(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を表示する映像表示面と、
前記映像表示面に表示された前記映像をユーザに視認させることによって前記映像の虚像を生成する虚像生成手段と、
前記ユーザに対して案内対象となる案内対象地点を取得する案内対象地点取得手段と、
前記ユーザが前記案内対象地点を視認可能か否かを判定する視認判定手段と、を有し、
前記虚像生成手段は、
前記ユーザの周辺に前記案内対象地点があって、前記ユーザが該案内対象地点を視認可能と判定された場合には、前記案内対象地点の位置を示す矢印の虚像を周辺環境に重畳させて前記ユーザに視認させることにより前記案内対象地点の案内を行う第１の虚像を生成し、
前記ユーザの周辺に前記案内対象地点があって、前記ユーザが該案内対象地点を視認できないと判定された場合には、前記案内対象地点の位置を示す矢印の虚像を周辺環境に重畳させずに前記ユーザに視認させることにより前記案内対象地点の案内を行う第２の虚像を生成し、
前記第１の虚像と前記第２の虚像との間で生成する虚像を切り替える際に、切り替え前後で前記第１の虚像の矢印の先端と前記第２の虚像の矢印の先端とが前記ユーザから同位置に視認されるように切り替えることを特徴とする虚像表示装置。
【請求項２】
前記ユーザから前記虚像生成手段により生成される虚像までの距離である生成距離を変更する距離変更手段を有し、
前記第１の虚像を生成する際の生成距離よりも前記第２の虚像を生成する際の生成距離を短い距離とすることを特徴とする請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記ユーザの周辺の地形情報を取得する地形情報取得手段を有し、
前記視認判定手段は、前記ユーザの周辺の地形情報に基づいて前記ユーザが前記案内対象地点を視認可能か否かを判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記虚像生成手段は、前記ユーザが該案内対象地点を視認可能な状態と前記ユーザが該案内対象地点を視認できない状態とが所定間隔以下で繰り返される間において、前記第２の虚像を継続して生成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記虚像生成手段は、
前記第１の虚像を生成する場合には、前記ユーザから視認される前記案内対象地点の位置が変位した際に、前記ユーザから視認される前記案内対象地点の位置に対応させて矢印の形状又は虚像を生成する位置を変更し、
前記第２の虚像を生成する場合には、前記第２の虚像を生成する間において矢印の形状及び虚像を生成する位置を固定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記ユーザが乗車する車両に設置され、
前記車両の走行予定経路を取得する経路取得手段を有し、
前記案内対象地点は、前記走行予定経路に沿って前記車両が走行する為に道なり方向以外に通過する必要のある分岐点がある場合に、該分岐点において前記車両が進入する経路であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の虚像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、案内対象地点を案内する虚像を表示する虚像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両等の移動体の乗員に対して経路案内や障害物の警告等の運転情報を提供する情報提供手段として、様々な手段が用いられている。例えば、移動体に設置された液晶ディスプレイによる表示や、スピーカから出力する音声等である。そして、近年、このような情報提供手段の一つとして、ヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤという）のような人間の目の錯覚を利用して実際に映像が表示された位置と異なる空間上に映像を視認させる虚像表示装置がある。
【０００３】
ここで、虚像表示装置によってより効果的な情報の提供を行う為には、虚像を生成する位置（より具体的には虚像を視認するユーザから虚像までの距離）を適切に設定することが重要である。そこで、例えば特開２０１３−１１６４５号公報では、凹面鏡の角度を変更することによって、ユーザから生成される虚像までの距離を変更可能に構成する技術について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１６４５号公報（第５−６頁、図９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、案内対象となる案内対象地点（例えば、歩行者、前方車両、交差点等のユーザに視認させる必要がある地点）を上記虚像によって確実に特定させる為には、ユーザから視認できる案内対象地点の周辺環境に虚像を重畳して表示することが効果的である。しかしながら、ユーザから案内対象地点が常に視認できるとは限らず、例えば建物等の障害物に隠れてユーザから案内対象地点が視認できない状況も考えられる。
【０００６】
そのような状況においても案内対象地点の周辺環境に虚像を重畳して表示する構成とすると、障害物に虚像が重畳して表示されることとなり、重畳表示させることによって逆に案内対象地点をユーザに特定させることが難しくなる問題があった。例えば、障害物が案内対象地点であると誤認されたり、障害物に虚像が埋め込まれるように視認されることによって虚像が視認し難くなることが考えられる。
【０００７】
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、ユーザが案内対象地点を視認できているか否かに関わらず、矢印の虚像によって案内対象地点をユーザに適切に案内することを可能にした虚像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため本発明に係る虚像表示装置は、映像を表示する映像表示面と、前記映像表示面に表示された前記映像をユーザに視認させることによって前記映像の虚像を生成する虚像生成手段と、前記ユーザに対して案内対象となる案内対象地点を取得する案内対象地点取得手段と、前記ユーザが前記案内対象地点を視認可能か否かを判定する視認判定手段と、を有し、前記虚像生成手段は、前記ユーザの周辺に前記案内対象地点があって、前記ユーザが該案内対象地点を視認可能と判定された場合には、前記案内対象地点の位置を示す矢印の虚像を周辺環境に重畳させて前記ユーザに視認させることにより前記案内対象地点の案内を行う第１の虚像を生成し、前記ユーザの周辺に前記案内対象地点があって、前記ユーザが該案内対象地点を視認できないと判定された場合には、前記案内対象地点の位置を示す矢印の虚像を周辺環境に重畳させずに前記ユーザに視認させることにより前記案内対象地点の案内を行う第２の虚像を生成し、前記第１の虚像と前記第２の虚像との間で生成する虚像を切り替える際に、切り替え前後で前記第１の虚像の矢印の先端と前記第２の虚像の矢印の先端とが前記ユーザから同位置に視認されるように切り替えることを特徴とする。
尚、「案内対象地点を視認できない」とは、案内対象地点の全部が視認できない場合としても良いし、案内対象地点の少なくとも一部が視認できない場合としても良い。
【発明の効果】
【０００９】
前記構成を有する本発明に係る虚像表示装置によれば、ユーザが案内対象地点を視認可能である場合には、案内対象地点の位置を示す矢印の虚像を周辺環境に重畳させてユーザに視認させるとともに、ユーザが案内対象地点を視認できない場合には、案内対象地点の位置を示す矢印の虚像を周辺環境に重畳させずにユーザに視認させるので、ユーザが案内対象地点を視認できているか否かに関わらず、矢印の虚像によって案内対象地点をユーザに適切に案内することが可能となる。特に、障害物等によって視界が遮られることにより、ユーザから案内対象地点が視認できず前方環境と重畳した案内を行うことが難しい状況となった場合であっても、虚像の表示態様を切り替えることによって案内対象地点を誤認させずに、案内対象地点のおよその位置をユーザに把握させることが可能となる。また、虚像の表示態様が途中で切り替わったとしても矢印の動きが最小限となり、ユーザの虚像を視認する負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るＨＵＤの車両への設置態様を示した図である。
【図２】本実施形態に係るＨＵＤの内部構成を示した図である。
【図３】プロジェクタの構成を示した図である。
【図４】スクリーンを示した図である。
【図５】スクリーンの傾斜態様を示した図である。
【図６】第１ミラー及び第２ミラーを示した図である。
【図７】第１ミラー及び第２ミラーを移動させることによる光路長の変更態様を示した図である。
【図８】虚像の生成距離を説明した図である。
【図９】車両の乗員から視認される虚像を示した図である。
【図１０】本実施形態に係るＨＵＤの構成を示したブロック図である。
【図１１】本実施形態に係る虚像生成処理プログラムのフローチャートである。
【図１２】第１ミラー及び第２ミラーが基準位置にある場合に生成される虚像の位置を示した図である。
【図１３】第１の虚像を生成する場合に、車両の乗員から視認できる虚像の一例を示した図である。
【図１４】第１ミラー及び第２ミラーがパネル表示位置にある場合に生成される虚像の位置を示した図である。
【図１５】第２の虚像を生成する場合に、車両の乗員から視認できる虚像の一例を示した図である。
【図１６】第１の虚像と第２の虚像との間で生成する虚像を切り替えるタイミングを示した図である。
【図１７】第１の虚像と第２の虚像との間で生成する虚像を切り替える際の虚像の生成位置を示した図である。
【図１８】本実施形態に係る視認判定処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。
【図１９】車両の乗員が視認できる視界範囲を示した図である。
【図２０】勾配によって車両の乗員の視界が遮られる場合について説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る虚像表示装置について、車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置に具体化した一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
先ず、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤという）１の構成について図１を用いて説明する。図１は本実施形態に係るＨＵＤ１の車両２への設置態様を示した図である。
【００１３】
図１に示すようにＨＵＤ１は、車両２のダッシュボード３内部に設置されており、内部にプロジェクタ４やプロジェクタ４からの映像が投射されるスクリーン５を有する。そして、スクリーン５に投射された映像を、後述のようにＨＵＤ１が備えるミラーや凹面鏡６を介し、更に運転席の前方のフロントウィンドウ７に反射させて車両２の乗員８に視認させるように構成されている。尚、スクリーン５に投射される映像としては、車両２に関する情報や乗員８の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物（他車両や歩行者）に対する警告、ナビゲーション装置で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報（右左折方向を示す矢印等）、路面に表示する警告（追突注意、制限速度等）、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等がある。
【００１４】
また、本実施形態のＨＵＤ１では、フロントウィンドウ７を反射して乗員８がスクリーン５に投射された映像を視認した場合に、乗員８にはフロントウィンドウ７の位置ではなく、フロントウィンドウ７の先の遠方の位置にスクリーン５に投射された映像が虚像９として視認されるように構成される。尚、乗員８が視認できる虚像９はスクリーン５に投射された映像であるが、凹面鏡６やミラーを介することによって上下方向や左右方向が反転する場合がある。尚、本実施形態では後述のように凹面鏡６と複数のミラーを介するが、ミラーの数を適正化することによりスクリーン５に投射された映像は、上下方向や左右方向が反転されることなく虚像９として視認されることとなる。また、フレネルレンズや凹面鏡６を介することによってサイズも変更する。
【００１５】
ここで、虚像９を生成する位置、より具体的には乗員８から虚像９までの距離（以下、生成距離という）Ｌについては、ＨＵＤ１が備える凹面鏡６やフレネルレンズの曲率、スクリーン５と凹面鏡６との相対位置等によって適宜設定することが可能である。例えば、凹面鏡６やフレネルレンズの曲率が固定であれば、スクリーン５において映像の表示された位置から凹面鏡６までの光路に沿った距離によって生成距離Ｌが決定される。そして、本実施形態のＨＵＤ１では、後述のようにスクリーン５と凹面鏡６との間で光路の方向を変更するミラーの位置を移動させたり、傾斜したスクリーン５に対して映像を投影する位置を変えることによってその距離を変更可能に構成する。その結果、生成距離Ｌを適宜変更可能となる。例えば生成距離Ｌを２．５ｍ〜４０ｍの間で変更することが可能である。
【００１６】
また、車両のフロントバンパの上方やルームミラーの裏側等にはフロントカメラ１０が設置される。フロントカメラ１０は、例えばＣＣＤ等の固体撮像素子を用いたカメラにより構成された撮像装置であり、光軸方向を車両の進行方向前方に向けて設置される。そして、フロントカメラ１０により撮像された撮像画像に対して画像処理が行われることによって、フロントウィンドウ７越しに乗員８に視認される前方環境（即ち虚像９が重畳される環境）の状況等が検出される。尚、フロントカメラ１０の代わりにミリ波レーダ等のセンサを用いても良い。
【００１７】
次に、図２を用いてＨＵＤ１のより具体的な構成について説明する。図２は、本実施形態に係るＨＵＤ１の内部構成を示した図である。
【００１８】
図２に示すようにＨＵＤ１は、プロジェクタ４と、スクリーン５と、凹面鏡６と、第１ミラー１１と、第２ミラー１２と、反射ミラー１３と、カバーガラス１５と、制御回路部１６と、ＣＡＮインターフェース１７とから基本的に構成されている。
【００１９】
ここで、プロジェクタ４は光源としてＬＥＤ光源やランプ光源やレーザ光源を用いた映像投射装置であり、例えばレーザ走査式プロジェクタとする。尚、プロジェクタ４としてはＤＬＰプロジェクタや液晶プロジェクタやＬＣＯＳプロジェクタを用いても良い。尚、レーザ走査式プロジェクタ以外を用いた場合にはプロジェクタ４に対して別途投射レンズを配置する必要がある。
【００２０】
図３はプロジェクタ４の構成を示した図である。図３に示すようにプロジェクタ４は、内部にレーザ光の光源１８を備えており、例えばレーザ走査式プロジェクタでは光源１８から出力されるレーザ光をＭＥＭＳミラー１９で反射させ、スクリーン５上に走査させることによってスクリーン５に所望の映像を投射する。
【００２１】
一方、スクリーン５は、プロジェクタ４から投射された映像が投射される被投射媒体であり、例えばすりガラス等の拡散板やマイクロレンズアレイ等からなる透過型スクリーンが用いられる。ここで、図４はスクリーン５を示した図である。
【００２２】
図４に示すようにスクリーン５は、映像が投射される映像投射面として被投射エリア２１を有しており、光源１８からの光を用いてプロジェクタ４から投射された映像が表示される。即ち、スクリーン５が映像の表示される映像表示面に相当する。尚、乗員８はプロジェクタ４によって投射された映像を投射側とは逆側から視認することとなる。
【００２３】
また、プロジェクタ４とスクリーン５の代わりに乗員８に視認させる映像を表示する手段として液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等を用いても良い。その場合には、液晶ディスプレイのバックライトや有機ＥＬディスプレイの発光素子が光源に相当し、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイにおいて映像の表示される面が液晶表示面に相当する。
【００２４】
また、スクリーン５は、スクリーン５と凹面鏡６とを結ぶ光源１８の光路２２に対して傾斜するように配置されている。より具体的には、生成される虚像９の下端が上端よりもユーザ側に位置する方向、即ち、図５に示すようにスクリーン５の上端が光源１８（プロジェクタ４）側となる方向に傾斜して配置されている。尚、スクリーン５の傾斜角θ（光路２２に対して垂直な面からの傾斜で定義する）は、生成距離Ｌを変更可能とする範囲（例えば２．５ｍ〜４０ｍ）や生成される虚像９を傾斜させる角度に基づいて適宜設定される。例えば３度とする。
【００２５】
また、凹面鏡６は、スクリーン５に表示された映像を拡大して反射させて乗員８に視認させることによって、乗員８の前方に映像の虚像９（図１参照）を生成する投影鏡である。そして、フロントウィンドウ７とともに虚像生成手段を構成する。尚、凹面鏡６としては、球面凹面鏡や、非球面凹面鏡、若しくは投影映像の歪みを補正するための自由曲面鏡が用いられる。
【００２６】
また、第１ミラー１１は、スクリーン５と凹面鏡６とを結ぶ光路２２に沿ってスクリーン５と凹面鏡６との間に配置され、スクリーン５から第１方向で入射する光路２２を、第１方向と異なる第２方向に変更する光の反射手段である。同じく第２ミラー１２は、スクリーン５と凹面鏡６とを結ぶ光路２２に沿ってスクリーン５と凹面鏡６との間に配置され、スクリーン５から第２方向で入射する光路２２を、第２方向と異なる第３方向に変更する光の反射手段である。特に本実施形態では、図６に示すように第１ミラー１１の反射面が第２ミラーの反射面となす角度が９０度で、更に、第１ミラー１１の反射面が第１方向となす角度が４５度、第２ミラー１２の反射面が第３方向となす角度が４５度となるように第１ミラー１１及び第２ミラー１２を配置する。即ち、本実施形態では特に第１方向と第３方向は互いに平行とされるとともに逆方向となるように構成する。
【００２７】
また、第１ミラー１１及び第２ミラー１２は、第１方向に沿って一体に移動可能に構成されている。具体的には、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の背面側にあるミラー駆動モータ２３を駆動させることによって、図６に示すように第１ミラー１１及び第２ミラー１２を第１方向と平行な方向に対して前後方向に移動させることが可能となる。
【００２８】
そして、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させることによって、スクリーン５から凹面鏡６までを結ぶ光路２２の光路長Ｘが変更されることとなる。具体的には図７に示すように第１ミラー１１及び第２ミラー１２を、スクリーン５に近づく方向へと移動させると光路長Ｘが短くなる。一方で、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を、スクリーン５から遠ざかる方向へと移動させると光路長Ｘが長くなる。具体的には光路長Ｘは、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の移動量の倍の距離を変位することとなる。即ち、第１ミラー１１及び第２ミラー１２をスクリーン５に近づく方向へと５ｍｍ移動させれば光路長Ｘは１ｃｍ短くなり、第１ミラー１１及び第２ミラー１２をスクリーン５から遠ざかる方向へと３ｍｍ移動させれば光路長Ｘは６ｍｍ長くなる。そして、光路長Ｘを変更させた結果、後述のように乗員８から虚像９までの距離である生成距離Ｌの長短を変更することが可能となる。
【００２９】
尚、本実施形態では図６に示すように第１方向と第３方向が互いに平行で逆方向となるように構成しているが、必ずしも第１方向と第３方向が互いに平行で逆方向となるように構成する必要はない。具体的には、第１方向と第３方向が９０度以上異なる方向となるように第１ミラー１１及び第２ミラー１２を配置すれば、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させることによって、スクリーン５から凹面鏡６までを結ぶ光路２２の光路長Ｘを変更することが可能である。
【００３０】
また、本実施形態では第１ミラー１１及び第２ミラー１２を第１方向に平行な方向へ移動させる構成としているが、必ずしも第１方向と平行な方向に移動させる必要はなく、第１方向と所定角度（例えば５度や１０度）異なる方向に移動させる構成としても良い。その場合であっても、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させることによって、スクリーン５から凹面鏡６までを結ぶ光路２２の光路長Ｘを変更することが可能である。
【００３１】
また、ミラー駆動モータ２３はステッピングモータからなる。そして、ＨＵＤ１は、制御回路部１６から送信されるパルス信号に基づいてミラー駆動モータ２３を制御し、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の光路２２に沿った位置を適切に位置決めすることが可能となる。
【００３２】
そして、上述のように光路２２に対して傾斜するようにスクリーン５を配置し、且つ第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を移動可能に構成した本実施形態のＨＵＤ１では、スクリーン５に対して投射される映像２６の位置を変更することや、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させることによって、図８に示すようにスクリーン５に投射された映像２６の虚像９が生成される位置（具体的には乗員８から虚像９までの距離である生成距離Ｌ）や虚像９の傾斜角を変更することが可能である。
【００３３】
ここで、生成距離Ｌや虚像９の傾斜角は、スクリーン５から凹面鏡６までを結ぶ光路２２の光路長Ｘとスクリーン５において映像２６が表示される位置、より具体的にはスクリーン５において映像２６の表示された位置から凹面鏡までの光路２２に沿った距離に依存する。従って、本実施形態では、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を移動させたり、傾斜したスクリーン５に対して映像２６を投影する位置を変えることによって生成距離Ｌや虚像９の傾斜角を変更することが可能である。具体的には、スクリーン５に投射する映像２６の位置を上方に移動させたり、第１ミラー１１及び第２ミラー１２をスクリーン５から遠ざかる方向へと移動させると、スクリーン５において映像２６の表示された位置から凹面鏡までの光路２２に沿った距離が長くなり、その結果、生成距離Ｌが長くなる（即ち、乗員８からはより遠くに虚像９が視認されるようになる）。また、第１ミラー１１及び第２ミラー１２をスクリーン５から遠ざかる方向へと移動させると、地表面に対する虚像９の傾斜の角度φは小さくなる（即ち、より地表面に平行に近い虚像９となる）。一方で、スクリーン５に投射する映像２６の位置を下方に移動させたり、第１ミラー１１及び第２ミラー１２をスクリーン５に近づく方向へと移動させると、スクリーン５において映像２６の表示された位置から凹面鏡６までの光路２２に沿った距離が短くなり、その結果、生成距離Ｌが短くなる（即ち、乗員８からはより近くに虚像９が視認されるようになる）。また、第１ミラー１１及び第２ミラー１２をスクリーン５に近づく方向へと移動させると、地表面に対する虚像９の傾斜の角度φは大きくなる（即ち、より地表面に垂直に近い虚像９となる）。
【００３４】
従って、ＨＵＤ１は、虚像９を生成する位置（具体的には乗員８から虚像９までの距離である生成距離Ｌ）を決定すると、決定された生成距離Ｌに対応する位置に虚像９を生成する為の光路長Ｘ（即ち、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置）やスクリーン５に対して映像２６を投射する位置を決定し、その後に決定された光路長Ｘとなるように第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させ、更にスクリーン５に対して映像２６を投射する位置も制御するように構成する。より具体的には、先ず第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を決定することによって生成距離Ｌを変更可能な下限値と上限値が設定され、その後にスクリーン５に対して映像２６を投射する位置を適宜変更することによって、設定された下限値から上限値までの範囲内で生成距離Ｌを変更可能に構成する。
【００３５】
尚、生成距離Ｌは、上述したようにスクリーン５において映像２６の表示された位置から凹面鏡までの光路２２に沿った距離に依存するので、特にスクリーン５に対して表示する映像２６の位置が、凹面鏡６からの距離が変わる方向（即ちスクリーン５の短辺方向）に変位した場合に変位する。また、映像２６の表示位置の変位量に対する生成距離Ｌの変位量は、映像２６が表示される位置から凹面鏡６までの距離で異なる。即ち、映像２６が表示される位置が凹面鏡６から遠い（即ち光路長Ｘが長い場合やスクリーン５の上方に投射する場合）ほど、映像２６の表示位置の変位量に対する生成距離Ｌの変位量は大きくなる。即ち、光路長Ｘが短い場合やスクリーン５の下方では、映像２６の表示位置を変位させても生成距離Ｌは大きく変わらないが、光路長Ｘが長い場合やスクリーン５の上方では、映像２６の表示位置をわずかに変位させた場合でも、生成距離Ｌが大きく変位することとなる。
【００３６】
また、生成距離Ｌを変更することが可能な範囲や虚像９の傾斜角度φを変更することが可能な範囲は、スクリーン５の傾斜角度θや第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動可能な範囲によって決定される。特に本実施形態では、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を最もスクリーン５側に移動させた状態では、傾斜角度φは９０度に極めて近い角度であって、映像２６の投射する位置に関わらず生成距離Ｌがほぼ２．５ｍとなるように設計する。一方、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を最もスクリーン５から離れた位置に移動させた状態では、傾斜角度φは０度に近い角度であって、被投射エリア２１の最も下方に投射された映像２６の虚像９の下端の生成距離Ｌが１５ｍであり、被投射エリア２１の最も上方に投射された映像２６の虚像９の上端の生成距離Ｌが４０ｍとなるように設計する。即ち、被投射エリア２１の下端から上端までに跨る映像２６を表示すると、乗員８からの距離が１５ｍから４０ｍの区間に跨る虚像９が生成されることとなる。
【００３７】
ここで、スクリーン５に対して投射された映像２６は、凹面鏡６によって反射されるが、第１ミラー１１、第２ミラー１２、反射ミラー１３においても反射されるので、生成される虚像９はスクリーン５に対して投射された映像と上下左右は反転しない像となる。即ち、スクリーン５の上方に投射された映像２６ほど、その映像２６に基づいて生成される虚像９も乗員８から鉛直方向上側に視認され、スクリーン５の下方に投射された映像２６ほど、その映像２６に基づいて生成される虚像９も乗員８から鉛直方向下側に視認される。従って、乗員８から遠くの位置に生成される虚像９ほど乗員８からは上方に視認できる。ここで、車両の乗員８がフロントウィンドウ７越しに前方環境を視認する場合には、基本的に遠くに位置するものほど上方に見える。従って、スクリーン５を傾斜させることによって視認できる前方環境と虚像９とを対応させ、虚像９と前方環境との重畳表示を見やすくすることが可能となる。
【００３８】
また、生成距離Ｌが長い虚像９ほど傾斜角φは小さくなるので、後述のように乗員８が案内対象となる案内対象地点を視認できており、周辺環境に重畳させて乗員８に視認させることにより案内を行う虚像９を生成する場合には、生成距離Ｌを長く設定する（例えば２０ｍとする）ことによって、虚像９をできる限り路面（地表面）に沿って生成する。その結果、生成された虚像９を周辺環境に適切に重畳させることが可能となる。一方で、乗員８が案内対象となる案内対象地点を視認できず、周辺環境に重畳させずに乗員８に視認させることにより案内を行う虚像９を生成する場合には、生成距離Ｌを短く設定する（例えば２．５ｍとする）ことによって、虚像９を路面（地表面）に対してできる限り垂直に生成する。その結果、虚像９が障害物等に埋め込まれることなく、ユーザに見易い虚像９を生成することが可能となる。
【００３９】
一方、反射ミラー１３は、図２に示すように第１ミラー１１及び第２ミラー１２によって反射された光源１８からの光を、凹面鏡６の方向に更に反射することによってＨＵＤ１内で光路２２を変更する光の反射手段である。
【００４０】
また、カバーガラス１５は、ＨＵＤ１の上面に配置された透過性の板状部材である。そして、スクリーン５に表示された映像は凹面鏡６によって反射され、カバーガラス１５を介して乗員８に視認させる。尚、カバーガラス１５としてはフレネルレンズを用いても良い。また、カバーガラス１５としてフレネルレンズを用いる場合には、凹面鏡６の代わりに平面の鏡を用いることも可能である。
【００４１】
また、制御回路部１６は、ＨＵＤ１の全体の制御を行う電子制御ユニットである。ここで、図１０は本実施形態に係るＨＵＤ１の構成を示したブロック図である。
【００４２】
図１０に示すように制御回路部１６は、演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ３１、並びにＣＰＵ３１が各種の演算処理を行うにあたってワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ３２、制御用のプログラムのほか、後述の虚像生成処理プログラム（図１１参照）等が記録されたＲＯＭ３３、ＲＯＭ３３から読み出したプログラムや後述の位置設定テーブルを記憶するフラッシュメモリ３４等の内部記憶装置を備えている。また、制御回路部１６は、プロジェクタ４、ミラー駆動モータ２３とそれぞれ接続され、プロジェクタ４や各種モータの駆動制御を行う。
【００４３】
また、ＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）インターフェース１７は、車両内に設置された各種車載器や車両機器の制御装置間で多重通信を行う車載ネットワーク規格であるＣＡＮに対して、データの入出力を行うインターフェースである。そして、ＨＵＤ１は、ＣＡＮを介して、各種車載器や車両機器の制御装置（例えば、ナビゲーション装置４８、ＡＶ装置４９等）と相互通信可能に接続される。それによって、ＨＵＤ１は、ナビゲーション装置４８やＡＶ装置４９等から取得した情報を投影可能に構成する。また、建物や高架などの構造物、樹木、道路構造、勾配等の地形に関する地形情報（地図情報）についてもナビゲーション装置４８から取得可能となる。
【００４４】
続いて、前記構成を有するＨＵＤ１においてＣＰＵ３１が実行する虚像生成処理プログラムについて図１１に基づき説明する。図１１は本実施形態に係る虚像生成処理プログラムのフローチャートである。ここで、虚像生成処理プログラムは車両のＡＣＣ電源がＯＮされた後に実行され、車両の乗員８に視認させる虚像９を生成するプログラムである。尚、以下の図１１にフローチャートで示されるプログラムは、ＨＵＤ１が備えているＲＡＭ３２やＲＯＭ３３に記憶されており、ＣＰＵ３１により実行される。
【００４５】
先ず、虚像生成処理プログラムではステップ（以下、Ｓと略記する）１において、ＣＰＵ３１は、ＣＡＮを介してナビゲーション装置４８から車両の現在位置の検出結果に基づいて取得する。尚、車両の現在位置は、高精度ロケーション技術を用いて詳細に特定することが望ましい。ここで、高精度ロケーション技術とは、車両後方のカメラから取り込んだ白線や路面ペイント情報を画像認識により検出し、更に、白線や路面ペイント情報を予め記憶した地図情報ＤＢと照合することにより、走行車線や高精度な車両位置を検出可能にする技術である。尚、高精度ロケーション技術の詳細については既に公知であるので省略する。
【００４６】
続いて、Ｓ２においてＣＰＵ３１は、車両の進行方向前方の所定距離以内（例えば１ｋｍ以内）に案内対象地点があるか否か判定する。ここで、“案内対象地点”は、ナビゲーション装置４８により走行案内を行う場合に乗員に案内対象となる地点である。具体的には、右左折対象となる分岐点、車両が進入する必要のある経路、前方車両や歩行者等の障害物、目的地の施設、道路標識等がある。以下の説明では、車両が走行予定経路に沿って走行する場合に、車両が道なり方向以外に通過する必要のある分岐点（以下、案内交差点という）がある場合に、該案内交差点において車両が進入する経路（以下、交差点進入経路という）を“案内対象地点”とする。従って、前記Ｓ２においてＣＰＵ３１は、先ずＣＡＮを介してナビゲーション装置４８から車両の走行予定経路、即ちナビゲーション装置４８で現在設定されている案内経路を取得する。そして、取得した走行予定経路に含まれる案内交差点及び交差点進入経路を特定した後に、前記Ｓ１で取得した車両の現在位置と比較し、車両の進行方向前方の所定距離以内（例えば１ｋｍ以内）に交差点進入経路があるか否か判定する。
【００４７】
そして、車両の進行方向前方の所定距離以内に案内対象地点があると判定された場合（Ｓ２：ＹＥＳ）には、Ｓ３へと移行する。それに対して、車両の進行方向前方の所定距離以内に案内対象地点が無いと判定された場合（Ｓ２：ＮＯ）には、虚像の生成を行うことなく当該虚像生成処理プログラムを終了する。
【００４８】
Ｓ３においてＣＰＵ３１は、後述の視認判定処理（図１８）を実行する。尚、視認判定処理は、車両周辺の地形情報（地図情報）と車両の現在位置とに基づいて前記Ｓ２で進行方向前方にあると判定された案内対象地点を車両の乗員が視認できるか否かを判定する処理である。
【００４９】
次に、Ｓ４においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ３の処理結果が、前記Ｓ２で進行方向前方にあると判定された案内対象地点を車両の乗員が視認できると判定された結果であったか否かを判定する。
【００５０】
そして、前記Ｓ３の処理結果が、前記Ｓ２で進行方向前方にあると判定された案内対象地点を車両の乗員が視認できると判定された結果であった場合（Ｓ４：ＹＥＳ）には、Ｓ５へと移行する。それに対して、前記Ｓ３の処理結果が、前記Ｓ２で進行方向前方にあると判定された案内対象地点を車両の乗員が視認できないと判定された結果であった場合（Ｓ４：ＮＯ）には、Ｓ８へと移行する。尚、車両の進行方向前方に複数の案内対象地点がある場合には、最も車両側にある案内対象地点を対象として前記Ｓ４の判定処理を行う。
【００５１】
続いて、Ｓ５においてＣＰＵ３１は、車両の現在位置から案対象地点までの間に、案内対象地点を車両の乗員８が視認できなくなると判定される区間があるか否か判定する。
ＣＰＵ３１は、前記Ｓ５の判定処理を行うに際し、先ずＣＡＮを介してナビゲーション装置４８から車両周辺の地形情報（地図情報）と車両の現在位置から案内対象地点までの走行予測経路を取得する。その後、走行予測経路上の各地点に車両がいる場合に、前記Ｓ２で進行方向前方にあると判定された案内対象地点を車両の乗員８が視認できるか否かを前記Ｓ３の視認判定処理と同様の方法で地点毎に判定する。そして、車両の乗員が案内対象地点を視認できないと判定された区間を特定する。
【００５２】
そして、車両の現在位置から案対象地点までの間に、案内対象地点を車両の乗員８が視認できなくなると判定される区間がある場合（Ｓ５：ＹＥＳ）には、Ｓ８へと移行する。それに対して、車両の現在位置から案対象地点までの間に、案内対象地点を車両の乗員８が視認できなくなると判定される区間がない場合（Ｓ５：ＮＯ）には、Ｓ６へと移行する。
【００５３】
Ｓ６においてＣＰＵ３１は、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を“基準位置”に設定する。ここで、“基準位置”は、被投射エリア２１の最も下方に投射された映像２６に基づいて生成される虚像９の下端の生成距離Ｌ（即ち被投射エリア２１内の映像２６の表示位置に基づく生成距離Ｌの変更可能範囲の下限）が１５ｍとなる光路長Ｘを実現する位置とする。例えば最もスクリーン５から離れた位置が“基準位置”となる。尚、前述したようにスクリーン５は光路２２に対して傾斜して配置されているので、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を“基準位置”に設定した場合には、被投射エリア２１の最も上方に投射された映像２６に基づいて生成される虚像９の上端の生成距離Ｌ（即ち被投射エリア２１内の映像２６の表示位置に基づく生成距離Ｌの変更可能範囲の上限）は、１５ｍより長い４０ｍとなる。即ち、被投射エリア２１の下端から上端までに跨る映像２６を表示すると、図１２に示すように乗員８からの距離が１５ｍから４０ｍの区間に跨る傾斜した虚像９が生成されることとなる。
【００５４】
尚、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の現在位置が、“基準位置（例えば最もスクリーン５から離れた位置）”に配置されていない場合には、ミラー駆動モータ２３を駆動させて、“基準位置”へと第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させる。また、本実施形態では“基準位置”を生成距離Ｌの変更可能範囲の下限が１５ｍとなる位置としているが、１５ｍ以外（例えば１０ｍや２０ｍ）としても良い。
【００５５】
次に、Ｓ７においてＣＰＵ３１は、プロジェクタ４へと信号を送信し、プロジェクタ４によるスクリーン５への映像の投射を開始する。尚、プロジェクタ４により投射される映像としては、車両２に関する情報や乗員８の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物（他車両や歩行者）に対する警告、ナビゲーション装置４８で設定された案内経路（走行予定経路）や案内経路に基づく案内情報（車両の進行方向を示す矢印等）、路面に表示する警告（追突注意、制限速度等）、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ画面等がある。特に本実施形態では、案内対象地点の位置を案内する矢印を出力する構成とする。また、案内対象地点は前述したように車両が走行予定経路に沿って走行する場合に、車両が道なり方向以外に通過する必要のある案内交差点がある場合に、該案内交差点において車両が進入する経路（交差点進入経路）とする。
【００５６】
その結果、例えばナビゲーション装置４８において案内経路が設定されており、車両の進行方向前方に右折対象となる案内交差点５１がある場合には、図１３に示すように車両の進行方向前方に交差点進入経路５２の位置を示す右向きの矢印の虚像９（第１の虚像）を生成する。尚、交差点進入経路５２は、案内交差点５１において右折後に進入する経路となる。また、矢印の虚像９は、周辺環境（図１３に示す例では案内交差点５１付近の路面）に重畳するように生成する。それによって、案内交差点５１において車両が進入すべき経路を乗員８は明確に特定することが可能となる。また、本実施形態では特に矢印の虚像９を地面上、より具体的には虚像９の下端が地面上に位置するように虚像９を生成する。尚、１５ｍ〜４０ｍの範囲内のどの位置に虚像９を生成するかについては、被投射エリア２１に対して映像２６を投射する位置に基づいて詳細に設定することが可能である。基本的には、乗員８から虚像９の下端までの距離が２０ｍとなる位置に映像２６を投射する。尚、車両が移動することによって車両の乗員８から視認できる案内対象地点の位置が変わると、それに伴って矢印の形状や位置も変更するように制御する。具体的には、矢印の先端が案内対象地点を指し示すように矢印の形状や位置を変更する。その後、Ｓ１０へと移行する。
【００５７】
一方、案内対象地点を車両の乗員８が視認できない、或いは現在は視認できても車両の現在位置から案対象地点までの間に視認できなくなる区間があると判定された場合（Ｓ４：ＮＯ、Ｓ５：ＹＥＳ）には、Ｓ８へと移行する。そして、Ｓ８においてＣＰＵ３１は、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を“パネル表示位置”に設定する。ここで、“パネル表示位置”は、被投射エリア２１の最も下方に投射された映像２６に基づいて生成される虚像９の下端の生成距離Ｌ（即ち被投射エリア２１内の映像２６の位置に基づく生成距離Ｌの変更可能範囲の下限）が２．５ｍとなる光路長Ｘを実現する位置とする。例えば最もスクリーン５に近づく位置が“パネル表示位置”となる。
【００５８】
尚、前述したように乗員８から接近した位置に生成される虚像９は路面に対してほぼ垂直となる。従って、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を“パネル表示位置”に設定した場合には、被投射エリア２１の最も上方に投射された映像２６に基づいて生成される虚像９の上端の生成距離Ｌ（即ち被投射エリア２１内の映像２６の位置に基づく生成距離Ｌの変更可能範囲の上限）についても２．５ｍ（より正確には２．５ｍわずかに長い距離）となる。即ち、被投射エリア２１の下端から上端までに跨る映像２６を表示すると、図１７に示すように乗員８からの距離が２．５ｍの位置に路面に対してほぼ垂直な虚像９が生成されることとなる。
【００５９】
尚、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の現在位置が、“パネル表示位置（例えば最もスクリーン５に近い位置）”に配置されていない場合には、ミラー駆動モータ２３を駆動させて、“パネル表示位置”へと第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させる。また、本実施形態では“パネル表示位置”を生成距離Ｌの変更可能範囲の下限が２．５ｍとなる位置としているが、“基準位置”よりも短い距離であれば２．５ｍ以外（例えば３ｍや４ｍ）としても良い。
【００６０】
また、前記Ｓ６や前記Ｓ８におけるミラー駆動モータ２３の駆動は、フラッシュメモリ３４から読み出した位置設定テーブルを用いて行う。ここで、位置設定テーブルは、設定可能な生成距離Ｌの変更可能範囲の下限毎（本実施形態では２．５ｍ（パネル表示位置）と１５ｍ（基準位置）の２種類）に対応付けて、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置（即ち光路長Ｘ）が規定されている。そして、ＣＰＵ３１は、位置設定テーブルに基づいて第１ミラー１１及び第２ミラー１２を“基準位置”や“パネル表示位置”へ移動させるのに必要なミラー駆動モータ２３の駆動量（パルス数）を決定する。その後、ＣＰＵ３１は、決定された駆動量だけミラー駆動モータ２３を駆動させる為のパルス信号をミラー駆動モータ２３へと送信する。そして、パルス信号を受信したミラー駆動モータ２３は、受信したパルス信号に基づいて駆動を行う。その結果、第１ミラー１１及び第２ミラー１２が“基準位置”や“パネル表示位置”へと移動することとなる。
【００６１】
次に、Ｓ９においてＣＰＵ３１は、プロジェクタ４へと信号を送信し、プロジェクタ４によるスクリーン５への映像の投射を開始する。尚、本実施形態では、Ｓ７と同様に案内対象地点の位置を案内する矢印を出力する構成とする。また、案内対象地点は前述したように車両が走行予定経路に沿って走行する場合に、車両が道なり方向以外に通過する必要のある案内交差点がある場合に、該案内交差点において車両が進入する経路（交差点進入経路）とする。但し、前記Ｓ９では、前記Ｓ７と異なり、周辺環境に重畳させずに乗員８に視認させることにより案内を行う虚像９を生成する。
【００６２】
例えばナビゲーション装置４８において案内経路が設定されており、車両の進行方向前方に右折対象となる案内交差点５１がある場合には、図１５に示すように車両の進行方向前方に交差点進入経路５２の位置を示す右向きの矢印の虚像９（第２の虚像）を生成する。尚、交差点進入経路５２は、案内交差点５１において右折後に進入する経路となる。また、矢印の虚像９は、乗員８から２．５ｍ先に周辺環境（図１５に示す例では案内交差点５１付近の路面）と重畳させずに生成する。
【００６３】
その結果、図１５に示すように障害物５３によって交差点進入経路５２が乗員から視認できない場合であっても、虚像９を生成する位置は自車両の先端に近い２．５ｍ先の位置となるので、障害物５３に虚像９が重畳されたり埋め込まれて視認されることがない。また、虚像９をできる限り路面に対して垂直方向に生成するので、乗員８に視認し易い虚像９となる。即ち、前方環境と重畳した案内を行うことが難しい状況となった場合であっても、虚像９の表示態様を切り替えることによって交差点進入経路５２のおよその位置を車両の乗員に把握させることが可能となる。尚、第２の虚像を生成する場合には、車両が移動することによって車両の乗員８から視認できる案内対象地点の位置が変わったとしても、矢印の形状や位置は基本的に変化させずに固定とする。
【００６４】
その後、Ｓ１０においてＣＰＵ３１は、車両が案内対象地点を通過したか否かを判定する。そして、車両が案内対象地点を通過したと判定された場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、Ｓ１１へと移行する。そして、Ｓ１１においてＣＰＵ３１は、プロジェクタ４による映像の投射を終了する。即ち、虚像９の生成を終了する。
【００６５】
一方、車両が案内対象地点を通過していないと判定された場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、Ｓ３へと戻る。そして、車両が案内対象地点を通過するまで虚像９の生成を継続して行う。
【００６６】
その結果、案内対象地点を車両の乗員８が視認できない、或いは現在は視認できても車両の現在位置から案対象地点までの間に視認できなくなる区間があると判定される間は、周辺環境に重畳させずに乗員８に視認させることにより案内を行う２の虚像を生成することとなる（Ｓ９）。一方で、案内対象地点を車両の乗員８が視認でき、且つ車両の現在位置から案対象地点までの間に視認できなくなる区間がない状況となった後は、周辺環境に重畳させて乗員８に視認させることにより案内を行う第１の虚像を生成することとなる（Ｓ７）。例えば、図１６に示す例では、地点Ａまでの区間は案内対象地点を車両の乗員８が視認できないので、第２の虚像が生成される。また、地点Ａから地点Ｂまでの区間は案内対象地点を車両の乗員８が視認できるが、その後に視認できなくなる区間があるので、第２の虚像が継続して生成される。また、地点Ｂから地点Ｃまでの区間は案内対象地点を車両の乗員８が視認できないので、第２の虚像が生成される。そして、地点Ｃから案内対象地点までの区間は案内対象地点を車両の乗員８が視認でき、その後に視認できなくなる区間もないので、第１の虚像が生成される。
【００６７】
即ち、車両の乗員８が案内対象地点を視認可能な状態と視認できない状態とが所定間隔以下で繰り返される間において、第２の虚像を継続して生成することとなる。その結果、虚像９の表示態様が頻繁に変化することを防止できる。尚、現在位置から案対象地点までの間に視認できなくなる区間があると判定された場合（Ｓ５：ＹＥＳ）であっても、その区間が遠い場合には、第２の虚像ではなく第１の虚像を生成する構成としても良い。例えば図１６に示す例では、地点Ａから地点Ｂまでの距離が長い（例えば３００ｍ以上の）場合には、地点Ａから地点Ｂまでの区間を車両が走行する間において第１の虚像を生成するようにしても良い。
【００６８】
また、本実施形態では第１の虚像と第２の虚像との間で生成する虚像９を切り替える際に、図１７に示すように第１の虚像の矢印の先端Ｘと第２の虚像の矢印の先端Ｙとが車両の乗員８から同位置に視認されるように切り替えるように構成する。それによって、虚像９の表示態様が切り替わったとしても矢印の動きが最小限となり、乗員８の虚像９を視認する負担を軽減できる。
【００６９】
次に、前記Ｓ３において実行される視認判定処理のサブ処理について図１８に基づき説明する。図１８は視認判定処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。
【００７０】
先ず、Ｓ２１においてＣＰＵ３１は、車両の前方環境の内、乗員８が視認できる範囲（以下、視界範囲という）を特定する。具体的には、ＣＡＮを介してナビゲーション装置４８から車両の現在位置と車両の方位と車両周辺の地図情報を取得し、図１９に示すように視界範囲６１を特定する。尚、フロントカメラ１０により撮像した画像から視界範囲を特定する構成としても良い。
【００７１】
次に、Ｓ２２においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ２１で特定された視界範囲内に、前記Ｓ２で進行方向前方にあると判定された案内対象地点が含まれているか否かを判定する。
【００７２】
そして、視界範囲内に案内対象地点が含まれていると判定された場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）には、Ｓ２３へと移行する。一方、視界範囲内に案内対象地点が含まれていないと判定された場合（Ｓ２２：ＮＯ）には、Ｓ２６へと移行する。
【００７３】
Ｓ２３においてＣＰＵ３１は、ＣＡＮを介してナビゲーション装置４８から車両周辺の地形情報（地図情報）を取得し、車両の乗員８と前記Ｓ２で進行方向前方にあると判定された案内対象地点との間に、視界を遮るものがあるか否か判定する。尚、「視界を遮るもの」は、建物や高架などの構造物、樹木、道路の側壁等の位置が不変のものを対象とする。一方で、道路上を移動する移動体である他車両、自転車、歩行者等の時間とともに位置が変位するものについては「視界を遮るもの」の対象から除外する。
【００７４】
そして、車両の乗員８と前記Ｓ２で進行方向前方にあると判定された案内対象地点との間に、視界を遮るものがあると判定された場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、Ｓ２６へと移行する。一方、車両の乗員８と前記Ｓ２で進行方向前方にあると判定された案内対象地点との間に、視界を遮るものが無いと判定された場合（Ｓ２３：ＮＯ）には、Ｓ２４へと移行する。
【００７５】
Ｓ２４においてＣＰＵ３１は、ＣＡＮを介してナビゲーション装置４８から車両周辺の地形情報（地図情報）を取得し、勾配によって車両の乗員８の視界が遮られるか否か判定する。具体的には、図２０に示すように上り坂を車両が走行している場合であって、上り坂が終了した先に案内対象地点があるような場合には、勾配によって車両の乗員８の視界が遮られると判定される。
【００７６】
そして、勾配によって車両の乗員８の視界が遮られると判定された場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）には、Ｓ２５へと移行する。一方、勾配によって車両の乗員８の視界が遮られないと判定された場合（Ｓ２４：ＮＯ）には、Ｓ２６へと移行する。
【００７７】
Ｓ２５においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ２で進行方向前方にあると判定された案内対象地点を車両の乗員が視認できると判定する。その後、Ｓ４へと移行する。
【００７８】
一方、Ｓ２６においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ２で進行方向前方にあると判定された案内対象地点を車両の乗員が視認できないと判定する。その後、Ｓ４へと移行する。
【００７９】
以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るＨＵＤ１によれば、プロジェクタ４から、映像をスクリーン５に投射し、スクリーン５に投射された映像を車両２のフロントウィンドウ７に反射させて車両の乗員８に視認させることによって、車両の乗員８が視認する映像の虚像９を生成する。また、ＨＵＤ１は、車両の乗員８の周辺に案内対象地点があって、乗員８が該案内対象地点を視認可能と判定された場合には、案内対象地点の位置を示す矢印の虚像９を周辺環境に重畳させて乗員８に視認させることにより案内対象地点の案内を行う（Ｓ７）。一方で、車両の乗員８の周辺に案内対象地点があって、乗員８が該案内対象地点を視認できないと判定された場合には、案内対象地点の位置を示す矢印の虚像９を周辺環境に重畳させずに乗員８に視認させることにより案内対象地点の案内を行う（Ｓ９）ように構成する。その結果、車両の乗員８が案内対象地点を視認できているか否かに関わらず、矢印の虚像によって案内対象地点をユーザに適切に案内することが可能となる。特に、障害物等によって視界が遮られることにより、車両の乗員８から案内対象地点が視認できず前方環境と重畳した案内を行うことが難しい状況となった場合であっても、虚像９の表示態様を切り替えることによって案内対象地点を誤認させずに、案内対象地点のおよその位置をユーザに把握させることが可能となる。
【００８０】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態ではＨＵＤ１によって車両２のフロントウィンドウ７の前方に虚像を生成する構成としているが、フロントウィンドウ７以外のウィンドウの前方に虚像を生成する構成としても良い。また、ＨＵＤ１により映像を反射させる対象はフロントウィンドウ７自身ではなくフロントウィンドウ７の周辺に設置されたバイザー（コンバイナー）であっても良い。
【００８１】
また、本実施形態では車両２に対してＨＵＤ１を設置する構成としているが、車両２以外の移動体に設置する構成としても良い。例えば、船舶や航空機等に対して設置することも可能である。また、アミューズメント施設に設置されるライド型アトラクションに設置しても良い。その場合には、ライドの周囲に虚像を生成し、ライドの乗員に対して虚像を視認させることが可能となる。
【００８２】
また、本実施形態では車両が走行予定経路に沿って走行する場合に、車両が道なり方向以外に通過する必要のある分岐点がある場合に、該分岐点において車両が進入する経路を“案内対象地点”としているが、案内対象となる地点であれば他の地点を案内対象地点としても良い。例えば、右左折対象となる分岐点、前方車両や歩行者等の障害物、目的地の施設、道路標識等を案内対象地点としても良い。
【００８３】
また、本実施形態では建物や高架などの構造物、樹木、道路の側壁、勾配等の位置が不変のもののみを考慮として車両の乗員８から案内対象地点が視認できるか否かを判定する構成としているが、他車両、自転車、歩行者等の時間とともに位置が変位するものについても考慮して判定しても良い。
【００８４】
また、本実施形態では第１ミラー１１及び第２ミラー１２を光路に沿って一体に移動させることによって、スクリーン５から凹面鏡６までを結ぶ光路２２の光路長Ｘを変更する構成としているが、第１ミラー１１や第２ミラー１２は固定とし、スクリーン５や凹面鏡６を光路に沿って移動させることによって、光路長Ｘを変更する構成としても良い。また、第１ミラー１１と第２ミラー１２は一体で移動可能な構成であれば、別々の駆動源で駆動させる構成としても良い。
【００８５】
また、本実施形態では第１ミラー１１及び第２ミラー１２を第１方向に平行な方向へ移動させる構成としているが、必ずしも第１方向と平行な方向に移動させる必要はなく、第１方向と所定角度（例えば５度や１０度）異なる方向に移動させる構成としても良い。その場合であっても、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させることによって、スクリーン５から凹面鏡６までを結ぶ光路２２の光路長Ｘを変更することが可能である。
【００８６】
また、本実施形態では、スクリーン５は、スクリーン５と凹面鏡６とを結ぶ光源１８の光路２２に対して傾斜するように配置されているが、光路２２に対して垂直となるように配置しても良い。その場合には、生成距離Ｌの変更は第１ミラー１１及び第２ミラー１２の移動のみによって行う。
【００８７】
また、本実施形態では投射レンズが不要となるレーザ走査式プロジェクタを用いているが、レーザ走査式プロジェクタ以外のプロジェクタ（例えば、ＤＬＰプロジェクタ、液晶プロジェクタ、ＬＣＯＳプロジェクタ）を用いても良い。また、プロジェクタ４とスクリーン５の代わりに乗員８に視認させる映像を表示する手段として液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等を用いても良い。
【００８８】
また、本実施形態ではＨＵＤ１のＣＰＵ３１が虚像生成処理プログラム（図１１、図１８）の各ステップを実行する構成としているが、ＨＵＤ１以外の車載器（例えばナビゲーション装置４８）や車両の制御を行うＥＣＵ等が一部または全部の処理を実行する構成としても良い。
【００８９】
また、本発明に係る虚像表示装置を具体化した実施例について上記に説明したが、虚像表示装置は以下の構成を有することも可能であり、その場合には以下の効果を奏する。
【００９０】
例えば、第１の構成は以下のとおりである。
映像を表示する映像表示面と、前記映像表示面に表示された前記映像をユーザに視認させることによって前記映像の虚像を生成する虚像生成手段と、前記ユーザに対して案内対象となる案内対象地点を取得する案内対象地点取得手段と、前記ユーザが前記案内対象地点を視認可能か否かを判定する視認判定手段と、を有し、前記虚像生成手段は、前記ユーザの周辺に前記案内対象地点があって、前記ユーザが該案内対象地点を視認可能と判定された場合には、前記案内対象地点の位置を示す矢印の虚像を周辺環境に重畳させて前記ユーザに視認させることにより前記案内対象地点の案内を行う第１の虚像を生成し、前記ユーザの周辺に前記案内対象地点があって、前記ユーザが該案内対象地点を視認できないと判定された場合には、前記案内対象地点の位置を示す矢印の虚像を周辺環境に重畳させずに前記ユーザに視認させることにより前記案内対象地点の案内を行う第２の虚像を生成することを特徴とする。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、ユーザが案内対象地点を視認可能である場合には、案内対象地点の位置を示す矢印の虚像を周辺環境に重畳させてユーザに視認させるとともに、ユーザが案内対象地点を視認できない場合には、案内対象地点の位置を示す矢印の虚像を周辺環境に重畳させずにユーザに視認させるので、ユーザが案内対象地点を視認できているか否かに関わらず、矢印の虚像によって案内対象地点をユーザに適切に案内することが可能となる。特に、障害物等によって視界が遮られることにより、ユーザから案内対象地点が視認できず前方環境と重畳した案内を行うことが難しい状況となった場合であっても、虚像の表示態様を切り替えることによって案内対象地点を誤認させずに、案内対象地点のおよその位置をユーザに把握させることが可能となる。
【００９１】
また、第２の構成は以下のとおりである。
前記ユーザから前記虚像生成手段により生成される虚像までの距離である生成距離を変更する距離変更手段を有し、前記第１の虚像を生成する際の生成距離よりも前記第２の虚像を生成する際の生成距離を短い距離とすることを特徴とする。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、ユーザと案内対象地点との間に障害物等がある場合であっても、障害物に虚像が重畳されたり埋め込まれて視認されることがない。
【００９２】
また、第３の構成は以下のとおりである。
前記ユーザの周辺の地形情報を取得する地形情報取得手段を有し、前記視認判定手段は、前記ユーザの周辺の地形情報に基づいて前記ユーザが前記案内対象地点を視認可能か否かを判定することを特徴とする。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、他車両や歩行者などを除き、構造物や勾配等の位置が不変のものを対象としてユーザが案内対象地点を視認可能か否かを判定するので、ユーザが案内対象地点を視認可能か否かの判定結果が頻繁に変わることが無い。従って、虚像の表示態様が頻繁に切り替わることを防止することが可能となる。
【００９３】
また、第４の構成は以下のとおりである。
前記虚像生成手段は、前記ユーザが該案内対象地点を視認可能な状態と前記ユーザが該案内対象地点を視認できない状態とが所定間隔以下で繰り返される間において、前記第２の虚像を継続して生成することを特徴とする。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、複雑な地形の区間をユーザが移動する場合において、虚像の表示態様が頻繁に切り替わることを防止することが可能となる。
【００９４】
また、第５の構成は以下のとおりである。
前記虚像生成手段は、前記第１の虚像と前記第２の虚像との間で生成する虚像を切り替える際に、前記第１の虚像の矢印の先端と前記第２の虚像の矢印の先端とが前記ユーザから同位置に視認されるように切り替えることを特徴とする。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、虚像の表示態様が切り替わったとしても矢印の動きが最小限となり、ユーザの虚像を視認する負担を軽減できる。
【００９５】
また、第６の構成は以下のとおりである。
前記虚像生成手段は、前記第１の虚像を生成する場合には、前記ユーザから視認される前記案内対象地点の位置が変位した際に、前記ユーザから視認される前記案内対象地点の位置に対応させて矢印の形状又は虚像を生成する位置を変更し、前記第２の虚像を生成する場合には、前記第２の虚像を生成する間において矢印の形状及び虚像を生成する位置を固定することを特徴とする。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、第１の虚像を生成する場合には、矢印の虚像によって案内対象地点の位置を正確にユーザに把握させることが可能となる。一方、第２の虚像を生成する場合には、矢印の形状や位置を固定することによってユーザに視認し易い虚像を生成することが可能となる。
【００９６】
また、第７の構成は以下のとおりである。
前記ユーザが乗車する車両に設置され、前記車両の走行予定経路を取得する経路取得手段を有し、前記案内対象地点は、前記走行予定経路に沿って前記車両が走行する為に道なり方向以外に通過する必要のある分岐点がある場合に、該分岐点において前記車両が進入する経路であることを特徴とする。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、車両が分岐点で進入すべき経路を車両の乗員であるユーザが視認できているか否かに関わらず、矢印の虚像によって車両が分岐点で進入すべき経路をユーザに適切に案内することが可能となる。
【符号の説明】
【００９７】
１      ヘッドアップディスプレイ装置
２      車両
３      ダッシュボード
４      プロジェクタ
５      スクリーン
６      凹面鏡
７      フロントウィンドウ
８      乗員
９      虚像
１０    フロントカメラ
１１    第１ミラー
１２    第２ミラー
１４    凹面鏡
２１    被投射エリア
２２    光路
２３    ミラー駆動モータ
３１    ＣＰＵ
３２    ＲＡＭ
３３    ＲＯＭ
３４    フラッシュメモリ
５１    案内交差点
５２    交差点進入経路
５３    障害物
６１    視界範囲
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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