(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成する光を透過反射部材に照射し、該透過反射部材を介して前記画像の虚像を視認させる情報表示装置において、
前記透過反射部材を介した前記虚像に対する輻輳角と、前記透過反射部材を介した現実物体に対する輻輳角との差を、取得された前記現実物体の位置情報を含む情報及び前記虚像の結像位置に基づいて算出し、該差が１度以下であるときに前記虚像を表示することを特徴とする情報表示装置。
【請求項２】
前記差が１度以下となるように前記虚像の結像位置が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の情報表示装置。
【請求項３】
前記結像位置は、前記虚像を結像可能な所定の表示エリア内の任意の位置であることを特徴とする請求項２に記載の情報表示装置。
【請求項４】
前記輻輳角を成す両眼は移動体の乗員に備わり、
前記画像は、前記乗員に対して情報を提供するための情報提供画像であることを特徴とする請求項３に記載の情報表示装置。
【請求項５】
前記乗員から見て前記移動体の周囲に存在する前記現実物体と３次元的に整合する前記虚像を前記表示エリア内に表示することを特徴とする請求項４に記載の情報表示装置。
【請求項６】
前記乗員から見て前記移動体の周囲に存在する前記現実物体と３次元的に整合する前記虚像と、前記乗員から見て該現実物体と３次元的に整合しない前記虚像を前記表示エリア内に混在させて表示することを特徴とする請求項４又は５に記載の情報表示装置。
【請求項７】
前記移動体の周囲に存在する前記現実物体に関する情報である物体情報を受信する受信手段を備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の情報表示装置。
【請求項８】
前記物体情報に基づいて前記虚像の位置、大きさ、形、色、明るさの少なくとも１つを調整する調整手段を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の情報表示装置
【請求項９】
前記物体情報は、前記現実物体の位置、大きさ、形、色、明るさの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８に記載の情報表示装置。
【請求項１０】
前記受信手段は、前記移動体に関係する交通情報を更に受信し、
前記物体情報に基づいて、前記乗員から見て前記現実物体と３次元的に整合するように前記交通情報を前記表示エリア内に前記虚像として表示することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の情報表示装置。
【請求項１１】
前記受信手段は、前記移動体の位置情報を更に受信し、
前記位置情報に基づいて、前記乗員から見て前記現実物体と３次元的に整合するように前記虚像を表示エリア内に表示することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の情報表示装置。
【請求項１２】
視点位置から前記結像位置までの距離は、４ｍ以上かつ１０ｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の情報表示装置。
【請求項１３】
前記視点位置から前記物体までの距離は、２ｍ以上かつ１０００ｍ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の情報表示装置。
【請求項１４】
視点位置から前記結像位置までの距離は、１ｍ以上かつ４ｍ未満であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の情報表示装置。
【請求項１５】
請求項７〜１１のいずれか一項に記載の情報表示装置と、
少なくとも前記物体情報を取得し、取得した情報を前記情報表示装置に出力する情報取得装置と、を備える情報提供システム。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の情報表示装置と、
前記現実物体の位置情報を含む情報を取得し、取得した情報を前記情報表示装置に出力する情報取得装置と、を備える情報提供システム。
【請求項１７】
移動体と、
前記移動体に搭載される請求項１〜１４のいずれか一項に記載の情報表示装置と、を備える移動体装置。
【請求項１８】
移動体と、
前記移動体に搭載される請求項１５又は１６に記載の情報提供システムと、を備える移動体装置。
【請求項１９】
視界内に情報を虚像として表示する情報表示方法であって、
前記視界内にある現実物体の位置情報を含む情報を取得する工程と、
前記位置情報及び前記虚像の結像位置に基づいて、前記虚像に対する輻輳角と、前記現実物体に対する輻輳角との差を算出する工程と、
前記差が１°以下であるか否かを判定する工程と、
前記判定する工程での判定結果が肯定的である場合に前記虚像を表示する工程と、を含む情報表示方法。
【請求項２０】
前記情報に基づいて、前記虚像の結像位置、大きさ、形、色、明るさの少なくとも１つを調整する工程と、を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の情報表示方法。
【請求項２１】
情報表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記視界内にある現実物体の位置情報を含む情報を取得する手順と、
前記虚像に対する輻輳角と、前記現実物体に対する輻輳角との差を算出する手順と、
前記差が１°以下であるか否かを判定する手順と、
前記判定する工程での判定結果が肯定的である場合に前記虚像を表示する手順と、を含むプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報表示装置、情報提供システム、移動体装置、情報表示方法及びプログラムに係り、更に詳しくは、虚像を視認させる情報表示装置、該情報表示装置を備える情報提供システム、前記情報表示装置を備える移動体装置、前記情報提供システムを備える移動体装置、視界内に情報を虚像として表示する情報表示方法及び該情報表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、虚像を視認させる装置の開発が盛んに行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、視認者の片目のみに映像光を投影して虚像を視認させる装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、構成の煩雑化を抑制しつつ虚像の視認性の低下を抑制することに関して改善の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、画像を形成する光を透過反射部材に照射し、該透過反射部材を介して前記画像の虚像を視認させる情報表示装置において、前記透過反射部材を介した前記虚像に対する輻輳角と、前記透過反射部材を介した現実物体に対する輻輳角との差を、取得された前記現実物体の位置情報を含む情報及び前記虚像の結像位置に基づいて算出し、該差が１度以下であるときに前記虚像を表示することを特徴とする情報表示装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、構成の煩雑化を抑制しつつ虚像の視認性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態の情報表示装置としてのＨＵＤ装置を説明するための図である。
【図２】ＨＵＤ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】ＨＵＤ装置の機能を示すブロック図である。
【図４】光源部の構成を示す図である。
【図５】光偏向器の構成を示す図である。
【図６】２次元走査時の走査線軌跡の一例を示す図である。
【図７】視差角について説明するための図である。
【図８】背景距離、視点位置から虚像の結像位置までの距離Ｌ、視差角の関係を示す表である。
【図９】前方風景に存在する前方車両に対して虚像でマーキングする例を示す図である。
【図１０】前方車両の後方の路面にナビゲーション情報を表示する例を示す図である。
【図１１】前方の路面に速度情報を表示する例を示す図である。
【図１２】実施例３の情報提供システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】実施例３の情報提供システムのセンシング手段の構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）は、それぞれ実施例３のセンシング手段のレーザレーダについて説明するための図（その１〜その３）である。
【図１５】実施例３の情報表示方法を説明するためのフローチャートである。
【図１６】実施例４の情報提供システムの構成を示すブロック図である。
【図１７】実施例４のセンシング手段の構成を示すブロック図である。
【図１８】実施例４の情報表示方法を説明するためのフローチャートである。
【図１９】実施例５の情報提供システムの構成を示すブロック図である。
【図２０】実施例５の情報表示方法を説明するためのフローチャートである。
【図２１】実施例５の情報表示方法を説明するための図である。
【図２２】第２実施形態の情報表示方法を説明するためのフローチャートである。
【図２３】第２実施形態の変形例の情報表示方法を説明するためのフローチャートである。
【図２４】表示エリア全体の面積に対する発光エリアの面積の比率（面積率）とコントラストL_B／L_Pの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［第１実施形態］
以下に、第１実施形態の情報表示装置としてのＨＵＤ装置１００について図面を参照して説明する。図１には、ＨＵＤ装置１００の全体構成が概略的に示されている。
【０００９】
《ＨＵＤ装置の全体構成》
ところで、ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ）の投射方式は、液晶パネル、ＤＭＤパネル（デジタルミラーデバイスパネル）、蛍光表示管（ＶＦＤ）のようなイメージングデバイスで中間像を形成する「パネル方式」と、レーザ光源から射出されたレーザビームを２次元走査デバイスで走査し中間像を形成する「レーザ走査方式」がある。特に後者のレーザ走査方式は、全画面発光の部分的遮光で画像を形成するパネル方式とは違い、各画素に対して発光／非発光を割り当てることができるため、一般に高コントラストの画像を形成することができる。
【００１０】
そこで、第１実施形態のＨＵＤ装置１００では「レーザ走査方式」を採用している。無論、本発明の情報表示装置の投射方式として上記「パネル方式」を用いることもできる。
【００１１】
ＨＵＤ装置１００は、一例として、車両、航空機、船舶、産業用ロボット等の移動体に搭載され、該移動体のフロントウインドシールド５０（図１参照）を介して該移動体の操縦に必要なナビゲーション情報（例えば移動体の速度、進行方向、目的地までの距離、現在地名称、移動体前方における物体（現実物体）の有無や位置、制限速度等の標識、渋滞情報などの情報）を視認可能にする。この場合、フロントウインドシールド５０は、入射された光の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる透過反射部材としても機能する。以下では、ＨＵＤ装置１００がフロントウインドシールド５０を備える自動車に搭載される例を、主に説明する。
【００１２】
ＨＵＤ装置１００は、図１に示されるように、光走査手段１０、スクリーン３０、凹面ミラー４０を備え、フロントウインドシールド５０に対して画像を形成する光（画像光）を照射することにより、視認者Ａ（ここでは自動車の乗員である運転者）の視点位置（左右の目の中間点）から虚像Ｉを視認可能にする。
【００１３】
つまり、視認者は、光走査手段１０によりスクリーン３０に形成（描画）される画像（中間像）を、フロントウインドシールド５０を介して虚像Ｉとして視認することができる。この中間像は、運転者に対して情報を提供するための情報提供画像である。
【００１４】
ＨＵＤ装置１００は、一例として、自動車のダッシュボードの下方に配置されており、視認者Ａの視点位置からフロントウインドシールド５０までの距離は、数十ｃｍから精々１ｍ程度である。
【００１５】
ここでは、凹面ミラー４０は、虚像Ｉの結像位置が所望の位置になるように、一定の集光パワーを有するように既存の光学設計シミュレーションソフトを用いて設計されている。また、ここでは、走査ミラー２０として、凹面鏡が用いられているが、凸面鏡や平面鏡を用いても良い。
【００１６】
第１実施形態では、虚像Ｉが視認者Ａの視点位置から４ｍ以上かつ１０ｍ以下（好ましくは６ｍ以下）の位置（奥行位置）に表示されるように、凹面ミラー４０の集光パワーが設定されている。
【００１７】
なお、通常、フロントウインドシールドは、平面でなく、僅かに湾曲している。このため、凹面ミラー４０とフロントウインドシールド５０の曲面により、虚像Ｉの結像位置が決定される。
【００１８】
光走査手段１０は、光源部１１、光偏向器１５、走査ミラー２０を有し、光源部１１からの光を光偏向器１５で偏向し、走査ミラー２０で折り返してスクリーン３０を光走査する。なお、凹面ミラー４０及び走査ミラー２０の少なくとも一方は、フロントウインドシールド５０の影響で中間像の水平線が上または下に凸形状となる光学歪み要素を補正するように設計、配置されることが好ましい。
【００１９】
光源部１１では、Ｒ,Ｇ,Ｂの３色のレーザ光が合成される。３色のレーザ光が合成された合成光は、光偏向器１５の反射面に導かれる。光偏向器１５は、半導体製造プロセス等で作製されたＭＥＭＳスキャナであり、直交する２軸周りに独立に揺動可能な単一の微小ミラーを含む。なお、光偏向器１５は、１軸周りに揺動可能な微小ミラーを含むＭＥＭＳスキャナを２つ組み合わせたものであっても良い。また、スキャナとして、ＭＥＭＳスキャナに限らず、例えばガルバノスキャナやポリゴンスキャナを用いても良い。光源部１１の詳細は、後述する。
【００２０】
光偏向器１５により偏向された光束は、走査ミラー２０により折り返され、スクリーン３０の表面（被走査面）上に１次元又は２次元の画像（中間像）が描画される。スクリーン３０としては、レーザ光を所望の発散角で発散させる機能を有するマイクロレンズアレイやマイクロミラーアレイが好適であるが、レーザ光を拡散させる拡散板や、表面が平滑な透過板や反射板を用いても良い。光偏向器１５の詳細は、後述する。
【００２１】
スクリーン３０からの光束は、凹面ミラー４０で反射されフロントウインドシールド５０に入射する。フロントウインドシールド５０への入射光束の一部はフロントウインドシールド５０を透過し、残部の少なくとも一部は視点位置に向けて反射される。この結果、視認者はフロントウインドシールド５０を介して中間像の拡大された虚像Ｉを視認可能となる、すなわち、視認者から見て虚像Ｉがフロントウインドシールド５０越しに拡大表示される。
【００２２】
なお、フロントウインドシールド５０よりも視点位置側に透過反射部材としてコンバイナを配置し、該コンバイナに凹面ミラー４０からの光を照射するようにしても、フロントウインドシールド５０のみの場合と同様に虚像表示を行うことができる。
【００２３】
《ＨＵＤ装置の制御系のハードウェア構成》
図２には、ＨＵＤ装置１００の制御系のハードウェア構成を示すブロック図が示されている。ＨＵＤ装置１００の制御系は、図２に示されるように、ＦＰＧＡ６００、ＣＰＵ６０２、ＲＯＭ６０４、Ｉ／Ｆ６０８、バスライン６１０、ＬＤドライバ６１１１、ＭＥＭＳコントローラ６１５を備えている。
【００２４】
ＦＰＧＡ６００は、後述するＬＤを駆動するＬＤドライバ６１１１、ＭＥＭＳコントローラ６１５を介してＬＤ１１１、光偏向器１５を動作させる。ＣＰＵ６０２は、ＨＵＤ装置１００の各機能を制御する。ＲＯＭ６０４は、ＣＰＵ６０２がＨＵＤ装置１００の各機能を制御するために実行する画像処理用プログラムを記憶している。ＲＡＭ６０６は、ＣＰＵ６０２のワークエリアとして使用される。Ｉ／Ｆ６０８は、外部コントローラ等と通信するためのインターフェイスであり、例えば、自動車のCAN（Controller  Area  Network）等に接続される。
【００２５】
《ＨＵＤ装置の機能ブロック》
図３には、ＨＵＤ装置１００の機能を示すブロック図が示されている。ＨＵＤ装置１００は、図３に示されるように、車両情報入力部８００、外部情報入力部８０２、画像データ生成部８０４及び画像描画部８０６を備えている。車両情報入力部８００には、ＣＡＮ等から車両の情報（速度、走行距離、対象物までの距離、外界の明るさ等の情報）が入力される。外部情報入力部８０２には、外部ネットワークから車両外部の情報（ＧＰＳからのナビ情報等）が入力される。画像データ生成部８０４は、車両情報入力部８００及び外部情報入力部８０２から入力される情報に基づいて、描画すべき画像の画像データを生成する。画像描画部８０６は、制御部８０６０を備え、制御部８０６０によって画像データに応じて光走査手段１０が制御されることにより、フロントウインドシールド５０に光を照射する。結果として、視認者Ａの視点位置から虚像Ｉが視認可能となる。
【００２６】
《光源部の構成》
図４には、光源部１１の構成が示されている。光源部１１は、図４に示されるように、単数あるいは複数の発光点を有する複数の発光素子１１１Ｒ、１１１Ｂ、１１１Ｇを含む。各発光素子は、ＬＤ（レーザダイオード）であり、互いに異なる波長λＲ、λＧ、λＢの光束を放射する。例えばλＲ＝６４０ｎｍ、λＧ＝５３０ｎｍ、λＢ＝４４５ｎｍである。ＬＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂから放射された波長λＲ、λＧ、λＢの光束は、対応するカップリングレンズ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂにより後続の光学系にカップリングされる。カップリングされた光束は、対応するアパーチャ部材１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂにより整形される。各アパーチャ部材の開口形状は、光束の発散角等に応じて円形、楕円形、長方形、正方形等、様々な形状とすることができる。その後、対応するアパーチャ部材で整形された光束は、合成素子１２０により光路合成される。合成素子１２０は、プレート状あるいはプリズム状のダイクロイックミラーであり、波長に応じて光束を反射／透過し、１つの光路に合成する。合成された光束は、レンズ１１９により光偏向器１５の反射面に導かれる。レンズ１１９は、光偏向器１５側に凹面が向くメニスカスレンズである。
【００２７】
《光偏向器の構成》
図５には、光偏向器１５の構成が示されている。光偏向器１５は、半導体プロセスにて製造されたＭＥＭＳスキャナであり、図５に示されるように、反射面を有するミラー１５０と、Ｘ軸方向に並ぶ複数の梁を含み、隣り合う２つの梁が折り返し部を介して蛇行するように接続された一対の蛇行部１５２とを有する。各蛇行部１５２の隣り合う２つの梁は、梁Ａ（１５２ａ）、梁Ｂ（１５２ｂ）とされ、枠部材１５４に支持されている。複数の梁には、複数の圧電部材１５６（例えばＰＺＴ）が個別に設けられている。各蛇行部の隣り合う２つの梁の圧電部材に異なる電圧を印加することで、該蛇行部の隣り合う２つの梁が異なる方向に撓み、それが蓄積されて、ミラー１５０がＸ軸周り（＝垂直方向）に大きな角度で回転することになる。このような構成により、Ｘ軸を中心とした垂直方向の光走査が、低電圧で可能となる。一方、Ｙ軸を中心とした水平方向では、ミラー１５０に接続されたトーションバーなどを利用した共振による光走査が行われる。
【００２８】
以上のように構成される光偏向器１５によって、スクリーン３０の画像描画領域に対してレーザビームが２次元的に走査（例えばラスタースキャン）されるとともに（図６参照）、レーザビームの走査位置に応じてＬＤの発光制御を行うことで画素毎の描画、虚像の表示を行うことができる。なお、図６において、Ｐｓは、走査線ピッチである。
【００２９】
ＨＵＤ装置１００からは、瞬間的にはレーザビーム径に相当する点像しか投射されないが、非常に高速に走査させるため、一フレーム画像内では十分に人間の目に残像が残っている。この残像現象を利用することで、運転者には、あたかも「表示エリア」に像を投射させているように知覚される。実際には、スクリーン３０に映った像が、凹面ミラー４０とフロントウインドシールド５０によって反射されて運転者に「表示エリア」において虚像として知覚される。このような仕組みであるので、像を表示させない場合は、ＬＤの発光を停止すれば良い。つまり、「表示エリア」において虚像が表示される箇所以外の箇所の輝度を実質０にすることが可能となる。
【００３０】
すなわち、ＨＵＤ装置１００による虚像の結像位置は、該虚像を結像可能な所定の「表示エリア」内の任意の位置となる。この「表示エリア」は、ＨＵＤ装置１００の設計時の仕様で決まる。
【００３１】
このように、「レーザ走査方式」を採用したことにより、表示したい部分以外では、表示の必要がないためＬＤを消灯したり、光量を低下させたりするなどの措置を取ることができる。
【００３２】
これに対して、例えば液晶パネル及びＤＭＤパネルのようなイメージングデバイスで中間像を表現する「パネル方式」では、パネル全体を照明する必要があるため、画像信号としては非表示とするために黒表示であったとしても、液晶パネルやＤＭＤパネルの特性上、完全には０にし難いため、黒部が浮き上がって見えることがあったが、レーザ走査方式ではその黒浮きを無くすことが可能となる。
【００３３】
《本発明の原理》
人間の右目と左目は左右に離れた位置に存在する。そのため、左右それぞれの目に入り網膜に映る像は視点の違い分だけ異なり、この違いは、対象までの距離が遠いと小さく、該距離が近いと大きくなる。人間の脳は、このような左右の目に映る対象の映りの違いを手がかりとして、奥行きを知覚する。
【００３４】
ところで、ＨＵＤ装置は運転者の前方に虚像として情報を表示する例えば車載用の表示装置である。虚像は運転者の見る前方風景に重なって表示されるため、虚像中の表示情報の形状を現実空間と整合するように幾何学形状を調整することで、運転者から見て、あたかも情報が現実空間の任意の位置に存在するように知覚させることができる。
【００３５】
しかし、ＨＵＤ装置の表示像（虚像）は設計時に決定される位置に２次元的に投影されるため、現実空間の任意の位置、例えば運転者の視点の先の路面に存在するように形状や色合いを調整しても、左右の目それぞれの網膜には虚像が表示される位置に応じた映りの差、視差が生じてしまう。
【００３６】
ここで、図７に示されるように、前方風景の遠方地点が運転者（視認者）の目に映る際の視差を表す両目の視線が成す角度（輻輳角）をθｓｃｅｎｅとし、ＨＵＤ装置の虚像が運転者の目に映る際の視差を表す両目の視線が成す角度（輻輳角）をθＨＵＤ装置としたときに、｜θＨＵＤ装置−θｓｃｅｎｅ｜を「視差角」と定義する。なお、一般に「輻輳角」とは、視認者が視認対象を見るときの両目の視線が成す角度を意味する。
【００３７】
この「視差角」が１°を超えると、二重像が知覚され、不快感や疲労感を増すことが既に知られている。
【００３８】
そこで、第１実施形態のＨＵＤ装置１００は、この「視差角」が１°以下となるように設計されている。なお、視点位置から虚像Ｉの結像位置までの距離Ｌが、例えば４ｍのときは視点位置と物体までの距離が２ｍ以上かつ１０００ｍ以下で視差角が１°以下となることが確認され、例えば６ｍ以上のときは物体がほぼ無限遠にあっても視差角が１°未満となることが確認されている。そして、距離Ｌが短いほど装置内における光路長を短くでき装置の小型化を図ることができる。
【００３９】
第１実施形態のＨＵＤ装置１００が車両搭載用であることを考えると、距離Ｌを４ｍ〜６ｍに設定すると、少なくとも１０００ｍ先の物体に対応できるため実用上充分であり、小型化にも有利である。
【００４０】
また、例えば視点位置から２ｍ以上の距離にある物体に対応できれば、実用上充分であると考えられる。つまり、視点位置から２ｍ未満の至近距離にある物体に対して虚像でマーキングする必要性は極めて低い。なお、実用上は、視点位置からｙｍ（例えば２ｍ〜５ｍ）以上の距離にある物体に対応できれば問題ないと考えられる。
【００４１】
また、仮にＨＵＤ装置１００を航空機に搭載する場合でも、距離Ｌを例えば４ｍ〜６ｍ（好ましくは５ｍ〜６ｍ）に設定すれば、小型化を図りつつ、実用上、十分遠方にある物体にも対応できる。
【００４２】
なお、ＨＵＤ装置１００をどのような移動体に搭載するにしても、距離Ｌを、６ｍ以上としても良いが、装置の大型化を抑制する観点から、１０ｍ以下とすることが好ましい。
【００４３】
ＨＵＤ装置１００では、視差角が１°以下となるように、光走査手段１０及び凹面ミラー４０による虚像の結像位置（少なくとも奥行位置）が設定されている。虚像の結像位置は、例えば、走査ミラー２０や凹面ミラー４０や透過反射部材（例えばフロントウインドシールド５０）の曲率（パワー）によって設定することができる。
【００４４】
運転者の視点位置から該運転者が注視する前方風景の各地点までの距離と、視点位置から虚像Ｉの結像位置までの距離Ｌから算出される視差角の関係が、図８の表に示されている。
【００４５】
図８より、前方風景の任意の注視点（注目点）とともに、二重像や視差の発生なく虚像を認識するためには、ＨＵＤ装置１００による虚像の表示距離（視点位置から虚像の結像位置までの距離）は４ｍ以上が必要であることがわかる。
【００４６】
《高コントラストによる効果》
本発明は、対象物よりも手前の距離に虚像を生成した際に、対象物あるいは該対象物の近傍に重ねて表示される虚像との視差角を１°以下としたことで、前方風景に存在する対象物を見たまま視差なく虚像による情報を認知することが可能となったが、表示エリア内における虚像以外のエリアに黒浮きが生じ、表示されていないはずの領域がうすく光ってしまう（いわゆるポストカードが見える）と、対象物の距離に近い距離に虚像が表示されていると錯覚させる効果が薄れてしまうことが分かっている。そこで、第１実施形態のようにレーザ走査方式を採用することで、本発明の効果を低減させることなく、拡張現実感を保つことが可能となる。
【００４７】
また、本発明の効果を低減させることなく表示をおこなうためには、上記ポストカードが視認されなければよく、第１実施形態のＨＵＤ装置１００のようなレーザ走査方式のＨＵＤ装置以外のＨＵＤ装置であっても高コントラストで表示可能な方式であれば、拡張現実感を保てる。
【００４８】
［ポストカードを視認できなくなる条件の導出］
まず、ポストカードが視認される条件として、ポストカードが認識される輝度について精査した。具体的には、スクリーン３０に描画される画像の輝度を変化させた際における、ポストカードが認識されだすＨＵＤ装置１００の輝度L_P（表示する虚像以外の領域（非画像描画領域）の輝度）を２次元輝度計で測定した。そして、非画像描画領域の背後の背景輝度L_Bに対するコントラストを、L_B／L_Pと定義した。そして、輝度L_P及び背景輝度L_Bが比較的小さな場合、中程度の場合、及び比較的大きな場合について、ポストカードが認識されなくなるコントラストL_B／L_Pを求めた。その結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
0006703747.tif 000002
【００５０】
表１に示されるように、輝度L_P及び背景輝度L_Bが比較的小さな場合には、コントラストL_B／L_Pが30以上であれば、ポストカードを認識できないことがわかった。また、輝度L_P及び背景輝度L_Bが中程度の場合には、コントラストL_B/L_Pが87以上であれば、ポストカードを認識できないことがわかった。また、輝度L_P及び背景輝度L_Bが比較的大きな場合には、コントラストL_B／L_Pが77以上であれば、ポストカードを認識できないことがわかった。
【００５１】
以上より、輝度L_P及び背景輝度L_Bにかかわらず、コントラストL_B／L_Pが、概ね100以上の場合に、ポストカードを認識できないことがわかった。つまり、ＨＵＤ装置１００において、実質的にポストカードが認識できない（発生しない）輝度L_Pの値を設定できることがわかった。但し、表１からわかるように、条件によっては、必ずしもコントラストL_B／L_Pを100以上としなくてもよい。
【００５２】
ＨＵＤ装置１００では、表示する虚像の輝度を大きくすると輝度L_Pも大きくなり、表示する虚像の輝度を小さくすると輝度L_Pも小さくなる。従って、ＨＵＤ装置１００の画像データ生成部８０４において、コントラストL_B／L_Pが所定値以上となるように、表示する虚像の輝度を調整することにより、常にポストカードを認識できない状態を実現できる。ここで、所定値は100であることが好ましい。また、画像データの調整以外に光学的な設計において、使用時にこの所定値を満たすようＨＵＤ装置１００を設計しても良い。
【００５３】
ところで、パネル方式では、コントラストL_B／L_Pを100以上にすることは困難であるが、レーザ走査方式では、コントラストL_B/L_Pを1000〜10000程度にすることも容易である。よって、ポストカードを認識できない状態を実現するためには、レーザ走査方式を採用することが好ましい。
【００５４】
また、レーザ走査方式を採用していても、表示される虚像の輝度が高い場合、その虚像の大きさによってポストカードの輝度も高くなる場合がある。この虚像の大きさとポストカードの輝度に関する測定実験を行った。具体的には、背景輝度L_Bが１００００［ｃｄ／ｍ２］の場合に、表示される虚像が十分に見えるように、発光素子を発光させ、その状態で、虚像の大きさ（表示エリアにおいて発光素子を発光させる領域（発光エリア）の大きさ）を変えながら、ポストカートの輝度L_Pを測定した。その測定の結果、図２４に示されるように、表示エリア全体の面積に対する発光エリアの面積の比率（面積率）が４５％を下回れば、コントラストL_B／L_Pが100以上となることがわかった。
【００５５】
すなわち、虚像を表示する際に、表示エリア全体の面積に対する、同時に表示される虚像の面積の合計（発光エリアの面積）の割合が、所定の面積率以下（例えば４５％以下程度）であることが好ましい。
【００５６】
このようにすることで、表示される虚像の輝度の上限値をある程度高くしても、コントラストL_B／L_Pを100以上とすることができる。
【００５７】
また、ＨＵＤ装置１００は、視認者が車両等の運転者であることが多いため、視認者の視界を妨げないようにすることが好ましい。この点からも、表示エリア全体を発光させずに、同時に表示する虚像の面積の合計（発光エリアの面積）を、表示エリア全体の面積に対して所定の面積率以下とすることが好ましい。
【００５８】
なお、一般に輝度差弁別閾（人間が輝度の差を認識できる閾値）は環境の明るさによって変動するものの、閾値の輝度／背景輝度が１／１００〜１／１０００程度であると言われている。上記の実験結果は、この値とも整合している。
【００５９】
以下に、第１実施形態の幾つかの実施例を説明する。
【００６０】
〈実施例１〉
実施例１では、図９に示されるように、ＨＵＤ装置１００を用いて１００［ｍ］先に存在する前方車両（先行車両）をマーキングするため、マークとしての２次元の虚像が１００［ｍ］先に存在して見えるように視認者である運転者の視界に表示されている。
【００６１】
ここでは「視界」には、１００［ｍ］先に存在する前方車両とその後方にある路面が入っている。１００［ｍ］先に存在する前方車両が、運転者から見て遠い場所であり、その前方車両の後方にある路面が運転者から見て近い場所である。ここでは、虚像は、略Ｕ字形のマークであり、前方車両の直後の路面上に重ね合わせて表示されている。
【００６２】
このマークの位置、形、大きさ、輝度（明るさ）、色の各パラメータは１００［ｍ］先の前方車両の位置、形、大きさ、輝度、色の各パラメータと整合しており、自車両と前方車両の車間距離に応じて該パラメータを変化させることが望ましい。各パラメータを合わせることで、自車両から１００［ｍ］先の前方車両の位置近傍にマークが存在しているように見える。
【００６３】
しかし、光学的に虚像（マーク）が存在している（表示されている）のは視認者から見てｘ［ｍ］の距離である。このとき、前方車両と虚像との間の視差角が１°（１ｄｅｇ）を超えると、虚像が二重像として見え、該虚像が視界に表示されていると、視認者が該虚像を知覚することが困難になるとともに、不快感や疲労感を覚える。
【００６４】
具体的な虚像（マーク）の投影距離（視認者の視点位置から虚像の結像位置までの距離Ｌ）を６ｍに設定すると、θＨＵＤ装置は０．６２ｄｅｇ、虚像の背景側にある対象物は、前方車両直後の路面であるので、該路面までの距離を９９ｍとし、そのとき、θｓｃｅｎｅは０．０３７ｄｅｇとなる。この場合、視差角は１°以下なので、二重像や視差の発生がない。ここでは、視差角を、視認者の両眼間距離を６５ｍｍとして計算している（この値は日本人の平均である）。
【００６５】
以上の説明から分かるように、実施例１の視差角が１°以下に設定されたＨＵＤ装置１００を用いることで、二重像や不快感、疲れが大幅に軽減され、視界に表示された虚像と、該視界に入る前方車両が略同一の位置に存在していると知覚される。
【００６６】
〈実施例２〉
実施例２では、図１０に示されるように、視界に入る路面上に視認者から見て奥行き感が出るように幾何変換された虚像が表示されている。また、幾何変換されない虚像（例えば車速等のナビゲーション情報）も表示されている。この「幾何変換」は、画像データ生成部８０４で原画像データを幾何変換した画像データを生成し、画像描画部８０６で該画像データに応じた画像を描画することで行われる。
【００６７】
実施例２において「視界」には、虚像が重ね合された道路の一部が入る。ここでは、幾何変換された虚像は、ナビゲーション情報としての車線変更を促す矢印形であり、その上端部が運転者からみて遠い部分であり、下端部が運転者からみて近い部分である。
【００６８】
視界に入る物体は、視点位置から見て奥行き（近い場所と遠い場所）を有しているが、ＨＵＤ装置１００による虚像はほぼ２次元像であり、視点位置から見て奥行きをほとんど有していない。
【００６９】
このとき、運転者は前方風景（遠い場所）に焦点を合わせているため、前方風景と虚像との間の視差角が１°を超えると、虚像が二重像として知覚され、前方風景を見たまま、表示された虚像を情報として認識することが困難となる。このため、視界に虚像を表示しているにも関わらず、虚像の情報を取得するためには視点を虚像に移す必要がある。
【００７０】
このような場合においても、視差角を１°以下にすることで、前方風景を見たままナビゲーション情報を正確に認知することが可能となる。
【００７１】
以上の実施例では、虚像で前方の車両をマーキングする場合と虚像を路面に重畳する場合を例にとって説明したが、他にも歩行者や路面上の白線、建物も含めた運転者の前方に広がる風景中の任意の物体を虚像でマーキングしたり、該物体に虚像を重畳することが想定できる。
【００７２】
次に、ＨＵＤ装置１００における虚像表示の手法について述べる。ＨＵＤ装置１００における虚像表示では、運転者の視点位置、虚像位置、視点と虚像との距離、虚像の大きさ、虚像の重畳を行いたい範囲に基づき、表示する像を決定する。
【００７３】
路面に虚像の重畳を行う場合は、重畳を行いたい位置・距離を任意に決定し、運転者の視点から見て、目的の位置・距離に存在して見えるように幾何変換を行った表示を行うことが望ましい（図１１参照）。
【００７４】
路面が平面であることを仮定して虚像の表示を行う場合は、幾何変換を行うのみで表示が可能であるが、カーブや坂道といった路面形状に対応させる場合や、白線に重ねた表示を行う場合は、路面において重畳させる位置の座標（位置情報）が必要となる。また、前方車両や歩行者等の対象に重畳を行う場合は、該対象の位置情報が必要になる。
【００７５】
〈実施例３〉
これらの位置情報が必要な場合に好適な実施例３の情報提供システム３００のハードウェア構成、機能が図１２にブロック図で示されている。
【００７６】
図１２に示されるように、情報提供システム３００は、移動体（例えば自動車）に搭載され、ＨＵＤ装置１００と、視界に入る物体の３次元位置情報を取得するセンシング手段３１０（３次元位置情報取得手段）と、該センシング手段３１０によって取得された該センシング手段３１０の座標系における３次元位置情報をＨＵＤ装置１００の座標系（図６参照）における座標に変換する座標変換部８０１を含む。ここでは、座標変換部８０１は、ＥＣＵ３５０に設けられるが、ＥＣＵ３５０とは別に設けられても良い。
【００７７】
センシング手段３１０は、レーザレーダ３１０ａと、物体認識部３１０ｂ（３次元位置情報算出部）とを有する。「レーザレーダ」は、LIDAR（Laser Imaging Detection and Ranging）とも呼ばれる。
【００７８】
以下に、センシング手段３１０について、図１２〜図１４（Ｃ）を参照して説明する。図１３には、センシング手段３１０の概略的構成がブロック図にて示され、図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）には、レーザレーダ３１０ａの構成、機能が示されている。
【００７９】
レーザレーダ３１０ａは、図１３に示されるように、自動車（自車両）に搭載され、レーザ光を投光し、物体（例えば先行車両、停車車両、構造物、歩行者等）からの反射光（散乱光）を受光して該物体までの距離を測定する走査型レーザレーダである。レーザレーダ３１０ａは、例えば自動車のバッテリ（蓄電池）から電力の供給を受ける。
【００８０】
レーザレーダ３１０ａは、図１３に示されるように、光源としてのＬＤ（レーザダイオード）、ＬＤ駆動部１２、投光光学系２１、受光光学系３１、検出系４１、同期系５１、測定制御部４６などを備えている。
【００８１】
ＬＤは、端面発光レーザとも呼ばれ、ＬＤ駆動部１２により駆動され、レーザ光を射出する。ＬＤ駆動部１２は、測定制御部４６から出力されるＬＤ駆動信号（矩形パルス信号）を用いてＬＤを点灯（発光）させる。ＬＤ駆動部１２は、一例として、ＬＤに電流を供給可能に接続されたコンデンサ、該コンデンサとＬＤとの間の導通／非導通を切り替えるためのトランジスタ、該コンデンサを充電可能な充電手段等を含む。測定制御部４６は、自動車のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）からの測定制御信号（測定開始信号や測定停止信号）を受けて測定開始や測定停止を行う。
【００８２】
図１４（Ａ）には、投光光学系２１、同期系５１が模式的に示されている。図１４（Ｂ）には、受光光学系３１が模式的に示されている。以下では、図１４（Ａ）等に示されるＺ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ３次元直交座標系を適宜用いて説明する。
【００８３】
投光光学系２１は、図１４（Ａ）に示されるように、ＬＤからの光の光路上に配置されたカップリングレンズ２２と、該カップリングレンズ２２を介した光の光路上に配置された反射ミラー２４と、該反射ミラー２４で反射された光の光路上に配置された偏向器としての回転ミラー２６と、を含む。ここでは、装置を小型化するために、カップリングレンズ２２と回転ミラー２６との間の光路上に反射ミラー２４を設けて光路を折り返している。
【００８４】
そこで、ＬＤから出射された光は、カップリングレンズ２２により所定のビームプロファイルの光に整形された後、反射ミラー２４で反射され、回転ミラー２６でＺ軸周りに偏向される。
【００８５】
回転ミラー２６でＺ軸周りの所定の偏向範囲に偏向された光が投光光学系２１から投射された光、すなわちレーザレーダ３１０ａから射出された光である。
【００８６】
回転ミラー２６は、回転軸（Ｚ軸）周りに複数の反射面を有し、反射ミラー２４からの光を回転軸周りに回転しながら反射（偏向）することで該光により上記偏向範囲に対応する有効走査領域を水平な１軸方向（ここではＹ軸方向）に１次元走査する。ここでは、偏向範囲、有効走査領域は、レーザレーダ３１０ａの＋Ｘ側である。以下では、回転ミラー２６の回転方向を「ミラー回転方向」とも呼ぶ。
【００８７】
回転ミラー２６は、図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）から分かるように、反射面を２面（対向する２つの面）有しているが、これに限らず、１面でも３面以上でも良い。また、少なくとも２つの反射面を設け、回転ミラーの回転軸に対して異なった角度で傾けて配置して、走査・検出する領域をＺ軸方向に切り替えることも可能である。
【００８８】
すなわち、ＬＤ、ＬＤ駆動部１２及び投光光学系２１を含んで、光により有効走査領域を走査する光走査系２００が構成されている（図１３参照）。
【００８９】
受光光学系３１は、図１４（Ｂ）に示されるように、投光光学系２１から投射され有効走査領域内にある物体で反射（散乱）された光を反射する回転ミラー２６と、該回転ミラー２６からの光を反射する反射ミラー２４と、該反射ミラー２４からの光の光路上に配置され、該光を後述する時間計測用ＰＤ４２に結像させる結像光学系と、を含む。
【００９０】
図１４（Ｃ）には、ＬＤから反射ミラー２４までの光路と、反射ミラー２４から時間計測用ＰＤ４２までの光路が示されている。
【００９１】
図１４（Ｃ）から分かるように、投光光学系２１と受光光学系３１は、Ｚ軸方向に重なるように配置されており、回転ミラー２６と反射ミラー２４は、投光光学系２１と受光光学系３１で共通となっている。これにより、物体上におけるＬＤの照射範囲と時間計測用ＰＤ４２の受光可能範囲の相対的な位置ずれを小さくでき、安定した物体検出を実現できる。
【００９２】
検出系４１は、図１４（Ｂ）及び図１３に示されるように、投光光学系２１から投射され有効走査領域内にある物体で反射（散乱）された光を受光光学系３１を介して受光する時間計測用ＰＤ４２（フォトダイオード）と、該時間計測用ＰＤ４２の出力電流（電流信号）に基づく電圧信号である受光信号を検出するＰＤ出力検出部４４と、ＬＤ駆動信号の立ち上がりタイミングとＰＤ出力検出部４４での受光信号の検出タイミングとの時間差を計測する時間計測部４５と、を含む。
【００９３】
そこで、投光光学系２１から投射され物体で反射（散乱）された光は、回転ミラー２６、反射ミラー２４を介して結像光学系に導かれ、該結像光学系により時間計測ＰＤ４２に集光する（図１４（Ｂ）参照）。図１４（Ｂ）では、装置を小型化するために、回転ミラー２６と結像光学系との間に反射ミラー２４を設けて光路を折り返している。ここでは、結像光学系は２枚のレンズ（結像レンズ）で構成されているが、１枚のレンズとしても良いし、３枚以上のレンズとしても良いし、ミラー光学系を用いても良い。
【００９４】
同期系５１は、図１４（Ａ）及び図１３に示されるように、ＬＤから出射されカップリングレンズ２２を介して反射ミラー２４で反射された光であって回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で再び反射された光の光路上に配置された同期レンズ５２と、該同期レンズ５２を介した光の光路上に配置された同期検知用ＰＤ５４と、該同期検知用ＰＤ５４の出力信号を検出するＰＤ出力検出部５６と、を含む。
【００９５】
詳述すると、反射ミラー２４は、上記偏向範囲に対して回転ミラー２６の回転方向上流側に配置され、回転ミラー２６で上記偏向範囲の上流側に偏向された光が入射される。そして、回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で反射された光が同期レンズ５２を介して同期検知用ＰＤ５４に入射される。
【００９６】
なお、反射ミラー２４は、上記偏向範囲に対して回転ミラー２６の回転方向下流側に配置されても良い。そして、回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で反射された光の光路上に同期系５１が配置されても良い。
【００９７】
回転ミラー２６の回転により、該回転ミラー２６の反射面で反射された光が同期検知用ＰＤ５４で受光される度に同期検知用ＰＤ５４から信号が出力される。すなわち、同期検知用ＰＤ５４からは定期的に信号（同期信号）が出力されることになる。
【００９８】
このように回転ミラー２６からの光を同期検知用ＰＤ５４に照射するための同期点灯を行うことで、同期検知用ＰＤ５４での受光タイミングから、回転ミラー２６の回転タイミングを得ることが可能となる。
【００９９】
そこで、ＬＤを同期点灯してから所定時間経過後にＬＤをパルス点灯することで有効走査領域を光走査することができる。すなわち、同期検知用ＰＤ５４に光が照射されるタイミングの前後期間にＬＤをパルス点灯することで有効走査領域を光走査することができる。
【０１００】
ここで、時間計測や同期検知に用いる光検出器としては、上述したＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）の他、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）、ガイガーモードＡＰＤであるＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｄｉｏｄｅ）等を用いることが可能である。ＡＰＤやＳＰＡＤは、ＰＤに対して感度が高いため、検出精度や検出距離の点で有利である。
【０１０１】
各ＰＤ出力検出部での動作としては、受光信号（電圧信号）の信号増幅及び受光信号のタイミング検出の２つの動作がある。受光信号の信号増幅についてはアンプなどの信号増幅器を用いてＰＤの出力電流を電圧に変換後増幅し、受光信号のタイミング検出についてはコンパレータなどの比較器を用いて、受光信号の一定出力（スレッシュレベル）以上となる立ち上り波形部を検出する。すなわち、ＰＤ出力検出部は、受光信号をコンパレータを用いて２値化した論理信号として得ることができる。
【０１０２】
ＰＤ出力検出部５６は、同期検知用ＰＤ５４の受光信号（立ち上がり波形部）を検出すると同期信号（上記２値化した論理信号）を測定制御部４６に出力する。
【０１０３】
測定制御部４６は、ＰＤ出力検出部５６からの同期信号に基づいてＬＤ駆動信号を生成し、該ＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２及び時間計測部４５に出力する。
【０１０４】
すなわち、ＬＤ駆動信号は、同期信号に対して遅延したパルス点灯信号（周期的なパルス信号）である。
【０１０５】
ＰＤ出力検出部４４は、時間計測用ＰＤ４２の受光信号（立ち上がり波形部）を検出すると検出信号（矩形パルス信号）を時間計測部４５に出力する。
【０１０６】
時間計測部４５は、測定制御部４６からのＬＤ駆動信号の立ち上がりタイミングとＰＤ出力検出部４４からの検出信号の立ち上がりタイミングとの時間差を求め、該時間差を時間計測結果として測定制御部４６に出力する。
【０１０７】
測定制御部４６は、時間計測部４５からの時間計測結果を距離に変換することで物体までの往復距離を算出し、該往復距離の１／２を距離データとして物体認識部３１０ｂに出力する。
【０１０８】
また、測定制御部４６は、ＬＤ駆動信号の立ち上がりタイミングと受光信号の検出タイミングとの間の所定タイミングにおいて光走査系２００によるレーザビームの走査位置を取得し、該走査位置を物体の方位データとして物体認識部３１０ｂに出力する。
【０１０９】
物体認識部３１０ｂは、測定制御部４６からの１走査もしくは複数の走査で取得した複数の距離データ及び方位データに基づいて、どこに物体があるかを認識し、すなわち該物体の３次元位置情報を算出し、該３次元位置情報を物体認識結果として測定制御部４６に出力する。測定制御部４６は、該３次元位置情報をＥＣＵ３５０に転送する。
【０１１０】
ＥＣＵ３５０は、転送された３次元位置情報に基づいて、例えば自動車の操舵制御（例えばオートステアリング）、速度制御（例えばオートブレーキ）等を行う。
【０１１１】
また、ＥＣＵ３５０の座標変換部８０１は、物体認識部３１０ｂで算出されたレーザレーダ３１０ａにおける座標系の３次元位置情報を、ＨＵＤ装置１００の座標系における座標に変換し、変換後の座標をＣＡＮ等を介してＨＵＤ装置１００に出力する。
【０１１２】
ＨＵＤ装置１００は、センシング手段３１０によって取得された、虚像でマーキングしたい物体の３次元位置情報に応じて画像を生成、描画して、虚像を表示する。具体的には、虚像としてのマークが物体の位置にリアルタイムで追従するように、かつ該マークの大きさが物体の見た目の大きさ（視点位置から見た大きさ）に応じた大きさとなるように（該物体と３次元的に整合するように）必要に応じて幾何変換して該マークの画像データを生成し、該画像データに応じた画像を描画する。
【０１１３】
次に、実施例３の情報提供システム３００を用いる情報表示方法を、図１５を用いて説明する。
【０１１４】
最初のステップＳ１では、物体認識部３１０ｂが、レーザレーダ３１０ａから物体までの距離及び該物体の方位を取得する。
【０１１５】
次のステップＳ２では、物体認識部３１０ｂで、物体までの距離及び該物体の方位に基づいて該物体の３次元位置情報を算出する。
【０１１６】
次のステップＳ３では、ＥＣＵ３５０で、物体の３次元位置情報をＨＵＤ装置１００における座標系の座標に変換する。
【０１１７】
次のステップＳ４では、画像データ生成部８０４で、座標変換後の３次元位置情報に基づいて画像データを生成する。
【０１１８】
次のステップＳ５では、画像描画部８０６で、画像データに応じた画像を描画する。
【０１１９】
《実施例４》
図１６には、実施例４における移動体（例えば自動車）に搭載される情報提供システム４００のハードウェア構成、機能を示すブロック図が示されている。図１７には、情報提供システム４００のセンシング手段４１０の構成が示されている。
【０１２０】
実施例４のセンシング手段４１０は、図１７に示されるように、自車両の前方領域を撮像領域として撮像する撮像手段としてのステレオカメラ４１０ａと、該ステレオカメラ４１０ａによって撮像した撮像画像データに基づいて撮像領域内に存在する所定の認識対象物を認識する画像処理を実行する物体認識部４１０ｂとから構成されている。
【０１２１】
ステレオカメラ４１０ａは、左目用となる第１のカメラ部１１０Ａと、右目用となる第２のカメラ部１１０Ｂとの、２台のカメラ部が平行に組みつけられて構成されている。各カメラ部１１０Ａ，１１０Ｂは、それぞれレンズ１１５、画像センサ１１６、センサコントローラ１１７を備えている。画像センサ１１６は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）で構成されるイメージセンサを用いることができる。センサコントローラ１１７は、画像センサ１１６の露光制御、画像読み出し制御、外部回路との通信および画像データの送信制御等を行う。ステレオカメラ４１０ａは、自車両のフロントウインドシールド５０のルームミラー付近に設置される。
【０１２２】
物体認識部４１０ｂは、データバスライン１２１、シリアルバスライン１２２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２３、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）１２４、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２５、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２６、シリアルＩＦ（Interface）１２７、およびデータＩＦ１２８を有している。
【０１２３】
ステレオカメラ４１０ａは、データバスライン１２１およびシリアルバスライン１２２を介して物体認識部４１０ｂと接続されている。ＣＰＵ１２３は、ステレオカメラ４１０ａの各センサコントローラ１１７の制御、物体認識部４１０ｂ全体の動作、画像処理等を実行制御する。各カメラ部１１０Ａ，１１０Ｂの画像センサ１１６で撮像された撮像画像の輝度画像データは、データバスライン１２１を介して物体認識部４１０ｂのＲＡＭ１２６に書き込まれる。ＣＰＵ１２３またはＦＰＧＡ１２４からのセンサ露光値の変更制御データ、画像読み出しパラメータの変更制御データ、および各種設定データ等は、シリアルバスライン１２２を介して送受信される。
【０１２４】
ＦＰＧＡ１２４は、ＲＡＭ１２６に保存された画像データに対してリアルタイム性が要求される処理、例えばガンマ補正、ゆがみ補正（左右画像の平行化）、ブロックマッチングによる視差演算を行って、視差画像を生成し、ＲＡＭ１８に再度書き込む。ＲＯＭ１２５には、車両や歩行者等の立体物、あるいは、路面上の白線等の車線境界線や路面側部に存在する縁石や中央分離帯などの所定の認識対象物を認識するための認識プログラムが記憶されている。認識プログラムは、画像処理プログラムの一例である。
【０１２５】
ＣＰＵ１２３は、データＩＦ１２８を介して、例えば自車両３０１のＣＡＮを介して、車速、加速度、舵角、ヨーレート等のＣＡＮ情報を、不図示のセンサ装置から取得する。そして、ＣＰＵ１２３は、ＲＯＭ１２５に記憶されている認識プログラムに従って、ＲＡＭ１２６に記憶されている輝度画像および視差画像を用いて画像処理を実行し、例えば先行車両や車線境界線等の認識対象物の認識を行う。ここでは、ＣＰＵ１２３は、上記視差画像から認識結果データとして物体の３次元位置情報を取得する。
【０１２６】
上記認識結果データは、シリアルＩＦ１２７を介して、ＥＣＵ３５０及びＨＵＤ装置１００へ供給される。
【０１２７】
ＥＣＵ３５０は、該認識結果データを用いて、自車両のブレーキ制御、速度制御、ステアリング制御などを行い、例えば、予め設定された車間距離を維持するように自車両を先行車両に自動追尾させるクルーズコントロールや、前方の障害物との衝突を回避、軽減するための自動ブレーキ制御などを実現する。
【０１２８】
ＨＵＤ装置１００は、虚像でマーキングしたい物体の３次元位置情報（認識結果データ）に応じて画像を生成、描画し、虚像を表示する。
【０１２９】
次に、実施例４の情報提供システム４００を用いる情報表示方法を、図１８を用いて説明する。
【０１３０】
最初のステップＳ１１では、ステレオカメラ４１０ａで前方風景（視認対象）を撮像する。
【０１３１】
次のステップＳ１２では、ステレオカメラ４１０ａでの撮像結果（左右の撮像画像）から視差画像を生成する。
【０１３２】
次のステップＳ１３では、物体認識部４１０ｂで、視差画像から物体の３次元位置情報を算出する。
【０１３３】
次のステップＳ１４では、ＥＣＵ３５０で、物体の３次元位置情報をＨＵＤ装置１００における座標系の座標に変換する。
【０１３４】
次のステップＳ１５では、画像データ生成部８０４で、座標変換後の３次元位置情報に基づいて画像データを生成する。
【０１３５】
次のステップＳ１６では、画像描画部８０６で、画像データに応じた画像を描画する。
【０１３６】
《実施例５》
実施例５の移動体（例えば自動車）に搭載される情報提供システム５００では、図１９に示されるように、センシング手段５１０がレーザレーダ５１０ａ、単眼カメラ５１０ｂ、物体認識部５１０ｃを有している。なお、実施例５のセンシング手段は、上記実施例３や実施例４と同様の構成を採用することもできる。
【０１３７】
レーザレーダ５１０ａは、実施例３のレーザレーダ３１０ａと同様に走査型であり、物体までの距離データを物体認識部５１０ｃに送る。
【０１３８】
単眼カメラ５１０ｂは、前方風景を撮像可能に設置され、撮像画像を物体認識部５１０ｃに送る。
【０１３９】
物体認識部５１０ｃは、単眼カメラ５１０ｂの撮像画像とレーザレーダ５１０ａからの距離データから物体（例えば前方車両）の有無を判定し、「物体有り」と判定したときに、該物体に関するレーザレーダ５１０ａからの距離データを取得する。
【０１４０】
なお、レーザレーダは、近距離の物体を高精度で検知できる上、昼夜の影響を受け難い。一方、単眼カメラは遠距離の物体も検知でき、自動車だけでなく白線や対向車のランプなども認識できる。
【０１４１】
そこで、センシング手段５１０は、レーザレーダ５１０ａと単眼カメラ５１０ｂを併用することで、物体認識を常時高精度に行うことができる。
【０１４２】
なお、単眼カメラ５１０ｂの撮像画像における「物体の有無」は、該撮像画像における注目領域とその周囲のテクスチャ量の差から判定することができる。また、撮像画像から単眼カメラの座標系における物体の方位データを取得することができる。
【０１４３】
以下に、実施例５の情報提供システム５００を用いる情報表示方法を、図２０のフローチャートを参照して説明する。
【０１４４】
最初のステップＳ２１では、前方風景を単眼カメラ５１０ｂで撮像する。この撮像画像は、物体認識部５１０ｃに送られる。
【０１４５】
次のステップＳ２２では、物体認識を行う。具体的には、物体認識部５１０ｃで物体の有無の判定し、物体が有るときにレーザレーダ５１０ａから該物体までの距離データを取得する。
【０１４６】
次のステップＳ２３では、物体が複数有るか否かを判断する。ここで、物体には、走行中もしくは停車中の前方車両、道路脇の縁石やガードレールや壁、路面上の白線等が該当する。ここでの判断が否定されるとステップＳ２４に移行し、肯定されるとステップＳ２７に移行する。
【０１４７】
ステップＳ２４では、物体認識部５１０ｃで、レーザレーダ５１０ａからの距離データ及び単眼カメラ５１０ｂからの撮像画像から得られた方位データに基づいて、物体の３次元位置情報を算出する。なお、３次元位置情報を高精度に取得するために、レーザレーダ５１０ａと単眼カメラ５１０ｂは、互いに極力近接して配置されることが好ましい。また、物体の単眼カメラ５１０ｂの座標系の方位データをレーザレーダ５１０ａの座標系の方位データに変換することが好ましい。なお、単眼カメラ５１０ｂから方位データを取得することに加えて、レーザレーダ５１０ａからも方位データを取得しても良い。この場合、例えば両方の方位データ（但し、同じ座標系における方位データ）を用いて（例えば平均化することにより）、より高精度な方位データを取得できる。
【０１４８】
次のステップＳ２５では、ＥＣＵ３５０で物体の３次元位置情報を座標変換する。具体的には、物体のレーザレーダ５１０ａの座標系における座標をＨＵＤ装置１００の座標系における座標に変換する。
【０１４９】
次のステップＳ２６では、画像データ生成部８０４で、座標変換後の３次元位置情報に基づいて画像データを生成する。ステップＳ２６が実行されると、ステップＳ３１に移行する。
【０１５０】
ステップＳ２７では、物体認識部５１０ｃで、レーザレーダ５１０ａからの距離データ及び単眼カメラ５１０ｂからの撮像画像から得られた方位データに基づいて、複数の物体の３次元位置情報を算出する。
【０１５１】
次のステップＳ２８では、ＥＣＵ３５０で各物体の３次元位置情報を座標変換する。具体的には、各物体のレーザレーダ５１０ａの座標系における座標をＨＵＤ装置１００の座標系における座標に変換する。
【０１５２】
次のステップＳ２９では、ＥＣＵ３５０で複数の物体に対して注目すべき優先度を設定する。具体的には、例えば複数の物体のうち距離データが短い物体ほど優先度を高く設定する。また、静止物体よりも移動物体の優先度を高く設定しても良い。なお、物体が静止物体であるか移動物体であるかは、該物体の３次元位置情報をモニタすることで判定できる。
【０１５３】
次のステップＳ３０では、画像データ生成部８０４で複数の物体の注目すべき優先度の差が認識できるよう、座標変換後の３次元位置情報に基づいて画像データを生成する。「優先度の差」は、例えば物体をマーキングする虚像の色、明るさ、形、大きさ、位置を物体間で異ならせることで認識させることができる。具体的には、例えばセンターラインの注目すべき優先度を最も高く設定した場合に該センターラインを赤色の虚像でマーキングする。例えば縁石の注目すべき優先度を２番目に高く設定した場合に該縁石を黄色の虚像でマーキングする。例えば前方車両の注目すべき優先度を３番目に高く設定した場合に該前方車両を緑色の虚像でマーキングする（図２１参照）。すなわち、注目すべき優先度が高い物体ほど注意を喚起する色でマーキングする。
【０１５４】
次のステップＳ３１では、画像描画部８０６で画像データに応じた画像を描画する。
【０１５５】
以上説明した上記実施例３〜５のいずれの場合も、取得した物体の３次元位置情報を自動車の制御及び虚像のマーキングの双方に用いることができる。
【０１５６】
なお、上記センシング手段は、虚像でマーキングしたい対象に応じて、前方車両（先行車両）や歩行者にマーキングする場合には単眼カメラやステレオカメラ、レーザレーダ等を適宜選択することが望ましい。路面上に重畳する場合も、ナビゲーション等で交差点に虚像を表示したい場合には、その座標が必要になり、これには、ＧＰＳ等による自車両位置及び交差点等の地図情報が必要になる。
【０１５７】
また、車線逸脱警告といった表示を行う場合に白線に情報を重畳することも考えられるが、この場合にも上記センシング手段を用いて白線の位置を取得する必要がある。同様に、カーブや坂道といった状態を取得する場合にも上記センシング手段による情報が必要となる。
【０１５８】
これらの取得された情報は、上述のように車内ネットワークを通じてＨＵＤ装置１００に入力される。この車内ネットワークの一例としてはＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）がある。ＣＡＮ上には、上記の位置情報以外にも一般的に車速や操舵角、フレーキ制御といった車両の状態情報が流れているため、これらの情報も重畳表示に利用することが考えられる。情報を取得したＨＵＤ装置１００では、その情報を元に画像データ生成部８０４で描画する画像の幾何変換を行い、画像描画部８０６で描画処理を行う。この描画処理は、虚像の画角や俯角、距離を元に計算される。
【０１５９】
以上、ＨＵＤ装置１００を用いる情報表示方法の実施例について説明した。
【０１６０】
また、上記実施例３〜５では、センシング手段内でマーキング対象の物体の位置情報取得を行っているが、センシング手段が取得した画像情報や３次元位置情報をＨＵＤ装置１００が受け取り、ＨＵＤ装置１００内で検出処理を行うことも可能である。また、ＣＡＮ以外の専用線を用意し利用することも考えられる。
【０１６１】
以上説明した第１実施形態のＨＵＤ装置１００は、画像を形成する光をフロントウインドシールド５０に照射し、該フロントウインドシールドを介して画像の虚像を視認させる情報表示装置において、フロントウインドシールド５０を介した虚像に対する輻輳角と、フロントウインドシールド５０を介した現実物体に対する輻輳角との差が１°以下となるように虚像を表示する。
【０１６２】
この場合、例えば上記差が１°以下となるように虚像の結像位置を設定するだけの簡易な構成により、虚像が二重像になるなど視認性が低下するのを抑制できる。すなわち、構成の煩雑化を抑制しつつ虚像の視認性の低下を抑制できる。
【０１６３】
このように、ＨＵＤ装置１００では、運転者が見る風景と表示象（虚像）のそれぞれが、運転者の左右の網膜に映った際に、両者間の視差角が１°以下となる設計をおこなうことで、二重像や疲労感、不快感を与えずに現実重畳表示を実現できる。すなわち、ＨＵＤ装置１００を用いて現実重畳表示をおこなった際に、運転者が前方風景を見たまま表示像（虚像）を二重像や疲労、不快感なく認識できる。
【０１６４】
一方、特許文献１には、両眼視差によるＨＵＤ装置像の二重像を解消する目的で、運転者の片目のみに映像光を投影する車載用表示システム（重畳表現技術）が開示されている。
【０１６５】
しかしながら、特許文献１に開示されている車載用表示システムでは、視認者の片目のみに映像光を投影するための構成要素が別途必要となり、構成が煩雑化してしまう。
【０１６６】
すなわち、特許文献１の車載用表示システムでは、構成の煩雑化を抑制しつつ虚像の視認性の低下を抑制することに関して改善の余地がある。
【０１６７】
また、視点位置と虚像の結像位置の距離が４ｍ以上である場合には、虚像の視認性の低下をより確実に抑制できる。この場合、例えば１０００ｍ先の物体をマーキングする場合でも視差角が１°以下となるため、実用上十分な範囲で運転者が疲労や不快感を覚えるのを抑制できる。
【０１６８】
また、視点位置と虚像の結像位置の距離が１０ｍ以下である場合には、装置の大型化を抑制できる。なお、視点位置と結像位置との距離を長くするためには、ＨＵＤ装置内における光路長を長くする必要があり、装置の大型化を余議なくされる。
【０１６９】
また、移動体の乗員から見て該移動体の周囲に存在する現実物体と３次元的に整合する虚像を表示エリア内に表示する場合は、該虚像の視認性を向上できる。
【０１７０】
また、移動体の乗員から見て該移動体の周囲に存在する現実物体と３次元的に整合する虚像（奥行き感が出るように幾何変換した虚像）と該現実物体と３次元的に整合しない虚像（該幾何変換しない虚像）を表示エリア内に混在させて表示する場合は、例えば物体をマーキングする虚像等の該物体に合わせて奥行き感を出す必要がある虚像を幾何変換して表示し、例えば数字や文字等の単なる情報としての虚像等、幾何変換する必要がない虚像（例えば移動体の速度、該移動体の計器情報等）をそのまま表示できる。この結果、虚像の種類によらず、視認性を良好に確保できる。なお、ＨＵＤ装置１００によって表示される虚像は、２次元の虚像に限らず、１次元や３次元の虚像であっても良い。「奥行き感」は、遠近法を用いて出すことができる。
【０１７１】
なお、ＨＵＤ装置１００が表示する虚像の種類は、例えば物体をマーキングする虚像等の幾何変換する必要がある虚像のみであっても良いし、例えば数字や文字等の単なる情報としての幾何変換する必要がない虚像のみであっても良い。
【０１７２】
また、ＨＵＤ装置１００は、取得された物体に関する情報である物体情報（例えば物体の３次元位置情報）を受信する車両情報入力部８００及び外部情報入力部８０２を含む受信手段を備え、該情報に応じて虚像のパラメータ（虚像の結像位置、大きさ、形、色、明るさの少なくとも１つ）を調整する場合には、視認者から見て虚像を移動体（自車両）の周囲に存在する物体と３次元的に整合させて表示でき（奥行感を得つつ違和感なく表示でき）、虚像の視認性を向上できる。なお、上記パラメータは、物体の位置、形、大きさに応じた遠近感が出るように調整されることが好ましい。
【０１７３】
具体的には、ＨＵＤ装置１００は、視認者の視界内にある物体の３次元位置情報を取得する３次元位置情報取得手段（物体認識部３１０ｂや物体認識部４１０ｂ）から３次元位置情報を受信手段で受信し、該３次元位置情報に基づいて、表示エリア内に表示される該虚像の位置、大きさ、形、色、明るさの少なくとも１つを調整する場合には、虚像の視認性を更に向上させることができる。なお、虚像の位置、大きさ、形、色、明るさは、画像データ生成部８０４で画像データを生成する際に該画像データにおける虚像に対応する部分の位置、大きさ、形、色、明るさを調整することにより調整できる。
【０１７４】
また、３次元位置情報取得手段は、物体までの距離や該物体の方位を計測する計測手段（例えばレーザレーダ）や、物体を撮像する撮像手段（例えばステレオカメラや単眼カメラ）を含む。
【０１７５】
なお、表示エリア内における虚像の位置、大きさ、形、色、明るさの少なくとも１つは、例えば、画像データ生成部８０４において描画する画像の画像データを生成する際に画像描画領域における画像部（虚像に対応する部分）の位置、大きさ、形、色、明るさを調整、設定し、生成された画像データを画像描画部８０６に送り、画像描画部８０６にて該画像データに応じた画像を描画することで調整することができる。
【０１７６】
なお、上記虚像のパラメータは、必ずしも調整する必要はない。該パラメータを調整しない場合は、物体に関する情報を取得、受信しなくも良い。例えば、物体をマーキングするための虚像を表示しない場合であって上記パラメータを調整する必要がない場合には、該物体に関する情報を取得、受信しなくても良い。
【０１７７】
また、物体に関する情報が、該物体の位置、大きさ、形、色、明るさの少なくとも１つを含む場合には、虚像を物体に対してより整合させることができる。
【０１７８】
また、物体を虚像でマーキングする場合には、該物体に対する注目を促すことができる。なお、物体を虚像でマーキングする方法としては、例えば虚像を物体の少なくとも一部に沿うように表示することが挙げられる。
【０１７９】
また、例えば、虚像（例えばマーク）を物体に追従するように表示する場合には、運転者に該物体の位置をリアルタイムに認知させることができる。
【０１８０】
また、取得された物体に関する情報に応じて、該物体に対して虚像を表示（物体を虚像でマーキング）するか否かを決定する場合には、例えば物体の位置、大きさ、種類（例えば静止物体であるか移動物体であるか等）によって虚像を表示する必要がある場合にのみ虚像を表示することができる。なお、物体に対して虚像を表示する必要（例えば該物体をマーキングする必要）がない場合とは、例えば該物体が視点位置から至近距離にある場合や遥か遠方にある場合等の視差角が１°を超える場合や視点位置から見て運転者の視野限界付近にある場合を意味する。
【０１８１】
なお、ＨＵＤ装置１００は、例えば移動体に関係する交通情報（例えば渋滞情報や交通ルール等）、気象情報等の情報を受信手段で受信し、上記物体情報に基づいて、受信した情報を、移動体の乗員から見て該移動体の周囲の物体と３次元的に整合するように表示エリア内に虚像として表示しても良い。
【０１８２】
また、ＨＵＤ装置１００は、例えば移動体の位置情報を受信手段で更に受信し、該位置情報に基づいて、虚像を移動体の乗員から見て物体と３次元的に整合するように表示エリア内に表示しても良い。移動体の位置情報は、例えばＧＰＳを搭載した装置（例えばカーナビゲーションシステム）から受信することができる。なお、例えば移動体の位置情報のみに基づいてナビゲーション情報を路面等に３次元的に整合するように表示エリア内に表示しても良いし、例えば該位置情報と移動物体（他車両や歩行者等）の物体情報とに基づいてマークとしての虚像を該移動物体と３次元的に整合するように表示エリア内に表示しても良い。
【０１８３】
また、ＨＵＤ装置１００が、光により画像を形成する画像描画部８０６（画像形成部）と、画像を形成する光をフロントウインドシールド５０（透過反射部材）に導く凹面ミラー４０（光学系）とを備える場合には、汎用のヘッドアップディスプレイを用いて（構成の煩雑化を抑制しつつ）虚像の視認性を向上できる。
【０１８４】
また、画像描画部８０６は、ＬＤ（光源）及び該ＬＤからの光を偏向する光偏向器１５を含む光走査系２００と、該光走査系２００による光の走査位置に応じてＬＤを制御するＬＤドライバ６１１１とを有する場合には、虚像が表示される表示エリア内においてＬＤの発光を制御することにより、例えば表示エリア内における虚像とその周囲とのコントラストを高くして該虚像の視認性を向上することや、該周囲と表示エリアの背景とのコントラストを低くして表示エリアのアウトライン（ポストカード）が表示されるのを抑制することができる。
【０１８５】
また、移動体と、該移動体に搭載されるＨＵＤ装置１００と、を備える移動体装置では、運転者に安全で快適な運転環境を提供できる。
【０１８６】
また、第１実施形態の情報表示方法は、視界内に情報を虚像として表示する情報表示方法において、虚像を見るときの両目の視線が成す角度（輻輳角）と、視界内の物体を見るときの両目の視線が成す角度（輻輳角）との差が１°以下となるように虚像を表示する。
【０１８７】
この場合、上記差が１°以下となるように位置に虚像を結像させるだけの簡易な手法により、虚像が二重像になるなど視認性が低下するのを抑制できる。すなわち、構成の煩雑化を抑制しつつ虚像の視認性の低下を抑制できる。
【０１８８】
また、第１実施形態の情報表示方法は、物体に関する情報を取得する工程と、取得された情報に基づいて、虚像の結像位置、大きさ、形、色、明るさの少なくとも１つを調整する工程と、を更に含む場合には、虚像の視認性を更に向上させることができる。
【０１８９】
［第２実施形態］
以下に、第２実施形態の情報表示方法について、図２２のフローチャートを用いて説明する。
【０１９０】
ここでは、上記第１実施形態の実施例４の情報提供システム４００を用いる。但し、第２実施形態では、上記実施例４と異なり、ＨＵＤ装置は、視点位置から５００ｍ以上かつ１０００ｍ以下にある物体に対する視差角が１°を超えるように虚像の結像位置が設定されている。具体的には、視点位置から虚像の結像位置までの距離Ｌが１ｍ以上かつ４ｍ未満（例えば略３．５ｍ、図８参照）に設定されている。ここでの制御は、情報提供システム全体を統括制御する、ＣＰＵを含む主制御部によって実行されるプログラムに基づいている。すなわち、このプログラムは、第２実施形態の情報表示方法をＣＰＵ（コンピュータ）に実行させるためのプログラムである。この主制御部は、ＥＣＵ３５０の一部であっても良いし、ＥＣＵ３５０とは別に設けられても良い。
【０１９１】
最初のステップＳ４１では、ステレオカメラ４１０ａで前方風景を撮像する。
【０１９２】
次のステップＳ４２では、ステレオカメラ４１０ａでの撮像結果（左右の撮像画像）から視差画像を生成する。
【０１９３】
次のステップＳ４３では、物体認識部４１０ｂで視差角を算出する。具体的には、物体を視るときの両目の視線が成す角度（輻輳角）を物体の３次元位置情報に基づいて算出するとともに、該角度と虚像を視るときの両目の視線が成す角度（輻輳角）との差をとる。
【０１９４】
次のステップＳ４４では、視差角が１°以下であるか否かを判断する。ここでの判断主体は、上記主制御部である。ここでの判断は、視点位置から物体までの距離が５００ｍ未満である場合に肯定され、５００ｍ以上である場合に否定される。ここでの判断が肯定されるとステップＳ４４に移行し、否定されるとフローは終了する。
【０１９５】
次のステップＳ４５では、物体認識部４１０ｂで視差画像から物体の３次元位置情報を算出する。
【０１９６】
次のステップＳ４６では、ＥＣＵ３５０で物体の３次元位置情報をＨＵＤ装置１００における座標系の座標に変換する。
【０１９７】
次のステップＳ４７では、画像データ生成部８０４で、座標変換後の３次元位置情報に基づいて描画すべき画像の画像データを生成する。
【０１９８】
次のステップＳ４８では、画像描画部８０６で画像データに応じた画像を描画する。ステップＳ４８が実行されると、フローは終了する。
【０１９９】
なお、上記第２実施形態において、実施例３の情報提供システム３００や実施例５の情報提供システム５００を用いることもできる。実施例３の情報提供システム３００を用いる変形例の情報表示方法の手順が図２３のフローチャートに示されている。この変形例の情報表示方法を以下に説明する。
【０２００】
ここでは、上記実施例３と異なり、ＨＵＤ装置は、視点位置から５００ｍ以上かつ１０００ｍ以下にある物体に対する視差角が１°を超えるように虚像の結像位置が設定されている。具体的には、視点位置から虚像の結像位置までの距離Ｌが１ｍ以上かつ４ｍ未満（例えば略３．５ｍ、図８参照）に設定されている。図２３のフローチャートは、情報提供システム全体を統括制御する、ＣＰＵを含む主制御部によって実行されるプログラムに基づいている。すなわち、このプログラムは、変形例の情報表示方法をＣＰＵ（コンピュータ）に実行させるためのプログラムである。この主制御部は、ＥＣＵ３５０の一部であっても良いし、ＥＣＵ３５０とは別に設けられても良い。
【０２０１】
最初のステップＳ５１では、レーザレーダ３１０ａで、物体までの距離及び該物体の方位を取得する。
【０２０２】
次のステップＳ５２では、物体認識部３１０ｂで、物体までの距離及び該物体の方位に基づいて該物体の３次元位置情報を算出する。
【０２０３】
次のステップＳ５３では、物体認識部４１０ｂで視差角を算出する。具体的には、物体を視るときの両目の視線が成す角度（輻輳角）を物体の３次元位置情報に基づいて算出するとともに、該角度と虚像を視るときの両目の視線が成す角度（輻輳角）との差をとる。
【０２０４】
次のステップＳ５４では、視差角が１°以下であるか否かを判断する。ここでの判断主体は、上記主制御部である。ここでの判断は、視点位置から物体までの距離が５００ｍ未満である場合に肯定され、５００ｍ以上である場合に否定される。ここでの判断が肯定されるとステップＳ５５に移行し、否定されるとフローは終了する。
【０２０５】
次のステップＳ５５では、ＥＣＵ３５０で物体の３次元位置情報をＨＵＤ装置１００における座標系の座標に変換する。
【０２０６】
次のステップＳ５６では、画像データ生成部８０４で、座標変換後の３次元位置情報に基づいて描画すべき画像の画像データを生成する。
【０２０７】
次のステップＳ５７では、画像描画部８０６で画像データに応じた画像を描画する。ステップＳ５７が実行されると、フローは終了する。
【０２０８】
以上説明した第２実施形態及びその変形例の情報表示方法は、視界内に情報を虚像として表示する情報表示方法において、視界内にある物体の３次元位置情報を含む情報である物体情報を取得する工程と、虚像を見るときの両目の視線が成す角度（虚像に対する輻輳角）と、物体を見るときの両目の視線が成す角度（物体に対する輻輳角）との差を、物体情報及び虚像の結像位置に基づいて算出する工程と、該差が１°以下であるか否かを判定する工程と、該判定する工程での判定結果が肯定的である場合に虚像を表示する工程と、を含む。なお、「物体の３次元位置情報を含む情報」は、該３次元位置情報のみを含んでも良いが、例えば該物体の大きさや形状に関する情報を更に含んでも良い。
【０２０９】
この場合、上記差が１°以下である場合に虚像を表示するため、虚像が二重像になるなど視認性が低下するのを抑制できる。すなわち、構成の煩雑化を抑制しつつ虚像の視認性の低下を抑制できる。
【０２１０】
また、第２実施形態及びその変形例の情報表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラムは、視界内にある物体の３次元位置情報を含む情報である物体情報を取得する手順と、虚像を見るときの両目の視線が成す角度（虚像に対する輻輳角）と、視認者が前記物体を見るときの両目の視線が成す角度（物体に対する輻輳角）との差を、物体情報及び虚像の結像位置に基づいて算出する手順と、該差が１°以下であるか否かを判定する手順と、該判定する工程での判定結果が肯定的である場合に虚像を表示する手順と、を含む。
【０２１１】
この場合、上記差が１°以下である場合に虚像を表示するため、虚像が二重像になるなど視認性が低下するのを抑制できる。すなわち、構成の煩雑化を抑制しつつ虚像の視認性の低下を抑制できる。
【０２１２】
なお、上記各実施形態のＨＵＤ装置において、光学系は、凹面ミラー４０（凹面鏡）から構成されているが、これに限らず、例えば、凸面鏡から構成されても良いし、曲面鏡（凹面鏡や凸面鏡）と、該曲面鏡とスクリーン３０との間に配置された折り返しミラーとを含んで構成されても良い。
【０２１３】
また、上記各実施形態では、光走査手段は、走査ミラー２０を有しているが、有していなくても良い。
【０２１４】
また、上記第１実施形態の実施例３〜５、上記第２実施形態及びその変形例では、物体の３次元位置情報を取得しているが、これに限らず、例えば物体の奥行方向の位置情報（１次元位置情報）を除く２次元位置情報（奥行方向に交差する２次元平面上の位置情報）を取得しても良い。具体的には、レーザレーダやカメラを用いて物体の奥行方向の位置情報を除く２次元位置情報を取得し、該２次元位置情報に基づいて虚像を表示しても良い。この場合でも、物体の奥行方向の位置を除く２次元位置に追従させて該物体をマーキングすることができる。
【０２１５】
また、上記各実施形態では、光源としてＬＤ（端面発光レーザ）を用いているが、例えば面発光レーザ等の他のレーザ等を用いても良い。
【０２１６】
また、上記各実施形態では、情報表示装置としてのＨＵＤ装置は、カラー画像に対応するように構成されているが、モノクロ画像に対応するように構成されても良い。
【０２１７】
また、透過反射部材は、移動体のフロントウインドシールドに限らず、例えばサイドウインドシールド、リアウインドシールド等であっても良く、要は、透過反射部材は、虚像を視認する視認者が搭乗する移動体に設けられ、該視認者が移動体の外部を視認するための窓部材（ウインドシールド）であることが好ましい。
【０２１８】
また、上記各実施形態では、情報表示装置（ＨＵＤ装置）は、例えば車両、航空機、船舶、産業用ロボット等の移動体に搭載されるものを一例として説明したが、要は、物体に搭載されるものであれば良い。なお、「物体」は、移動体の他、恒常的に設置されるものや運搬可能なものを含む。
【０２１９】
また、本発明の情報表示装置は、ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）のみならず、例えばヘッドマウントディスプレイ装置、プロンプタ装置等、人の視覚によって認識される情景や景色等に、虚像により知覚させたい情報を重畳表示する装置への応用は可能である。
【０２２０】
また、上記各実施形態に記載した具体的な数値、形状等は、一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更である。
【０２２１】
以下に、発明者らが上記各実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。
【０２２２】
運転者が少ない視線移動で情報・警報を認知できる表示装置として、車両に搭載されるＨＵＤ装置(ヘッドアップディスプレイ装置)の市場の期待が高まっており、技術開発が進んでいる。ＨＵＤ装置によって表示される虚像は車両の前方風景に重ねて表示されるため、ＨＵＤ装置の虚像位置と運転者の視点位置に基づいて表示する画像情報の形状を幾何学的に変形させることで、ＨＵＤ装置による表示像（虚像）を現実世界に重畳して運転者に知覚させることができ、これは既に知られている。
【０２２３】
しかし、今までのＨＵＤ装置では、運転者が運転時に前方風景を眺めた際に、運転者の左右の網膜に映るＨＵＤ装置の表示像が大きくずれ、二重像として知覚され現実世界への重畳表現が困難になる問題や、運転者に疲労感や不快感を与えてしまう問題があった。
【０２２４】
そこで、発明者らは、運転者の左右の目の網膜に映る、ＨＵＤ装置による表示像（虚像）の視差と視認対象との視差の差を小さくすることで（所定値以下とすることで）、前方風景と該前方風景に重畳された表示像を同時に観察しようとした際に運転者に二重像や疲労感、不快感を与えないことを目的として、上記実施形態を発案した。
【符号の説明】
【０２２５】
５０…フロントウインドシールド（透過反射部材）、１００…ＨＵＤ装置（情報表示装置）、３００、４００、５００…情報提供システム、３１０、４１０、５１０…センシング手段（情報取得装置、位置情報取得装置）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２２６】
【特許文献１】特開２０１０−０７６５３３号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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