいて投射部４０を駆動することで虚像７０を表示する。特に、本実施形態における表示制御部３０は、車両１の速度Ｖに応じて、虚像７０（詳細には、虚像７０内の各虚像７１，７２，７３）を表示する領域である表示領域１００の奥行きの長さＤを調整することが可能である。
【００２６】
速度判定部３１は、速度検出部２１から取得した速度Ｖが、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを変更する条件を満たしているかを判定する。具体的には、速度判定部３１は、速度Ｖが予め定めた閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定し、この判定結果を表示距離調整部３２に出力する。速度判定部３１は、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを変更する条件に速度Ｖを対応させたテーブルデータを図示しない記憶部に記憶しており、このテーブルデータを読み出すことで、入力した速度Ｖが前記条件を満たしているかを判定する。なお、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを変更する条件と速度Ｖとの対応は、視認者の操作により変更されてもよい。
【００２７】
表示距離調整部３２は、虚像７０の表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを制御するため、速度判定部３１からの判定結果に基づき、虚像７０の表示距離１４０を調整する表示データを生成し、該表示データを駆動部３３に出力する。具体的には、速度判定部３１が、車両の速度Ｖが予め定めた閾値Ｖｔｈ以上である（車両１が高速で走行している）と判定した場合、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤをゼロとなるように、虚像７０の表示距離１４０を調整する表示データを生成する。すなわち、表示距離調整部３２は、表示領域１００を、車両１が低速で走行している場合では奥行き方向Ｚの長さＤを有する３Ｄの表示領域１０１（図５（ａ）参照）に調整し、車両１が高速で走行している場合では奥行き方向Ｚの長さＤを有さない２Ｄの表示領域１０２（図５（ｂ）参照）に調整する。
【００２８】
駆動部３３は、表示距離調整部３２が生成した表示データに基づき、投射部４０を駆動する。前記表示データは、表示距離調整部３２が調整した表示距離１４０に各虚像７０を表示させるべく投射部４０を駆動するための表示距離データを含む。
【００２９】
［投射部４０の構成例］
次に、図２を参照する。図２は、図１の投射部４０の構成例を示す図である。本実施形態の投射部４０は、立体画像表示部４１と、リレー光学部４２と、から構成され、立体画像表示部４１が第１の３Ｄ実像４３を形成し、リレー光学部４２が第１の３Ｄ実像４３を拡大して第２の３Ｄ実像４４を結像し、この第２の３Ｄ実像４４の表示光５０を外部の被投影部２に向けて投射する。
【００３０】
図２の立体画像表示部４１は、３次元に形成される第１の３Ｄ実像４３を生成するものであり、画像投射部４５と、振動スクリーン４６と、を有する。
【００３１】
画像投射部４５は、表示制御部３０から入力される表示データに基づいてその表示データに含まれる映像を表す映像光（図示しない）を出射するプロジェクタであり、表示データに含まれる表示距離データに応じて、前記映像を表示するタイミングを調整し、振動スクリーン４６の振動位置に同期して投影する前記映像を高速に切り替える。言い換えると、画像投射部４５は、前記表示距離データに基づき、振動スクリーン４６の振動位置に適した前記映像を振動スクリーン４６に投影する。
【００３２】
振動スクリーン４６は、例えば、画像投射部４５の映像を一定の角度範囲に拡散させるポリカーボネート製の拡散フィルムであり、画像投射部４５からの前記映像光を受けて実像を結像し、画像投射部４５が出射する前記映像光の光軸に沿って往復運動する。振動スクリーン４６は、連続的または断続的に振動位置を示す信号を画像投射部４５に送信することが可能である。画像投射部４５は、前記振動位置を示す信号を基準に、表示データに含まれる表示距離データに応じた位置に虚像７０が視認されるように、前記映像を表示するタイミングを調整してもよい。
【００３３】
本実施形態では、表示制御部３０は、スクリーン振動方向における振動スクリーン４６の振幅を一定に保ちつつ、虚像７０の奥行き方向Ｚの長さを調整する。すなわち、表示制御部３０は、振動スクリーン４６がその振幅のうち第１の範囲に位置している期間においては表示光５０を出射せず、振動スクリーン４６がその振幅のうち第２の範囲に位置している期間においては表示光５０を出射する。第１の範囲及び第２の範囲の位置及び比率が調整されることで虚像７０の奥行き方向Ｚにおける位置及び長さが調整される。具体的には、振動スクリーン４６は、６０[Ｈｚ]以上の周波数で振動し、この周期１／６０［ｓｅｃ］内で、画像投射部４５が複数フレームの異なる映像を投射することで各振動位置に複数フレームの異なる映像（実像）を結像する。すなわち、本実施形態では、複数フレームの実像が振動スクリーン４６の振動方向で重なることで第１の３Ｄ実像４３が生成される。なお、表示制御部３０は、振動スクリーン４６の振幅を変化させることで、虚像７０の奥行き方向Ｚの長さを調整してもよい。
【００３４】
図２のリレー光学部４２は、立体画像表示部４１が生成した第１の３Ｄ実像４３の光を受け、この第１の３Ｄ実像４３を拡大した第２の３Ｄ実像４４を中間で結像した後、この第２の３Ｄ実像４４の光である表示光５０を被投影部２に向けて投射するものである。リレー光学部４２は、例えば、立体画像表示部４１が生成した第１の３Ｄ実像４３の光を受光するレンズ群からなる第１のリレー光学部４７と、第１のリレー光学部４７を通った光を反射し、第１のリレー光学部４７の光学的パワーと協働して第１の３Ｄ実像４３を拡大した第２の３Ｄ実像４４を結像させる第２のリレー光学部４８と、第２の３Ｄ実像４４の光である表示光５０を被投影部２に向けて反射する第３のリレー光学部４９と、から構成される。
【００３５】
第１のリレー光学部４７は、第１の３Ｄ実像４３における振動スクリーン４６の各振動位置に結像した各映像を、異なる倍率で拡大する機能を有し、図２では模式的に１枚のレンズに図示されているが、実際には図示しない複数の薄膜レンズを合成した合成レンズから構成される。
【００３６】
第２のリレー光学部４８は、例えば、正の光学的パワーを有する凹状の反射面を有するミラーで構成され、第１のリレー光学部４７から第１の３Ｄ実像４３の光を入射し、この入射した光を第３のリレー光学部４９に向けて反射し、第１のリレー光学部４７の光学的パワーと協働して第１の３Ｄ実像４３を拡大した第２の３Ｄ実像４４を、第２のリレー光学部４８と第３のリレー光学部４９との間で結像させる。なお、第２のリレー光学部４８が担う光学的作用を、第１のリレー光学部４７に持たせることで、第２のリレー光学部４８は、省略されてもよい。
【００３７】
第３のリレー光学部４９は、第２の３Ｄ実像４４の表示光５０を被投影部２に向けて反射させる凹状の反射面を有するミラーであり、被投影部２の曲面形状による像の歪みを補正する機能と、第２の３Ｄ実像４４を拡大する機能と、を有する。
【００３８】
以上が、３Ｄの虚像７０を視認させる投射部４０の実施形態の構成であったが、これに限定されない。以下に、投射部４０の変形例を示す。
【００３９】
［投射部４０の変形例］
立体的な虚像を視認させる他の実施形態では、投射部４０は、パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式などを含む視差分割方式、ライトフィールド方式やホログラム方式を含む空間再生方式、特開２０１６−２１２３１８に開示されているように透過率を調整可能な調光層を有する複数のスクリーンを厚み方向に重ねて配置し、複数のスクリーンに向けてプロジェクタが投射像を高速で切り替えながら投影し、投射像の高速切り替えに応じて、複数のスクリーンがそれぞれ調光率を適宜調整することで３Ｄの実像を内部に表示する透過率調整スクリーン方式、特開２００４−１６８２３０に開示されているように複数の液晶表示素子を厚み方向に重ねることで３Ｄの実像を内部に表示する方式などを採用してもよい。以上が、本発明の第１〜第６の実施形態のＨＵＤ装置１０の構成である。
【００４０】
以下、第１〜第６の実施形態を図３〜図１１を用いて具体的に説明する。
（第１の実施形態）
まず、図３，図４，図５を参照する。図３は、第１実施形態におけるＨＵＤ装置１０の主要な動作手順を示すフロー図であり、図４は、図３に示す動作手順における判定処理で用いられる判定条件を示す図であり、速度Ｖと表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤとの関係を示す図であり、図５は、図３のフロー図に対応した虚像７０の表示例を示す図である。図５（ａ）は、図３におけるステップＳ１４が実行された後の車両１が低速で走行している場合における虚像７０の表示例を示し、図５（ｂ）は、図３におけるステップＳ１５が実行された後の車両１が高速で走行している場合における虚像７０の表示例を示す。図５（ａ）（ｂ）の上図は、表示領域１００の斜視図であり、図５（ａ）（ｂ）の下図は、図５（ａ）（ｂ）の上図にそれぞれ対応しており、Ｙ軸方向から表示領域１００を見た図である。
【００４１】
図３のステップＳ１１において、表示制御部３０は、情報取得部２０を介して、定期的及び／又は各種情報が発生したタイミング毎に虚像７０が呈示する情報の元となる各種情報を取得する。
【００４２】
ステップＳ１２において、速度判定部３１は、速度検出部２１が検出した車両１の速度Ｖを入力し、この速度Ｖが表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを短くする条件を満たしているかを判定する（ステップＳ１３）。具体的には、速度判定部３１は、図４に示すように、速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈ以上である場合、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを短くする（奥行き方向Ｚの長さＤをゼロにする）条件を満たしたと判定し、速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈ未満である場合、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを短くする条件を満たしていないと判定する。
【００４３】
ステップＳ１３において「表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを短くする条件を満たしていない場合（ＮＯの場合）」は、ステップＳ１４に移行し、表示距離調整部３２は、ステップＳ１１で取得した情報に基づき、虚像７０の表示距離１４０を適切な距離にそれぞれ設定し、それぞれの虚像７０が所望の表示距離１４０で視認されるように表示データを生成する。なお、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤは、虚像７０の表示距離１４０に応じた標準の長さＤｓ（後で標準長さとも呼ぶ）に決定される。この標準長さＤｓは、虚像７０の表示距離１４０に基づき変化する場合がある。駆動部３３は、この表示データに基づき投射部４０を駆動することで表示を更新する（ステップＳ１６）。すなわち、表示制御部３０は、車両１が低速で走行している場合では、図５（ａ）に示すように、奥行き方向Ｚの長さＤを有する３Ｄの表示領域１０１に、２Ｄ虚像の第１の虚像７１，３Ｄ虚像の第２の虚像７２及び第３の虚像７３を、それぞれ所望の表示距離１４０に表示する。
【００４４】
ステップＳ１３において「表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを短くする条件を満たした場合（ＹＥＳの場合）」は、ステップＳ１５に移行し、表示距離調整部３２は、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤをゼロとする。すなわち、表示距離調整部３２は、３Ｄ虚像を２Ｄ虚像に変換し、それぞれの虚像７０が表示領域１００の前面１１０の表示距離１４１で一律に視認されるように表示データを生成する。駆動部３３は、この表示データに基づき投射部４０を駆動することで表示を更新する（ステップＳ１６）。表示制御部３０は、本来３Ｄ虚像である第２の虚像７２及び第３の虚像７３（図５（ａ）参照）を、図５（ｂ）に示すように２Ｄ虚像に変換し、２Ｄ虚像である第１の虚像７１，第２の虚像７２及び第３の虚像７３を、表示領域１００の前面１１０の表示距離１４１に表示する。すなわち、表示制御部３０は、車両１が高速で走行している場合では、図５（ｂ）に示すように、奥行き方向Ｚの長さＤを有さない２Ｄの表示領域１０２に、２Ｄ虚像の第１の虚像７１，第２の虚像７２及び第３の虚像７３を表示する。これにより、車両１が高速で走行している場合では、虚像７０が表示される表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤが短くなる（ゼロになる）。したがって、表示領域１００内に表示される全ての虚像７１，７２，７３を視認するために必要とされる目の焦点調整は、表示距離１４１のみで済み、虚像７０に対して焦点調整する負荷を軽減することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、図６を参照する。図６（ａ）は、図３におけるステップＳ１４が実行された後の車両１が低速で走行している場合における虚像７０の表示例を示し、図６（ｃ）は、図３におけるステップＳ１５が実行された後の車両１が高速で走行している場合における虚像７０の表示例を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）の状態から図６（ｃ）の状態へと遷移（または逆遷移）する途中における虚像７０の表示例を示す。図６（ａ）（ｂ）（ｃ）の上図は、表示領域１００の斜視図であり、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）の下図は、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）の上図にそれぞれ対応しており、Ｙ軸方向から表示領域１００を見た図である。第２の実施形態は、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを変化させる際、時間推移とともに、徐々に変化させる点で第１の実施形態とは異なる。
【００４６】
表示制御部３０は、車両の速度Ｖが閾値Ｖｔｈ未満となったときには、図６（ａ）に示すように、虚像７０をそれぞれ所望の表示距離１４０に表示する。このとき、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤは、虚像７０の表示距離１４０に応じて定まる標準長さＤｓとなる。
【００４７】
そして、表示制御部３０は、車両の速度Ｖが閾値Ｖｔｈ以上となったときには、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを時間の経過とともに徐々に短くしていき、これとともに、本来３Ｄ虚像である第２の虚像７２，第３の虚像７３の奥行き方向Ｚの長さを徐々に減じて２Ｄ虚像に切り替える。なお、表示制御部３０は、２Ｄ虚像と３Ｄ虚像で表示を切り替える際に虚像７０のサイズ及び表示内容を変化させない。この構成によれば、虚像７０が配置される奥行き方向Ｚの表示距離１４０が徐々に変化するため、急激に変化する場合と比べて、表示変化による違和感を軽減することができる。
【００４８】
また、表示制御部３０は、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを、視認者に近づく方向に徐々に短くする。具体的には、表示制御部３０は、表示領域１００の前面１１０を縮小させる基準面として、表示領域１００の前面１１０の位置は固定のまま、表示領域１００内に表示される第２の虚像７２，第３の虚像７３を、表示領域１００の前面１１０に向けて縮小することで表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを短くする。このように、表示領域１００の前面１１０を、表示領域１００を縮小させる基準面とすることで、奥行き方向Ｚで視認者に近い虚像７０の表示距離１４０の変化を小さく抑えることができ、表示領域１００の奥行き方向Ｚを変化させる動作を実行中であっても、手前側の虚像７０の視認性低下を抑制することができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
次に、図７，図８を参照する。図７は、第３の実施形態におけるＨＵＤ装置１０の主要な動作手順を示すフロー図であり、図８は、図７に示す動作手順における判定処理で用いられる判定条件を示す図であり、速度Ｖと表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤとの関係を示す図である。第３の実施形態では、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを車両１の速度Ｖに応じて段階的に変化させる点で異なる。
【００５０】
図７のステップＳ２１において、表示制御部３０は、情報取得部２０を介して、定期的及び／又は各種情報が発生したタイミング毎に虚像７０が呈示する情報の元となる各種情報を取得する。
【００５１】
ステップＳ２２において、速度判定部３１は、速度検出部２１が検出した車両１の速度Ｖを入力し、この速度Ｖが表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを短くする条件を満たしているかを判定する（ステップＳ２３）。具体的には、速度判定部３１は、図８に示すように、速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈ以上であるか、閾値Ｖｔｈ未満で閾値Ｖｔｈより小さい閾値Ｖｉ以上であるか、または閾値Ｖｉ未満であるかを判定する。
【００５２】
ステップＳ２３において「Ｖｔｈ≦Ｖの場合」は、ステップＳ２４に移行し、表示距離調整部３２は、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤをゼロとする（図６（ｃ）参照）。また、ステップＳ２３において「Ｖｉ≦Ｖ＜Ｖｔｈの場合」は、ステップＳ２５に移行し、表示距離調整部３２は、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを標準長さＤｓより短い中間長さＤｉに設定する（図６（ｂ）参照）。また、ステップＳ２３において「Ｖ＜Ｖｉの場合」は、ステップＳ２６に移行し、表示距離調整部３２は、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを、虚像７０それぞれを所望の表示距離１４０に設定した際の標準長さＤｓに設定する（図６（ａ）参照）。そして、ステップＳ２７において、駆動部３３は、ステップＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２６で生成された表示データに基づき投射部４０を駆動することで表示を更新する。すなわち、第３の実施形態のように、車両１の速度Ｖが速くなるに従い、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを段階的または連続的に短くすることで、実際の車両１の速度Ｖに基づき、虚像７０の表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを変えることができるため、より視認者の周囲の環境に即した虚像７０を表示することができる。
【００５３】
（第４の実施形態）
次に図９を参照する。第４の実施形態では、表示制御部３０は、表示領域１００を、３Ｄの表示領域１０１から２Ｄの表示領域１０２に表示を切り替える際、３Ｄの表示領域１０１のサイズ（体積）を徐々に小さくした後に、３Ｄの表示領域１０１から２Ｄの表示領域１０２へ表示を切り替え、その後、２Ｄの表示領域１０２のサイズ（面積）を徐々に大きくしてもよい。
詳しくは、まず、図９（ａ），（ｂ）に示すように、３Ｄの表示領域１０１の体積を小さくする。この３Ｄの表示領域１０１の体積を小さくする際、３Ｄの表示領域１０１の相似形が保たれる。そして、図９（ｂ），（ｃ）に示すように、体積が小さい３Ｄの表示領域１０１から表示面積が小さい２Ｄの表示領域１０２に表示を切り替える。そして、図９（ｃ）乃至（ｅ）に示すように、２Ｄの表示領域１０２の面積を徐々に大きくする。この面積を大きくする際、２Ｄの表示領域１０２の相似形が保たれる。これと反対に、２Ｄの表示領域１０２から３Ｄの表示領域１０１に表示を切り替える場合には、表示制御部３０は、２Ｄの表示領域１０２のサイズ（面積）を徐々に小さくした後に、２Ｄの表示領域１０２から３Ｄの表示領域１０３へ表示を切り替え、その後、３Ｄの表示領域１０１のサイズ（体積）を徐々に大きくしてもよい。この構成によれば、より円滑に３Ｄの表示領域１０１と２Ｄの表示領域１０２の間で表示を切り替えることができる。
【００５４】
（第５の実施形態）
次に図１０を参照する。第５の実施形態では、表示制御部３０は、３Ｄの表示領域１０１のサイズ（体積）を徐々に小さくした後に点Ｐｃを表示（図１０（ｃ）参照）し、その点Ｐｃから２Ｄの表示領域１０２に表示を切り替えてもよい。この点以外は、上記図９の作用と同様である。
【００５５】
（第６の実施形態）
次に、図１１を参照する。第６の実施形態では、表示制御部３０は、２Ｄの表示領域１０２から３Ｄの表示領域１０１に表示を切り替える際、２Ｄの表示領域１０２を表示距離１４１から表示距離１４４に移動させた後に３Ｄの表示領域１０１に表示を切り替え（図１１（ｃ）（ｄ）参照）、３Ｄの表示領域１０１の奥行き方向Ｚの長さＤを長くしてもよい（図１１（ａ）乃至（ｃ）参照）。この際、表示領域１００の前面１１０が表示距離１４１に近づくように３Ｄの表示領域１０１の奥行き方向Ｚの長さＤを長くする。これと反対に、３Ｄの表示領域１０１から２Ｄの表示領域１０１に表示を切り替える場合には、表示制御部３０は、３Ｄの表示領域１０１の奥行き方向Ｚの長さＤを短くした後に２Ｄの表示領域１０２に表示を切り替え、２Ｄの表示領域１０２を表示距離１４４から表示距離１４１に移動させてもよい。この構成によれば、より円滑に３Ｄの表示領域１０１と２Ｄの表示領域１０２の間で表示を切り替えることができる。
なお、第４乃至第６の実施形態の何れの構成においても、第１の実施形態のように速度Ｖが閾値Ｖｔｈを跨いだときに短時間で３Ｄの表示領域１０１と２Ｄの表示領域１０２の間で表示を切り替えてもよいし、第３の実施形態のように判定された速度Ｖに応じて表示領域１００の奥行き方向Ｚのサイズ等を順次切り替えてもよい。
【００５６】
［変形例］
なお、本発明は、以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に、変形例の一例を記す。
【００５７】
上記実施形態における速度検出部２１は、車両１側に設けられたものであり、速度検出部２１が検出した車両１の速度Ｖを、情報取得部２０を介して取得してもよい。車両１側に設けられた速度検出部２１は、車両１の前景を撮像する車載カメラや車両１の前景の座標系を検出する測距センサなどで構成されてもよい。このように車載カメラや測距センサで構成された速度検出部２１は、車両１の前景の変化速度から車両１の速度Ｖを推定してもよい。また、車両１側に設けられた速度検出部２１は、ＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System)で構成されてもよく、車両１の位置変化速度から速度Ｖを推定してもよい。
【００５８】
上記実施形態において、表示領域１００の奥行き方向Ｚの長さＤを調整するための速度Ｖの判定値である閾値Ｖｔｈ，Ｖｉは、図示しない操作部での視認者による操作により調整可能に構成されていてもよい。
【００５９】
上記実施形態における閾値Ｖｔｈは、短時間で３Ｄの表示領域１０１と２Ｄの表示領域１０２とが切り替わることを防ぐためにヒステリシスを持って設定されてもよい。この場合、例えば、３Ｄの表示領域１０１から２Ｄの表示領域１０２へ表示を切り替える際の閾値よりもその後に２Ｄの表示領域１０２から３Ｄの表示領域１０１へ表示を戻す際の閾値を低く設定する。同様に、２Ｄの表示領域１０２から３Ｄの表示領域１０１へ表示を切り替える際の閾値よりもその後に３Ｄの表示領域１０１から２Ｄの表示領域１０２へ表示を戻す際の閾値を高く設定する。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、車両などの移動体に搭載され、視認者に虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１…車両、２…被投影部、３…視点、４…アイボックス、５…通信インターフェース、１０…ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）、２０…情報取得部、３０…表示制御部、３１…速度判定部、３２…表示距離調整部、３３…駆動部、４０…投射部、５０…表示光、７０…虚像、１００…表示領域、１０１…３Ｄの表示領域、１０２…２Ｄの表示領域、Ｄ…奥行き方向の長さ
【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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