(57)【要約】【課題】  アイボックス内において運動視差を効果的に生じさせて、運転者による虚像の距離知覚を容易化することが可能なＨＵＤ装置を提供する。【解決手段】  虚像表示距離を変更可能なＨＵＤ装置は、運転者の視点位置を検出する視点位置検出部３２０と、画像生成部３３と、運転者の視点位置が移動した場合に、画像生成部３３を制御して、運動視差による虚像の見え方の変化を強調するように虚像の位置を変化させる、又は、運動視差による虚像の見え方の変化を強調するように虚像の位置を変化させ、かつ、その虚像の位置の変化に対応するように虚像として表示される対象物の立体形状を変化させる虚像表示制御部３０６と、を有する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、画像を、前記車両に備わる被投影部材に投影することで、運転者に前記画像の虚像を視認させ、かつ、前記運転者又は前記車両の所定位置を起点とした前記虚像までの距離である虚像表示距離を変更可能であるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記運転者の視点位置を検出する視点位置検出部と、
画像生成部と、
前記運転者の視点位置が移動した場合に、前記視点位置検出部によって検出された視点位置の情報に基づいて視点位置の変化量、及び視点位置の変化の方向を検出し、検出された変化量及び変化の方向と、前記虚像表示距離と、に基づいて、前記画像生成部を制御して、運動視差による虚像の見え方の変化を強調するように前記虚像の位置を変化させる、又は、運動視差による前記虚像の見え方の変化を強調するように前記虚像の位置を変化させ、かつ、その虚像の位置の変化に対応するように前記虚像として表示される対象物の立体形状を変化させる虚像表示制御部と、
を有する、
又は、
前記運転者の視点位置が移動した場合に、前記視点位置検出部によって検出された視点位置の情報に基づいて、視点位置の変化の方向を検出し、検出された視点位置の変化の方向と、前記虚像表示距離と、に基づいて前記画像生成部を制御して、運動視差による前記虚像の見え方の変化を強調するように前記虚像の位置を変化させる、又は、運動視差による虚像の見え方の変化を強調するように前記虚像の位置を変化させ、かつ、その虚像の位置の変化に対応するように前記虚像として表示される対象物の立体形状を変化させる虚像表示制御部と、
を有する、
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】
前記虚像表示距離として、第１の虚像表示距離と、前記第１の虚像表示距離よりも短い第２の虚像表示距離と、を選択でき、かつ、前記第１の虚像表示距離における前記虚像の位置の変化量をＬ１とし、前記第２の虚像表示距離における前記虚像の位置の変化量をＬ２とする場合に、
前記虚像表示制御部は、Ｌ１≧０、かつ、Ｌ２＞Ｌ１となるように、前記虚像の位置を変化させ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】
前記虚像表示制御部は、前記視点位置の変化の方向とは反対の方向に、前記虚像位置を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記虚像表示制御部は、前記アイボックス内における、前記運転者の視点位置の、前記車両の幅方向である左右方向、又は、前記左右方向に直交する上下方向における変化を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記虚像表示制御部は、前記虚像の位置を変化させる場合に、前記視点位置の変化の方向に応じて変化量を異ならせることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記虚像は、実景である対象物に重畳して表示する必要のない非重畳コンテンツの画像の虚像であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項７】
第１の虚像と、虚像表示距離が前記第１の虚像よりも小さい第２の虚像と、が共に表示されている状態で、前記第１の虚像については、前記虚像表示制御部による虚像位置の変更制御を実施せず、前記第２の虚像についてのみ虚像位置の変更制御を実施する場合において、
前記虚像表示制御部は、
前記第１の虚像、第２の虚像の各々に対応する第１の画像、第２の画像を前記画像生成部が生成するに際し、
前記第２の虚像についての虚像位置の変更制御が行われた後であっても、前記第１、第２の各虚像との重複が生じないように、虚像の変化代としての間隔を確保して前記第１、第２の各画像を生成させることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項８】
第１の虚像と、虚像表示距離が前記第１の虚像よりも小さい第２の虚像と、が共に表示されている状態で、前記第１の虚像については、前記虚像表示制御部による虚像位置の変更制御を実施せず、前記第２の虚像についてのみ虚像位置の変更制御を実施する場合において、
前記虚像表示制御部は、
前記第１、第２の虚像に対応する第１、第２の画像を前記画像生成部が生成するに際し、
前記第２の虚像についての虚像位置の変更制御が行われると、前記運転者から見て、前記第１、第２の各虚像に重複が生じると予想される場合に、前記第１の画像から重複部分を削除させることで、一部が欠如した第１の画像を生成させることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項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、例えば自動車等の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】
ＨＵＤ装置の光学設計にあたっては、運転者（ＨＵＤ装置のユーザー）の目（具体的には、例えば瞳）の位置を基準として、虚像を視認できる（言い換えれば、虚像を視認することが可能である）範囲であるアイボックス（Ｅｙｅｂｏｘ）が設定されるのが通常である。
【０００３】
したがって、例えば、車両のダッシュボード内に格納されるＨＵＤ装置からは、例えば所定の立体角を有して画像の表示光（光線）が被投影部材に投射される。その表示光の一部が被投影部材に反射して運転者に向かい、アイボックス内に集められることになる。よって、アイボックスの範囲内であれば、運転者の目（瞳）の位置が上下左右に移動しても、虚像を視認することが可能である。
【０００４】
なお、「虚像を視認できる範囲」としては、その範囲外となると虚像の一部が見えなくなる、という意味での範囲と、その範囲外では、虚像の歪みが増大して適正な視認ができなくなる、という意味での範囲があるが、本明細書では、いずれであってもよいが、アイボックスを広義に解釈するとすれば、前者の意味とするのが一般的であろうと考えられる。ＨＵＤ装置におけるアイボックスの設定については、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００５】
また、例えば、特許文献２には、虚像表示距離（虚像結像距離）が異なる２面の虚像表示面を用いて、奥行き感のある画像（虚像）の表示を可能とするＨＵＤ装置において、フロントガラスに投影される画像のうち、アイボックスに到達する表示光に対応する範囲の画像に相当する「アイボックス可視領域」と、表示画像の大きさとの関係について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−８７６９８号公報
【特許文献２】特開２０１７−１１６７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は、虚像表示距離（虚像結像距離）が異なる虚像表示面を用いて、奥行き感のある画像（虚像）を表示させるＨＵＤ装置において、表示の立体感をより高め、かつ、表示をより識別し易いようにする、との観点から種々、検討した結果、「運動視差」の重要性について認識した。
【０００８】
ここで、「運動視差」とは、一般的に、観察者（具体的には、ＨＵＤ装置のユーザーである運転者）の視点が移動することによって生じる視差のことである。言い換えれば、運転者の視点位置が変化すると、相対的に、視野中の対象物の位置が変わり、その見え方が変化する。ここで、視点位置を同じ量だけ変化させた場合であっても、近くにある対象物ほど視野中の位置の変化が大きくなり、一方、遠くにある対象物ほど位置の変化が小さくなることから、運転者は、この位置の変化量に基づいて対象物までの距離を推定することができる。
【０００９】
具体的には、運転者は、奥行き方向の距離を、視点の上下左右等の移動時における、対象物の視野中の位置変化からも知覚するのであり、この知覚を併用することで、運転者は、よりダイナミックに対象物の距離感を知覚することができ、それだけ、対象物の認識性が増す、ということである。
【００１０】
例えば、３Ｄ（３次元）ＨＵＤ装置等では、運転者の前方の空間に、奥行き方向における距離を異ならせて虚像を表示できる。ここで、単純な表示距離の差だけでなく、運動視差も運転者による虚像の表示距離の知覚を助けているのであるが、しかし、ＨＵＤ装置では、上述のとおり、運転者の視点に対応してアイボックスという虚像を視認可能な範囲が設定されており、このアイボックスはかなり小さい。
【００１１】
したがって、運動視差を発生させる要因である視点移動には制限がある。言い換えれば、従来のＨＵＤ装置では、距離知覚を助ける運動視差の恩恵が十分に得られていない、という課題がある。
【００１２】
アイボックスの面積を増やす（言い換えれば、アイボックスを拡大する）ことも考えられるが、しかしながら、アイボックスを拡大しようとすると、例えば、ＨＵＤ装置の表示光（光線）を投射する開口を大きくする必要が生じ、この場合は、より多くの自然光（太陽光）がＨＵＤ装置に混入してしまうといった問題が生じることから、アイボックスの拡大は容易には達成できない。
【００１３】
以上の説明のように、運転者の視点が移動すると、例えば、奥行き方向で異なる位置に表示される複数の虚像は、自然と運動視差により相対的な位置が変化し、立体物として表示される虚像は、自然と運動視差により見える角度が変化する（例えば、正面しか見えていなかったものが、側面も見えるようになる）のであるが、しかしながら、アイボックスが小さいため、視点を動かせる量が限られ、したがって、運動視差による表示変化（立体感を強調することができる表示変化）を十分に表示しきれない、という課題を、本発明者らは認識した。
【００１４】
上記の特許文献１、２では、アイボックスと運動視差との関係については、何ら考察されておらず、上記の課題についての開示も示唆もない。
【００１５】
本発明の１つの目的は、アイボックス内において運動視差を効果的に生じさせて、運転者による虚像の距離知覚を容易化することが可能なＨＵＤ装置を提供することである。
【００１６】
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】
【００１７】
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。
【００１８】
第１の態様において、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置は、
車両に搭載され、画像を、前記車両に備わる被投影部材に投影することで、運転者に前記画像の虚像を視認させ、かつ、前記運転者又は前記車両の所定位置を起点とした前記虚像までの距離である虚像表示距離を変更可能であるヘッドアップディスプレイ装置であって、前記運転者の視点位置を検出する視点位置検出部と、
画像生成部と、
前記運転者の視点位置が移動した場合に、前記視点位置検出部によって検出された視点位置の情報に基づいて視点位置の変化量、及び視点位置の変化の方向を検出し、検出された変化量及び変化の方向と、前記虚像表示距離と、に基づいて、前記画像生成部を制御して、運動視差による虚像の見え方の変化を強調するように前記虚像の位置を変化させる、又は、運動視差による前記虚像の見え方の変化を強調するように前記虚像の位置を変化させ、かつ、その虚像の位置の変化に対応するように前記虚像として表示される対象物の立体形状を変化させる虚像表示制御部と、
を有する、
又は、
前記運転者の視点位置が移動した場合に、前記視点位置検出部によって検出された視点位置の情報に基づいて、視点位置の変化の方向を検出し、検出された視点位置の変化の方向と、前記虚像表示距離と、に基づいて前記画像生成部を制御して、運動視差による前記虚像の見え方の変化を強調するように前記虚像の位置を変化させる、又は、運動視差による虚像の見え方の変化を強調するように前記虚像の位置を変化させ、かつ、その虚像の位置の変化に対応するように前記虚像として表示される対象物の立体形状を変化させる虚像表示制御部と、
を有する。
【００１９】
第１の態様では、虚像表示距離（虚像結像距離）を変更可能な、奥行き感のある虚像表示が可能なＨＵＤ装置（３ＤＨＵＤ装置等）において、運転者の視点位置がアイボックス内で移動した場合に、虚像表示制御部による虚像位置の変更制御が実施され、運動視差による虚像の見え方の変化を強調するように虚像の位置が変化する。このとき、虚像として表示される対象物が立体的な対象物（立体オブジェクト）である場合には、虚像の位置の変化と共に、虚像の位置の変化に対応するように、その対象物の立体形状を変化させる（例えば、正面しか見えていなかったものが側面も見えるように形状を変化させる）ことを併せて行ってもよい。
【００２０】
また、虚像表示制御部が虚像位置の変更制御を行う場合、その虚像位置の変更制御のための基礎となる情報として、「検出された視点位置の変化量」、「検出された視点位置の変化の方向」、「表示する対象物の虚像表示距離」の３つを採用する場合と、「検出された視点位置の変化の方向」及び「表示する対象物の虚像表示距離」の２つを採用する場合とが考えられる。前者の場合は、例えば、視点位置の変化の方向とは反対の方向に、視点位置の変化量及び虚像表示距離に基づいて算出される変化量だけ、虚像位置（虚像表示位置）を変化させることができる。なお、このとき、視点位置の変化量が増える（減少する）程、虚像位置の変化量を増やす（減らす）という制御を行ってもよく、あるいは、視点位置の変化量を予め複数の領域（ゾーン）に分けておき、検出された変化量がどのゾーンに属するかに応じて虚像位置の変化量を一義的に決定する、というような制御を行ってもよい。また、後者の場合は、視点位置の変化量は問題とせず、例えば、アイボックス内で閾値以上の視点位置の変化があったときは、虚像位置（虚像表示位置）を、予め定められている所定量だけ変化させる、という制御を行ってもよい。
【００２１】
第１の態様によれば、運転者の視点位置の移動によって自然に生じる相対的な運動視差を超える運動視差による、対象物の見え方の変化がもたらされる。言い換えれば、アイボックスの面積に制約があるＨＵＤ装置においても、運動視差による十分な表示変化（立体感を強調できる表示変化を含む）が実現され、距離知覚を助ける運動視差の恩恵を十分に得ることができる。別の見方をすれば、アイボックスの面積が実質的に拡張されたのと同様の効果を得ることができる。従って、アイボックス内において運動視差を効果的に生じさせて、運転者による虚像の距離知覚を容易化することが可能なＨＵＤ装置を提供することができる。
【００２２】
第１の態様に従属する第２の態様において、
前記虚像表示距離として、第１の虚像表示距離と、前記第１の虚像表示距離よりも短い第２の虚像表示距離と、を選択でき、かつ、前記第１の虚像表示距離における前記虚像の位置の変化量をＬ１とし、前記第２の虚像表示距離における前記虚像の位置の変化量をＬ２とする場合に、
前記虚像表示制御部は、Ｌ１≧０、かつ、Ｌ２＞Ｌ１となるように、前記虚像の位置を変化させてもよい。
【００２３】
第２の態様では、虚像表示距離として、第１の虚像表示距離と、第１の虚像表示距離よりも短い第２の虚像表示距離と、を選択できる場合に、第２の虚像表示距離が選択される場合（言い換えれば、運転者から見て、より近くに対象物の虚像が表示される場合）には、第１の虚像表示距離が選択される場合（言い換えれば、運転者から見て、より遠くに対象物の虚像が表示される場合）に比べて、虚像の変化量が大きくなるように（言い換えれば、Ｌ２＞Ｌ１となるように）、虚像の位置が制御される。これによって、運動視差による距離知覚により、運転者の、対象物の遠近の距離知覚が容易化される。
【００２４】
また、第１の虚像表示距離が選択される場合における虚像の位置の変化量Ｌ１は、Ｌ１≧０である。言い換えれば、対象物の虚像が運転者から見て遠くにある場合には、虚像位置の変更制御は実施しない場合もあり得る（Ｌ１＝０）。この場合であっても、対象物の虚像が運転者から見て近くにある対象物の虚像については、自然に生じる運動視差を超える運動視差による表示変化が実現されることから、上記と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
第１又は第２の態様に従属する第３の態様において、
前記虚像表示制御部は、前記視点位置の変化の方向とは反対の方向に、前記虚像の位置を変化させてもよい。
【００２６】
第３の態様では、検出された視点位置の変化の方向（例えば、右、左、上、下）とは反対の方向（例えば、左、右、下、上）の方向に、虚像の位置を変化させる。これによって、運動視差をより強調するような虚像位置の制御が実現される。
【００２７】
第１乃至第３の何れか１つの態様に従属する第４の態様において、
前記虚像表示制御部は、前記アイボックス内における、前記運転者の視点位置の、前記車両の幅方向である左右方向、又は、前記左右方向に直交する上下方向における変化を検出してもよい。
【００２８】
第４の態様では、車両を運転中の運転者の顔（目）が動くのは主に左右（及び上下）の方向と考えられることから、これらの方向における視線位置の変化を検出することとしている。但し、例えば、左右方向についての視点移動のみを検出する、というような変形は適宜、なし得る。また、例えば、運転者の顔（目）が斜めに移動した場合には、その移動を、左右や上下の成分に分解し、各成分を、各方向における変化量として検出してもよい。
【００２９】
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、
前記虚像表示制御部は、前記虚像の位置を変化させる場合に、前記視点位置の変化の方向に応じて変化量を異ならせてもよい。
【００３０】
第５の態様では、視点の変化の方向に基づいて、虚像位置の変化量を異ならせる（言い換えれば、変化量を調整する）ことを許容する。これによって、運動視差の強調による距離知覚を容易化するという効果はそのままにして、ＨＵＤ装置における虚像位置の変更制御の負担を軽減することが可能となる。例えば、視点が上下に移動する頻度は、視点が左右に移動する頻度に比べて少ないと考えられることから、視点が上下方向に移動した場合の虚像位置の変化量（変化量が零の場合もある）よりも、視点が左右に移動した場合の虚像位置の変化量を大きくすることが考えられる。また、視点が左右に移動する場合に、一方の目の視点が他方の目に近づくように移動する場合には、眉間の距離が限られていることからアイボックスの拡張には限度があり、よって運動視差の強調の程度を小さくし、他方の目から離れる方向に移動する場合には、運動視差の強調の程度をより大きくするといったことが考えられる。
【００３１】
第１乃至第５の何れか１つの態様に従属する第６の態様において、
前記虚像は、実景である対象物に重畳して表示する必要のない非重畳コンテンツの画像の虚像としてもよい。
【００３２】
第６の態様では、虚像位置の変更制御の対象となる虚像は、実景である対象物に重畳して表示する必要のない非重畳コンテンツの画像の虚像である。ＨＵＤ装置が表示するコンテンツには、一例として、実景に重畳するべき重畳コンテンツ（例えば、前方の車両の移動又は動きに応じてその車両位置に重畳される注意喚起マーク等）と、実景に重畳する必要のない（対象物の移動又は動きに応じて表示位置を動的に変化させる必要のない）非重畳コンテンツ（例えば、車速表示、制限速度表示、あるいは、例えば「東京」の文字及び進行方向を示す矢印等）と、が含まれる。ここで、重畳コンテンツの虚像について、運動視差を強調するための虚像位置の変更制御を行うと、実景の対象物に対する重畳の精度が低下するおそれがあるため、比較的自由に表示箇所を決めることが可能な非重畳コンテンツの虚像に関して、虚像位置の変更制御を実行するのが好ましい。
【００３３】
第１乃至第６の何れかの１つの態様に従属する第７の態様において、
第１の虚像と、虚像表示距離が前記第１の虚像よりも小さい第２の虚像と、が共に表示されている状態で、前記第１の虚像については、前記虚像表示制御部による虚像位置の変更制御を実施せず、前記第２の虚像についてのみ虚像位置の変更制御を実施する場合において、
前記虚像表示制御部は、
前記第１の虚像、第２の虚像の各々に対応する第１の画像、第２の画像を前記画像生成部が生成するに際し、
前記第２の虚像についての虚像位置の変更制御が行われた後であっても、前記第１、第２の各虚像との重複が生じないように、虚像の変化代としての間隔を確保して前記第１、第２の各画像を生成させてもよい。
【００３４】
第７の態様では、第１、第２の虚像を共に表示する（同時に表示する）場合を想定する。第２の虚像の虚像表示距離は、第１の虚像表示距離よりも小さいものとする。言い換えれば、第１の虚像は、運転者から見て遠くに表示され、第２の虚像は、運転者から見て近くに表示されるものである。また、ここでは、第１の虚像については虚像位置の変更制御は実施せず（上記の第２の態様におけるＬ１＝０の場合に相当する）、第２の虚像についてのみ虚像位置の変更制御を実施するものとする。このような場合には、第２の虚像のみ変移することから、第１、第２の各虚像の間隔が狭いと、運転者から見て、第１、第２の各虚像が重複する場合があり得る。そこで、第６の態様では、第２の虚像についての虚像位置の変更制御が行われた後であっても、第１、第２の各虚像との重複が生じないように、虚像の変化代としての間隔を確保して第１、第２の各画像を生成させることとする。これによって、各虚像が重複して虚像の視認性が低下するという問題が発生することを確実に防止することができる。
【００３５】
第１乃至第６の何れかの１つの態様に従属する第８の態様において、
第１の虚像と、虚像表示距離が前記第１の虚像よりも小さい第２の虚像と、が共に表示されている状態で、前記第１の虚像については、前記虚像表示制御部による虚像位置の変更制御を実施せず、前記第２の虚像についてのみ虚像位置の変更制御を実施する場合において、
前記虚像表示制御部は、
前記第１、第２の虚像に対応する第１、第２の画像を前記画像生成部が生成するに際し、
前記第２の虚像についての虚像位置の変更制御が行われると、前記運転者から見て、前記第１、第２の各虚像に重複が生じると予想される場合に、前記第１の画像から重複部分を削除させることで、一部が欠如した第１の画像を生成させてもよい。
【００３６】
第８の態様における前提の条件は、上記の第６の条件と同じである。但し、第７の態様では、第１、第２の虚像に対応する第１、第２の画像の生成に際し、運転者から見てより遠い位置にある第１の虚像に対応する第１の画像について、重複箇所を削除して、一部が欠如した画像を生成させ、これによって、第１、第２の虚像の重複を防止する。ここで、第２の虚像は、より近い位置にあって、運転者の視覚に与える影響が大きいと考えられることから、第２の虚像に対応する第２の画像を優先させ、第１の虚像に対応する第１の画像について、一部を削除する画像加工を施すように画像生成部を制御する。これによって、各虚像が重複して虚像の視認性が低下するという問題が発生することを確実に防止することができる。
【００３７】
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】
【００３８】
【図１】車両が直線状の道路を走行している運転シーンにおける、虚像表示距離の異なる２つの虚像の表示例を示す図である。
【図２】虚像表示距離を制御可能なヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置における虚像表示面の設定例を示す図である。
【図３】図３（Ａ）は、通常のアイボックスを示す図、図３（Ｂ）は、虚像位置の変更制御を実施した結果として実質的に拡張されたアイボックスを示す図、図３（Ｃ）〜図３（Ｅ）は、運動視差（運動視差による虚像の見え方の変化）を強調するように各虚像の位置を変更する例を示す図である。
【図４】本発明のＨＵＤ装置の全体構成の一例を示す図である。
【図５】本発明のＨＵＤ装置の、虚像表示制御部及び画像生成部の内部構成の一例を示す図である。
【図６】視差画像を用いた立体的な対象物（立体オブジェクト）の表示例を示す図である。
【図７】図４、図５に示されるＨＵＤ装置の主要な動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、２つの虚像を共に表示するときに、各虚像の重複が生じる可能性がある例を示す図、図８（Ｃ）、図８（Ｄ）は、虚像の変化代としての間隔を確保して各虚像の重複を生じさせない例を示す図である。
【図９】２つの虚像を共に表示するときに、より遠くに表示される虚像の一部を削除する（表示しない）ことによって各虚像の重複を生じない例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
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によって不当に限定されないことを留意すべきである。
【００４０】
図１は、車両が直線状の道路を走行している運転シーンにおける、虚像表示距離の異なる２つの虚像の表示例を示す図である。車両１０は、直線状の舗装された道路２を時速６０ｋｍ／ｈで走行している。道路２には白線（左側の側線Ｅ１、センターラインＥ２、右側の側線Ｅ３）が引かれている。車両１０は、被投影部材としてのウインドシールド（フロントガラス）３が設けられる。被投影部材は、コンバイナ等であってもよい。ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置（図１では不図示）による虚像の表示は、虚像表示領域５内において可能である。図１の例では、虚像表示領域５は、破線で示される矩形の領域として示されている。
【００４１】
図１の例では、左奥に第１の虚像ＮＶ１（「東京」という文字、及び「進行方向を示す矢印」からなるナビゲーション表示）が表示されており、右手前に、第２の虚像ＮＶ２（ここでは、２重丸の内側に「６０」と記載された制限速度表示）が表示されている。なお、車両１０のインストルメントパネル１１には、液晶表示装置等のディスプレイ（表示部）１３が設けられており、図１の例では、このディスプレイ（表示部）１３に、車速情報（ここでは「６０ｋｍ／ｈ」）が表示されている。また、ステアリングホイール（ハンドル）７には、ＨＵＤ装置１００のオン／オフやモード設定等を行うための操作部９が設けられている。運転者（ＨＵＤ装置のユーザー）は、この操作部９を操作することで、例えば、運動視差（運動視差による虚像の見え方）を強調する、虚像位置の変更制御を実施するか否かを、適宜、選択することが可能である。
【００４２】
図２は、虚像表示距離を制御可能なＨＵＤ装置における虚像表示面の設定例を示す図である。なお、図２において、運転者（ＨＵＤ装置１００のユーザー）１５の前方方向をＺ軸方向とし、車両１０の幅方向をＸ方向とし、上下方向（Ｘ方向に直交する方向、又は鉛直方向）をＹ方向とする（この点は、他の図面でも共通である）。
【００４３】
図２のＨＵＤ装置１００は、基本的には「２面ＨＵＤ装置」と称されるものであるが、ここでは、手前側の虚像表示面ＰＳ２の虚像表示距離Ｌ１０２が固定であり、一方、奥側の虚像表示面ＰＳ１については、虚像表示距離をＬ１００、Ｌ１０１（Ｌ１０１＜Ｌ１００）に切り換えることが可能となっている。したがって、よりダイナミックな、奥行き感のある虚像表示が可能である。なお、虚像表示距離がＬ１００である場合の虚像表示面をＰＳ１（ａ）と表記し、虚像表示距離がＬ１０１である場合の虚像表示面をＰＳ１（ｂ）と表記している。
【００４４】
ＨＵＤ装置１００は、例えば車両１０のダッシュボード（不図示）内に設置されており、下方から上方に向けて画像（画像の表示光）Ｋ１、Ｋ２を投影（投射）する。画像の表示光（以下、単に、表示光と称する場合がある）Ｋ１、Ｋ２は、その一部が、被投影部材としてのウインドシールド（コンバイナ等であってもよい）３で反射され、運転者（ユーザー）１５の目（瞳）１の位置に設定されているアイボックスＥＢの領域に集められる。これにより、運転者（ユーザー）１５は、虚像ＮＶ１、ＮＶ２を視認することができる。
【００４５】
ここで、第１の虚像ＮＶ１（「東京」という文字、及び「進行方向を示す矢印」からなるナビゲーション表示）は、奥側の虚像表示面ＰＳ１（ａ）又はＰＳ１（ｂ）上に表示され、第２の虚像ＮＶ２（ここでは、２重丸の内側に「６０」と記載された制限速度表示）は、手前側の虚像表示面ＰＳ２（虚像表示距離Ｌ１０２は固定）上に表示される。
【００４６】
次に、アイボックスＥＢについて説明する。ＨＵＤ装置１００の光学設計にあたっては、運転者（ＨＵＤ装置１００のユーザー）の目（瞳）１の位置を基準として、虚像を視認できる（虚像を視認することが可能である）範囲であるアイボックス（Ｅｙｅｂｏｘ）が設定されるのが通常である。ここで、「アイボックス」とは、例えば、運転者の目の位置を含む所定の幅を有する上下左右の領域である。
【００４７】
上述のとおり、車両１０のダッシュボード等に格納されるＨＵＤ装置１００からは、例えば、所定の立体角を有して画像の表示光（光線）Ｋ１、Ｋ２が被投影部材としてのウインドシールド３に投影（投射）される。その表示光Ｋ１、Ｋ２の一部が被投影部材としてのウインドシールド３で反射して運転者（ユーザー）１５に向かい、アイボックスＥＢ内に集められる。よって、アイボックスＥＢの範囲内であれば、運転者（ユーザー）１５の目（具体的には、例えば瞳）１の位置が上下左右に移動しても、虚像を視認することが可能である。
【００４８】
なお、「虚像を視認できる（虚像を視認することが可能である）範囲」としては、その範囲外となると虚像が見えなくなる、という意味での範囲と、その範囲外では、虚像の歪みが増大して適正な視認ができなくなる、という意味での範囲があるが、本明細書では、いずれであってもよいが、アイボックスを広義に解釈するとすれば、前者の意味で用いるのが一般的であろうと考えられる。
【００４９】
図３（Ａ）は、通常のアイボックスを示す図、図３（Ｂ）は、虚像位置の変更制御を実施した結果として実質的に拡張されたアイボックスを示す図、図３（Ｃ）〜図３（Ｅ）は、運動視差（運動視差による虚像の見え方の変化）を強調するように各虚像の位置を変更する例を示す図である。
【００５０】
図３（Ａ）において、本発明における虚像位置の変更制御を実施する前のアイボックス（従来のアイボックス）ＥＢは、目１の瞳を中心として、左右上下の各方向にＱ１ａ、Ｑ２ａ、Ｑ３ａ、Ｑ４ａの変化代が設けられている。Ｑ１ａ、Ｑ２ａ、Ｑ３ａ、Ｑ４ａは、例えば、５０ｍｍに設定されている。この変化代を超えて、視点（目１の瞳）の位置が変動すると、例えば虚像の視認ができなくなる。よって、図３（Ａ）のようなアイボックスＥＢの設定では、ＨＵＤ装置１００において得ることができる運動視差（運動視差による見え方の変化）は、Ｑ１ａ、Ｑ２ａ、Ｑ３ａ、Ｑ４ａの各変化代の距離相当の運動視差に限られる。
【００５１】
ここで、図３（Ｃ）〜図３（Ｅ）を参照する。図３（Ｃ）の例では、目（瞳）１が、右方向に、アイボックスＥＢを逸脱しない範囲で、距離Ｌ０（Ｌ０≦Ｑ１ａ）だけ移動した場合を想定する（なお、仮に、目（瞳）１の移動が、アイボックスＥＢを逸脱した場合は、逸脱した部分は、例えば無視する）。このとき、運動視差（運動視差による虚像の見え方の変化）が強調されるように、左奥（運転者の位置を基準としてより遠方）に表示される虚像ＮＶ１をＬ１（Ｌ１≧０）だけ左方向（目１の移動方向とは反対の方向）に移動する。また、右手前（運転者の位置を基準としてより近く）に表示される虚像ＮＶ２を、Ｌ２（Ｌ２＞Ｌ１）だけ左方向（目１の移動方向とは反対の方向）に移動する。なお、参照符号３００は、目（瞳）１の視野範囲を示している。
【００５２】
虚像位置が積極的に変更されることから、目１の移動に伴って自然に生じる運動視差を超える運動視差が実現されたことになり、これによって、より大きな見え方の変化が生じる。よって、遠くの虚像ＮＶ１と、近くの虚像ＮＶ２との距離感が鮮明となり、運転者（ユーザー）１５の運動視差による距離知覚が容易化される。
【００５３】
図３（Ｄ）の例では、右奥に虚像ＮＶ１が表示され、左手前に虚像ＮＶ２が表示され、また、目（瞳）１は、左方向にＬ０だけ移動される。図３（Ｄ）の例においても、図３（Ｃ）の例と同様に、目（瞳）１の移動方向とは反対の方向（ここでは右方向）に、虚像位置が積極的に変更され、上記と同様の効果が得られる。
【００５４】
図３（Ｅ）の例では、虚像ＮＶ１、ＮＶ２は、目（瞳）１から同じ距離だけ遠方にある。言い換えれば、各虚像ＮＶ１、ＮＶ２は、同じ虚像表示距離の虚像表示面上に表示されている。目（瞳）１が右方向にＬ０だけ移動されると、各虚像ＮＶ１、ＮＶ２は共に、左方向（目（瞳）１の移動方向とは反対の方向）にＬ１だけ移動される。ここで、Ｌ１が零ではない場合（Ｌ１≠０の場合）は、虚像位置の積極的な変更による上記の効果を得ることができる。
【００５５】
図３（Ｃ）〜図３（Ｅ）のような虚像位置の変更制御が実施されることで、自然に生じる運動視差を超える運動視差が実現されたことになり、これは、見方を変えれば、図３（Ｂ）に示されるように、拡大されたアイボックスＥＢ（Ｗ）が実現されたということができる。アイボックスＥＢ（Ｗ）において、目１の瞳を中心として、左右上下の各方向に設けられる変化代Ｑ１ｂ、Ｑ２ｂ、Ｑ３ｂ、Ｑ４ｂは、例えば１００ｍｍに設定され、図３（ａ）の例に比べて、変化代が２倍に拡大されている。
【００５６】
このように、本実施形態によれば、運転者の視点位置の移動によって自然に生じる相対的な運動視差を超える運動視差による、対象物の見え方の変化がもたらされる。言い換えれば、アイボックスの面積に制約があるＨＵＤ装置１００においても、運動視差による十分な表示変化（立体感を強調できる表示変化を含む）が実現され、距離知覚を助ける運動視差の恩恵を十分に得ることができる。別の見方をすれば、アイボックスＥＢの面積が実質的に拡張されたのと同様の効果を得ることができる。従って、アイボックスＥＢ内において運動視差を効果的に生じさせて、運転者１５による虚像の距離知覚を容易化することが可能なＨＵＤ装置１００が実現される。
【００５７】
図４は、本発明のＨＵＤ装置の全体構成の一例を示す図である。なお、図４において、前掲の図面と共通する部分には、同じ参照符号を付している（この点は、他の図面についても同様である）。
【００５８】
ＨＵＤ装置１００は、ミラー７０、７１と、回動部７３を中心に所定角度の回動が可能な凹面鏡であるミラー７２と、画像形成部を構成するスクリーン４６ａ、４６ｂ、配光制御用のレンズ４４と、制御部３００と、を有する。スクリーン４６ａ及び配光制御用のレンズ４４は可動である。スクリーン４６ａの画像表示面４７ａに表示される画像Ｍａの出射光によって表示光Ｋ１が生成され、スクリーン４６ｂの画像表示面４７ｂに表示される画像Ｍｂの出射光によって表示光Ｋ２が生成される。表示光Ｋ１、Ｋ２（言い換えれば画像）は、被投影部材としてのウインドシールド３に投射され（言い換えれば、画像が投影され）、表示光Ｋ１、Ｋ２の一部がウインドシールド３にて反射してアイボックスＥＢに集められる。
【００５９】
なお、図４では、虚像表示の例として、図２で説明した例を用いている。また、運転者（ユーザー）１５の視点位置が、例えば、左右方向（Ｘ軸方向）にずれた場合には、虚像表示距離が最も短い虚像表示面ＰＳ２上の虚像ＮＶ２の変化量が最も大きくなる。虚像表示面ＰＳ１（ｂ）上の虚像ＮＶ１の変化量は、虚像ＮＶ２の変化量よりも小さい。また、虚像表示面ＰＳ１（ａ）上の虚像ＮＶ１については、ここでは変化させないものとする。
【００６０】
また、ＨＵＤ装置１００は、制御部３００を有する。制御部３００は、ミラー角度制御部３０１と、ミラー角度検出部３０２と、虚像表示制御部３０６と、車両１０に備わる実景撮像カメラ（例えば、赤外線ステレオカメラ等）２００から送られてくる撮像画像を解析する画像解析部３１４と、車両１０に備わる車両情報取得部３１２から送られてくる車両情報等に基づいて運転シーンを判定する運転シーン判定部３１６と、車両１０に備わる視点撮像カメラ（瞳カメラ）２０２からの視点情報が入力される視点情報入力部３１８と、視点位置検出部３２０と、虚像表示制御部３０６（視点変移検出部３４０、奥行き情報生成部３１等を有する）３０６と、画像生成部３３と、虚像表示距離制御部５０と、を有する。
【００６１】
虚像表示距離制御部５０は、レンズ駆動部５１と、スクリーン駆動部５３とを有する。レンズ駆動部５１及びスクリーン駆動部５３によってレンズ４４及びスクリーン４６ａの位置が、光路に沿って、言い換えれば、レンズ４４（及びスクリーン４６ａ）の光軸に沿う方向に移動することで、虚像表示面ＰＳ１（ａ）、（ｂ）を適宜、切り換えることができる。なお、スクリーン４６ｂは位置が固定である。上述のとおり、図４の例では、表示光Ｋ２は、制限速度を表示するために使用される。
【００６２】
また、凹面鏡であるミラー７２が回動部７３を中心として回動されると、その回動角の情報が、ミラー角度制御部３０１からミラー角度検出部３０２に供給される。検出されたミラー角度情報は、虚像表示制御部３０６及び画像生成部３３に供給される。
【００６３】
また、図４の例では、車両１０には、運転支援システム４０２や路車間通信システム４０４等と無線通信を行って各種の情報を取得する無線通信部３０８と、ＥＣＵ３１０と、バスＢＵＳと、車両情報取得部（あるいは車両情報入力部）３１２と、が備わっている。
【００６４】
図５は、本発明のＨＵＤ装置の、虚像表示制御部及び画像生成部の内部構成の一例を示す図である。
【００６５】
虚像表示制御部３０６は、視点変移検出部３４０（視点の変化量検出部３４２と、視点の変化方向検出部３４４とを含む）と、制御情報生成部３３１と、奥行き情報生成部３１と、を有する。また、画像生成部３３は、画像シフト制御部又はシフト後の３次元画像を生成する画像レンダリング部３３５を有する。
【００６６】
虚像表示制御部３０６の視点変移検出部３４０は、アイボックスＥＢ内において運転者１５の視点位置が移動した場合に、視点位置検出部３２０によって検出された視点位置の情報に基づいて、視点位置の変化量、及び視点位置の変化の方向を検出する。
【００６７】
制御情報生成部３３１には、変化量検出部３４２からの視点位置の変化量の情報（第１の情報）と、変化方向の検出部３４４からの視点位置の変化方向の情報（第２の情報）と、奥行き情報生成部３１が生成する奥行き情報（言い換えれば、虚像表示距離：第３の情報）と、が入力される。
【００６８】
制御情報生成部３３１は、検出された変化量及び変化の方向と、奥行き情報（虚像表示距離）と、に基づいて（言い換えれば、第１〜第３の各情報に基づいて）、又は、検出された視点位置の変化の方向と、虚像表示距離と、に基づいて（言い換えれば、第２、第３の情報に基づいて）、制御情報を生成し、これによって画像生成部３３を制御して、運動視差による虚像の見え方の変化を強調するように虚像ＮＶ１、ＮＶ２の位置を変化させる、又は、運動視差による虚像ＮＶ１、ＮＶ２の見え方の変化を強調するように虚像ＮＶ１、ＮＶ２の位置を変化させ、かつ、その虚像ＮＶ１、ＮＶ２の位置の変化に対応するように、虚像として表示される対象物（立体オブジェクト）の立体形状を変化させる。
【００６９】
画像生成部３３の画像シフト制御部又は画像レンダリング部３３５は、虚像表示制御部３０６から送られてくる制御情報に応じて、画像のシフト（ならびに、シフト後の３次元オブジェクトの立体形状生成）を実行する。
【００７０】
このように、運転者１５の視点位置がアイボックスＥＢ内で移動した場合に、虚像表示制御部３０６による虚像位置の変更制御が実施され、運動視差による虚像の見え方の変化を強調するように虚像の位置が変化する。このとき、虚像として表示される対象物が立体的な対象物（立体オブジェクト）である場合には、虚像の位置の変化と共に、虚像の位置の変化に対応するように、その対象物の立体形状を変化させる（例えば、正面しか見えていなかったものが側面も見えるように形状を変化させる）ことが併せて行われる。
【００７１】
また、上述のとおり、虚像表示制御部３０６が虚像位置の変更制御を行う場合、その虚像位置の変更制御のための基礎となる情報として、「検出された視点位置の変化量（第１の情報）」、「検出された視点位置の変化の方向（第２の情報）」、「表示する対象物の虚像表示距離（第３の情報）」の３つを採用する場合と、「検出された視点位置の変化の方向（第２の情報）」及び「表示する対象物の虚像表示距離（第３の情報）」の２つを採用する場合とが考えられる。
【００７２】
前者の場合は、例えば、視点位置の変化の方向とは反対の方向に、視点位置の変化量及び虚像表示距離に基づいて算出される変化量だけ、虚像位置（虚像表示位置）を変化させることができる。なお、このとき、視点位置の変化量が増える（減少する）程、虚像位置の変化量を増やす（減らす）という制御を行ってもよく、あるいは、視点位置の変化量を予め複数の領域（ゾーン）に分けておき、検出された変化量がどのゾーンに属するかに応じて虚像位置の変化量を一義的に決定する、という制御を行ってもよい。
【００７３】
また、後者の場合は、視点位置の変化量は問題とせず、例えば、アイボックスＥＢ内で閾値以上の視点位置の変化があったときは、虚像位置（虚像表示位置）を、予め定められている所定量だけ変化させる、という制御を行ってもよい。
【００７４】
また、虚像表示制御部３０６の視点変移検出部３４０には、運転シーン判定部３１６からの運転シーン情報が入力されている。これは、例えば、車両１０が、例えば大きな凹凸が多い未舗装の道を走行していたり、あるいは、カーブが続く坂道を走行していたりするような場合は、運動視差の強調による距離知覚は特に重要ではないことから、このような運転シーンでは制御情報を生成せず、直線状の道路を安定して走行している場合のように、運動視差の強調に適した運転シーンにて、効果的に上記の虚像位置の変更制御を実行しようとするものである。これによって、無駄な虚像位置の変更制御を行わずにすむ。
【００７５】
虚像位置の変更制御によって、運転者１５の視点位置の移動によって自然に生じる相対的な運動視差を超える運動視差による、対象物の見え方の変化がもたらされる。言い換えれば、アイボックスＥＢの面積に制約があるＨＵＤ装置１００においても、運動視差による十分な表示変化（立体感を強調できる表示変化を含む）が実現され、距離知覚を助ける運動視差の恩恵を十分に得ることができる。別の見方をすれば、アイボックスＥＢの面積が実質的に拡張されたのと同様の効果を得ることができる。従って、アイボックスＥＢ内において運動視差を効果的に生じさせて、運転者１５による虚像の距離知覚を容易化することが可能なＨＵＤ装置１００を提供することができる。
【００７６】
また、虚像表示距離として、第１の虚像表示距離と、第１の虚像表示距離よりも短い第２の虚像表示距離と、を選択でき、かつ、前記第１の虚像表示距離における虚像の位置の変化量をＬ１とし、第２の虚像表示距離における虚像の位置の変化量をＬ２とする場合に、
虚像表示制御部３０６は、Ｌ１≧０、かつ、Ｌ２＞Ｌ１となるように、虚像の位置を変化させてもよい。
【００７７】
言い換えれば、虚像表示距離として、第１の虚像表示距離と、第１の虚像表示距離よりも短い第２の虚像表示距離と、を選択できる場合に、第２の虚像表示距離が選択される場合（言い換えれば、運転者１５から見て、より近くに対象物の虚像が表示される場合）には、第１の虚像表示距離が選択される場合（言い換えれば、運転者から見て、より遠くに対象物の虚像が表示される場合）に比べて、虚像の変化量が大きくなるように（言い換えれば、Ｌ２＞Ｌ１となるように）、虚像の位置が制御されるのが好ましい。これによって、運動視差による距離知覚により、運転者１５の、対象物の遠近の距離知覚が容易化される。
【００７８】
また、第１の虚像表示距離が選択される場合における虚像の位置の変化量Ｌ１は、Ｌ１≧０である。言い換えれば、対象物の虚像が運転者１５から見て遠くにある場合には、虚像位置の変更制御は実施しない場合もあり得る（Ｌ１＝０）。この場合であっても、対象物の虚像が運転者１５から見て近くにある対象物の虚像については、自然に生じる運動視差を超える運動視差による表示変化が実現されることから、上記と同様の効果を得ることができる。
【００７９】
また、虚像表示制御部３０６は、上記のとおり、視点位置の変化の方向とは反対の方向に、虚像の位置を変化させてもよい。言い換えれば、検出された視点位置の変化の方向（例えば、右、左、上、下）とは反対の方向（例えば、左、右、下、上）の方向に、虚像の位置を変化させる。これによって、運動視差をより強調するような虚像位置の制御が実現される。
【００８０】
また、虚像表示制御部３０６は、アイボックスＥＢ内における、運転者１５の視点位置の、車両１０の幅方向（Ｘ軸方向）である左右方向、又は、左右方向に直交する上下方向（Ｙ軸方向）における変化を検出してもよい。車両１０を運転中の運転者１５の顔（目）が動くのは主に左右（及び上下）の方向と考えられることから、これらの方向における視線位置の変化を検出することとしている。但し、例えば、左右方向についての視点移動のみを検出する、というような変形は適宜、なし得る。また、例えば、運転者１５の顔（目）が斜めに移動した場合には、その移動を、左右や上下の成分に分解し、各成分を、各方向における変化量として検出してもよい。
【００８１】
また、虚像表示制御部３０６は、虚像の位置を変化させる場合に、視点位置の変化の方向に応じて変化量を異ならせてもよい。視点の変化の方向に基づいて、虚像位置の変化量を異ならせる（言い換えれば、変化の方向に応じて、変化量に重み付けをして調整する）ことを許容するものである。これによって、運動視差の強調による距離知覚を容易化するという効果はそのままにして、ＨＵＤ装置１００における虚像位置の変更制御の負担を軽減することが可能となる。
【００８２】
例えば、視点が上下に移動する頻度は、視点が左右に移動する頻度に比べて少ないと考えられることから、視点が上下方向に移動した場合の虚像位置の変化量（変化量が零の場合もある）よりも、視点が左右に移動した場合の虚像位置の変化量を大きくすることが考えられる。また、視点が左右に移動する場合に、一方の目の視点が他方の目に近づくように移動する場合には、眉間の距離が限られていることからアイボックスＥＢの拡張には限度があり、よって運動視差の強調の程度を小さくし、他方の目から離れる方向に移動する場合には、運動視差の強調の程度をより大きくするといったことが考えられる。
【００８３】
また、虚像位置の変更制御の対象とする虚像は、例えば、実景である対象物に重畳して表示する必要のない非重畳コンテンツの画像の虚像としてもよい。ＨＵＤ装置１００が表示するコンテンツには、一例として、実景に重畳するべき重畳コンテンツ（例えば、前方の車両の移動又は動きに応じてその車両位置に重畳される注意喚起マーク等）と、実景に重畳する必要のない（対象物の移動又は動きに応じて表示位置を動的に変化させる必要のない）非重畳コンテンツ（例えば、車速表示、制限速度表示、あるいは、例えば「東京」の文字及び進行方向を示す矢印等）と、が含まれる。
【００８４】
ここで、重畳コンテンツの虚像について、運動視差を強調するための虚像位置の変更制御を行うと、実景の対象物に対する重畳の精度が低下するおそれがあるため、比較的自由に表示箇所を決めることが可能な非重畳コンテンツの虚像に関して、虚像位置の変更制御を実行することが好ましい。但し、重畳コンテンツについての虚像位置の変更制御の実行を排除するものではない。
【００８５】
図６は、視差画像を用いた立体的な対象物（立体オブジェクト）の表示例を示す図である。上記の説明において、虚像として表示する対象が立体的オブジェクトであってよい旨を述べたが、ここでは、その立体的オブジェクトの虚像の生成方法を簡単に説明する。
【００８６】
図６において、左目１Ｌに対応させて左目用の視差画像ＱＰ４Ｌを表示し、右目１Ｒに対応させて右目用の視差画像ＱＰ４Ｒを表示する。各視差画像ＱＰ４Ｌ、ＱＰ４Ｒを、各目１Ｌ、１Ｒで同時に見ると、各視差画像が合成されて、立体的な虚像ＱＰ４（Ｉ）が視認される。ここで、各目１Ｌ、１Ｒが、例えば、左又は右にずれると、そのずれの分だけ、運動視差が生じるが、その運動視差を強調するように、各視差画像ＱＰ４Ｌ、ＱＰ４Ｒを積極的にずらすことで、立体的な虚像ＱＰ４（Ｉ）の位置、及び立体的形状が変化する。したがって、そのような位置や立体的形状の変化を生じさせるように、図５の虚像表示制御部３０６が制御情報を生成し、図５の画像レンダリング部３３５が、変化後の各視差画像を生成することで、立体的なオブジェクトの奥行き感（距離感）を、運転者（ユーザー）１５によりはっきりと知覚させることができる。
【００８７】
図７は、図４、図５に示されるＨＵＤ装置の主要な動作手順の一例を示すフローチャートである。虚像表示制御部３０６の視点変移検出部３４０によって、アイボックス内での視点変移が検出されると（ステップＳ１）、視点変移検出部３４０は、運転シーン情報に基づいて、現在の運転シーンが、虚像位置変更制御が有効な運転シーンであるか（例えば、直線状の舗装された道路を進行しているような運転シーンであるか）を判定する（ステップＳ２）。なお、ステップＳ１、Ｓ２で、Ｎの場合はステップＳ１に戻り、ステップＳ２でＹの場合は、ステップＳ３に移行する。
【００８８】
ステップＳ３では、視点変移検出部３４０の視点の変化量検出部３４２、視点の変化方向の検出部３４４の各々によって、アイボックスＥＢ内における視点の変化量と変化の方向（視点のずれ量とずれ方向）が検出される。
【００８９】
次に、ステップＳ４にて、虚像位置変更制御部４０６の制御情報生成部３３１が、視点の変化量、変化の方向、及び虚像表示距離、又は、視点の変化方向及び虚像表示距離に基づいて、虚像位置の変更制御のための制御情報を生成する。
【００９０】
次に、ステップＳ５にて、画像シフト制御部又は画像レンダリング部３３５が、虚像位置をシフトさせるための画像のシフトを実行し、あるいは、シフト後の３次元オブジェクトの画像のレンダリングを実行する。
【００９１】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、２つの虚像を共に表示するときに、各虚像の重複が生じる可能性がある例を示す図、図８（Ｃ）、図８（Ｄ）は、虚像の変化代としての間隔を確保して各虚像の重複を生じさせない例を示す図である。
【００９２】
先に説明した図１の虚像の表示例では、第１、第２の虚像ＮＶ１、ＮＶ２が道路を挟んで、左右に分かれて表示されていることから、各虚像間の間隔は十分にある。しかし、２つの虚像が同時に表示され、かつ、それらの虚像が、互いに近接して表示される、ということも想定され得る。この場合には、各虚像の間隔はかなり狭い場合も想定され得る。
【００９３】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示される例では、第１の虚像ＮＶ１と、虚像表示距離が第１の虚像ＮＶ１よりも小さい第２の虚像ＮＶ２と、が共に表示されている状態で、第１の虚像ＮＶ１については、虚像表示制御部に３０６による虚像位置の変更制御を実施せず、第２の虚像ＮＶ２についてのみ虚像位置の変更制御が実施されるものとする。
【００９４】
ここで、図８（Ａ）の場合は、運転者（ユーザー）１５の目１が、距離Ｌ０だけ左方向（＋Ｘ軸方向）に移動し、これに対応して、第２の虚像ＮＶ２の位置が右側（−Ｘ軸方向）に距離Ｌ２だけシフトされる。この場合は、運転者（ユーザー）１５から見た、各虚像ＮＶ１、ＮＶ２の重複は生じない。
【００９５】
これに対して、図８（Ｂ）の場合は、運転者（ユーザー）１５の目１が、距離Ｌ０だけ右左方向（−Ｘ軸方向）に移動し、これに対応して、第２の虚像ＮＶ２の位置が左側（＋Ｘ軸方向）に距離Ｌ２だけシフトされる。この場合は、運転者（ユーザー）１５から見た、各虚像ＮＶ１、ＮＶ２の重複が生じ、運転者（ユーザー）１５の虚像の視認性が低下するという問題が生じる。
【００９６】
そこで、この対策として、虚像表示制御部３０６は、第１の虚像ＮＶ１、第２の虚像ＮＶ２の各々に対応する第１の画像、第２の画像（図４の画像表示部としてのスクリーン４６ａ、４６ｂの画像表示面４７ａ、４７ｂ上に形成される画像Ｍａ、Ｍｂ）を画像生成部３３が生成するに際し、第２の虚像ＮＶ２についての虚像位置の変更制御が行われた後であっても、第１、第２の各虚像ＮＶ１、ＮＶ２との間で重複が生じないように、虚像の変化代としての間隔を確保して第１、第２の各画像Ｍａ、Ｍｂを生成させる。
【００９７】
図８（Ｃ）、図８（Ｄ）の例では、共に、第２の虚像ＮＶ２の変化量である距離Ｌ２（あるいはＬ２’）に相当する変化代が確保されていることから、虚像位置の変更制御が実施された場合でも、運転者（ユーザー）１５から見た、各虚像ＮＶ１、ＮＶ２の重複は生じない。
【００９８】
ここで、図８（Ｃ）の場合、第２の虚像ＮＶ２の虚像表示距離はＬ５であり、図８（Ｄ）の場合、第２の虚像ＮＶ２の虚像表示距離はＬ５’（Ｌ５’＜Ｌ５）であり、これに応じて、図８（Ｃ）の場合は、第２の虚像ＮＶ２の位置の変化量はＬ２であり、図８（Ｄ）の場合は、第２の虚像ＮＶ２の位置の変化量はＬ２’（Ｌ２’＞Ｌ２）である。よって、虚像表示制御部３０６は、この第２の虚像ＮＶ２の位置の変化量に合わせて、変化代を、適応的に変更している。
【００９９】
このように、第２の虚像ＮＶ２についての虚像位置の変更制御が行われた後であっても、第１、第２の各虚像ＮＶ１、ＮＶ２との重複が生じないように、虚像の変化代としての間隔を確保して第１、第２の各画像Ｍａ、Ｍｂを生成させることで、各虚像が重複して虚像の視認性が低下するという問題が生じることを確実に防止することができる。
【０１００】
図９は、２つの虚像を共に表示するときに、より遠くに表示される虚像の一部を削除する（表示しない）ことによって各虚像の重複を生じない例を示す図である。
【０１０１】
図９の例における前提となる条件は、上記の図８における条件と同じである。言い換えれば、図９の例においても、第１の虚像ＮＶ１と、虚像表示距離が第１の虚像よりも小さい第２の虚像ＮＶ２と、が共に表示されている状態で、第１の虚像ＮＶ１については、虚像表示制御部３０６による虚像位置の変更制御が実施されず、第２の虚像ＮＶ２についてのみ虚像位置の変更制御が実施される。
【０１０２】
但し、図９の場合、第１、第２の虚像ＮＶ１、ＮＶ２に対応する第１、第２の画像（図４のＭａ、Ｍｂ）の生成に際し、虚像表示制御部３０６は、画像生成部３３を制御して、運転者１５から見てより遠い位置にある第１の虚像ＮＶ１に対応する第１の画像Ｍａについて、重複箇所を削除して、一部が欠如した画像を生成させ、これによって、第１、第２の虚像ＮＶ１、ＮＶ２の重複を防止する。
【０１０３】
図９において、第１の虚像ＮＶ１の、第２の虚像ＮＶ２との重複部分（図中、黒く塗りつぶされて表示される領域Ｚ１）が削除されることで、視覚的な影響の大きい第２の虚像ＮＶ２については、虚像同士の重複による虚像の視認性の低下が生じない。また、第１の虚像ＮＶ１については、一部が削除されるが、第１の虚像ＮＶ１は遠くに見えているため、画像の一部の欠如によって生じる、運転者（ユーザー）１５の違和感は軽減され、特に問題は生じない。
【０１０４】
以上説明したように、本発明によれば、例えば、アイボックス内において運動視差を効果的に生じさせて、運転者による虚像の距離知覚を容易化することが可能なＨＵＤ装置を提供することが可能となる。
【０１０５】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、種々、変形、応用が可能である。例えば、虚像表示距離が異なる虚像表示面をより多く設定できるＨＵＤ装置（マルチレイヤ―３ＤＨＵＤ装置）にも、本発明を適用することが可能である。また、本発明において実施される虚像位置の変更制御は、車両の運転のシミュレータ等にも応用することが可能である。
【０１０６】
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】
【０１０７】
２・・・道路、３・・・被投影部材（ウインドシールド等）、１０・・・車両（乗り物）、３１・・・奥行き情報生成部、３３・・・画像生成部、５０・・・虚像表示距離制御部、１００・・・ＨＵＤ装置、２００・・・実景撮像カメラ（例えば、赤外線ステレオカメラ等）、２０２・・・視点撮像カメラ（瞳カメラ）、３００・・・制御部、３０１・・・ミラー角度制御部３０１、３０２・・・ミラー角度検出部、３０６・・・虚像表示制御部、３１４・・・画像解析部、３１６・・・運転シーン判定部、３１８・・・視点情報入力部、３２０・・・視点位置検出部、３３１・・・制御情報生成部、３３５・・・画像シフト制御部又は画像レンダリング部、３４０・・・視点変移検出部、ＮＶ１、ＮＶ２・・・第１、第２の虚像、ＰＳ１（ａ）、ＰＳ１（ｂ）、ＰＳ２・・・虚像表示面、Ｌ０・・・視点の変化量（移動量）、Ｌ１、Ｌ２・・・虚像位置の変化量（移動量、シフト量）、Ｌ１００〜Ｌ１０２、Ｌ５、Ｌ５’・・・虚像表示距離（虚像結像距離）。
【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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