(57)【要約】【課題】  表示に含まれる情報の認識を容易にし、適切な表示ができる。【解決手段】  車両に搭載され、透過反射部に表示光を投影することで、仮想的な第一の虚像表示面上に第一の虚像３１１を表示可能なヘッドアップディスプレイ１００は、第一の虚像表示面に対応する第一の表示面を有し、第一の表示面から第一の虚像を表示する第一の表示光を発する第一の画像表示部１０と、第一の画像表示部が発する第一の表示光を透過反射部に向けるリレー光学系５０と、少なくとも第一の表示面またはリレー光学系のいずれかを回転させ、第一の虚像表示面が生成される実空間上における角度を調整可能なアクチュエータ４０と、アクチュエータを制御する制御部７０と、を備える。制御部７０が第一の虚像表示面３１０の角度を第一の角度から第二の角度に変化させる間、第一の画像表示部３１０は、第一の虚像３１１を表示可能状態から表示不可能状態に設定する。【選択図】  図１０
2018077400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、透過反射部に表示光を投影することで、仮想的な第一の虚像表示面上に第一の虚像を表示可能なヘッドアップディスプレイであって、
前記第一の虚像表示面に対応する第一の表示面を有し、前記第一の表示面から前記第一の虚像を表示する第一の表示光を発する第一の画像表示部と、
前記第一の画像表示部が発する前記第一の表示光を前記透過反射部に向けるリレー光学系と、
少なくとも前記第一の表示面または前記リレー光学系のいずれかを回転させ、前記第一の虚像表示面が生成される実空間上における角度を調整可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部が前記第一の虚像表示面の前記角度を第一の角度から第二の角度に変化させる間、前記第一の画像表示部は、前記第一の虚像を表示可能状態から表示不可能状態に設定する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記制御部は、前記車両の車両前方の路面勾配に関する情報と前記車両の車両姿勢に関する情報とに基づき、前記アクチュエータを駆動する、
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。
【請求項３】
前記制御部は、前記路面勾配に相当する勾配角と前記車両姿勢に相当するピッチ角との差に応じて、前記アクチュエータを駆動する、
ことを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
前記差が所定の時間を超えて生じた後に、前記制御部は、前記アクチュエータの駆動を開始する、
ことを特徴とする請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項５】
第二の画像表示部をさらに備え、
前記第一の虚像が前記表示不可能状態に設定される場合、前記第二の画像表示部は、前記第一の虚像に対応する表示を実行可能である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項６】
前記第二の画像表示部が前記第一の虚像に対応する前記表示を実行する場合、前記第一の虚像表示面の前記角度が前記第二の角度に変化した後に、前記第一の画像表示部は、前記第一の虚像を表示するために、前記第一の虚像の前記表示不可能状態を前記表示可能状態に設定する、
ことを特徴とする請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項７】
前記第一の画像表示部及び／又は前記第二の画像表示部は、前記第一の画像表示部での前記第一の虚像の前記表示と前記第二の画像表示部での前記第一の虚像に対応する前記表示との関連性を示す表示を実行する、
ことを特徴とする請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項８】
前記制御部が前記第一の虚像表示面の前記角度を前記第一の角度と前記第二の角度との間の第三の角度で停止させる場合、前記第一の画像表示部は、前記第一の虚像を表示するために、前記第一の虚像の前記表示不可能状態を前記表示可能状態に設定する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項９】
前記第一の画像表示部が、前記第一の虚像の前記表示を停止するために、前記第一の虚像の前記表示可能状態を前記表示不可能状態に戻した後に、前記制御部は、前記第一の虚像表示面の前記角度を前記第三の角度から前記第二の角度に変化させる、
ことを特徴とする請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、虚像を表示するヘッドアップディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドアップディスプレイは、自車両前方の風景（実景）に重畳画像を重ねて表示することで、実景に情報などを付加したり、実景における特定の対象を強調したりする拡張現実（ＡＲ：  Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ）を生成し、車両運転する視認者の視線移動を極力抑えつつ、所望の情報を的確に提供することで、安全で快適な車両運行に寄与するものである。
【０００３】
例えば特許文献１は、２つの画像表示部を備え、これらの画像表示部に画像を表示することで、仮想的な２つの虚像表示面上に虚像を生成するヘッドアップディスプレイを開示し、このヘッドアップディスプレイは、第一、第二の画像表示部の表示面を視認者の視線軸に対して異なる角度でそれぞれ配置することで、第一、第二の画像表示部により生成される２つの虚像表示面の視認角度を異ならせている。具体的には、このヘッドアップディスプレイは、一方の虚像表示面を視認者の視線に対して概ね垂直となるように生成し、他方の虚像表示面をもう一方の虚像表示面より水平方向に傾いて生成する。すなわち、２つの虚像表示面は、平行ではなく、所定の角度を有する。このように２つの虚像表示面を所定の角度だけ傾けて生成することで、それぞれの虚像表示面に虚像を表示した場合、視認者は、前記虚像を立体的に認識することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０３７２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されるヘッドアップディスプレイにおいて、２つの虚像表示面の間の角度は固定となっている。したがって、例えば、車両の加減速などの挙動により車両のピッチ角が変化した場合でも、２つの虚像表示面の問の角度は維持されたままであり、車両外の実景に対して表示位置がずれて視認されるのみである。このように、車両の姿勢（ピッチ角）が変化した場合でも２つの虚像表示面に表示されたそれぞれの虚像が同じように実景に対してずれた場合、どちらが一方の虚像表示面に表示された情報で、どちらが他方の虚像表示面に表示された情報であるか認識しづらくなってしまう。すなわち、虚像表示面それぞれに表示される情報を区別して認識しづらくなってしまい、立体的な印象が薄れてしまうという問題があった。
【０００６】
図１１には、車両のピッチ角が変化した際の虚像表示面の位置を表す例として、３つの車両のピッチ角の状態の例が示されている。図１１（ａ）は、車両のピッチ角が概ね路面に平行である場合の第一の虚像表示面５２１ｒ及び第二の虚像表示面５２２ｒの位置を示し、図１１（ｂ）は、車両のピッチ角が路面よりも鉛直方向の上側に向いた場合の第一の虚像表示面５２１ｕ及び第二の虚像表示面５２２ｕの位置を示し、図１１（ｃ）は、車両のピッチ角が路面よりも鉛直方向の下側に向いた場合の第一の虚像表示面５２１ｄ及び第二の虚像表示面５２２ｄの位置を示している。従来のヘッドアップディスプレイは、第一の虚像表示面５２１と第二の虚像表示面５２２との相対的な角は変化しない。そのため、視認している情報のうち、どちらが第一の虚像表示面５２１（第二の虚像表示面５２２）に表示されたものかが認識しづらく、立体的な印象が薄れてしまっていた。
【０００７】
ところで、図１１には、車両が上り坂に進む際の第一の虚像表示面５２１の位置を表す例として、２つの車両の進行状態の例が示されている。図１１（ｄ）は、概ね路面に平行である場合の第一の虚像表示面５２１の位置を示し、図１１（ｅ）は、車両が上り坂に近づく場合の第一の虚像表示面５２１の位置を示している。従来のヘッドアップディスプレイは、第一の虚像表示面５２１の位置は変化しない。そのため、視認している情報のうち、路面（上り坂）にめり込んだ状態で表示されたものかが認識しづらく、立体的な印象が薄れてしまっていた。なお、図１１（ｄ），図１１（ｅ）には、第二の虚像表示面５２２の図示が省略されているが、従来のヘッドアップディスプレイは、第一の虚像表示面５２１だけを表示してもよい。
【０００８】
本発明の１つの目的は、表示に含まれる情報の認識を容易にし、適切な表示ができるヘッドアップディスプレイを提供することである。本発明のもう１つの目的は、立体表示に含まれる情報の差別化を容易にし、立体感のある表示ができるヘッドアップディスプレイを提供することである。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。
【００１０】
第１の態様において、車両に搭載され、透過反射部に表示光を投影することで、仮想的な第一の虚像表示面上に第一の虚像を表示可能なヘッドアップディスプレイは、
前記第一の虚像表示面に対応する第一の表示面を有し、前記第一の表示面から前記第一の虚像を表示する第一の表示光を発する第一の画像表示部と、
前記第一の画像表示部が発する前記第一の表示光を前記透過反射部に向けるリレー光学系と、
少なくとも前記第一の表示面または前記リレー光学系のいずれかを回転させ、前記第一の虚像表示面が生成される実空間上における角度を調整可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部が前記第一の虚像表示面の前記角度を第一の角度から第二の角度に変化させる間、前記第一の画像表示部は、前記第一の虚像を表示可能状態から表示不可能状態に設定する。
【００１１】
第１の態様では、第一の虚像表示面の角度を変化させる時に、第一の虚像を表示させない構成を採用した。言い換えれば、第一の虚像表示面の角度を変化させる時に、仮に、第一の虚像の表示を実行する場合には、第一の虚像のその表示が移動してしまうので、例えば運転者等の視認者は、その移動する第一の虚像を認識しづらくなる。したがって、第１の態様では、このような不適切な表示を回避することによって、適切な表示を実行可能なヘッドアップディスプレイを提供することができる。
【００１２】
第１の態様に従属する第２の態様において、
前記制御部は、前記車両の車両前方の路面勾配に関する情報と前記車両の車両姿勢に関する情報とに基づき、前記アクチュエータを駆動してもよい。
【００１３】
第２の態様では、車両が例えば上り坂に進む際の第一の虚像表示面上の第一虚像が路面（上り坂）にめり込んだ状態を回避するために、車両の車両前方の路面勾配に関する情報と車両の車両姿勢に関する情報とに基づき、アクチュエータを駆動して、第一の虚像表示面の角度を第一の角度から第二の角度に変化させることができる。
【００１４】
第２の態様に従属する第３の態様において、
前記制御部は、前記路面勾配に相当する勾配角と前記車両姿勢に相当するピッチ角との差に応じて、前記アクチュエータを駆動してもよい。
【００１５】
第３の態様では、アクチュエータの駆動は、具体的には、路面勾配に相当する勾配角と車両姿勢に相当するピッチ角との差に基づく。第３の態様では、具体的には、これらの２つの角度の差に基づき、アクチュエータを駆動して、第一の虚像表示面の角度を第一の角度から第二の角度に変化させることができる。
【００１６】
第３の態様に従属する第４の態様において、
前記差が所定の時間を超えて生じた後に、前記制御部は、前記アクチュエータの駆動を開始してもよい。
【００１７】
第４の態様では、路面勾配に相当する勾配角と車両姿勢に相当するピッチ角との差が所定の時間を超えて生じた後に、第一の虚像表示面の角度の変化を確定させて、アクチュエータを駆動して、第一の虚像表示面の角度を第一の角度から第二の角度に変化させることができる。
【００１８】
第１乃至第４の何れか１つの態様に従属する第５の態様において、ヘッドアップディスプレイは、
第二の画像表示部をさらに備えてもよく、
前記第一の虚像が前記表示不可能状態に設定される場合、前記第二の画像表示部は、前記第一の虚像に対応する表示を実行可能であってもよい。
【００１９】
第５の態様では、第一の虚像表示面の角度が第一の角度から第二の角度に変化する間、第一画像表示部での第一の虚像の代わりに、第二の画像表示部での表示を実行可能である。言い換えれば、第５の態様では、第一の虚像表示面の角度が変化する場合、第二の画像表示部は、代替表示を実行することができる。
【００２０】
第５の態様に従属する第６の態様において、
前記第二の画像表示部が前記第一の虚像に対応する前記表示を実行する場合、前記第一の虚像表示面の前記角度が前記第二の角度に変化した後に、前記第一の画像表示部は、前記第一の虚像を表示するために、前記第一の虚像の前記表示不可能状態を前記表示可能状態に設定してもよい。
【００２１】
第６の態様では、第一の虚像表示面の角度が第一の角度から第二の角度に変化した後に、第一画像表示部での第一の虚像の表示を実行可能である。言い換えれば、第６の態様では、第一の虚像表示面の角度が変化する場合、第二の画像表示部は、代替表示を実行する一方、第一の虚像表示面の角度の変化が完了した後に、第一の画像表示部は、第一の虚像の表示を復帰させることができる。
【００２２】
第６の態様に従属する第７の態様において、
前記第一の画像表示部及び／又は前記第二の画像表示部は、前記第一の画像表示部での前記第一の虚像の前記表示と前記第二の画像表示部での前記第一の虚像に対応する前記表示との関連性を示す表示を実行してもよい。
【００２３】
第７の態様では、第二の画像表示部での代替表示を終了させて、第一の画像表示部での第一の虚像の表示に切り替える際に、両者の表示が同じであることを視認者に認識させるために、例えばガイド線等の関連性を示す表示を第一の画像表示部だけで、或いは、第二の画像表示部だけで、或いは、第一，第二の画像表示部の双方で、実行することができる。
【００２４】
第１乃至第４の何れか１つの態様に従属する第８の態様において、
前記制御部が前記第一の虚像表示面の前記角度を前記第一の角度と前記第二の角度との間の第三の角度で停止させる場合、前記第一の画像表示部は、前記第一の虚像を表示するために、前記第一の虚像の前記表示不可能状態を前記表示可能状態に設定してもよい。
【００２５】
第８の態様では、第一の虚像表示面の角度の変化を停止させて、第一画像表示部での第一の虚像の表示を実行可能である。
【００２６】
第８の態様に従属する第９の態様において、
前記第一の画像表示部が、前記第一の虚像の前記表示を停止するために、前記第一の虚像の前記表示可能状態を前記表示不可能状態に戻した後に、前記制御部は、前記第一の虚像表示面の前記角度を前記第三の角度から前記第二の角度に変化させてもよい。
【００２７】
第９の態様では、第一の虚像表示面の角度の変化を停止させて、第一画像表示部での第一の虚像の表示を実行する場合、その表示の必要性がなくなった後に、第一の虚像表示面の角度の変化を再開させることができる。
【００２８】
当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のヘッドアップディスプレイが生成する第一の虚像表示面と第二の虚像表示面の例を説明する図である。
【図２】（ａ）が運転席から車両の前方を向いた場合の、実景と図１に示されるヘッドアップディスプレイが表示する虚像とが視認される様子の例を示す図であり、（ｂ）がその虚像の変形例において、車両が上り坂に近づく場合の虚像とが視認される様子の説明図である。
【図３】図１に示されるヘッドアップディスプレイの構成の例を示す図である。
【図４】図２（ａ）に示される第一のスクリーンに第一の画像が表示された例を示す図である。
【図５】図３に示される制御部の構成の例を示す図である。
【図６】図３に示されるヘッドアップディスプレイの動作を説明するフローチャートである。
【図７Ａ】図３に示されるヘッドアップディスプレイにより、車両のピッチ角が概ね路面に平行である場合の第一、第二の虚像表示面がなす角度の例を説明する図であり、（ａ）が車両のピッチ角の例を示し、（ｂ）が反射部の角度の例を示し、（ｃ）が第一、第二の虚像表示面の配置を示す図である。
【図７Ｂ】図３に示されるヘッドアップディスプレイにより、車両のピッチ角が鉛直方向の上側に向いた場合の第一、第二の虚像表示面がなす角度の例を説明する図であり、（ａ）が車両のピッチ角の例を示し、（ｂ）が反射部の角度の例を示し、（ｃ）が第一、第二の虚像表示面の配置を示す図である。
【図７Ｃ】図３に示されるヘッドアップディスプレイにより、車両のピッチ角が鉛直方向の下側に向いた場合の第一、第二の虚像表示面がなす角度の例を説明する図であり、（ａ）が車両のピッチ角の例を示し、（ｂ）が反射部の角度の例を示し、（ｃ）が第一、第二の虚像表示面の配置を示す図である。
【図８Ａ】図２（ａ）に示される第一の画像表示部の第一の表示面において、車両のピッチ角が概ね路面に平行である場合の使用領域の例を説明する図である。
【図８Ｂ】図２（ａ）に示される第一の表示面において、車両のピッチ角が鉛直方向の上側に向いた場合の使用領域の例を説明する図である。
【図８Ｃ】図２（ａ）に示される第一の表示面において車両のピッチ角が鉛直方向の下側に向いた場合の使用領域の例を説明する図である。
【図９】図３のヘッドアップディスプレイにおいて、車両の姿勢に応じた第一、第二の虚像表示面の配置を説明する図である。
【図１０】（ａ）が運転席から車両の前方を向いた場合の、実景と図２（ａ）に示されるヘッドアップディスプレイの変形例が表示する虚像とが視認される様子の例を示す図であり、（ｂ）が虚像が上り坂にめり込んだ状態での表示を回避するための虚像が視認される様子の例を示す図であり、（ｃ）が虚像が概ね上り坂に平行である場合の虚像が視認される様子の例を示す図である。
【図１１】虚像表示面の位置を表す例を示し、（ａ）〜（ｃ）が従来のヘッドアップディスプレイにおいて、車両の姿勢に応じた第一、第二の虚像表示面の配置を説明する図であり、（ｄ）〜（ｅ）が従来のヘッドアップディスプレイにおいて、上り坂までの車両の位置に応じた第一の虚像表示面の配置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態（具体的な構成及び数値）によって不当に限定されないことを留意すべきである。
【００３１】
図１を参照して、本発明のヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと記載）１００が生成する仮想的な第一の虚像表示面３１０、第二の虚像表示面３２０について説明する。以下の説明を容易にするために、図１に示されるように、実空間において、例えば、車両１の前方を向いた左右方向をＸ軸（右方向がＸ軸正方向）に規定し、鉛直方向をＹ軸（鉛直方向上側がＹ軸正方向）に規定し、前後方向をＺ軸（後方向がＺ軸正方向）に規定する。
【００３２】
なお、ＨＵＤ１００は、好ましくは、第二の虚像表示面３２０の表示を実行するが、ＨＵＤ１００は、第二の虚像表示面３２０の表示を実行しなくてもよく、したがって、第二の虚像表示面３２０の表示に関連する構成を備えなくてもよい。また、ＨＵＤ１００は、第二の虚像表示面３２０の表示に代えて、例えば車速を表示するメータ、例えばナビゲーションを表示するカーナビゲーション等で、第二の表示面（非虚像表示面、実像表示面）の表示を実行してもよい。本明細書において、ＨＵＤ１００とメータ、カーナビゲーション等との組み合わせは、ヘッドアップディスプレイと呼ぶが、この組み合わせであるヘッドアップディスプレイは、当業者にヘッドアップディスプレイシステム、或いは、ディスプレイシステムと呼ばれてもよい。以下、第二の虚像表示面３２０の表示を実行する典型的なＨＵＤ１００について、説明する。
【００３３】
図１に示すように、ＨＵＤ１００は、例えば、車両（移動体の一適用例）１のダッシュボード３内に収納される。例えばＨＵＤ１００は、車両１のフロントウインドシールド（透過反射部の一例）２の一部に車両情報等を示す表示光２００（第一の表示光２１０及び第二の表示光２２０）を投影する。フロントウインドシールド２は、第一の表示光２１０及び第二の表示光２２０を視認者側に向けて反射することで所定のアイボックス（図示しない）を生成する。視認者は、視点（視認者の眼の位置）４を前記アイボックス内におくことで、フロントウインドシールド２を介した前方に、ＨＵＤ１００が仮想的に生成した第一の虚像表示面３１０、第二の虚像表示面３２０上で第一の虚像３１１、第二の虚像３２１を視認することができる。
【００３４】
図１に示される第一の虚像表示面３１０は、例えば、第一の虚像表示面３１０の中心と視点４とを結ぶ線を視線軸４ａとすると、第一の虚像表示面３１０の中心から視認者側の表示領域と視線軸４ａとのなす角３１０ａが鋭角となるように設けられ、路面５の所定の範囲（図１の位置５ａから５ｂ）に亘って重畳して視認される第一の虚像３１１を表示する。具体的に例えば、第一の虚像表示面３１０は、図１の路面５（Ｘ−Ｚ平面からなる水平方向）に平行であり、前記アイボックスから前方方向（車両１の進行方向）に２０［ｍ］離れた位置５ａから５０［ｍ］離れた位置５ｂに亘って重なって視認されるように設けられる。なお、第一の虚像表示面３１０は、図１の路面５に平行となる角度から±５度程度傾いて設けられてもよい。
【００３５】
また、図１に示される第二の虚像表示面３２０は、例えば、第二の虚像表示面３２０の中心と視点４とを結ぶ線を視線軸４ｂとすると、第二の虚像表示面３２０の中心から鉛直方向の下側の表示領域と視線軸４ｂとのなす角３２０ａが、第一の虚像表示面３１０と視線軸４ａとのなす角３１０ａより大きくなるように設けられ、第二の虚像３２１を表示する。具体的に例えば、第二の虚像表示面３２０は、図１の車両１の進行方向に垂直な方向（Ｘ−Ｙ平面）に概ね平行であり、前記アイボックスから前方方向（車両１の進行方向）の５［ｍ］〜１０［ｍ］離れた位置に視認されるように設けられる。なお、第二の虚像表示面３２０は、図１の車両１の進行方向に垂直な方向（Ｘ−Ｙ平面）に平行となる角度から±５度程度傾いて設けられてもよい。
【００３６】
図２（ａ）は、図１に示されるＨＵＤ１００を備える車両１の運転席に座る視認者から見える風景及び第一の虚像３１１、第二の虚像３２１の例を示す図である。第一の虚像表示面３１０は、この表示面上に、例えば、車両１の経路を示す矢印などの第一の虚像３１１を実景（路面５）に重ねて視認させることで路面５に情報を付加し、第二の虚像表示面３２０は、この表示面上に、例えば、車両１の車速などの実景に直接関係しない第二の虚像３２１を表示する。
【００３７】
図１の車両１には、車両１の姿勢を検出する車両姿勢検出部６が搭載されている。車両姿勢検出部６は、例えば、三軸加速度センサ（図示しない）を有し、前記三軸加速度センサが検出した三軸加速度を解析することで、水平面を基準とした車両１のピッチ角（車両姿勢）を推定し、車両１のピッチ角に関する情報を含む車両姿勢情報ＧをＨＵＤ１００（制御部７０）に出力する。なお、車両姿勢検出部６は、前述した三軸加速度センサ以外に、車両１のサスペンション近傍に配置されるハイトセンサ（図示しない）で構成されてもよい。このとき、車両姿勢検出部６は、前記ハイトセンサが検出する車両１の地面からの高さを解析することで、前述したように車両１のピッチ角を推定し、車両１のピッチ角に関する情報を含む車両姿勢情報ＧをＨＵＤ１００（制御部７０）に出力する。また、車両姿勢検出部６は、車両１の外部を撮像する撮像カメラ（図示しない）と、この撮像画像を解析する画像解析部（図示しない）から構成されてもよい。このとき、車両姿勢検出部６は、前記撮像画像に含まれる風景の時間変化から車両１のピッチ角（車両姿勢）を推定する。なお、車両姿勢検出部６が、車両１のピッチ角を求める方法は、前述した方法に限定されず、公知のセンサや解析方法を用いて車両１のピッチ角を求めてもよい。
【００３８】
図１の車両１には、自車両前方の路面５の勾配（走行路面の将来の勾配）を検出する路面勾配検出部５−１も搭載されている。路面勾配検出部５−１は、例えば、車両１の外部を撮像する撮像カメラと、この撮像画像を解析する画像解析部と、を含む。このとき、路面勾配検出部５−１は、前記撮像画像に含まれる路面情報（例えば白線等の道路形状）から路面５の勾配角（路面勾配）を推定する（例えば特開２０１２−２５５７０３号公報参照）。撮像カメラと画像解析部との組み合わせが路面勾配検出部５−１だけでなく車両姿勢検出部６も構成する場合、画像解析部は、撮像画像から路面５の勾配角及び車両１のピッチ角を推定する。路面勾配検出部５−１は、前述した撮像カメラと画像解析部との組み合わせ以外に、路車間通信システム、車車間通信システム等の自車両側通信部で構成されてもよく、或いは、路面勾配情報、路面高さ情報等の路面情報を格納する道路情報格納部（３Ｄマップ）で構成されてもよい。なお、路面勾配検出部５−１が、路面５の勾配角を求める方法は、前述した方法に限定されず、公知のセンサ（例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ等の振動センサ）や解析方法を用いて路面５の勾配角を求めてもよい。
【００３９】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の第一の虚像３１１の変形例を示し、図２（ｂ）の第一の虚像３１１は、車両１の経路を示す矢印の１つの実例である。なお、後述するように、車両１が例えば上り坂に近づく場合（図１１（ｅ）参照）、第一の虚像３１１の第一の虚像表示面３１０の角度が変化されて、視認者は、変化後の角度を有する第一の虚像表示面３１０上の第一の虚像３１１'を認識することができる。言い換えれば、車両１が例えば上り坂に近づく場合、ＨＵＤ１００は、第一の虚像３１１の表示（不適切な表示）を回避することによって、第一の虚像３１１'の表示（適切な表示）を実行することができる。
【００４０】
図３は、図１に示されるＨＵＤ１００の構成の例を示す図である。図１のＨＵＤ１００は、例えば、第一の画像表示部１０、第二の画像生成部２０、反射部３０、アクチュエータ４０、表示合成部５０、凹面ミラー６０、及び制御部７０を有する。ＨＵＤ１００は、一般的に車両１のダッシュボードの中に収納されるが、第一の画像表示部１０、第二の画像生成部２０、反射部３０、アクチュエータ４０、表示合成部５０、凹面ミラー６０及び制御部７０の全部または一部がダッシュボードの外部に配置されてもよい。ＨＵＤ１００（制御部７０）は、車両１に搭載される車載ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）などからなるバス７に接続され、このバス７から車両情報の一部又は全部を入力することができる。
【００４１】
図３の第一の画像表示部１０は、例えば、ＤＭＤやＬＣｏＳなどの反射型表示デバイスを用いたプロジェクタなどからなる第一の投影部１１と、第一の投影部１１からの投影光を受光して第一の画像１４を表示し、この第一の画像１４を示す第一の表示光２１０を反射部３０に向けて出射する第一のスクリーン１２と、から主に構成される。第一の画像表示部１０は、後述する制御部７０から入力する画像データＤに基づき、第一のスクリーン（第一の表示面）１２に第一の画像１４を表示することで、視認者の前方に仮想的に生成される第一の虚像表示面３１０上に第一の虚像３１１を表示させる。
【００４２】
図４は、図３に示される第一のスクリーン（第一の表示面）１２を第一のスクリーン１２と反射部３０との間から視線軸４ａに沿って視認した例の図である。以下の説明の理解を容易にするため、図４に示されるように、視線軸４ａに沿った軸をｄｚ軸と規定し、第一のスクリーン１２の左右方向をｄｘ軸（左方向をｄｘ軸正方向）と規定し、第一のスクリーン１２の上下方向をｄｙ軸（下方向をｄｙ軸正方向）と規定する。図２（ａ）で示される視認者が車両１の運転席から視認する第一の虚像３１１のＸ軸方向の位置は、図４に示される第一のスクリーン１２上に表示される第一の画像１４のｄｘ軸方向の位置に対応する。同様に、図２（ａ）で示される視認者が車両１の運転席から視認する第一の虚像３１１のＹ軸方向の位置は、図４に示される第一のスクリーン１２上に表示される第一の画像１４のｄｙ軸方向の位置に対応する。なお、ＨＵＤ１００内の光学部材（第一の画像表示部１０、第二の画像生成部２０、反射部３０、アクチュエータ４０、表示合成部５０、凹面ミラー６０）などの配置などにより、前述した実空間上のＸＹＺ座標軸と、第一のスクリーン１２の説明で用いるｄｘｄｙｄｚ座標軸との関係は、前述した限りではない。
【００４３】
図３の第一のスクリーン１２は、図４に示されるように、第一の画像１４を表示可能な領域１３を有する。第一のスクリーン１２のうち、第一の画像１４を表示可能な領域１３を、例えば、第一の使用領域１３という。第一の虚像表示面３１０は、第一の画像表示部１０の第一の使用領域１３に対応しており、第一の虚像表示面３１０の大きさや実空間上における第一の虚像表示面３１０が生成される位置は、第一のスクリーン１２上の第一の使用領域１３の大きさや第一のスクリーン１２上における第一の使用領域１３の位置に応じて調整することが可能である。なお、第一のスクリーン１２の面は、例えば、第一のスクリーン１２の第一の使用領域１３の中心と視点４とを結ぶ線を視線軸４ａとすると、この視線軸４ａに対して所定の角度で傾いて配置される。
【００４４】
図３の第二の画像生成部２０は、前述の第一の画像表示部１０と同様に、例えば、ＤＭＤやＬＣｏＳなどの反射型表示デバイスを用いたプロジェクタなどからなる第二の投影部２１と、第二の投影部２１からの投影光を受光して第二の画像２４を表示し、この第二の画像２４を示す第二の表示光２２０を後述する表示合成部５０に向けて出射する第二のスクリーン２２と、から主に構成される。第一の画像表示部１０は、後述する制御部７０から入力する画像データＤに基づき、第二のスクリーン（第二の表示面）２２に第二の画像２４を表示することで、第二の虚像表示面３２０に第二の虚像３２１を表示させる。なお、第二のスクリーン２２は、第二の画像２４を表示可能な領域２３を有する。第二のスクリーン２２のうち、第二の画像２４を表示可能な領域２３を、例えば、第二の使用領域２３という。第二の虚像表示面３２０は、第二の画像生成部２０の第二の使用領域２３に対応しており、第二の虚像表示面３２０の大きさや実空間上における第二の虚像表示面３２０が生成される位置は、第二のスクリーン２２上の第二の使用領域２３の大きさや第二のスクリーン２２上における第二の使用領域２３の位置に応じて調整することが可能である。なお、第二のスクリーン２２の面は、例えば、第二のスクリーン２２の第二の使用領域２３の中心と視点４とを結ぶ線を視線軸４ｂとすると、この視線軸４ｂに対して所定の角度で傾いて配置される。
【００４５】
図３の反射部（リレー光学系）３０は、例えば、平板状の平面鏡で形成され、第一の画像表示部１０から視点４に向かう第一の表示光２１０の光路上に傾いて配置され、第一の画像表示部１０から出射された第一の表示光２１０を表示合成部５０に向けて反射する。反射部３０には、反射部３０を回転させるアクチュエータ４０が備えられている。なお、反射部３０は、平面ではなく、曲面を有していてもよい。
【００４６】
アクチュエータ４０は、例えば、ステッピングモータやＤＣモータなどであり、後述する制御部７０の制御のもと、後述する車両姿勢検出部６が検出する車両姿勢情報Ｇに基づいて反射部３０を回転させることで第一の虚像表示面３１０の角度及び位置を調整する。
【００４７】
図３の表示合成部（リレー光学系）５０は、例えば、透光性の基板の一方の表面に金属反射膜あるいは誘電体多層膜などの半透過反射層を形成した平面のハーフミラーなどで構成される。表示合成部５０は、反射部３０により反射された第一の画像表示部１０からの第一の表示光２１０を凹面ミラー６０に向けて反射し、第二の画像生成部２０からの第二の表示光２２０を凹面ミラー６０側に透過する。表示合成部５０の透過率は、例えば５０%だが、適宜調整することで第一の虚像３１１、第二の虚像３２１の輝度を調整してもよい。
【００４８】
図３の凹面ミラー６０は、例えば、第一の画像表示部１０及び第二の画像生成部２０から視点４に向かう第一の表示光２１０及び第二の表示光２２０の光路上に傾いて配置され、第一の画像表示部１０、第二の画像生成部２０から出射された第一の表示光２１０、第二の表示光２２０を、フロントウインドシールド２に向けて反射する。また、前述した第一の画像表示部１０の第一のスクリーン１２及び第二の画像生成部２０の第二のスクリーン２２は、凹面ミラー６０の焦点距離より凹面ミラー６０側に配置される。なお、より詳細に述べると、第一の画像表示部１０の第一のスクリーン１２及び第二の画像生成部２０は、凹面ミラー６０とフロントウインドシールド（透過反射部）２との光学特性を組み合わせた際の焦点距離よりも凹面ミラー６０側に配置される。これにより、第一のスクリーン１２及び第二のスクリーン２２に表示される第一の画像１４及び第二の画像２４が、第一の虚像３１１及び第二の虚像３２１として表示される。また、前述した第一の画像表示部１０の第一のスクリーン（第一の表示面）１２から凹面ミラー６０までの第一の表示光２１０の光路長は、第二の画像生成部２０の第二のスクリーン（第二の表示面）２２から凹面ミラー６０までの第二の表示光２２０の光路長より長くなるように配置され、これにより、第一の画像表示部１０により生成される第一の虚像３１１は、第二の画像生成部２０により生成される第二の虚像３２１より前記アイボックスから離れた位置に結像される。なお、凹面ミラー６０は、典型的には、第一の画像表示部１０及び第二の画像生成部２０が生成する第一の表示光２１０及び第二の表示光２２０をフロントウインドシールド（透過反射部）２と協働して拡大する機能、フロントウインドシールド２の曲面により生ずる第一の虚像３１１、第二の虚像３２１の歪みを補正し、歪みのない虚像を視認させる機能、第一の虚像３１１、第二の虚像３２１を視認者から所定の距離だけ離れた位置で結像させる機能を有する。
【００４９】
図５は、図３の制御部７０の概略構成例を示す。図５に示されるように、制御部７０は、例えば、処理部７１、記憶部７２及びインターフェース７３を含む。処理部７１は、例えばＣＰＵやＲＡＭで構成され、記憶部７２は、例えばＲＯＭで構成され、インターフェース７３は、バス７に接続される入出力通信インターフェースで構成される。例えば、インターフェース７３は、バス７を介して車両情報や後述する車両姿勢情報Ｇ等を取得することができ、記憶部７２は、入力した車両情報等に基づいて画像データＤを生成するためのデータ、及び入力した車両姿勢情報Ｇに基づいて駆動データＴを生成するためのデータを記憶することができ、処理部７１は、記憶部７２からのデータを読み取り、所定の動作を実行することで画像データＤ及び駆動データＴを生成することができる。なお、インターフェース７３は、例えば、バス７を介して車両姿勢検出部６から車両１の姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報Ｇを取得することができ、車両姿勢情報取得手段としての機能も有する。なお、制御部７０は、ＨＵＤ１００の内部にあってもよく、その一部または全部の機能がＨＵＤ１００の外側の車両１側に設けられてもよい。
【００５０】
図５の処理部７１は、例えば、インターフェース７３及びバス７を介して、路面勾配検出部５−１から車両１の前方の路面勾配に関する情報を含む路面勾配情報Ｓを取得又は入力することができ、インターフェース７３は、路面勾配情報取得手段としての機能も有する。なお、インターフェース７３は、車両姿勢情報Ｇ及び路面勾配情報Ｓを取得する車両姿勢情報／路面勾配情報取得手段（広義には、情報取得手段）としての機能も有する。
【００５１】
好ましくは、処理部７１は、車両姿勢情報Ｇ及び路面勾配情報Ｓに基づき、車両１が例えば上り坂に進む際の第一の虚像表示面３１０上の第一虚像１１が路面（上り坂）にめり込んだ状態が発生しているか否か、或いは、車両１が例えば下り坂に進む際の第一の虚像表示面３１０上の第一虚像３１１が路面（下り坂）に浮き上がった状態が発生しているか否か、判定することができる。より具体的には、処理部７１は、路面５の勾配角と車両１のピッチ角との差が発生しているか否か、言い換えれば、第一の虚像表示面３１０が路面５に概ね平行であるか否かを判定することができる。処理部７１は、第一虚像３１１の不適正な表示を回避するために、第一の虚像３１１の第一の虚像表示面３１０の角度を変化することができる。以下、第一の虚像表示面３１０が路面５に概ね平行である場合、言い換えれば、車両１の前方の路面勾配が変化しない場合を前提（原則）として、説明する。
【００５２】
図６は、本実施形態のＨＵＤ１００の動作の例を示すフローチャートである。ＨＵＤ１００は、例えば、車両１が起動されたとき、又は、車両１の電了機器に電力が供給されたとき、又は、車両１の起動または車両１の電子機器の電力供給から所定時間経過したときに以下に説明する処理を開始する。
【００５３】
ステップＳＯ１では、制御部７０は、車両姿勢検出部６から車両１の車両姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報Ｇを取得する。
【００５４】
好ましくは、ステップＳＯ１では、制御部７０は、路面勾配検出部５−１から車両１の前方の路面勾配に関する情報を含む路面勾配情報Ｓをさらに取得する。第一の虚像表示面３１０が路面５に概ね平行である場合、制御部７０は、以下に説明するような処理を実行する。
【００５５】
ステップＳＯ２では、制御部７０が、ステップＳＯ１で取得した車両姿勢情報Ｇに対応するアクチュエータ４０の駆動量を含む駆動データＴを決定する。具体的には、制御部７０は、記憶部７２に予め記憶されたテーブルデータを読み出し、ステップＳＯ１で取得した車両姿勢情報Ｇに対応する駆動データＴを決定する。なお、ステップＳＯ２で、制御部７０は、車両姿勢情報Ｇから駆動データＴを予め設定された算出式を用いて演算により求めてもよい。
【００５６】
但し、第一の虚像表示面３１０が路面５に概ね平行でない場合、ステップＳＯ２では、制御部７０が、ステップＳＯ１で取得した車両姿勢情報Ｇ及び路面勾配情報Ｓに基づき、アクチュエータ４０の駆動量を含む駆動データＴを決定する。このとき、同様に、制御部７０は、記憶部７２に予め記憶されたテーブルデータを用いてもよく、或いは、予め設定された算出式を用いてもよい。
【００５７】
ステップＳＯ３では、制御部７０は、ステップＳＯ２で決定した駆動データＴに基づいてアクチュエータ４０を駆動する。制御部７０は、アクチュエータ４０を駆動し、第一の画像表示部１０が出射する第一の表示光２１０の光路上に位置する反射部３０を回転させることで、第二の虚像表示面３２０に対する第一の画像表示部１０の相対的な角度３３０を変化させる。具体的に例えば、制御部７０は、車両１の車両姿勢が変化した場合であっても第一の虚像表示面３１０が路面５に平行となるようにアクチュエータ４０を制御し、反射部３０を回転させてもよい。
【００５８】
加えて、例えば、車両１が例えば上り坂に近づくことによって、車両１の車両姿勢が変化しないで第一の虚像表示面３１０が路面５（上り坂）にめり込んだ状態が発生する場合であっても第一の虚像表示面３１０が路面５（自車両前方の路面５である上り坂）に平行となるように、制御部７０は、アクチュエータ４０を制御し、反射部３０を回転させてもよい（図１０（ｂ），図１０（ｃ）参照）。
【００５９】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、本実施形態のＨＵＤ１００が生成する第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０を変化させる様子を示した図である。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃにおける（ａ）は、車両１のピッチ角がＸＺ平面からなる路面５に対してどの程度傾いているかのピッチ角（車両姿勢）を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）に示される車両姿勢に基づいて反射部３０をどのように回転させるかを示した図であり、（ｃ）は、（ａ）に示される車両姿勢に基づいて第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とのなす角度３３０を示す図である。
【００６０】
なお、図示は省略するが、車両１の現在のピッチ角がゼロ（図１１（ｅ）参照）であり、車両１の将来のピッチ角（自車両前方の路面５の勾配角）がゼロでない場合、例えば図７Ｃにおける（ｃ）の第二の虚像表示面３２０を概ね垂直に変更し、且つ第一の虚像表示面３１０が路面５（自車両前方の路面５である例えば上り坂）に平行となるように、角度３３０が調整される。
【００６１】
図７Ａは、車両１が路面５に対して平行である車両姿勢１ｒの場合の第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０を示す図である。図７Ａの（ａ）に示されるように、車両１が路面５に対して平行である車両姿勢１ｒの場合、反射部３０は、例えば、図６に示されるステップＳＯ２で決定された駆動データＴに基づいた図７Ａの（ｂ）に示される角度３０ｒとなり、第一の虚像表示面３１０は、例えば、図７Ａの（ｃ）に示されるように路面５に対して概ね平行となるように調整され、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０は、概ね９０度の角度３３０ｒとなる。図７Ａの（ａ）に示される車両１が路面５に対して平行である車両姿勢１ｒを、以下では、基準車両姿勢１ｒとも呼ぶ。また、図７Ａの（ｂ）に示される反射部３０の角度３０ｒを基準角度３０ｒとも呼ぶ。また、図７Ａの（ｃ）に示されるような第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０ｒを、以下では、基準角度３３０ｒとも呼ぶ。
【００６２】
図７Ｂは、車両１の前方が鉛直方向の上側に傾いた場合の第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０を示す図である。図７Ｂの（ａ）に示されるように、車両１の前方が基準車両姿勢１ｒよりも鉛直方向の上側に傾いた車両姿勢１ｕの場合、反射部３０は、例えば、図６に示されるステップＳＯ２で決定された駆動データＴに基づいて、図７Ｂの（ｂ）に示されるように、基準角度３０ｒに対して時計回り（ＣＷ方向）に回転した角度３０ｕとなり、第一の虚像表示面３１０は、例えば、図７Ｂの（ｃ）に示されるように路面５に対して概ね平行となるように調整され、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０は、基準角度３３０ｒより大きい角度３３０ｕとなる。
【００６３】
図７Ｃは、車両１の前方が鉛直方向の下側に傾いた場合の第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０を示す図である。図７Ｃの（ａ）に示されるように、車両１の前方が基準車両姿勢１ｒよりも鉛直方向の下側に傾いた車両姿勢１ｄの場合、反射部３０は、例えば、図６に示されるステップＳＯ２で決定された駆動データＴに基づいて、図７Ｃの（ｂ）に示されるように、基準角度３０ｒに対して反時計回り（ＣＣＷ方向）に回転した角度３０ｄとなり、第一の虚像表示面３１０は、例えば、図７Ｃ（ｃ）に示されるように路面５に対して概ね平行となるように調整され、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０は、基準角度３３０ｒより小さい角度３３０ｄとなる。
【００６４】
ここで、図７Ａ（ｃ）、図７Ｂ（ｃ）、図７Ｃ（ｃ）を参照すると、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とのなす角度３３０が、車両１の車両姿勢に応じて変化している。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃに示される例のように、例えば、車両１の前方が鉛直方向の上側にいくにつれて、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０が大きくなる。その一方で、例えば、車両１の前方が鉛直方向の下側にいくにつれて、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０が小さくなる。
【００６５】
その結果、車両１の車両姿勢に基づいて、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０が変化するため、視認する虚像のうちどれが第一の虚像表示面３１０または第二の虚像表示面３２０に表示された情報であるか視認者に認識させることができるため、第一の虚像表示面３１０、第二の虚像表示面３２０のそれぞれに表示される第一の虚像３１１、第二の虚像３２１とをより立体的に認識させることができる。
【００６６】
また、本実施形態のＨＵＤ１００において、第一の虚像表示面３１０は、第二の虚像表示面３２０より水平方向に傾いて生成され、アクチュエータ４０の駆動により、実景に対する角度が調整される。水平方向に傾いた虚像表示面（第一の虚像表示面３１０）の実景に対する角度調整は、鉛直方向に傾いた虚像表示面（第一の虚像表示面３１０）の実景に対する角度調整よりも、虚像表示面の一定の角度変化に対する視認者に与える印象が大きい。したがって、水平方向に傾いた虚像表示面（第一の虚像表示面３１０）を角度調整することにより、第一の虚像表示面３１０に表示される第一の虚像３１１と、第二の虚像表示面３２０に表示される第二の虚像３２１と、を区別しやすくなり、第一の虚像表示面３１０、第二の虚像表示面３２０のそれぞれに表示される第一の虚像３１１、第二の虚像３２１とをより立体的に認識させることができる。
【００６７】
なお、第二の虚像表示面３２０は、必須の構成ではない。また、ＨＵＤ１００は、車両姿勢情報Ｇ（具体的には、車両１の現在のピッチ角）に基づきアクチュエータ４０を駆動したが（図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ参照）、ＨＵＤ１００は、車両姿勢情報Ｇ及び路面勾配情報Ｓ（具体的には、車両１の現在のピッチ角と車両１の将来のピッチ角（自車両前方の路面５の勾配角）との差）に基づきアクチュエータ４０を駆動することができる。少なくとも第一の虚像表示面３１０を角度調整する間、言い換えれば、第一の虚像表示面３１０の角度調整が完了するまでの間、第一の虚像３１１を表示可能状態から表示不可能状態に設定することにより、第一虚像３１１の不適正な表示を回避することができる。
【００６８】
もちろん、ＨＵＤ１００は、車両１の現在のピッチ角だけに基づきアクチュエータ４０を駆動する場合であっても、言い換えれば、第一の虚像表示面３１０の角度を変化させる場合であっても、第一の虚像３１１を表示させない構成を採用することができる。言い換えれば、第一の虚像表示面３１０の角度を変化させる時に、仮に、第一の虚像３１１の表示を実行する場合には、第一の虚像３１１のその表示が移動してしまうので、例えば運転者等の視認者は、その移動する第一の虚像３１１を認識しづらくなる。したがって、ＨＵＤ１００では、このような不適切な表示を回避することによって、適切な表示を実行することができる。
【００６９】
これより、本発明の実施形態の変形例を説明する。以上の説明では、第一の表示光２１０と第二の表示光２２０とを同じ方向に向ける表示合成部５０までの第一の表示光２１０の光路上に位置する反射部３０をアクチュエータ４０により回転させることで、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０を変化させたが、表示合成部５０をアクチュエータ４０により回転させてもよい。この場合においても、前述した反射部３０を回転させるものと同様に、第二の虚像表示面３２０の角度を調整させずに、実景に対する第一の虚像表示面３１０の角度のみを調整することができる。
【００７０】
なお、反射部３０または表示合成部５０を回転させることで、実景に対する第一の虚像表示面３１０の角度を調整した場合、図２（ａ）に示す視認者が運転席から見る第一の虚像表示面３１０の鉛直方向の実景に対する相対位置が変化してしまう。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、車両１の姿勢変化に基づいて反射部３０または表示合成部５０を回転させることで実景に対する第一の虚像表示面３１０の鉛直方向の位置が変化してしまう問題に対応したＨＵＤ１００の第一の画像表示部１０の動作を説明する図であり、第一のスクリーン１２上の第一の使用領域１３の位置及び第一の使用領域１３の大きさの変化を示す図である。図９は、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃに示される第一の画像表示部１０により生成される第一の虚像表示面３１０（第一の虚像表示面３１０ｒ、第一の虚像表示面３１０ｕ、第一の虚像表示面３１０ｄ）を示した図である。
【００７１】
制御部７０は、車両１のピッチ角に基づいて、第一の画像表示部１０を制御することで、第一のスクリーン１２上で第一の画像１４を表示可能な第一の使用領域１３の位置及び大きさを変化させることが可能である。以下に車両１のピッチ角と第一のスクリーン１２上の第一の使用領域１３の位置及び大きさとの関係について説明する。
【００７２】
図８Ａは、車両１の路面５に対するピッチ角が概ね平行である場合の第一のスクリーン１２上の第一の使用領域１３を表している。例えば、車両姿勢検出部６から取得される車両姿勢情報Ｇが、車両１の路面５に対するピッチ角が概ね平行であることを示すとき、第一の画像表示部１０は、第一のスクリーン１２における第一の使用領域１３の位置を図８Ａに示される第一の使用領域１３ｒに決定する。以下、図８Ａに示される、両１の路面５に対するピッチ角が概ね平行である場合の第一の使用領域１３ｒを第一の基準使用領域１３ｒとも呼ぶ。ＨＵＤ１００は、第一の画像表示部１０の第一の基準使用領域１３ｒに対応した図９に示される第一の虚像表示面３１０ｒを生成する。
【００７３】
図８Ｂは、車両１のピッチ角が路面５よりも鉛直方向の上側に向いた場合の第一のスクリーン１２上の第一の使用領域１３を表している。例えば、車両姿勢検出部６から取得される車両姿勢情報Ｇが、車両１のピッチ角が路面５よりも鉛直方向の上側に向いたことを示すとき、第一の画像表示部１０は、第一のスクリーン１２における第一の使用領域１３の位置を、図８Ｂに示される第一の使用領域１３ｕに決定する。
【００７４】
図８Ｂに示される第一の使用領域１３ｕは、第一の基準使用領域１３ｒと比較して、ｄｙ軸正方向側に位置する。また、図８Ｂに示される第一の使用領域１３ｕにおけるＩｙ軸方向の長さ１３１ｕは、第一の基準使用領域１３ｒにおけるＩｙ軸方向の長さ１３ｒと比較して、短くなっている。その結果、図９に示されるように、第一の使用領域１３ｕに対応する第一の虚像領域３１０ｕは、第一の基準使用領域１３ｒに対応する第一の基準虚像表示面３１０ｒと比較して、実空間上の鉛直方向上側（Ｙ軸正方向）かつ車両１の進行方向の後側（Ｚ軸正方向）に位置し、且つ、実空間上の車両１の進行方向における長さが短くなる。
【００７５】
すなわち、車両姿勢検出部６によって検出された車両姿勢情報Ｇに基づき、車両１のピッチ角が鉛直方向上側にいくにつれて、第一のスクリーン１２の第一の使用領域１３の位置がｄｙ軸正方向側に位置するように決定される。また、車両姿勢検出部６によって検出された車両姿勢情報Ｇに基づき、車両１のピッチ角が鉛直方向上側にいくにつれて、第一のスクリーン１２の第一の使用領域１３のｄｙ軸方向の長さが短くなるように決定される。その結果、車両１のピッチ角が鉛直方向上側にいくにつれて、第一の虚像表示面３１０は、実空間上の鉛直方向上側に位置し、且つ、実空間上の鉛直方向の長さが短くなる。
【００７６】
図８Ｃは、車両１のピッチ角が路面５よりも鉛直方向の下側に向いた場合の第一のスクリーン１２上の第一の使用領域１３を表している。例えば、車両姿勢検出部６から取得される車両姿勢情報Ｇが、車両１のピッチ角が路面５よりも鉛直方向の下側に向いたことを示すとき、第一の画像表示部１０は、第一のスクリーン１２における第一の使用領域１３の位置を、図８Ｃに示される第一の使用領域１３ｄに決定する。
【００７７】
図８Ｃに示される第一の使用領域１３ｄは、第一の基準使用領域１３ｒと比較して、ｄｙ軸負方向側に位置する。また、図８Ｂに示される第一の使用領域１３ｕにおけるＩｙ軸方向の長さ１３１ｄは、第一の基準使用領域１３ｒにおけるＩｙ軸方向の長さ１３ｒと比較して、長くなっている。その結果、図９に示されるように、第一の使用領域１３ｄに対応する第一の虚像領域３１０ｄは、第一の基準使用領域１３ｒに対応する第一の基準虚像表示面３１０ｒと比較して、実空間上の鉛直方向下側（Ｙ軸負方向）かつ車両１の進行方向の前側（Ｚ軸負方向）に位置し、且つ、実空間上の車両１の進行方向における長さが長くなる。
【００７８】
すなわち、車両姿勢検出部６によって検出された車両姿勢情報Ｇに基づき、車両１のピッチ角が鉛直方向下側にいくにつれて、第一のスクリーン１２の第一の使用領域１３の位置がｄｙ軸負方向側に位置するように決定される。また、車両姿勢検出部６によって検出された車両姿勢情報Ｇに基づき、車両１のピッチ角が鉛直方向下側にいくにつれて、第一のスクリーン１２の第一の使用領域１３のｄｙ軸方向の長さが長くなるように決定される。その結果、車両１のピッチ角が鉛直方向下側にいくにつれて、第一の虚像表示面３１０は、実空間上の鉛直方向下側に位置し、且つ、実空間上の車両１の進行方向における長さが長くなる。
【００７９】
以上に説明したように、車両１のピッチ角（車両姿勢）の変化に応じて、反射部３０を回転させ、第一の画像表示部１０の第一の使用領域１３の位置及びｄｙ軸の長さを調整することで、車両１のピッチ角（車両姿勢）の変化の前後において、第一の虚像表示面３１０と路面５とがなす角度が保持され、且つ、第一の虚像表示面３１０が重畳する路面５の位置５ａ〜５ｂが一定に保たれる。他方、第二の虚像表示面３２０は、車両１のピッチ角（車両姿勢）の変化の前後において、第一の虚像表示面３１０及び路面５とのなす角度や位置が変化する。したがって、第一の虚像表示面３１０に表示される第一の虚像３１１と、第二の虚像表示面３２０に表示される第二の虚像３２１と、を区別しやすくなり、第一の虚像表示面３１０、第二の虚像表示面３２０のそれぞれに表示される第一の虚像３１１、第二の虚像３２１とをより立体的に認識させることができる。
【００８０】
なお、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０の調整は、前述した車両１の車両姿勢の変化を契機とする以外に、車両１側から所定の信号を入力したこと、または車両１の外部から所定の情報を入力したこと、または、第一の虚像表示面３１０、第二の虚像表示面３２０の表示内容を切り替えたことなどを契機としてもよい。具体的に例えば、車両１に異常が発生したり、車外ネットワークからお勧めの経路が入力されたりした場合に、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とがなす角度３３０を変化させることで、第一の虚像表示面３１０に表示される第一の虚像３１１と、第二の虚像表示面３２０に表示される第二の虚像３２１と、を区別しやすくなり、第一の虚像表示面３１０、第二の虚像表示面３２０のそれぞれに表示される第一の虚像３１１、第二の虚像３２１とをより立体的に認識させることができ、視認者に対して情報をより印象深く伝達することが可能である。
【００８１】
また、本発明のＨＵＤ１００は、第一の画像表示部１０の表示面（第一のスクリーン１２）をアクチュエータ４０で回転させることで、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とのなす角度３３０を変化させてもよい。
【００８２】
なお、アクチュエータ４０は、反射部３０、表示合成部５０、第一の画像表示部１０の表示面（第一のスクリーン１２）の中心を回転軸ＡＸとする必要はなく、それぞれの光学部材の所定の位置（端部を含む）を回転軸ＡＸとしてもよい。また、それぞれの光学部材と離間した位置に回転軸ＡＸを設けてもよい。
【００８３】
少なくとも第一の虚像３１１の角度を調整する場合、その調整を実行するために例えばアクチュエータ４０が駆動される間、ＨＵＤ１００は、第一の虚像３１１を表示可能状態から表示不可能状態に設定することができる。典型的には、ＨＵＤ１００は、車両姿勢情報Ｇ及び路面勾配情報Ｓ（具体的には、車両１の現在のピッチ角と車両１の将来のピッチ角（自車両前方の路面５の勾配角）との差）に基づきアクチュエータ４０を駆動する。より具体的には、例えば、車両姿勢情報Ｇ及び路面勾配情報Ｓが、車両１が例えば上り坂に近いたことを示すとき（図１１（ｅ）参照）、第一の画像表示部１０は、第一のスクリーン１２における第一の使用領域１３の位置を、図８Ｃに示される第一の使用領域１３ｄに決定する。同様に、例えば、車両姿勢情報Ｇ及び路面勾配情報Ｓが、車両１が例えば下り坂に近づいたことを示すとき、第一の画像表示部１０は、第一のスクリーン１２における第一の使用領域１３の位置を、図８Ｂに示される第一の使用領域１３ｕに決定する。
【００８４】
図１０（ａ）は、運転席から車両１の前方を向いた場合の、実景と図２（ａ）に示されるＨＵＤ１００の変形例が表示する第一の虚像３１１、第二の虚像３２１とが視認される様子の例を示す図である。本発明のＨＵＤ１００は、図１０（ａ）に示されるように、第一の画像表示部１０が生成する第一の虚像表示面３１０と、第二の画像生成部２０が生成する第二の虚像表示面３２０とが離間して視認されるようにしてもよい。具体的に例えば、この変形例におけるＨＵＤ１００は、第一の画像表示部１０から第一の表示光２１０が入射する表示合成部５０上の領域と、第二の画像表示部２０から第二の表示光２２０が入射する表示合成部５０上の領域と、を離間させることで構成されていてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、第一の虚像表示面３１０を生成する第一の画像表示部１０と、第二の虚像表示面３２０を生成する第二の画像生成部２０とを設けていたが、画像表示部が単体であってもよい。この変形例におけるＨＵＤ１００は、単体の投影部（図示しない）からの投影光を複数のスクリーン（表示面）（図示しない）に投影し、一一方の前記スクリーンをアクチュエータで回転させることで、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とのなす角度３３０を調整してもよい。
【００８６】
また、上記実施形態では、第一の虚像表示面３１０の実景に対する角度を調整することで、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とのなす角度３３０を調整していたが、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０との双方の実景に対する角度をそれぞれ調整し、角度調整量を異ならせることで、第一の虚像表示面３１０と第二の虚像表示面３２０とのなす角度３３０を調整してもよい。
【００８７】
また、第一の画像表示部１０は、例えば、液晶表示素子などの透過型表示パネルや、有機ＥＬ素子などの自発光表示パネルや、レーザー光を走査する走査型表示装置などを適用してもよい。
【００８８】
図１０（ａ）において、第一の虚像３１１は、例えば前方車両の接近などを表す標識である。ＨＵＤ１００は、例えば運転者等の視認者に注意を喚起するために、このような標識（具体的には注意喚起標識）である第一の虚像３１１を必要に応じて、表示することができる。なお、前方車両等の障害物の接近は、１例として、車両１の外部を撮像する撮像カメラからの情報で処理部７１は、判断することができる。言い換えれば、第一の虚像３１１が必要に応じて表示され標識であり、且つ例えば前方車両が存在しない場合、ＨＵＤ１００は、第一の虚像３１１を表示しなくてもよい。
【００８９】
図１０（ｂ）は、第一の虚像３１１が例えば上り坂にめり込んだ状態での表示を回避するための代替虚像３２２が視認される様子の例を示す図であり、図１０（ｃ）は、第一の虚像３１１が概ねその上り坂に平行である場合の表示（好ましくは、第一の虚像３１１'、代替虚像３２２及び関連虚像３１２，３２３）が視認される様子の例を示す図である。ＨＵＤ１００は、好ましくは、路面５の勾配角と車両１のピッチ角との差に応じて、アクチュエータ４０を駆動するので、その差が検出される場合、アクチュエータ４０は駆動される。
【００９０】
さらに好ましくは、その差が所定の時間を超えて生じた後に、ＨＵＤ１００は、アクチュエータ４０の駆動を開始する。このとき、ＨＵＤ１００は、その差が閾値を超えているか否かをさらに判定してもよく、閾値以上の差が所定の時間を超えて生じた後に、ＨＵＤ１００は、アクチュエータ４０の駆動を開始することができる。具体的には、図１０（ｂ）が路面５の勾配角と車両１のピッチ角との差が有効であることを表し、且つ図１０（ｃ）が路面５の勾配角と車両１のピッチ角との差が有効でないことを表す場合、ＨＵＤ１００は、図１０（ｂ）の第一の虚像表示面３１０の角度（第一の角度）を図１０（ｃ）の第一の虚像表示面３１０の角度（第二の角度）に変化させる。
【００９１】
ＨＵＤ１００が第一の虚像表示面３１０の角度を第一の角度から第二の角度に変化させる間、ＨＵＤ１００は、図１０（ａ）の第一の虚像３１１の表示を消去することができる（図１０（ｂ）参照）。このとき、ＨＵＤ１００は、第一の虚像３１０に対応する表示として、例えば、図１０（ｂ）の代替虚像３２２の表示を実行することができる。好ましくは、第二の虚像表示面３２０に対応する第二のスクリーン（第二の表示面）２２を有する第二の画像生成部２０がＨＵＤ１００に設けられて、その第二の画像生成部２０は、第二の表示面から、図１０（ｂ）で示されるような代替虚像３２２（好ましくは、及び第二の虚像３２１）を表示する。なお、図１０（ｂ）において、第二の表示面は非虚像表示面であるが、第二の表示面は実像表示面で実施されてもよく、言い換えれば、代替虚像３２２は、代替実像であってもよい。
【００９２】
ＨＵＤ１００が第一の虚像表示面３１０の角度を第一の角度から第二の角度に変化させた後に、第一の虚像３１１を表示可能状態から表示不可能状態に設定することにより、ＨＵＤ１００は、例えば、変化後の角度を有する第一の虚像表示面３１０上の第一の虚像３１１'の表示を実行することができる（図１０（ｃ）参照）。このとき、好ましくは、ＨＵＤ１００は、図１０（ｃ）の第一の虚像３１１'の表示と図１０（ｃ）（又は図１０（ｂ））の代替虚像３２２の表示との関連性を示す表示を実行する。図１０（ｃ）において、ＨＵＤ１００は、関連性を示す表示として、例えば第一の虚像３１１'（例えば標識の頂点又は角部）と代替虚像３２２（例えば標識の頂点又は角部）とを結ぶ線を表す又は想像させる、第一の虚像表示面３１０上の関連虚像３１２及び第二の虚像表示面３２０上の関連虚像３２３を例えば一定時間だけ表示することができる。
【００９３】
もちろん、ＨＵＤ１００は、関連虚像３１２だけを表示してもよく、或いは、関連虚像３２３だけを表示してもよい。関連虚像３１２，３２３の表示を停止した後に、或いは、関連虚像３１２，３２３の表示を停止するとともに、ＨＵＤ１００は、例えば、代替虚像３２２の表示を即座に停止し、且つ第一の虚像３１１'の表示を即座に実行してもよい。
【００９４】
ＨＵＤ１００は、関連性を示す表示として、関連虚像３１２，関連虚像３２３の代わりに、例えば、図１０（ｃ）の第一の虚像３１１'の表示を徐々に実行又は認識させ、且つ図１０（ｃ）の代替虚像３２２の表示を徐々に停止させることができる。１例として、図１０（ｃ）の代替虚像３２２の不透明度を例えば１００［％］から例えば０［％］まで徐々に減少させ、且つ図１０（ｃ）の第一の虚像３１１'の不透明度を例えば０［％］から例えば１００［％］まで徐々に増加することができる。言い換えれば、ＨＵＤ１００が第一の虚像表示面３１０の角度を第一の角度から第二の角度に変化させた後に、ＨＵＤ１００は、図１０（ｃ）の代替虚像３２２の表示を徐々に無効化し、且つ図１０（ｃ）の第一の虚像３１１'の表示を徐々に有効化することができる。したがって、ＨＵＤ１００は、関連性を示す表示として、関連虚像３２３の代わりに、例えば、図１０（ｃ）の代替虚像３２２の位置を図１０（ｃ）の第一の虚像３１１'の位置に向けて移動させ、且つ関連虚像３１２の代わりに、第一の虚像３１１'の位置の移動が関連するように、言い換えれば、第一の虚像３１１'の位置の移動が継続するような位置から図１０（ｃ）の第一の虚像３１１'の位置まで第一の虚像３１１'を移動させることができる。すなわち、１つの虚像が移動しているように、関連虚像３２３を第一の虚像３１１'に徐々に切り換えてもよい。
【００９５】
図１０（ｃ）において、ＨＵＤ１００は、代替虚像３２２の表示を継続しているが、ＨＵＤ１００が第一の虚像表示面３１０の角度を第一の角度から第二の角度に変化させた後に、ＨＵＤ１００は、代替虚像３２２の表示を即座に停止し、且つ第一の虚像３１１'の表示を即座に実行してもよい。すなわち、ＨＵＤ１００が第一の虚像表示面３１０の角度を第一の角度から第二の角度に変化させる間だけ、ＨＵＤ１００は、代替虚像３２２の表示をしてもよく、ＨＵＤ１００が第一の虚像表示面３１０の角度を第一の角度から第二の角度に変化させた後に、ＨＵＤ１００は第一の虚像３１１'だけを表示してもよい。
【００９６】
なお、図示が省略されているが、ＨＵＤ１００が第一の虚像表示面３１０の角度を第一の角度から第二の角度に変化させる時に、ＨＵＤ１００は、第一の虚像表示面３１０の角度を第一の角度と第二の角度との間の第三の角度（中間角度）で停止させてもよい。例えば、第一の虚像３１１が必要に応じて表示され標識である場合、或いは、第二の画像生成部２０がＨＵＤ１００に設けられていない場合、ＨＵＤ１００は、第三の角度を有する第一の虚像表示面３１０上の第一の虚像３１１を表示することができる。その後、例えば、第一の虚像３１１の表示の必要性がなくなった場合、或いは、第一の虚像３１１の表示を一定時間だけ実行する場合、ＨＵＤ１００は、第一の虚像３１１の表示を消去し、ＨＵＤ１００は、第一の虚像表示面３１０の角度を第三の角度から第二の角度に変化させて、アクチュエータ４０の駆動を再開することができる。
【００９７】
本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。
【符号の説明】
【００９８】
１・・・車両、２・・・フロントウインドシールド（透過反射部）、３・・・ダッシュボード、４・・・視点、５・・・路面、５−１・・・路面勾配検出部、６・・・車両姿勢検出部、７・・・バス、１０・・・第一の画像表示部、２０・・・第二の画像生成部、３０・・・反射部（リレー光学系）、４０・・・アクチュエータ、５０・・・表示合成部（リレー光学系）、６０・・・凹面ミラー、７０・・・制御部、７１・・・処理部、７２・・・記憶部、７３・・・インターフェース（情報取得手段（例えば車両姿勢情報取得手段、路面勾配情報取得手段、車両姿勢情報／路面勾配情報取得手段）、１００・・・ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、２００・・・表示光、２１０・・・第一の表示光、２２０・・・第二の表示光、３１０・・・第一の虚像表示面、３１１，３１１'・・・第一の虚像、３１２・・・関連虚像、３２０・・・第二の虚像表示面、３２１・・・第二の虚像、３２２・・・代替虚像、３２３・・・関連虚像、３３０・・・角度、ＡＸ・・・回転軸、Ｄ・・・画像データ、Ｇ・・・車両姿勢情報、Ｓ・・・路面勾配情報。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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