(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のヘッドアップディスプレイおよび第２のヘッドアップディスプレイを有する車両用のヘッドアップディスプレイシステムであって、
前記第１および前記第２のヘッドアップディスプレイは、前記第１のヘッドアップディスプレイの光学的な中心線である第１の中心線と前記第２のヘッドアップディスプレイの光学的な中心線である第２の中心線とが交差する角度φが、φ＝θ＋αとなり、前記第１のヘッドアップディスプレイの仮想の映像出射点である第１の仮想出射点と前記第２のヘッドアップディスプレイの仮想の映像出射点である第２の仮想出射点との距離ＰＤが、ＰＤ＝Ｌ（Ｍ−Ｌ（Ｗ−Ｄ）／（Ｈ−Ｗ））／Ｗとなるように配置し、前記αは、α＝ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｌ）であり、前記θは、前記第１の仮想出射点の画角および前記第２の仮想出射点の画角であり、前記Ｗは、アイボックスの前記車両の車幅方向における長さであり、前記Ｌは、アイポイントから虚像面までの距離であり、前記Ｍは、前記アイポイントから虚像が見えなくなるまでの距離であり、前記Ｄは、両眼間隔であり、前記Ｈは、前記虚像が表示される虚像面の前記車両の車幅方向の長さである、ヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項２】
請求項１記載のヘッドアップディスプレイシステムにおいて、
前記第１のヘッドアップディスプレイは、前記第１の中心線がウィンドシールドまたはコンバイナの反射面に対して正面から運転者の瞳位置に到達するように配置し、
前記第２のヘッドアップディスプレイは、前記第２の中心線が前記ウィンドシールドまたはコンバイナの反射面に対して正面ではない角度にて入射して前記運転者の瞳位置に到達するように配置する、ヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項３】
請求項１記載のヘッドアップディスプレイシステムにおいて、
前記第１および前記第２のヘッドアップディスプレイは、前記第１のヘッドアップディスプレイの光学的な中心線がウィンドシールドまたはコンバイナの反射面に対して正面ではない角度から運転者の瞳位置に到達し、前記第２のヘッドアップディスプレイの光学的な中心線が前記ウィンドシールドまたはコンバイナの反射面に対して正面ではない角度にて入射して前記運転者の瞳位置に到達するように配置する、ヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項４】
第１のヘッドアップディスプレイおよび第２のヘッドアップディスプレイを有する車両用のヘッドアップディスプレイシステムであって、
前記第１および前記第２のヘッドアップディスプレイは、前記第１のヘッドアップディスプレイの光学的な中心線である第１の中心線と前記第２のヘッドアップディスプレイの光学的な中心線である第２の中心線とが交差する角度φが、φ＝θとなり、前記第１のヘッドアップディスプレイの仮想の映像出射点である第１の仮想出射点と前記第２のヘッドアップディスプレイの仮想の映像出射点である第２の仮想出射点との距離ＰＤが、ＰＤ＝Ｗとなるように配置し、前記θは、前記第１の仮想出射点の画角および前記第２の仮想出射点の画角であり、前記Ｗは、虚像を視認できるアイボックスの前記車両の車幅方向における長さである、ヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項５】
第１のヘッドアップディスプレイおよび第２のヘッドアップディスプレイを有する車両用のヘッドアップディスプレイシステムであって、
前記第１および前記第２のヘッドアップディスプレイは、前記第１のヘッドアップディスプレイの光学的な中心線である第１の中心線と前記第２のヘッドアップディスプレイの光学的な中心線である第２の中心線とが交差する角度φが、φ＝θとなり、前記第１のヘッドアップディスプレイの仮想の映像出射点である第１の仮想出射点と前記第２のヘッドアップディスプレイの仮想の映像出射点である第２の仮想出射点との距離ＰＤが、ＰＤ＝Ｄとなるように配置し、前記θは、前記第１の仮想出射点の画角および前記第２の仮想出射点の画角であり、前記Ｄは、両眼間隔である、ヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項６】
第１のヘッドアップディスプレイおよび第２のヘッドアップディスプレイを有する車両用のヘッドアップディスプレイシステムであって、
前記第１および前記第２のヘッドアップディスプレイは、前記第１のヘッドアップディスプレイの光学的な中心線である第１の中心線と前記第２のヘッドアップディスプレイの光学的な中心線である第２の中心線とが交差する角度φが、φ＝θ＋βとなり、前記第１のヘッドアップディスプレイの仮想の映像出射点である第１の仮想出射点と前記第２のヘッドアップディスプレイの仮想の映像出射点である第２の仮想出射点との距離ＰＤが、ＰＤ＝Ｄとなるように配置し、前記βは、β＝ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｌ）であり、前記θは、前記第１の仮想出射点の画角および前記第２の仮想出射点の画角であり、前記Ｗは、アイボックスの前記車両の車幅方向における長さであり、前記Ｌは、アイポイントから虚像面までの距離であり、前記Ｄは、両眼間隔である、ヘッドアップディスプレイシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ヘッドアップディスプレイシステムの技術に関し、特に、ヘッドアップディスプレイシステムの省スペース化および表示範囲の拡大に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  自動車などの車両においては、フロントガラスなどに情報を投射して表示するヘッドアップディスプレイ（Head Up Display、以下では「ＨＵＤ」と記載する場合がある）が用いられていることが知られている。【０００３】  このＨＵＤは、車速やエンジン回転数などの走行情報、あるいはカーナビゲーションなどの情報などを上述したようにフロントガラスに投射するものである。運転者は、ダッシュボードに組み込まれる計器盤、いわゆるインパネなどに視線を移動することなく情報を確認することができ、視線の移動量を低減させることができる。【０００４】  近年、ＨＵＤには、上述した走行情報やカーナビゲーションの情報に加えて、歩行者や障害物の検知などの安全運転を支援する情報などの様々な情報を表示することが要求されており、それに伴い、虚像が表示される表示範囲を拡大することが求められている。【０００５】  ＨＵＤの基本構成は、光学的に生成した映像をミラーなどを通じてフロントガラスに投射し、反射した映像光が運転者の眼に入射し、運転者はその虚像をフロントガラスの前方に視認するものである。よって、映像を反射させる上述したミラーを大型化すれば、表示範囲を拡大することができる。【０００６】  この種のＨＵＤにおける表示技術については、例えば運転者の目の高さに合わせて投射方向を調整し、虚像の歪みを小さくするものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１０７３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  上述したように、ＨＵＤの表示範囲を広くするために例えばミラーなどを大型化した場合には、映像などを生成して投射する投射ユニットが大型化してしまうことになる。この投射ユニットは、運転席側のスピードメータ、タコメータ、燃料計、水温計、および距離計などメータ類が収められているダッシュボード奥側のコンソール部に設けられている。【０００９】  このコンソール部の空間には、スペースの制限があるために、投射ユニットが大型化してしまうと、該投射ユニットをコンソール部に収めることが困難となったり、あるいは収まりきらないという問題が発生する恐れがある。【００１０】  本発明の目的は、ヘッドアップディスプレイシステムの収容性を犠牲にすることなく、虚像の表示範囲を拡大することのできる技術を提供することにある。【００１１】  本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。【００１３】  すなわち、代表的なヘッドアップディスプレイシステムは、車両のウィンドシールドに映像を投射することにより、運転者に対して車両の前方の風景に重畳させて虚像を表示する第１ヘッドアップディスプレイおよび第２のヘッドアップディスプレイを有する。【００１４】  第１および第２のヘッドアップディスプレイは、該第１のヘッドアップディスプレイの光学的な中心線である第１の中心線と該第２のヘッドアップディスプレイの光学的な中心線である第２の中心線とが交差する角度φが、φ＝θ＋αとなり、第１のヘッドアップディスプレイの仮想の映像出射点である第１の仮想出射点と第２のヘッドアップディスプレイの仮想の映像出射点である第２の仮想出射点との距離ＰＤが、ＰＤ＝Ｌ（Ｍ−Ｌ（Ｗ−Ｄ）／（Ｈ−Ｗ））／Ｗとなるように配置する。【００１５】  αは、α＝ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｌ）であり、θは、第１または第２の仮想出射点の画角であり、Ｗは、アイボックスの車両の車幅方向における長さであり、Ｌは、アイポイントから虚像面までの距離であり、Ｍは、アイポイントから虚像が見えなくなるまでの距離であり、Ｄは、両眼間隔であり、Ｈは、虚像面の水平表示幅である。【００１６】  特に、第１のヘッドアップディスプレイは、第１の中心線がウィンドシールドに対して直角に入射して運転者の瞳位置に到達するように配置する。また、第２のヘッドアップディスプレイは、第２の中心線がウィンドシールドに対して直角ではない角度にて入射して運転者の瞳位置に到達するように配置する。
【発明の効果】
【００１７】  本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。【００１８】  ヘッドアップディスプレイシステムの収容性を犠牲にすることなく、虚像の視認領域を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１によるＨＵＤシステムが有するＨＵＤの概要を示す説明図である。
【図２】図１のＨＵＤにおける内部構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図２のＨＵＤにおける車両情報の取得に係るハードウェア構成の例を示す説明図である。
【図４】図１のＨＵＤによる映像表示状態の一例を示す模式図である。
【図５】ＨＵＤの基本動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】図５の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図７】図４に示した光学系が直線状となるように簡易的に展開した説明図である。
【図８】本発明者の検討によるＨＵＤの配置の一例を示す説明図である。
【図９】図８のＨＵＤの配置の他の例を示す説明図である。
【図１０】図９のＨＵＤの配置の他の例を示す説明図である。
【図１１】図１０の２つの凸レンズを角度を付けて配置した際の一例を示す説明図である。
【図１２】実施の形態１によるＨＵＤシステムが有する２つのＨＵＤ１００における配置の一例を示す説明図である。
【図１３】図１２に示した２つのＨＵＤ１００における他の配置例を示す説明図である。
【図１４】図１２に示した２つのＨＵＤ１００における車両１の配置例を示す説明図である。
【図１５】実施の形態２による２つのＨＵＤにおける配置例を示す説明図である。
【図１６】図１５における２つのＨＵＤにおける他の配置例を示す説明図である。
【図１７】実施の形態３による２つのＨＵＤにおける配置例を示す説明図である。
【図１８】図１７における２つのＨＵＤにおける他の配置例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】  実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２１】  （実施の形態１）  〈概要〉  本実施の形態１では、２台のＨＵＤを用いて運転者が視認する虚像の表示領域を拡大するものである。その際、２台のＨＵＤの配置条件を設けることにより、それら２台のＨＵＤの設置スペースの増加を最小限に抑えることのできるＨＵＤシステムユニットについて説明する。
【００２２】  以下、実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】  〈ＨＵＤの基本構成例〉  ヘッドアップディスプレイシステムは、上述したように２つのＨＵＤを有する構成からなる。これら２つのＨＵＤは、同じ構成からなる。
【００２４】  まず、ヘッドアップディスプレイシステムが有するＨＵＤにおける構成の概要について説明する。
【００２５】  図１は、本実施の形態１によるＨＵＤシステムが有するＨＵＤの概要を示す説明図である。
【００２６】  ヘッドアップディスプレイシステムは、図１に示すヘッドアップディスプレイであるＨＵＤ１００を２台有する構成からなる。このＨＵＤ１００は、図１に示すように、車両１に搭載される。このＨＵＤ１００は、映像表示装置２が生成した映像光をミラー３を介して車両１のフロントガラスであるウィンドシールド７に投射する。
【００２７】  ウィンドシールド７にて反射した映像光は、運転者の目に入射して、該運転者が映像を視認する。表示する映像には、運転に関連する情報が含まれ、運転操作を支援するものとなる。
【００２８】  ＨＵＤ１００は、車両情報取得部５、制御部１０、ミラー駆動部４、およびスピーカ６などを有する。車両情報取得部５は、各種の車両情報５０を取得する。制御部１０は、車両情報取得部５が取得した車両情報５０に基づいて、表示する映像情報を生成する。
【００２９】  ミラー駆動部４は、ミラー３を駆動する。スピーカ６は、運転者に音声情報を出力する。車両情報５０には、車両の運転状態を示す速度情報やギア情報などの他に、ミラー３の調整に関連するＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆ信号やＨＵＤミラー調整信号などの運転者による操作信号などを含む。
【００３０】  図２は、図１のＨＵＤ１００における内部構成の一例を示すブロック図である。
【００３１】  車両情報取得部５が取得した各種の車両情報５０は、制御部１０に送られる。制御部１０内の電子制御ユニットであるＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１は、入力した車両情報５０に基づいて、ＨＵＤ１００が表示する映像信号を生成する。また、車両情報５０に基づいて、ミラー３に対する制御信号やスピーカ６の音声信号を生成する。
【００３２】  映像表示装置２は、ＬＥＤ（light emitting diode）やレーザなどの光源２１、照明光学系２２、および液晶素子などの表示素子２３などからなり、表示素子２３にて生成された映像光をミラー３に向けて出射する。
【００３３】  制御部１０は、音声出力部１２、不揮発性メモリ１３、メモリ１４、光源調整部１５、歪み補正部１６、表示素子駆動部１７、ミラー調整部１８、および重心算出部１９などを有する。
【００３４】  音声出力部１２は、スピーカ６に音声信号を出力する。不揮発性メモリ１３は、ＥＣＵ１１が実行するプログラムを格納する。メモリ１４は、映像情報や制御情報を記憶する。光源調整部１５は、映像表示装置２の光源２１を制御する。
【００３５】  歪み補正部１６は、表示する映像の投影歪みをキャンセルするように信号を補正する。表示素子駆動部１７は、歪み補正部１６が補正した映像信号に基づいて、表示素子２３を駆動する。ミラー調整部１８は、ミラー駆動部４に対して駆動信号を出力する。重心算出部１９は、運転者の重心位置を算出する。
【００３６】  図３は、図２のＨＵＤ１００における車両情報５０の取得に係るハードウェア構成の例を示す説明図である。
【００３７】  ここでは、主に車両情報取得部５および制御部１０の一部のハードウェア構成について示す。車両情報５０の取得は、例えば、ＥＣＵ１１の制御の下、ＥＣＵ１１に接続された各種のセンサなどの情報取得デバイスにより行われる。
【００３８】  これらの情報取得デバイスとしては、例えば、車速センサ１０１、シフトポジションセンサ１０２、ハンドル操舵角センサ１０３、ヘッドライトセンサ１０４、照度センサ１０５、色度センサ１０６、測距センサ１０７、赤外線センサ１０８、エンジン始動センサ１０９、加速度センサ１１０、ジャイロセンサ１１１、温度センサ１１２、路車間通信用無線受信機１１３、車車間通信用無線受信機１１４、カメラ（車内）１１５、カメラ（車外）１１６、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）受信機１１７、およびＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：道路交通情報通信システム、登録商標（以下同様））受信機１１８、荷重センサ１１９、位置センサ１２０、ＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆセンサ１２１、ＨＵＤミラー調整センサ１２２などである。
【００３９】  必ずしもこれら全てのデバイスを備えている必要はなく、また、他の種類のデバイスを備えていてもよい。備えているデバイスによって取得できる車両情報５０を適宜用いることができる。
【００４０】  車速センサ１０１は、車両１の速度情報を取得する。シフトポジションセンサ１０２は、車両１の現在のギア情報を取得する。ハンドル操舵角センサ１０３は、ハンドル操舵角情報を取得する。
【００４１】  ヘッドライトセンサ１０４は、ヘッドライトのＯｎ／Ｏｆｆに係るランプ点灯情報を取得する。照度センサ１０５および色度センサ１０６は、外光情報を取得する。測距センサ１０７は、車両１と外部の物体との間の距離情報を取得する。
【００４２】  赤外線センサ１０８は、車両１の近距離における物体の有無や距離等に係る赤外線情報を取得する。エンジン始動センサ１０９は、エンジンＯｎ／Ｏｆｆ情報を検知する。加速度センサ１１０およびジャイロセンサ１１１は、車両１の姿勢や挙動の情報として、加速度や角速度からなる加速度ジャイロ情報を取得する。
【００４３】  温度センサ１１２は車内外の温度情報を取得する。路車間通信用無線受信機１１３および車車間通信用無線受信機１１４は、車両１と道路や標識、信号等との間の路車間通信により受信した路車間通信情報、および車両１と周辺の他の車両との間の車車間通信により受信した車車間通信情報をそれぞれ取得する。
【００４４】  カメラ（車内）１１５およびカメラ（車外）１１６は、それぞれ、車内および車外の状況の動画像を撮影してカメラ映像情報（車内／車外）を取得する。カメラ（車内）１１５では、例えば、運転者の姿勢や、眼の位置、動き等を撮影する。得られた動画像を解析することにより、例えば、運転者の疲労状況や視線の位置などを把握することが可能である。
【００４５】  また、カメラ（車外）１１６では、車両１の前方や後方等の周囲の状況を撮影する。得られた動画像を解析することにより、例えば、周辺の他の車両や人等の移動物の有無、建物や地形、路面状況（雨や積雪、凍結、凹凸等）などを把握することが可能である。
【００４６】  ＧＰＳ受信機１１７およびＶＩＣＳ受信機１１８は、ＧＰＳ信号を受信して得られるＧＰＳ情報およびＶＩＣＳ信号を受信して得られるＶＩＣＳ情報をそれぞれ取得する。これらの情報を取得して利用するカーナビゲーションシステムの一部として実装されていてもよい。
【００４７】  荷重センサ１１９および位置センサ１２０は、運転者の位置・姿勢を検出する。ＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆセンサ１２１は、ＨＵＤ１００の電源がＯｎかＯｆｆかの状態を検出する。ＨＵＤミラー調整センサ１２２は、ＨＵＤミラーの調整信号を検出し、ミラー調整処理を実施するか否かの情報を取得する。
【００４８】  なお、各種センサは、ＨＵＤ１００の外部に存在するものとしたが、ＨＵＤ関連のセンサ、例えばＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆセンサ１２１やＨＵＤミラー調整センサ１２２などは、ＨＵＤ１００の内部に備えていてもよい。
【００４９】  〈ＨＵＤの映像表示例〉  図４は、図１のＨＵＤによる映像表示状態の一例を示す模式図である。
【００５０】  映像表示装置２は、図４に示すように、車両１のダッシュボードの下部に設置されている。この映像表示装置２から表示用の映像光が出射される。映像光は、第１のミラー３ｂと第２のミラー３ａによって反射され、ウィンドシールド７に向けて投射される。
【００５１】  第２のミラー３ａは、例えば凹面ミラーや自由曲面ミラー、あるいは光軸非対称の形状を有するミラーなどである。第１のミラー３ｂは固定されており、第２のミラー３ａは、ミラー駆動部４により回転可能となっている。以下の説明では、第２のミラー３ａを単に「ミラー３」と呼ぶことにする。
【００５２】  ミラー３から収束して投射された映像光は、ウィンドシールド７にて反射され運転者の目８に入射して網膜上に結像することで、映像を視認することができる。そのとき、運転者は、ウィンドシールド７の前方に存在する虚像９を見ていることになる。すなわち運転者は、反射位置７０の前方方向に虚像９を見ることになる。ここで、反射位置７０は、ウィンドシールド７における映像光の反射位置を示す。
【００５３】  〈ＨＵＤの基本動作〉  図５は、ＨＵＤの基本動作の一例を示すフローチャートである。
【００５４】  図５（ａ）は、ＨＵＤ１００における初期動作の例を示したものであり、図５（ｂ）は、ＨＵＤ１００における各種調整を含む通常動作の例を示したものである。
【００５５】  以下の処理は、図２に示す制御部１０のＥＣＵ１１により制御される。
【００５６】  まず、図５（ａ）の初期動作において、エンジン始動センサ１０９により電源（イグニッション）Ｏｎの信号を受けると（Ｓ１０１）、車両情報取得部５により車両情報５０を取得する（Ｓ１０２）。
【００５７】  続いて、照度センサ１０５による外光情報から、適切な明るさレベルを算出し（Ｓ１０３）、光源調整部１５を制御して光源２１の明るさレベルを設定する（Ｓ１０４）。また、取得した車両情報５０から運転者が選択した情報、例えば現在の車速情報などを抽出して、表示する映像を決定する（Ｓ１０５）。
【００５８】  歪み補正部１６は、表示映像に対して投射光学系、例えばウィンドシールド７の曲面形状などにて生じる映像歪みの補正を実施する（Ｓ１０６）。表示素子駆動部１７により、表示素子２３に対して駆動信号を供給する（Ｓ１０７）。
【００５９】  ＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆセンサ１２１によりＯｎ信号を受けたか否かを判定し（Ｓ１０８）、Ｏｎ信号を受けるまで待機する（Ｓ１０９）。Ｏｎ信号を受けると映像表示装置２の光源２１を点灯させ、映像の投射表示すなわちＨＵＤ１００の通常動作を開始する。
【００６０】  そして、図５（ｂ）の通常動作では、引き続き車両情報取得部５を介して車両情報５０を取得する（Ｓ１１１）。ＨＵＤミラー調整センサ１２２からのミラー調整信号を受けたか否かを判定し（Ｓ１１２）、受けた場合にはミラー調整処理を実施する（Ｓ１１３）。
【００６１】  ミラー調整処理では、ミラー駆動部４によりミラー３の角度などを調整する。その後、表示映像の明るさレベル調整処理（Ｓ１１４）と、表示映像の変更処理（Ｓ１１５）を実施し、表示素子を制御して表示を更新する（Ｓ１１６）。
【００６２】  ＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆセンサ１２１によりＯｆｆ信号を受けたか否かを判定し（Ｓ１１７）、Ｏｆｆ信号を受けるまでＳ１１１からの処理を繰り返す。Ｏｆｆ信号を受けると映像表示装置２の光源２１を消灯し、映像の投射表示を終了する（Ｓ１１８）。
【００６３】  〈ＨＵＤの基本動作の処理例〉  図６は、図５の処理の詳細を示すフローチャートである。図６（ａ）は、図５（ｂ）のミラー調整処理（Ｓ１１３）における処理例を示したものである。図６（ｂ）は、図５（ｂ）の明るさレベル調整処理（Ｓ１１４）における処理例を示したものである。図６（ｃ）は、図５（ｂ）の表示映像変更処理（Ｓ１１５）における処理例を示したものである。
【００６４】  図６（ａ）のミラー調整処理では、運転者の操作によりＨＵＤミラー調整センサ１２２からミラー調整信号を受けると、ミラー調整部１８が調整量を決定し、ミラー駆動部４はミラー３を順方向または逆方向に回転させる（Ｓ２０１）。
【００６５】  ミラー調整信号がなくなったか否かを判定し（Ｓ２０２）、信号を受けている期間は、回転を続ける（Ｓ２０３）。運転者が操作を中止して信号がなくなると、ミラー３の回転動作を停止させて（Ｓ２０４）、調整処理を終了する。
【００６６】  Ｓ２０１におけるミラー３の回転方向（順／逆）は、運転者が選択可能とするが、あるいは回転終端に達すると自動的に回転方向（順／逆）が切り替わるようにしてもよい。これにより、運転者は、ＨＵＤ１００の表示映像を見ながらミラー３を最適の角度に調整することができる。
【００６７】  図６（ｂ）の明るさレベル調整処理では、照度センサ１０５による現在の外光情報から、適切な明るさレベルを算出する（Ｓ２１１）。明るさレベルの変更が必要か否かを判定し（Ｓ２１２）、変更が必要な場合には光源調整部１５を制御して光源２１の明るさレベルを変更して設定する（Ｓ２１３）。これで明るさレベルの調整を終了し、以後、変更された明るさレベルで映像の表示が行われる。
【００６８】  図６（ｃ）の表示映像変更処理では、最新の車両情報５０に基づいて、表示映像の内容を変更する（Ｓ２２１）。例えば、車速センサからの現在の速度情報に基づいて表示速度を変更したり、ＧＰＳ受信機やＶＩＣＳ受信機からのナビゲーション情報に基づいて案内矢印表示を変更する。
【００６９】  もちろん、表示する項目は運転者が選択可能であり、項目が変更された場合には新たな項目に対応する内容に切り替える。このようにして最新情報に基づく表示映像を決定して表示素子２３に供給し（Ｓ２２２）、変更処理を終了する。
【００７０】  以上が、ＨＵＤ１００の基本構成と基本動作である。
【００７１】  〈ＨＵＤの配置例〉  続いて、ＨＵＤシステムが有する２つのＨＵＤ１００の配置例について説明する。
【００７２】  ＨＵＤ１００における配置および表示範囲を説明する際において、図４に示したような光学系の説明では複雑となる。よって、以下では、凹面鏡、すなわち図４のミラー３を凸レンズ３０に置き換えることによって光学系が直線状となるように簡易的に展開して説明する。
【００７３】  また、以下に示す図７〜図１８は、車両１のルーフ側から見た際の凸レンズ３０、すなわち図４のミラー３の位置を示しているものである。
【００７４】  図７は、図４に示した光学系が直線状となるように簡易的に展開した説明図である。後述する図８〜図１８についても、同様に光学系が直線状となるように簡易的に展開した説明図を示している。
【００７５】  以下、図７を用いてＨＵＤにおける定義を説明し、この図７に示した定義を用いて図８〜図１８を説明する。
【００７６】  図７において、仮想出射点Ｐは、虚像を出射している点光源であり、図４の映像表示装置２が生成した映像光である。アイボックスＥＢは、運転者が虚像の画像を捉えることのできる領域である。
【００７７】  アイボックス幅Ｗは、アイボックスＥＢにおいて、運転者が表示情報の虚像を視認できる幅方向（車両１の車幅方向）の長さである。運転者のアイポイントがアイボックス幅Ｗよりも仮想出射点Ｐ側に移動した際には、両眼での虚像の視認ができなくなる。
【００７８】  また、仮想出射点Ｐよりも後方では、片目でも虚像の視認ができなくなる。虚像幅Ｈは、虚像９が表示される虚像面の前記車両の車幅方向の長さである。中心線ＣＬは、アイポイントと表示される虚像面の中心とを結ぶ線であり、光学的な中心線である。
【００７９】  ここで、虚像の表示範囲を拡大するために２つのＨＵＤを単純に並べた場合について説明する。
【００８０】  図８は、本発明者の検討によるＨＵＤの配置の一例を示す説明図である。
【００８１】  図８は、単純に２つのＨＵＤを並べた例を示しており、図７に示したように光学系が直線状となるように展開した説明図である。
【００８２】  表示範囲、すなわち２つのＨＵＤが表示する虚像面が繋がるように同じ構成の２つのＨＵＤを単純に車両１の車幅方向に並べると、図８に示すように、２つのアイボックスＥＢの位置が離れてしまうことになる。これは、言い換えれば２つの凸レンズ３０を車両１の車幅方向にそれぞれ並べた構成である。
【００８３】  両方のＨＵＤが表示する虚像を運転者がまとめて視認するには、各々のＨＵＤにおけるアイボックスＥＢを重ねる必要がある。よって、図８の場合、運転者は、２つのＨＵＤの虚像を個別に視認することはできるが、両方のＨＵＤが表示する虚像をまとめて視認することはできない。
【００８４】  図９は、図８のＨＵＤの配置の他の例を示す説明図である。
【００８５】  この図９では、各々のアイボックスＥＢがそれぞれ重なるように２つのＨＵＤを配置した例を示している。
【００８６】  この場合、図示するように、アイボックスＥＢがそれぞれ重なっているために、運転者は、２つのＨＵＤが表示する虚像を視認することができる。その結果、虚像を表示する表示範囲が拡大されることになる。
【００８７】  しかし、２つのアイボックスＥＢをそれぞれ重ね合わせた状態とするには、図９のように各々のＨＵＤが有する凸レンズ３０、すなわち図４のミラー３が重なって干渉してしまい、現実には、２つのＨＵＤを単純に車両１の車幅方向に並べて配置することができないことになる。
【００８８】  図１０は、図９のＨＵＤの配置の他の例を示す説明図である。
【００８９】  この図１０は、２つの凸レンズ３０とアイボックスのＥＢとの位置関係を示したものであり、２つの凸レンズ３０を接触させて配置したものである。図示するように、２つの凸レンズ３０をそれぞれ接触するまで配置してもアイボックスは重なっておらず、２つのＨＵＤを並列に配置するだけでは、虚像の視認領域を拡大させることができないことがわかる。
【００９０】  そこで、２つの凸レンズ３０の平坦面に角度を付けて配置することによって虚像の視認領域を拡大する技術について検討する。
【００９１】  図１１は、図１０の２つの凸レンズ３０を角度を付けて配置した際の一例を示す説明図である。
【００９２】  ２つの凸レンズ３０の平坦面に、ある角度が付くように配置すると、図１１に示すように、虚像の視認範囲は限定的であるが１つのポイント（図１１のハッチングにて示す）において２つのアイボックスＥＢを重ねることができる。
【００９３】  この図１１に示したように、凸レンズ３０をある角度を付けて配置することにより、２つのアイボックスＥＢを重ねることができる。よって、配置する２つの凸レンズ３０の配置条件を限定することにより、２つのアイボックスＥＢをより広範囲に重ね合わせることが可能となる。
【００９４】  図１２は、本実施の形態１によるＨＵＤシステムが有する２つのＨＵＤ１００における配置の一例を示す説明図である。
【００９５】  図１１に示した例では、２つのアイボックスＥＢが重なる領域が１点（図１１のハッチングにて示すポイント）のみであるために、両眼での視認ができないことになる。
【００９６】  そこで、図１２に示す例は、２つの凸レンズ３０を配置する際の条件、すなわち配置条件を満たすように配置することによって、２つのアイボックスＥＢが重なる領域を拡大、すなわち虚像の視認領域を拡大して両眼にて虚像を確認することのできる技術を示したものである。
【００９７】  ２つの凸レンズ３０は、以下に示す式１および式２に示す配置条件となるように配置する。
【００９８】  φ＝θ＋α                                                  （式１）  ただし、α＝ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｌ）  ＰＤ＝Ｌ（Ｍ−Ｌ（Ｗ−Ｄ）／（Ｈ−Ｗ））／Ｗ                （式２）  上記の式１および式２において、φは、２つの凸レンズ３０において交差する２つの中心線ＣＬのなす角度である。これら２つの中心線ＣＬのうち、一方の中心線ＣＬは、第１の中心線となり、他方の中心線ＣＬは、第２の中心線となる。
【００９９】  θは、仮想出射点Ｐの画角であり、Ｗは、アイボックス幅である。Ｌは、アイポイントから虚像面までの距離であり、ＰＤは、２つのＨＵＤ１００における仮想出射点Ｐ間の距離である。Ｍは、アイポイントから虚像が見えなくなるまでの距離であり、Ｄは、両眼間隔である。Ｈは、虚像が表示される虚像面の幅方向の長さである。ここで、虚像面の幅とは、車両１の車幅方向である。これらの記号の意味については、図７にて示したとおりである。以下の式３〜式９についても同様である。
【０１００】  上記した式１および式２による配置条件によって２つのＨＵＤ１００を配置した場合、２つのＨＵＤ１００のアイボックスＥＢを重ねることができる。ここで、２つのＨＵＤ１００のアイボックスＥＢが重なった領域は、図１２のハッチングにて示す。２つのＨＵＤ１００のうち、一方のＨＵＤ１００は、第１のヘッドアップディスプレイであり、他方のＨＵＤ１００は、第２のヘッドアップディスプレイである。
【０１０１】  しかし、一方のＨＵＤが表示する虚像の表示領域（虚像面）と他方のＨＵＤが表示する虚像の表示領域（虚像面）とが離れてしまい、その結果、２つの虚像面の間に虚像が表示されない非表示領域ＮＤが発生してしまうことなる。
【０１０２】  図１３は、図１２に示した２つのＨＵＤ１００における他の配置例を示す説明図である。
【０１０３】  この図１３では、図１２の非表示領域ＮＤを生じさせないように２つのＨＵＤ１００を配置する例を示している。
【０１０４】  この場合、２つのＨＵＤ１００は、同じ構成のものではなく、アイポイントから虚像面までの距離がそれぞれ異なるＨＵＤ１００を用いる。２つのＨＵＤ１００は、図示するように、車両１の前後方向にずらして配置する。
【０１０５】  ２つのＨＵＤ１００を車両１の前後方向にずらして配置すると、虚像の表示位置（虚像面の位置）がずれたり、虚像の画像サイズなどが異なる恐れがある。これらを補正するには、例えば図４の映像表示装置２からミラー３までの距離を調整したり、ＨＵＤ１００に表示距離調整機構を設ける。この表示距離調整機構は、例えば図２のＥＣＵ１１からの指示に基づいて、表示される虚像の運転者からの距離を調整する。また、２つのＨＵＤ１００が表示する虚像をシームレスに表示するために、図２の制御部１０に虚像の表示位置と表示領域とを調整する信号処理部を設ける。
【０１０６】  上記のように、２つのＨＵＤ１００の虚像の表示位置が異なると、言い換えれば光学倍率が異なると、虚像の輝度がずれてしまう。そのため、図２の制御部１０に輝度連動調整部などを設けて２つのＨＵＤ１００の輝度を調整する。輝度連動調整部は、２つのＨＵＤ１００の輝度がほぼ同じとなるように、図２の光源調整部１５を制御する。
【０１０７】  これにより、２つのＨＵＤ１００のアイボックスＥＢを重ねながら虚像が表示されない非表示領域ＮＤをなくすことができる。
【０１０８】  図１４は、図１２に示した２つのＨＵＤ１００における車両１の配置例を示す説明図である。
【０１０９】  この図１４では、図１２にて説明した式１および式２の配置条件によって２つのＨＵＤ１００を車両１に配置した際の一例を示したものである。すなわち、図４のミラー３を通じて投射された映像光を車両１のウィンドシールド７に反射させた際の例を示している。
【０１１０】  この場合、一方のＨＵＤ１００（第１のヘッドアップディスプレイ）における凸レンズ３０（図４のミラー３に相当）は、ウィンドシールド７に平行となるように配置されており、他方のＨＵＤ１００（第２のヘッドアップディスプレイ）の凸レンズ３０（同じく図４のミラー３に相当）は、ウィンドシールド７に対して角度が付くように配置されている。
【０１１１】  言い換えれば、図１４に示す例における配置条件では、一方のＨＵＤ１００の光軸、言い換えればＨＵＤ１００の光学的な中心線は、ウィンドシールド７に対してほぼ直角に入射して運転者の目８、すなわち運転者の瞳位置に到達するように配置する。
【０１１２】  また、他方のＨＵＤ１００の光軸（光学的な中心線）は、ウィンドシールド７に対して直角ではない角度にて入射して運転者の目８、すなわち運転者の瞳位置に到達するように配置する。また、他方のＨＵＤ１００は、一方のＨＵＤよりもウインドシールドにより近い位置に配置する。ここで、一方のＨＵＤ１００における光学的な中心線ＣＬは、第１の中心線となり、他方のＨＵＤ１００における光学的な中心線ＣＬは、第２の中心線となる。
【０１１３】  これにより、図１４に示したように、２つの凸レンズ３０は、接触などすることなく配置することができる。すなわち、２つのＨＵＤ１００がそれぞれ有するミラー３（図４）が接触することなく、虚像の表示領域を拡大することができる。
【０１１４】  このように、上述した配置条件を満たす配置を行うことにより、２つのＨＵＤ１００を車両１の車幅方向に単純に並べた場合に比べて、車両１の車幅方向にコンパクト化することができるので、ＨＵＤシステムの収容性を向上させることができる。また、２つのＨＵＤ１００によって虚像面を形成するので、虚像の表示範囲を大幅に拡大することができる。
【０１１５】  以上により、虚像の表示範囲を拡大させながら、収納性が向上した利便性の高いＨＵＤシステムを実現することができる。
【０１１６】  （実施の形態２）  〈概要〉  前記実施の形態１の図１３では、２つの凸レンズ３０を車両１の前後方向にずらすことによって、非表示領域ＮＤの発生させない例について説明したが、本実施の形態２においては、非表示領域ＮＤの発生させない２つの凸レンズ３０の他の配置例について説明する。
【０１１７】  〈ＨＵＤの配置例〉  図１５は、本実施の形態２による２つのＨＵＤ１００における配置例を示す説明図である。
【０１１８】  この図１５においては、２つの凸レンズ３０を車両１の上下方向、すなわち天地方向にずらして配置することによって非表示領域ＮＤをなくす例を示している。
【０１１９】  この配置例の場合には、以下に示す式３および式４の配置条件を満たすように２つの凸レンズ３０をそれぞれ配置する。
【０１２０】  φ＝θ                                        （式３）  ＰＤ＝Ｗ                                      （式４）  上記した式３および式４において、φは、２つの凸レンズ３０において交差する２つの中心線ＣＬのなす角度であり、θは、仮想出射点Ｐの画角である。ＰＤは、２つのＨＵＤ１００における仮想出射点Ｐ間の距離であり、Ｗは、アイボックス幅である。
【０１２１】  上記した式３および式４の条件を満たして２つの凸レンズ３０、すなわち図４のミラー３を車両１の上下方向にずらして配置することにより、アイボックスＥＢが重なる領域を図１３の場合とほぼ同等にしながら、図示するように、非表示領域ＮＤの発生を防ぐことができる。
【０１２２】  さらに、非表示領域ＮＤをなくすことができるだけではなく、図１５に示すように、２つのＨＵＤ１００が表示する虚像の表示領域の一部分（２つの虚像面の一部）をオーバラップさせることが可能となる。
【０１２３】  このように、２つの表示領域がオーバラップすることによって、例えば一方のＨＵＤ１００の表示領域から他方のＨＵＤ１００の表示領域にかけて虚像を流れるように表示する際などに虚像が欠けることなく連続して表示することができる。
【０１２４】  〈ＨＵＤの他の配置例〉  図１６は、図１５における２つのＨＵＤ１００における他の配置例を示す説明図である。
【０１２５】  図１５では、アイボックスＥＢが重なる領域を図１３の場合とほぼ同等にしながら、非表示領域ＮＤをなくす場合を示したが、図１６においては、アイボックスＥＢが重なる領域ではなく、両眼での虚像の視認範囲を図１３の視認範囲よりも広げた例について示している。これにより、両眼での虚像の視認範囲をより広げることができる。
【０１２６】  この場合、２つの凸レンズ３０は、上記した式３および以下に示す式５の配置条件を満たすようにそれぞれ配置する。
【０１２７】  ＰＤ＝Ｄ                                        （式５）  ここで、ＰＤは、２つのＨＵＤ１００における仮想出射点Ｐ間の距離であり、Ｄは、両眼間隔である。
【０１２８】  ここでも同様に、非表示領域ＮＤをなくすことができるだけではなく、図１６に示すように、２つのＨＵＤ１００が表示する虚像の表示領域の一部分をオーバラップさせることが可能となり、虚像が欠けることなく連続して表示することができる。
【０１２９】  以上により、虚像の表示範囲を拡大させながら、収納性が向上した利便性の高いＨＵＤシステムを実現することができる。加えて、虚像の表示を広範にわたり連続して欠けることなく表示することができる。
【０１３０】  （実施の形態３）  〈概要〉  前記実施の形態２では、２つの虚像の表示領域の一部分をオーバラップさせる例について説明したが、本実施の形態３では、非表示領域ＮＤをなくしながら２つの表示領域をオーバラップさせない例について説明する。
【０１３１】  〈ＨＵＤの配置例〉  図１７は、本実施の形態３による２つのＨＵＤ１００における配置例を示す説明図である。
【０１３２】  虚像を表示する際に、必ずしも２つの表示領域に渡って連続した虚像が表示される場合があるものではない。また、虚像を連続して欠けることなく表示することが不要である場合もある。このようない場合においては、前記実施の形態２による２つの表示領域のオーバラップは不要である。
【０１３３】  図１７では、非表示領域ＮＤが生じないように２つの表示領域を近接させた例を示しており、前記実施の形態２の図１５と同様に、２つの凸レンズ３０を車両１の上下方向、すなわち天地方向にずらして配置することによって非表示領域ＮＤをなくしている。
【０１３４】  この配置例の場合には、以下に示す式６および式７の配置条件を満たすように２つの凸レンズ３０をそれぞれ配置する。
【０１３５】  φ＝θ＋β                                  （式６）  ただし、β＝ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｌ）  ＰＤ＝Ｄ                                      （式７）  式６および式７において、φは、２つの中心線ＣＬのなす角度であり、θは、仮想出射点Ｐの画角であり、Ｗは、アイボックス幅である。Ｌは、アイポイントから虚像面までの距離である。ＰＤは、２つのＨＵＤ１００における仮想出射点Ｐ間の距離であり、Ｄは、両眼間隔である。
【０１３６】  これにより、式１および式６の配置条件を満たして２つの凸レンズ３０、すなわち図４のミラー３を車両１の上下方向にずらして配置することにより、アイボックスＥＢが重なる領域を図１３とほぼ同等にしながら、図示するように、非表示領域ＮＤをなくすことができる。
【０１３７】  これにより、非表示領域ＮＤをなくして虚像の表示範囲を拡大させながら、収納性が向上した利便性の高いＨＵＤシステムを実現することができる。
【０１３８】  〈ＨＵＤの他の配置例〉  図１８は、図１７における２つのＨＵＤ１００における他の配置例を示す説明図である。
【０１３９】  図１７では、アイボックスＥＢが重なる領域を図１３の場合とほぼ同等にしながら、非表示領域ＮＤをなくす場合を示したが、図１８においては、アイボックスＥＢが重なる領域ではなく、両眼での虚像の視認範囲を図１３の視認範囲よりも広げた例について示している。これにより、両眼での虚像の視認範囲をより広げることができる。
【０１４０】  この場合、２つの凸レンズ３０は、以下に示す式８および式９の配置条件を満たすようにそれぞれ配置する。
【０１４１】  φ＝θ＋γ                                  （式８）  ただし、γ＝ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｌ（１＋（Ｗ−Ｄ）／（Ｈ−Ｗ））  ＰＤ＝Ｚ                                      （式９）  ただし、Ｚ＝２ＬＭ／Ｗ  式８および式９において、φは、２つの中心線ＣＬのなす角度であり、θは、仮想出射点Ｐの画角であり、Ｗは、アイボックス幅である。Ｌは、アイポイントから虚像面までの距離である。Ｈは、虚像が表示される虚像面の幅方向（車両１の車幅方向）の長さである。運転者が虚像９を視認する水平方向の虚像幅を示す。ＰＤは、２つのＨＵＤ１００における仮想出射点Ｐ間の距離であり、Ｍは、アイポイントから虚像が見えなくなるまでの距離である。
【０１４２】  これによっても、非表示領域ＮＤをなくして虚像の表示範囲を拡大させながら、収納性が向上した利便性の高いＨＵＤシステムを実現することができる。
【０１４３】  以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１４４】  なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【０１４５】  また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１４６】１  車両２  映像表示装置３  ミラー３ｂ  ミラー３ａ  ミラー４  ミラー駆動部５ 車両情報取得部６ スピーカ７ ウィンドシールド８ 目９ 虚像１０ 制御部１１  ＥＣＵ１２  音声出力部１３  不揮発性メモリ１４  メモリ１５  光源調整部１６  歪み補正部１７  表示素子駆動部１８  ミラー調整部１９  重心算出部２１  光源２２  照明光学系２３  表示素子３０  凸レンズ５０  車両情報１０１  車速センサ１０２  シフトポジションセンサ１０３  ハンドル操舵角センサ１０４  ヘッドライトセンサ１０５  照度センサ１０６  色度センサ１０７  測距センサ１０８  赤外線センサ１０９  エンジン始動センサ１１０  加速度センサ１１１  ジャイロセンサ１１２  温度センサ１１３  路車間通信用無線受信機１１４  車車間通信用無線受信機１１７  ＧＰＳ受信機１１８  ＶＩＣＳ受信機１１９  荷重センサ１２０  位置センサ１２１  ＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆセンサ１２２  ＨＵＤミラー調整センサ
【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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