(57)【要約】【課題】  視認者に煩わしさを感じさせずに虚像表示面の角度を調整することができる。【解決手段】  第一の画像表示部１０は、第一の画像１４を表示する第一の表示面１２を有し、投影部３０は、第一の画像１４を投影部材に向けて投影することで視認者に第一の画像１４の胸像である第一の虚像３１１を視認させ、角度可変部４０は、少なくとも第一の表示面１２または投影部３０のいずれかを回転させ、路面に対する第一の虚像３１１の角度３３１を変化させ、制御部５０は、角度可変部４０を通じて角度３３１を調整する際に第一の虚像３１１の視認性を低下させる。【選択図】  図６
2018120135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、投影部材に第一の画像（１４）を投影することで、前記車両が走行する路面に対して傾斜した仮想的な第一の虚像表示面（３１０）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であって、
前記第一の画像を表示する第一の表示面（１２）を有する第一の画像表示部（１０）と、
前記第一の画像を前記投影部材に向けて投影する投影部（３０）と、
少なくとも前記第一の表示面または前記投影部のいずれかを回転させ、前記路面に対する前記第一の虚像表示面の角度（３３１）を変化させる角度可変部（４０）と、
前記角度の調整量（Ｔ）を設定する角度調整量設定処理（Ｓ４，Ｓ１３）と、設定された前記調整量に基づき、前記角度可変部を通じて前記角度を調整する虚像角度調整処理（Ｓ６，Ｓ１６）と、前記角度調整処理を行う際に前記第一の虚像の視認性を低下させる表示調整処理（Ｓ５，Ｓ１５）と、を行う制御部（５０）と、を備える、
ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記車両の姿勢に関する車両姿勢情報（Ｇ）を取得する姿勢情報取得手段（５３ａ）をさらに備え、
前記制御部は、前記姿勢情報取得手段が取得した前記車両姿勢情報に基づき、前記調整量を設定する、
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
前記車両の動作状態に関する車両動作情報（Ｈ）を取得する動作情報取得手段（５３ｂ）をさらに備え、
前記制御部は、前記動作情報取得手段が取得した前記車両動作情報に基づき、前記車両が停止しているか判定し、前記車両が停止している際に前記姿勢情報取得手段から取得した前記車両姿勢情報に基づき、前記調整量を設定する、
請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
前記車両の動作状態に関する車両動作情報（Ｈ）を取得する動作情報取得手段（５３ｂ）をさらに備え、
前記制御部は、前記動作情報取得手段が取得した前記車両動作情報に基づき、前記車両が停止しているか判定し、前記車両が停止している間、前記姿勢情報取得手段から取得した前記車両姿勢情報に基づき前記調整量を連続的または断続的に設定し、前記車両が発進した際、直前に設定した前記調整量に基づき、前記虚像角度調整処理を行う、
請求項２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（２４）を表示する第二の表示面（２２）を有する第二の画像表示部（２０）をさらに備え、前記投影部材に前記第二の画像を投影することで、仮想的な第二の虚像表示面（３２０）に、第二の虚像（３２１）を表示可能なヘッドアップディスプレイであって、
前記制御部は、前記表示調整処理を行う際、前記虚像角度調整処理を実行していることを視認者に伝達する伝達画像（２４）を前記第二の表示面に表示する、
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】
前記伝達画像は、前記路面を示す路面画像（２４ａ）と、前記第一の虚像表示面を示す虚像表示面画像（２４ｂ）と、を含み、
前記制御部は、前記虚像角度調整処理で調整される前記第一の虚像表示面の前記角度に応じて、前記路面画像と前記虚像表示面画像とのなす角度（２５）を変化させて表示する、
請求項５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、虚像の結像面（虚像表示面）が、視認者から見て正対しておらず、視認者の左右方向を軸に傾斜した状態で配置されることで、虚像に遠近感を付加している。これにより、自車両が走行する路面の遠近感に合わせた虚像を表示することができる。
【０００４】
虚像表示面は、例えば、特許文献２に開示されている第二の虚像表示面のように、概ね路面に平行となるように配置されることで、虚像の遠近感を、路面の遠近感に合わせることができる。
【０００５】
一般的に、車両は、搭乗する乗員や積載される荷物の重さのバランスによって、車両の姿勢（例えば、車両のピッチ角）が変化してしまう。虚像表示面は、路面に平行に配置されていても、車両の姿勢の変化に応じて、路面に対して想定していたような適切な配置にならないおそれがあるが、特許文献２に開示されているヘッドアップディスプレイでは、実空間上において虚像の結像面を回転動作させることができるため、車両の姿勢の変化が生じた場合でも、虚像表示面を路面（実景）に対する適切な配置に維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−５３６８６号公報
【特許文献２】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】
【０００７】
しかしながら、虚像を表示しながら、虚像表示面を回転動作させた場合、虚像表示面に表示される虚像が歪んでしまい、視認者に煩わしさを感じさせてしまうおそれがあった。
本発明の１つの目的は、視認者に煩わしさを感じさせずに虚像表示面の角度を調整可能なヘッドアップディスプレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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は、第一の虚像を領域内に表示可能な第一の虚像表示面の角度を調整する際、第一の虚像の視認性を低下させることで、第一の虚像表示面の角度が調整されている最中の第一の虚像が視認者に視認されることを防ぎ、視認者に煩わしさを感じさせずに虚像表示面の角度を調整することができる、ことをその要旨とする。
【０００９】
本発明におけるヘッドアップディスプレイは、
車両に搭載され、投影部材に第一の画像１４を投影することで、前記車両が走行する路面に対して傾斜した仮想的な第一の虚像表示面３１０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であって、
前記第一の画像を表示する第一の表示面１２を有する第一の画像表示部１０と、
前記第一の画像を前記投影部材に向けて投影する投影部３０と、
少なくとも前記第一の表示面または前記投影部のいずれかを回転させ、前記路面に対する前記第一の虚像表示面の角度３３１を変化させる角度可変部４０と、
前記角度の調整量Ｔを設定する角度調整量設定処理Ｓ４，Ｓ１３と、設定された前記調整量に基づき、前記角度可変部を通じて前記角度を調整する虚像角度調整処理Ｓ６，Ｓ１６と、前記角度調整処理を行う際に前記第一の虚像の視認性を低下させる表示調整処理Ｓ５，Ｓ１５と、を行う制御部５０と、を備える。斯かる構成により、第一の虚像３１１が表示される第一の虚像表示面３１０の角度３３１が調整される際、第一の虚像３１１の視認性が低下するため、第一の虚像表示面３１０の角度３３１が調整される際に歪んで視認されやすい第一の虚像３１１を、視認者に認識されにくくすることができる。
【００１０】
また、本発明の第二の観点におけるヘッドアップディスプレイは、前記車両の姿勢に関する車両姿勢情報Ｇを取得する姿勢情報取得手段５３ａをさらに備え、
前記制御部は、前記姿勢情報取得手段が取得した前記車両姿勢情報に基づき、前記調整量を設定してもよい。斯かる構成により、車両の姿勢に応じて、第一の虚像表示面３１０の角度３３１の調整量Ｔを制御することができ、例えば、車両の姿勢が変化の影響を受けずに、路面５にする第一の虚像表示面３１０の角度３３１を一定に維持することも可能である。
【００１１】
また、本発明の第三の観点におけるヘッドアップディスプレイは、前記車両の動作状態に関する車両動作情報Ｈを取得する動作情報取得手段５３ｂをさらに備え、
前記制御部は、前記動作情報取得手段が取得した前記車両動作情報に基づき、前記車両が停止しているか判定し、前記車両が停止している際に前記姿勢情報取得手段から取得した前記車両姿勢情報に基づき、前記調整量を設定してもよい。車両が走行している際に車両の姿勢（車両のバランス）を検出しようとすると、車両の速度や車両が走行している路面の形状や車両の操舵角など様々な因子を考慮しながら検出する必要があるが、本発明のヘッドアップディスプレイであれば、考慮しなくてはいけない因子を少なくしつつ、簡単に車両の姿勢（車両のバランス）を検出することができる。
【００１２】
また、本発明の第四の観点におけるヘッドアップディスプレイは、前記車両の動作状態に関する車両動作情報Ｈを取得する動作情報取得手段５３ｂをさらに備え、
前記制御部は、前記動作情報取得手段が取得した前記車両動作情報に基づき、前記車両が停止しているか判定し、前記車両が停止している間、前記姿勢情報取得手段から取得した前記車両姿勢情報に基づき前記調整量を連続的または断続的に設定し、前記車両が発進した際、直前に設定した前記調整量に基づき、前記虚像角度調整処理を行ってもよい。斯かる構成により、車両姿勢が変化するたびに表示の視認性が低下してしまう煩雑な表示を少なくすることができる。
【００１３】
また、本発明の第五の観点におけるヘッドアップディスプレイは、第二の画像２４を表示する第二の表示面２２を有する第二の画像表示部２０をさらに備え、前記投影部材に前記第二の画像を投影することで、仮想的な第二の虚像表示面３２０に、第二の虚像３２１を表示可能なヘッドアップディスプレイであって、
前記制御部は、前記表示調整処理を行う際、前記虚像角度調整処理を実行していることを視認者に伝達する伝達画像２４を前記第二の表示面に表示してもよい。斯かる構成により、視認者は、虚像角度調整処理が実行中であることを認識することができる。
【００１４】
また、本発明の第六の観点におけるヘッドアップディスプレイは、前記伝達画像は、前記路面を示す路面画像２４ａと、前記第一の虚像表示面を示す虚像表示面画像２４ｂと、を含み、
前記制御部は、前記虚像角度調整処理で調整される前記第一の虚像表示面の前記角度に応じて、前記路面画像と前記虚像表示面画像とのなす角度２５を変化させて表示してもよい。斯かる構成により、視認者は、虚像角度調整処理の進行状況を明確に認識することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（第一実施形態）
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。
【００１７】
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（被投影部材の一例）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。
【００１８】
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２０ｍ離れた位置５ａから５０ｍ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±２０度程度傾いて設けられてもよい。第一の虚像表示面３１０は、ＨＵＤ１００製造時、車両１へのＨＵＤ１００の組み付け時、または視認者のスイッチ（図示しない）などの操作による調整により、路面５に対して適切な配置に調整される。本発明のヘッドアップディスプレイは、車両１の姿勢が変化した場合でも、第１の虚像表示面３１０を、路面５に対して適切な配置に調整するが、具体的な処理については後述する。
【００１９】
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５ｍ〜１０ｍ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±１０度程度傾いて設けられてもよい。また、ＨＵＤ１００は、第二の虚像表示面３２０を必ずしも生成する必要はない。従って、後述する第二の虚像表示面３２０を生成するための構成は、省略してもよい。
【００２０】
図２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。
【００２１】
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）と、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５０）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５０）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。
【００２２】
また、図１の車両１には、車両１の動作状態に関する情報を検出する車両情報検出部７が搭載されている。車両情報検出部７は、例えば、車両１に搭載されているＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）やセンサ等であり、車両１が停止しているか判定可能な車両動作情報ＨをＨＵＤ１００（制御部５０）に出力する。
【００２３】
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３１、表示合成部３２、凹面ミラー３３、アクチュエータ４０、及び制御部５０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３１、表示合成部３２、凹面ミラー３３、アクチュエータ４０及び制御部５０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５０）は、車両１に搭載される車載ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などからなるバス８に接続され、このバス８から車両情報の一部又は全部を入力することができる。
【００２４】
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３１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５０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。
【００２５】
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に第一の画像１４が表示された例を示す図である。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、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３１、表示合成部３２、凹面ミラー３３、アクチュエータ４０）などの配置などにより、前述した実空間上のＸＹ座標軸と、第一のスクリーン１２の説明で用いるｄｘｄｙ座標軸との関係は、前述した限りではない。
【００２６】
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４ｃとすると、この視線軸４ｃに対して所定の角度で傾いて配置される。
【００２７】
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３２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５０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４ｄとすると、この視線軸４ｄに対して所定の角度で傾いて配置される。
【００２８】
図３の反射部３１（投影部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３２に向けて反射する。反射部３１には、反射部３１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３１は、平面ではなく、曲面を有していてもよい。
【００２９】
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５０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３１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。
【００３０】
図３の表示合成部３２（投影部３０）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３２は、反射部３１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３３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３３側に透過する。表示合成部３２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。
【００３１】
図３の凹面ミラー３３（投影部３０）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。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３３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３３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３３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。
【００３２】
図５は、図３の制御部５０の概略構成例を示す。図５に示されるように、制御部５０は、例えば、処理部５１、記憶部５２及びインターフェース５３を含む。処理部５１は、例えばＣＰＵやＲＡＭで構成され、記憶部５２は、例えばＲＯＭで構成され、インターフェース５３は、バス８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５３は、バス８を介して後述する車両姿勢情報Ｇや車両動作情報Ｈ等を取得することができ、記憶部５２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５１は、記憶部５２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５３は、例えば、バス８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および車両情報検出部７から車両１の動作状態に関する情報を含む車両動作情報Ｈを取得することができ、本発明の請求項に記載の姿勢情報取得手段５３ａ、動作情報取得手段５３ｂとしての機能も有する。なお、制御部５０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。
【００３３】
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の電子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。
【００３４】
ステップＳ１では、制御部５０は、インターフェース５３を介して車両情報検出部７から車両１の車両動作に関する情報を含む車両動作情報Ｈを取得し、車両１が停車中であればステップＳ２に移行し処理を続行する。
【００３５】
ステップＳ２では、制御部５０は、インターフェース５３を介して車両姿勢検出部６から車両１の現在の車両姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報Ｇを取得し、ステップＳ３に移行する。
【００３６】
ステップＳ３では、制御部５０は、ステップＳ２で取得した現在の車両姿勢情報Ｇと記憶部５２に記憶してある元の車両姿勢と比較し、車両姿勢に変化があるか判定する。制御部５０は、車両姿勢に変化がないと判定した場合（ステップＳ３でＮｏ）、ステップＳ１に戻る。一方、制御部５０は、車両姿勢に変化があると判定した場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、ステップＳ４に移行する。
【００３７】
ステップＳ４では、制御部５０は、ステップＳ２で取得した現在の車両姿勢情報Ｇ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を決定し、ステップＳ５に移行する。具体的には、制御部５０は、記憶部５２に予め記憶されたテーブルデータを読み出し、ステップＳ２で取得した現在の車両姿勢情報Ｇに対応する駆動データＴを決定する。なお、ステップＳ４で、制御部５０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。
【００３８】
ステップＳ５では、制御部５０は、第一の画像表示部１０の第一の画像１４の視認性を視認者がほぼ視認できないレベルまで低下させる。視認性を低下させる処理は、例えば、第一の画像１４の輝度の低下させる、第一の画像１４の明度の低下させる、または第一の画像１４の色相を誘目性の低い色に変えること、を含む。また、ステップＳ５では、制御部５０は、第一の画像表示部１０の表示をＯＦＦにしてもよい。
【００３９】
ステップＳ６では、制御部５０は、ステップＳ４で決定した駆動データＴに基づいてアクチュエータ４０を駆動し、実景に対する第一の虚像表示面３１０の角度や位置を変更した後、ステップＳ７に移行する。ステップＳ６では、具体的に例えば、制御部５０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、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３１を回転させることで、実景に対する第一の虚像表示面３１０の角度や位置を変更する。
【００４０】
ステップＳ７では、制御部５０は、第一の画像表示部１０の第一の画像１４の視認性を上昇させ、視認者に第一の画像１４の虚像である第一の虚像３１１を表示する。制御部５０は、車両１が停車中であれば、ステップＳ２乃至ステップＳ７を繰り返す。すなわち、制御部５０は、車両１が停車している間、表示の視認性を低下させ（ステップＳ５）、第一の虚像表示面３１０の角度や位置を変更した（ステップＳ６）後、表示を再開させる（ステップＳ７）動作を、車両１の姿勢が変化するたびに繰り返す。
【００４１】
以上に説明した処理を実行することで、車両１の姿勢が変化した場合であっても、第一の虚像表示面３１０と実景（路面５）との相対角度を維持することができ、第一の虚像表示面３１０（第一の画像表示部１０）の角度を調整する際に第一の虚像３１１（第一の画像１４）の視認性を低下させるため、第一の虚像表示面３１０の角度調整時の表示が視認されてしまうことを防止することができる。
【００４２】
なお、図６のステップＳ５において制御部５０が実行する第一の画像１４の視認性低下は、ステップＳ６のアクチュエータ４０の駆動中に行われてもよい。具体的には、制御部５０は、時間経過やアクチュエータ４０の角度に応じて、第一の画像１４の視認性を徐々に低下させてもよい。また、同様に、図６のステップＳ７において制御部５０が実行する第一の画像１４の視認性上昇は、ステップＳ６のアクチュエータ４０の駆動中に行われてもよい。具体的には、制御部５０は、時間経過やアクチュエータ４０の角度に応じて、第一の画像１４の視認性を徐々に上昇させてもよい。
【００４３】
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３１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。
【００４４】
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３１は、例えば、図６に示されるステップＳ４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３１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。
【００４５】
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３１は、例えば、図６に示されるステップＳ４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。
【００４６】
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３１は、例えば、図６に示されるステップＳ４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。
【００４７】
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が大きくなる。
［変形例］
【００４８】
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。
（第二実施形態）
【００４９】
上記第一実施形態では、車両１の姿勢変化があるたびに、アクチュエータ４０を駆動していたが、本発明の第二実施形態のＨＵＤ１００で、アクチュエータ４０の駆動頻度を少なくするようにしてもよい。以下に、図８を用いて、本発明の第二実施形態のＨＵＤ１００の動作の例を説明する。
【００５０】
ステップＳ１１では、制御部５０は、インターフェース５３を介して車両姿勢検出部６から車両１の現在の車両姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報Ｇを取得し、ステップＳ１２に移行する。
【００５１】
ステップＳ１２では、制御部５０は、ステップＳ１１で取得した現在の車両姿勢情報Ｇと記憶部５２に記憶してある元の車両姿勢と比較し、車両姿勢に変化があるか判定する。制御部５０は、車両姿勢に変化がないと判定した場合（ステップＳ１２でＮｏ）、ステップＳ１１に戻る。一方、制御部５０は、車両姿勢に変化があると判定した場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ステップＳ１３に移行する。
【００５２】
ステップＳ１３では、制御部５０は、ステップＳ１１で取得した現在の車両姿勢情報Ｇ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を決定し、ステップＳ１４に移行する。具体的には、制御部５０は、記憶部５２に予め記憶されたテーブルデータを読み出し、ステップＳ１１で取得した現在の車両姿勢情報Ｇに対応する駆動データＴを決定する。なお、ステップＳ１３で、制御部５０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。
【００５３】
ステップＳ１４では、制御部５０は、インターフェース５３を介して車両情報検出部７から車両１の車両動作に関する情報を含む車両動作情報Ｈを取得し、車両１の発進が検出されなければ（ステップＳ１４でＮｏ）、ステップＳ１１に戻り、車両１の発進が検出されれば（ステップＳ１４でＹｅｓ）、ステップＳ１５に移行する。なお、制御部５０は、車両１の発進を、例えば、車両１の速度、車両１のシフトポジション、車両１のアクセル、ブレーキの操作、または車両１のドアの開閉状態などから推測することができる。
【００５４】
ステップＳ１５では、制御部５０は、第一の画像表示部１０の第一の画像１４の視認性を視認者がほぼ視認できないレベルまで低下させる。視認性を低下させる処理は、例えば、第一の画像１４の輝度の低下させる、第一の画像１４の明度の低下させる、または第一の画像１４の色相を誘目性の低い色に変えること、を含む。また、ステップＳ１５では、制御部５０は、第一の画像表示部１０の表示をＯＦＦにしてもよい。
【００５５】
ステップＳ１６では、制御部５０は、ステップＳ１３で決定した駆動データＴに基づいてアクチュエータ４０を駆動し、実景に対する第一の虚像表示面３１０の角度や位置を変更した後、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ１６では、具体的に例えば、制御部５０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、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３１を回転させることで、実景に対する第一の虚像表示面３１０の角度や位置を変更する。
【００５６】
ステップＳ１７では、制御部５０は、第一の画像表示部１０の第一の画像１４の視認性を上昇させ、視認者に第一の画像１４の虚像である第一の虚像３１１を表示する。制御部５０は、車両１が停車中であれば、ステップＳ１１乃至ステップＳ１３を繰り返し、車両１が発進すると、ステップＳ１５乃至ステップＳ１７を実行する。すなわち、制御部５０は、車両１が停車している間、最新の車両姿勢情報Ｇに合わせて、アクチュエータ４０の駆動データＴを連続的または断続的に更新し続け、車両１が発進すると、表示の視認性を低下させ（ステップＳ１５）、第一の虚像表示面３１０の角度を変更した（ステップＳ１６）後、表示を再開させる（ステップＳ１７）。
【００５７】
以上が、本発明の第二実施形態のＨＵＤ１００の動作の例である。車両１が発進する際に、最新の車両姿勢情報Ｇに合わせた角度に第一の虚像表示面３１０を調整するため、第一実施形態のように、車両姿勢が変化するたびに、第一の虚像表示面３１０が調整されることにより、視認者が感じる煩わしさを軽減することができる。また、車両１の発進前の車両１の停車している間の最新の車両姿勢情報Ｇに基づいたアクチュエータ４０の駆動データＴを逐次決定しているため、正確に車両１の姿勢を検出することができる。
【００５８】
なお、第二実施形態において、制御部５０は、車両１の発進をステップＳ１４で検出した後、車両１が走行中に、ステップＳ１１で入力した最新の車両姿勢情報Ｇに基づく駆動データＴによりアクチュエータ４０を駆動していたが、車両１の走行中にアクチュエータ４０を駆動させなくてもよい。すなわち、制御部５０は、車両１の発進をステップＳ１４で検出した後、直前のステップＳ１１で入力した最新の車両姿勢情報Ｇに基づき決定した駆動データＴを記憶しておき、赤信号などで車両１が再び停止したことを契機に、ステップＳ１５により第一の画像１４の視認性を低下させ、ステップＳ１６により記憶しておいた最新の駆動データＴでアクチュエータ４０を駆動させてもよい。斯かる構成により、車両１の走行中に第一の虚像３１１（第一の画像１４）の視認性が低下してしまうことを防止することができる。
【００５９】
上記実施形態では、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３２までの第一の表示光２１０の光路上に位置する反射部３１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３２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３１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。
【００６０】
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。
【００６１】
なお、アクチュエータ４０は、反射部３１、表示合成部３２、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。
【００６２】
図９は、運転席から車両１の前方を向いた場合の、実景と図２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９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３２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３２上の領域と、を離間させることで構成されていてもよい。
【００６３】
図１０は、虚像角度調整処理を実行していることを視認者に伝達するために、第二の画像表示部２０に表示する伝達画像の例を示す図である。
【００６４】
制御部５０は、表示調整処理を行う際、図１０（ａ）に示すように、虚像角度調整処理を実行していることを視認者に伝達する伝達画像２４を第二の表示面２２に表示してもよい。斯かる構成により、視認者は、虚像角度調整処理が実行中であることを認識することができる。
【００６５】
また、伝達画像２４は、前記路面を示す路面画像２４ａと、第一の虚像表示面３１０を示す虚像表示面画像２４ｂと、を含み、制御部５０は、虚像角度調整処理で調整される第一の虚像表示面３１０の角度に応じて、路面画像２４ａと虚像表示面画像２４ｂとのなす角度２５を変化させて表示してもよい。斯かる構成により、視認者は、虚像角度調整処理の進行状況を明確に認識することができる。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第一実施形態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】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２に示される制御部の構成の例を示す図である。
【図６】図２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２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２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２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８】本発明の第二実施形態の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９】運転席から車両の前方を向いた場合の、実景と図２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る。
【図１０】虚像角度調整処理を実行していることを視認者に伝達するために、第二の画像表示部に表示する伝達画像の例を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…車両、２…フロントウインドシールド（被投影部材）、３…ダッシュボード、４…視点、５…路面５、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、３１…反射部（投影部）、３２…表示合成部（投影部）、３３…凹面ミラー（投影部）、４０…アクチュエータ、５０…制御部、５１…処理部、５２…記憶部、５３…インターフェース（姿勢情報取得手段、動作情報取得手段）、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…第一の虚像、３２０…第二の虚像表示面、３２１…第二の虚像、３３０…角度、ＡＸ…回転軸、Ｄ…画像データ、Ｇ…車両姿勢情報
【図１】
2018120135.tif 000003
【図２】
2018120135.tif 000004
【図３】
2018120135.tif 000005
【図４】
2018120135.tif 000006
【図５】
2018120135.tif 000007
【図６】
2018120135.tif 000008
【図７Ａ】
2018120135.tif 000009
【図７Ｂ】
2018120135.tif 000010
【図７Ｃ】
2018120135.tif 000011
【図８】
2018120135.tif 000012
【図９】
2018120135.tif 000013
【図１０】
2018120135.tif 000014