(57)【要約】  より実景に合った虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置を提供する。  ＨＵＤ装置１００は、第１の虚像表示可能領域３１０に第１の虚像３１１を表示し、かつ第２の虚像表示可能領域３２０に第２の虚像３２１を表示する。ＨＵＤ装置１００は、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度α１を変化させる回転駆動部と、回転駆動部を通じて角度α１を調整する虚像角度調整処理と、虚像角度調整処理を行う際、第１及び第２の虚像３１１，３２１の相対的な位置関係のずれを抑制するように第２の虚像表示可能領域３２０における第２の虚像３２１の位置を変更する虚像位置変更処理と、を行う制御部７０と、を備える。
2018088360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の虚像表示可能領域に第１の虚像を表示し、かつ第２の虚像表示可能領域に第２の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記第１の虚像表示可能領域と前記第２の虚像表示可能領域とがなす角度を変化させる角度可変部と、
前記角度可変部を通じて前記角度を調整する虚像角度調整処理と、前記虚像角度調整処理を行う際、前記第１の虚像と前記第２の虚像の相対的な位置関係のずれを抑制するように、前記第１の虚像表示可能領域における前記第１の虚像の位置及び前記第２の虚像表示可能領域における前記第２の虚像の位置の少なくとも何れか一方を変更する虚像位置変更処理と、を行う制御部と、を備える、
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】
前記ヘッドアップディスプレイ装置は、自身の姿勢を検出する姿勢検出部を備える車両に搭載され、
前記制御部は、前記姿勢検出部により検出される前記姿勢が変化したとき、前記虚像角度調整処理において前記角度を変更させることで前記第１の虚像表示可能領域を実景である路面に沿わせ、前記虚像位置変更処理において前記第１の虚像と前記第２の虚像の相対的な位置関係のずれを抑制するように前記路面に交わる方向に延びる前記第２の虚像表示可能領域における前記第２の虚像の位置を変更する、
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】
前記姿勢検出部は、前記車両の前記姿勢として前記車両のピッチ角を検出し、
前記制御部は、前記姿勢検出部により検出される前記ピッチ角が増加したとき、前記虚像位置変更処理において、前記第２の虚像表示可能領域における前記第２の虚像の位置を視認者から見て下方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記姿勢検出部は、前記車両の前記姿勢として前記車両のピッチ角を検出し、
前記制御部は、前記姿勢検出部により検出される前記ピッチ角が減少したとき、前記虚像位置変更処理において、前記第２の虚像表示可能領域における前記第２の虚像の位置を視認者から見て上方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記姿勢検出部により検出される前記ピッチ角の増加量又は減少量に応じて前記虚像位置変更処理における前記第２の虚像の移動量を決定する、
ことを特徴とする請求項３又は４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、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、実際の風景（実景）に画像を重ねて表示するヘッドアップディスプレイ装置が知られている。このヘッドアップディスプレイ装置は、実景に情報などを付加したり、実景における特定の対象を強調したりする拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ）を生成し、視認者の視線移動を抑えつつ所望の情報を視認者に的確に提供することができる。【０００３】
例えば、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、それぞれ表示光を出射する２つの表示器と、２つの表示光の何れか一方を透過し、何れか他方を反射する光学素子と、この光学素子を経た２つの表示光をウインドウシールドに向けて反射させつつ拡大する拡大ミラーと、を備える。視認者は、ウインドウシールドで反射された２つの表示光を受けて、ウインドウシールドの遠方に２つの虚像を視認可能となる。この特許文献１では、２つの表示器の何れかを自身が出射する表示光の光軸に沿って移動させることで２つの虚像間の距離を変化させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０３７２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、２つの虚像の間の角度は固定されている。したがって、例えば、車両や路面の状況によって、実景に対する虚像の角度がずれるおそれがあり、これにより虚像による立体的な印象が薄れるおそれがあった。このため、より実景に合った虚像の表示が望まれていた。【０００６】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、より実景に合った虚像を表示するヘッドアップディスプレイ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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、第１の虚像表示可能領域に第１の虚像を表示し、かつ第２の虚像表示可能領域に第２の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、前記第１の虚像表示可能領域と前記第２の虚像表示可能領域とがなす角度を変化させる角度可変部と、前記角度可変部を通じて前記角度を調整する虚像角度調整処理と、前記虚像角度調整処理を行う際、前記第１の虚像と前記第２の虚像の相対的な位置関係のずれを抑制するように、前記第１の虚像表示可能領域における前記第１の虚像の位置及び前記第２の虚像表示可能領域における前記第２の虚像の位置の少なくとも何れか一方を変更する虚像位置変更処理と、を行う制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、より実景に合った虚像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置が搭載された車両の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る視認者から見た場合の実景とヘッドアップディスプレイが表示する第１及び第２の虚像とを示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る制御部による虚像角度調整処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る制御部による虚像位置変更処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る車両のピッチ角が０°の場合における、（ａ）は車両のピッチ角を示すグラフであり、（ｂ）は反射部の角度を示すグラフであり、（ｃ）は第１及び第２の虚像表示可能領域の配置を示す側面図であり、（ｄ）は第２の虚像表示可能領域内における第２の虚像の位置を示す正面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る車両のピッチ角が正の値をとる場合における、（ａ）は車両のピッチ角を示すグラフであり、（ｂ）は反射部の角度を示すグラフであり、（ｃ）は第１及び第２の虚像表示可能領域の配置を示す側面図であり、（ｄ）は第２の虚像表示可能領域内における第２の虚像の位置を示す正面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る車両のピッチ角が負の値をとる場合における、（ａ）は車両のピッチ角を示すグラフであり、（ｂ）は反射部の角度を示すグラフであり、（ｃ）は第１及び第２の虚像表示可能領域の配置を示す側面図であり、（ｄ）は第２の虚像表示可能領域内における第２の虚像の位置を示す正面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に対する比較例に係る（ａ）は車両のピッチ角が正の値をとる場合の第２の虚像表示可能領域内における第２の虚像の位置を示す正面図であり、（ｂ）は車両のピッチ角が負の値をとる場合の第２の虚像表示可能領域内における第２の虚像の位置を示す正面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る（ａ）は車両のピッチ角が正の値をとる場合の第２の虚像表示可能領域内における第２の虚像の位置を示す正面図であり、（ｂ）は車両のピッチ角が負の値をとる場合の第２の虚像表示可能領域内における第２の虚像の位置を示す正面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るピッチ角と第２の虚像の移動量との関係を示したグラフである。
【図１３】本発明の変形例に係る（ａ）は車両のピッチ角が０°の場合における使用領域を示す第１のスクリーンの正面図であり、（ｂ）は車両のピッチ角が正の値をとる場合における使用領域を示す第１のスクリーンの正面図であり、（ｃ）は車両のピッチ角が負の値をとる場合における使用領域を示す第１のスクリーンの正面図である。
【図１４】本発明の変形例に係る第１のスクリーンの使用領域を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ:Head Up Display）装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態においては、車両の幅方向はＸ方向と規定され、車両の前後方向はＺ方向と規定され、車両の高さ方向はＹ方向と規定される。
【００１１】
図１に示すように、ＨＵＤ装置１００は、例えば、車両１のダッシュボード３内に収納される。例えば、ＨＵＤ装置１００は、車両１におけるフロントウインドシールド２の一部に車両情報等を示す表示光２００を投影する。この表示光２００は第１及び第２の表示光２１０，２２０から構成される。フロントウインドシールド２は、第１及び第２の表示光２１０，２２０を視認者（例えば運転者）側に向けて反射することでアイボックスＥｂを生成する。視認者は、その視点をアイボックスＥｂ内におくことで、フロントウインドシールド２の前方に第１の表示光２１０に応じた第１の虚像３１１と、第２の表示光２２０に応じた第２の虚像３２１と、を視認することができる。
【００１２】
図１及び図２に示すように、ＨＵＤ装置１００は、第１の虚像表示可能領域３１０内に第１の虚像３１１を表示し、第２の虚像表示可能領域３２０内に第２の虚像３２１を表示する。
第１の虚像表示可能領域３１０は、視認者から見て仮想的に設定される領域であって、第１の虚像３１１を表示可能な範囲をいう。図１に示すように、第１の虚像表示可能領域３１０は、第２の虚像表示可能領域３２０と比較して、視認者からの視線４に小さい角度で交わっている。第１の虚像表示可能領域３１０は、視認者から見て路面５に沿う。これにより、第１の虚像表示可能領域３１０は、視認者から見て、所定の範囲（例えば、図１の位置５ａから位置５ｂ）に亘って路面５に重畳する。
【００１３】
一例として、第１の虚像表示可能領域３１０は、アイボックスＥｂから前方方向、すなわち車両１の進行方向に２０ｍ離れた位置５ａから５０ｍ離れた位置５ｂに亘る範囲に設けられる。本例では、第１の虚像３１１は、図２に示すように、路面５に沿って表示される車両１の経路を示す記号である。すなわち、第１の虚像３１１は、実景である路面５に関連付けられて表示される。
なお、第１の虚像表示可能領域３１０は、図１の路面５に平行となる角度から−５度（図１の路面５に対してＣＣＷに傾く角度）〜＋４５度（図１の路面５に対してＣＷに傾く角度）程度傾いて設けられていてもよい。
【００１４】
図１及び図２に示すように、第２の虚像表示可能領域３２０は、視認者から見て仮想的に設定される領域であって、第２の虚像３２１を表示可能な範囲をいう。第２の虚像表示可能領域３２０は、図１に示すように、第１の虚像表示可能領域３１０と比較して、視認者の視線４に大きい角度で交わっている。第２の虚像表示可能領域３２０は、視認者から見て路面５に対してほぼ垂直をなす。よって、第２の虚像３２１は、第２の虚像表示可能領域３２０内において路面５に垂直に表示される。第２の虚像３２１は、本例では、実景に関連付けられず、車両１の速度などの車両情報を表示する。第２の虚像３２１は、視認性を考慮して第１の虚像３１１に近い位置に設けられる。
【００１５】
一例として、第２の虚像表示可能領域３２０は、上記アイボックスＥｂから前方方向、すなわち車両１の進行方向に５ｍ〜１０ｍ程度離れた位置に設けられる。
なお、第２の虚像表示可能領域３２０は、路面５に対して垂直な方向となる角度から±１０度程度傾いて設けられていてもよい。
【００１６】
上述のように、第２の虚像表示可能領域３２０は、車両１からの距離が第１の虚像表示可能領域３１０に比べて近い。このため、車両の姿勢（例えば、後述するピッチ角θｐ）が変化した場合には、車両１と第２の虚像表示可能領域３２０とを結ぶ回転半径が短いことから、視認者から見て、第２の虚像表示可能領域３２０は、第１の虚像表示可能領域３１０に比べて長い距離移動する。
【００１７】
図１に示すように、車両１には、車両１の姿勢を検出する姿勢検出部６が搭載されている。姿勢検出部６は、本例では、三軸加速度センサから構成される。姿勢検出部６は、車両１におけるＸＹＺ方向のそれぞれの加速度を検出し、それら検出結果を車両姿勢情報ＧとしてＨＵＤ装置１００、正確には後述するＨＵＤ装置１００の制御部７０に出力する。制御部７０は、姿勢検出部６の検出結果を解析することで、車両１のピッチ角θｐを推定する。制御部７０は、周期的に車両姿勢情報Ｇを取得することで、周期的に車両１のピッチ角θｐを推定する。
【００１８】
図７（ａ），図８（ａ）又は図９（ａ）に示すように、ピッチ角θｐは、水平方向Ｈを基準として車両１の正面方向１ｒが向く角度をいう。車両１のピッチ角θｐは、車両１の加減速、路面５の凹凸、車両１の各タイヤの空気圧のばらつき等の種々の要因により変化する。
例えば、図８（ａ）に示すように、車両１の前後方向（Ｚ方向）において車両１の前側が車両１の後側よりも高くなるように車両１が傾いている場合にはピッチ角θｐは正の値をとる。また、図９（ａ）に示すように、車両１の前後方向において車両１の後側が車両１の前側よりも高くなるように車両１が傾いている場合にはピッチ角θｐは負の値をとる。
【００１９】
図３に示すように、ＨＵＤ装置１００は、第１の画像表示部１０と、第２の画像表示部２０と、反射部３０と、角度可変部の一例である回転駆動部４０と、表示合成部５０と、凹面ミラー６０と、制御部７０と、を備える。
【００２０】
第１の画像表示部１０は、例えば、第１の投影部１１と、第１のスクリーン１２と、を備える。
第１の投影部１１は、例えば、ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）やＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）などの反射型表示デバイスを用いたプロジェクタなどからなる。第１のスクリーン１２は、例えば、長方形板状をなし、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等から構成される透過型スクリーンである。第１のスクリーン１２は、その長手方向がＸ方向に沿うように設けられる。
第１の投影部１１は、制御部７０から入力される画像データＤ１に基づき、第１のスクリーン１２に投影光を出射することで、第１のスクリーン１２に第１の画像１４を表示する。この第１の画像１４は、上述した第１の虚像３１１に対応する画像である。この第１の画像１４を示す第１の表示光２１０は反射部３０に出射される。
【００２１】
第２の画像表示部２０は、例えば、第１の投影部１１と同様の構成からなる第２の投影部２１と、第１のスクリーン１２と同様の構成からなる第２のスクリーン２２と、を備える。第２の画像表示部２０は、制御部７０から入力される画像データＤ２に基づき、第２のスクリーン２２に投影光を出射することで、第２のスクリーン２２に第２の画像２４を表示する。この第２の画像２４は、上述した第２の虚像３２１に対応する画像である。この第２の画像２４を示す第２の表示光２２０は表示合成部５０に出射される。
【００２２】
図３に示すように、反射部３０は、例えば平面鏡で形成されるとともに、第１の画像表示部１０からの第１の表示光２１０の光路上に傾いて配置される。反射部３０は、第１の画像表示部１０からの第１の表示光２１０を表示合成部５０に向けて反射する。
【００２３】
回転駆動部４０は、例えば、何れも図示しない、ステッピングモータ又はＤＣ（Direct Current）モータと、モータからの回転力を反射部３０に伝達する伝達機構と、を備える。
回転駆動部４０は、制御部７０による制御のもと、Ｘ方向、すなわち車両１の幅方向に延びる回転軸ＡＸを中心に反射部３０を回転させる。回転軸ＡＸは、本例では、Ｙ方向における反射部３０の中央に位置する。反射部３０が回転することで、図１に示すように、第２の虚像表示可能領域３２０に対する第１の虚像表示可能領域３１０の角度α１を調整することができる。
【００２４】
図３に示すように、表示合成部５０は、例えば、透光性の基板と、その基板の一方の表面に形成される金属反射膜又は誘電体多層膜などの半透過反射層と、を備える平板状のハーフミラーから構成される。
表示合成部５０は、反射部３０により反射された第１の表示光２１０を凹面ミラー６０に向けて反射する第１の面５０ａと、第２のスクリーン２２の第２の画像２４からの第２の表示光２２０を受ける第２の面５０ｂと、を備える。表示合成部５０は、第２の面５０ｂを通じて受けた第２の表示光２２０を第１の面５０ａ側に透過し、その透過した第２の表示光２２０を凹面ミラー６０に向けて出射する。表示合成部５０の透過率は、ハーフミラーの場合には５０％だが、適宜調整することで第１及び第２の虚像３１１，３２１の輝度を調整可能である。
【００２５】
図３に示すように、凹面ミラー６０は、表示合成部５０を経た第１及び第２の表示光２１０，２２０の光路上に傾いて配置され、表示合成部５０を経た第１及び第２の表示光２１０，２２０をフロントウインドシールド２（図１参照）に向けて反射する。凹面ミラー６０は、例えば、第１及び第２の表示光２１０，２２０をフロントウインドシールド２と協働して拡大する機能と、フロントウインドシールド２の曲面により生ずる第１及び第２の虚像３１１，３２１の歪みを補正する機能と、第１及び第２の虚像３１１，３２１を視認者から所定の距離だけ離れた位置で結像させる機能と、を有する。
【００２６】
第１のスクリーン１２から凹面ミラー６０までの第１の表示光２１０の光路長は、第２のスクリーン２２から凹面ミラー６０までの第２の表示光２２０の光路長より長くなるように配置される。これにより、第１の表示光２１０に対応する第１の虚像３１１は、第２の表示光２２０に対応する第２の虚像３２１よりもアイボックスＥｂから離れた位置に結像される。
【００２７】
図４に示すように、制御部７０は、車両１に搭載されるＬＡＮ（Local Area Network）からなるバス７に接続され、このバス７を介して車両情報を取得する。制御部７０は、例えば、処理部７１、記憶部７２及びインターフェース７３を含む。処理部７１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。記憶部７２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）を備える。インターフェース７３は、バス７に接続される入出力通信インターフェースで構成される。
【００２８】
インターフェース７３は、バス７を介して車両姿勢情報Ｇを含む車両情報を取得する。記憶部７２には、入力される車両情報に基づいて画像データＤ１，Ｄ２を生成するためのデータ、及び入力される車両姿勢情報Ｇに基づいて駆動データＴを生成するためのデータが記憶される。
【００２９】
処理部７１は、記憶部７２に記憶されるデータを利用しつつ、入力される車両情報に基づいて画像データＤ１，Ｄ２を生成し、生成した画像データＤ１を第１の画像表示部１０に出力し、生成した画像データＤ２を第２の画像表示部２０に出力する。これにより、図３を参照しつつ上述したように、第１の画像表示部１０は、入力される画像データＤ１に基づき、第１の虚像３１１に対応する第１の画像１４を表示する。また、第２の画像表示部２０は、入力される画像データＤ２に基づき、第２の虚像３２１に対応する第２の画像２４を表示する。
【００３０】
また、処理部７１は、入力される車両姿勢情報Ｇに基づいて駆動データＴを生成し、生成した駆動データＴを回転駆動部４０に出力する。これにより、回転駆動部４０は駆動データＴに基づき反射部３０を回転させる。
【００３１】
次に、制御部７０の制御内容について説明する。
制御部７０は、図５のフローチャートに示す虚像角度調整処理と、図６のフローチャートに示す虚像位置変更処理と、を行う。この虚像角度調整処理及びこの虚像位置変更処理は、同時に行われてもよいし、何れかの順序で行われてもよい。これらフローチャートは、例えば、車両１のイグニッションがオンされている期間又は車両１の走行期間において繰り返し実行される。この虚像角度調整処理は、第１及び第２の虚像表示可能領域３１０，３２０の間の角度α１を調整させるための処理である。この虚像位置変更処理は第１及び第２の虚像３１１，３２１の相対的な位置関係のずれを低減するように、第２の虚像表示可能領域３２０における第２の虚像３２１の位置を変更する処理である。
【００３２】
まず、図５のフローチャートを参照しつつ虚像角度調整処理について説明する。
制御部７０は車両姿勢情報Ｇを取得する（ステップＳ１０１）。そして、制御部７０は、取得した車両姿勢情報Ｇに基づき駆動データＴを生成し、その駆動データＴにより第１の虚像表示可能領域３１０が路面５に平行となるように回転駆動部４０を通じて反射部３０を回転させる（ステップＳ１０２）。この虚像角度調整処理においては、この２つのステップＳ１０１，Ｓ１０２が繰り返し実行される。これにより、車両１のピッチ角θｐの変化に関わらず、第２の虚像表示可能領域３２０に対する第１の虚像表示可能領域３１０の角度α１が調整されることで、第１の虚像表示可能領域３１０が路面５に平行に維持される。
【００３３】
次に、図６のフローチャートを参照しつつ虚像位置変更処理について説明する。
制御部７０は、車両姿勢情報Ｇを取得し（ステップＳ２０１）、その車両姿勢情報Ｇに基づきピッチ角θｐを推定する（ステップＳ２０２）。そして、制御部７０は、推定されたピッチ角θｐが０°であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。制御部７０は、ピッチ角θｐが０°である旨判断すると（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、第２の虚像表示可能領域３２０内における基準位置Ｐ１に第２の虚像３２１を表示する（ステップＳ２０４）。この基準位置Ｐ１は、図７（ｄ）に示すように、第２の虚像表示可能領域３２０内におけるＹ方向の中央位置に設定されている。これにより、当該フローチャートに係る処理を終了する。
【００３４】
一方、制御部７０は、ピッチ角θｐが０°でない旨判断すると（ステップＳ２０３：ＮＯ）、ピッチ角θｐが正の値であるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。制御部７０は、ピッチ角θｐが正の値である旨判断すると（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、第２の虚像表示可能領域３２０内における下方位置Ｐ２に第２の虚像３２１を表示する。この下方位置Ｐ２は、図８（ｄ）に示すように、視認者から見てＹ方向において基準位置Ｐ１から下方に離れた位置にある。また、図１２に示すように、第２の虚像３２１は、ピッチ角θｐに比例した距離だけ下方に移動する。この比例関係は、１次関数１ｚであってもよいし、２次関数２ｚであってもよい。さらに、３次以上の関数であってもよい。これにより、
当該フローチャートに係る処理を終了する。
【００３５】
また、制御部７０は、ピッチ角θｐが正の値でない旨判断すると（ステップＳ２０５：ＮＯ）、ピッチ角θｐが負の値である旨判断する（ステップＳ２０７）。この場合、制御部７０は、第２の虚像表示可能領域３２０内における上方位置Ｐ３に第２の虚像３２１を表示する（ステップＳ２０８）。この上方位置Ｐ３は、図９（ｄ）に示すように、Ｙ方向において基準位置Ｐ１から上方に離れた位置にある。このとき、図１２に示すように、第２の虚像３２１は、ピッチ角θｐに比例した距離だけ上方に移動する。これにより、当該フローチャートに係る処理を終了する。
当該フローチャートが繰り返し実行されることで、ピッチ角θｐが増加したときには第２の虚像３２１はその増加量に応じた距離だけ下方に移動し、ピッチ角θｐが減少したときには第２の虚像３２１はその増加量に応じた距離だけ上方に移動する。
【００３６】
次に、ピッチ角θｐが変化した場合におけるＨＵＤ装置１００の動作態様について説明する。なお、図７（ａ）、図８（ａ）及び図９（ａ）に示すように、車両１のＸＹＺ座標系とは独立した座標であるＨ−Ｖ座標系が存在する。Ｈ−Ｖ座標系は、水平方向Ｈと、その水平方向Ｈに直交する鉛直方向Ｖと、を備え、Ｈ−Ｖ座標系は、車両１の姿勢に関わらず傾くことはない。
【００３７】
例えば、図７（ａ）に示すように、車両１は、その正面方向１ｒが水平方向Ｈに沿うような姿勢をとっている場合には、車両１のピッチ角θｐは０°となる。この場合、図７（ｂ）に示すように、反射部３０は基準角度β１に存在する。このように、反射部３０が基準角度β１に存在するとき、図７（ｃ）に示すように、第１の虚像表示可能領域３１０は路面５に沿うように位置する。このとき、第１及び第２の虚像表示可能領域３１０，３２０間の角度α１は概ね９０°である。さらに、このとき、図７（ｄ）に示すように、第２の虚像３２１は、第２の虚像表示可能領域３２０内における基準位置Ｐ１に表示される。これにより、図２に示すように、第２の虚像３２１は、視認性を考慮した第１の虚像３１１に近い位置に設けられる。また、図７（ｃ）に示すように、車両１のピッチ角θｐが０°である場合、鉛直方向Ｖにおける第１及び第２の虚像表示可能領域３１０，３２０間の距離は第１の距離Ｂ１となる。
【００３８】
例えば、図８（ａ）に示すように、車両１は、その正面方向１ｒが視認者から見て斜め上を向くような姿勢をとっている場合には、車両１のピッチ角θｐは正の値をとる。このとき、図８（ｃ）に示すように、路面５は水平方向Ｈに沿っているものとする。この場合、図８（ｂ）に示すように、制御部７０による制御のもと回転駆動部４０を通じて、反射部３０は回転角度β２に位置する。この回転角度β２は、基準角度β１にある反射部３０が回転軸ＡＸを中心に時計回り（ＣＷ方向）に回転した位置にある。すなわち、回転角度β２にある反射部３０は、基準角度β１にある反射部３０よりもＺ方向に沿う角度に近い。反射部３０がＣＷ方向に回転することで、図８（ｃ）の矢印Ｅに示すように、第１の虚像表示可能領域３１０は、第２の虚像表示可能領域３２０との間の角度α１が大きくなるように回転する。これにより、車両１のピッチ角θｐが正の値をとった場合であっても、反射部３０が回転角度β２にあることで、第１の虚像表示可能領域３１０及び第１の虚像３１１は路面５に沿う。
【００３９】
第２の虚像表示可能領域３２０は車両１に固定的に位置しているため、車両１のピッチ角θｐが正の値をとるとき、車両１自体が傾くことで視認者から見て第２の虚像表示可能領域３２０が上方に移動して、かつ、角度α１が大きくなるように第１の虚像表示可能領域３１０が視認者から見て下方に移動する。これにより、図８（ｃ）に示すように、鉛直方向Ｖにおける第１及び第２の虚像表示可能領域３１０，３２０間の距離は、上記第１の距離Ｂ１より長い第２の距離Ｂ２となる。この第２の距離Ｂ２は、車両１のピッチ角θｐが増加するにつれて長くなる。このため、本実施形態と異なる図１０（ａ）の比較例に示すように、第２の虚像表示可能領域３２０内の第２の虚像３２１の位置が固定されている場合、第２の虚像表示可能領域３２０内の第２の虚像３２１は第１の虚像３１１の上方に位置する。このため、この比較例では、第１及び第２の虚像３１１，３２１を視認する際の視線移動距離が長くなることが懸念される。
この点、本実施形態では、図８（ｃ）に示すように、角度α１が大きくなるように第１の虚像表示可能領域３１０が回転したとき、図８（ｄ）に示すように、第２の虚像３２１は、第２の虚像表示可能領域３２０内における下方位置Ｐ２に表示される。これにより、第１及び第２の虚像表示可能領域３１０，３２０の位置関係が変わったとしても、図１１（ａ）に示すように、第１の虚像３１１に対する第２の虚像３２１の位置ずれが低減される。これにより、第１及び第２の虚像３１１，３２１を視認する際の視線移動距離が長くなることが抑制される。
【００４０】
例えば、図９（ａ）に示すように、車両１は、その正面方向１ｒが視認者から見て斜め下を向くような姿勢をとっている場合には、車両１のピッチ角θｐは負の値をとる。このとき、図９（ｃ）に示すように、路面５は水平方向Ｈに沿っているものとする。この場合、図９（ｂ）に示すように、制御部７０による制御のもと回転駆動部４０を通じて、反射部３０は回転角度β３に位置する。この回転角度β３は、基準角度β１にある反射部３０が回転軸ＡＸを中心に反時計回り（ＣＣＷ方向）に回転した位置にある。すなわち、回転角度β３にある反射部３０は、基準角度β１にある反射部３０よりもＹ方向に沿う角度に近い。反射部３０がＣＣＷ方向に回転することで、図９（ｃ）の矢印Ｆに示すように、第１の虚像表示可能領域３１０は、第２の虚像表示可能領域３２０との間の角度α１が小さくなるように回転する。これにより、車両１のピッチ角θｐが負の値をとった場合であっても、反射部３０が回転角度β３にあることで、第１の虚像表示可能領域３１０は路面５に沿う。
【００４１】
第２の虚像表示可能領域３２０は車両１に固定的に位置しているため、車両１のピッチ角θｐが負の値をとるとき、車両１自体が傾くことで視認者から見て第２の虚像表示可能領域３２０が下方に移動して、かつ、角度α１が小さくなるように第１の虚像表示可能領域３１０が視認者から見て上方に移動する。これにより、図９（ｃ）に示すように、鉛直方向Ｖにおける第１及び第２の虚像表示可能領域３１０，３２０間の距離は、上記第１の距離Ｂ１より短い第３の距離Ｂ３となる。この第３の距離Ｂ３は、車両１のピッチ角θｐが減少するにつれて短くなる。このため、本実施形態と異なる図１０（ｂ）の比較例に示すように、第２の虚像表示可能領域３２０内の第２の虚像３２１の位置が固定されている場合、第２の虚像表示可能領域３２０内の第２の虚像３２１は第１の虚像３１１よりも下方に位置する。このため、この比較例では、第１及び第２の虚像３１１，３２１を視認する際の視線移動距離が長くなることが懸念される。
この点、本実施形態では、図９（ｃ）に示すように、角度α１が小さくなるように第１の虚像表示可能領域３１０が回転したとき、図９（ｄ）に示すように、第２の虚像３２１は、第２の虚像表示可能領域３２０内における上方位置Ｐ３に表示される。これにより、第１及び第２の虚像表示可能領域３１０，３２０の位置関係が変わったとしても、第２の虚像３２１は、図１１（ｂ）に示すように、第１の虚像３１１に対する位置ずれが低減される。これにより、第１及び第２の虚像３１１，３２１を視認する際の視線移動距離が長くなることが抑制される。
【００４２】
（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【００４３】
（１）ＨＵＤ装置１００は、第１の虚像表示可能領域３１０に第１の虚像３１１を表示し、かつ第２の虚像表示可能領域３２０に第２の虚像３２１を表示する。ＨＵＤ装置１００は、反射部３０を回転させることで、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度α１を変化させる回転駆動部４０と、回転駆動部４０を通じて角度α１を調整する虚像角度調整処理と、虚像角度調整処理を行う際、第１及び第２の虚像３１１，３２１の相対的な位置関係のずれを抑制するように第２の虚像表示可能領域３２０における第２の虚像３２１の位置を変更する虚像位置変更処理と、を行う制御部７０と、を備える。
この構成によれば、虚像角度調整処理により第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度α１を変化させることで、実景と第１及び第２の虚像表示可能領域３１０，３２０とのずれを抑制することができる。また、虚像角度調整処理を行う際、虚像位置変更処理により第２の虚像表示可能領域３２０における第２の虚像３２１の位置が変更されることで、第１及び第２の虚像３１１，３２１の相対的な位置関係のずれが抑制される。以上により、ＨＵＤ装置１００は、より実景に合った第１及び第２の虚像３１１，３２１を表示することができる。
また、ピッチ角θｐが変化した場合にも、第１及び第２の虚像３１１，３２１が離れることが抑制されるため、第１及び第２の虚像３１１，３２１を視認する際の視認者の視線移動距離を小さくすることができる。
【００４４】
（２）ＨＵＤ装置１００は車両１に搭載される。車両１は、車両１の姿勢を検出する姿勢検出部６を備える。制御部７０は、姿勢検出部６により検出される姿勢、例えばピッチ角θｐが変化したとき、虚像角度調整処理において角度α１を変更させることで第１の虚像表示可能領域３１０を実景である路面５に沿わせ、虚像位置変更処理において第１及び第２の虚像３１１，３２１の相対的な位置関係のずれを抑制するように第２の虚像表示可能領域３２０における第２の虚像３２１の位置を変更する。
この構成によれば、虚像角度調整処理において角度α１を変更させることで第１の虚像表示可能領域３１０を実景である路面５に沿わせる際に、第１及び第２の虚像３１１，３２１の相対的な位置関係のずれが抑制される。
【００４５】
（３）姿勢検出部６は、車両１の姿勢として車両１のピッチ角θｐを検出し、制御部７０は、姿勢検出部６により検出されるピッチ角θｐが増加したとき、虚像位置変更処理において、第２の虚像表示可能領域３２０における第２の虚像３２１の位置を視認者から見て下方向に移動させる。
この構成によれば、ピッチ角θｐが増加する際、第２の虚像表示可能領域３２０は第１の虚像表示可能領域３１０に対して視認者から見て上方向に移動する。この際、第２の虚像表示可能領域３２０における第２の虚像３２１の位置を視認者から見て下方向に移動させることで、第１及び第２の虚像３１１，３２１の相対的な位置関係のずれが抑制される。
【００４６】
（４）姿勢検出部６は、車両１の姿勢として車両１のピッチ角θｐを検出し、制御部７０は、姿勢検出部６により検出されるピッチ角θｐが減少したとき、虚像位置変更処理において、第２の虚像表示可能領域３２０における第２の虚像３２１の位置を視認者から見て上方向に移動させる。
この構成によれば、ピッチ角θｐが減少する際、第２の虚像表示可能領域３２０は第１の虚像表示可能領域３１０に対して視認者から見て下方向に移動する。この際、第２の虚像表示可能領域３２０における第２の虚像３２１の位置を視認者から見て上方向に移動させることで、第１及び第２の虚像３１１，３２１の相対的な位置関係のずれが抑制される。
【００４７】
（５）制御部７０は、姿勢検出部６により検出されるピッチ角θｐの増加量又は減少量に応じて虚像位置変更処理における第２の虚像３２１の移動量を決定する。
この構成によれば、第１及び第２の虚像３１１，３２１の相対的な位置関係のずれがより精度高く抑制される。
【００４８】
（変形例）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
【００４９】
上記実施形態においては、姿勢検出部６は三軸加速度センサから構成されていたが、一軸又は二軸加速度センサであってもよい。さらに、姿勢検出部６は、加速度センサに限らず、公知のセンサや解析方法を用いて車両１のピッチ角θｐを求めてもよい。例えば、姿勢検出部６は、車両１のサスペンション近傍に配置されるハイトセンサ（図示しない）で構成されてもよい。このハイトセンサは、車両１の地面からの高さを検出する。このとき、制御部７０は、このハイトセンサの検出結果を解析することで車両１のピッチ角θｐを推定する。
また、姿勢検出部６は、車両１の外部を撮像する撮像カメラ（図示しない）であってもよい。この場合、制御部７０は、この撮像カメラにより撮像された風景から車両１のピッチ角θｐを推定してもよい。
また、姿勢検出部６は、車両１の加速度又は減速度により車両１のピッチ角θｐを推定してもよい。また、姿勢検出部６は、車両１の各タイヤの空気圧に基づき車両１のピッチ角θｐを推定してもよい。
上記何れの例においても、制御部７０により車両１のピッチ角θｐが推定されていたが、この推定する処理を行う処理部は、姿勢検出部６の一部として構成されてもよい。
【００５０】
上記実施形態においては、ＨＵＤ装置１００の制御部７０は、車両１の姿勢（例えば、ピッチ角θｐ）の変化に応じて、第１の虚像表示可能領域３１０を路面５に沿うように回転させるとともに、第２の虚像表示可能領域３２０内における第２の虚像３２１の位置を調整していたが、第２の虚像表示可能領域３２０を路面５に対して概ね垂直になるように回転させるとともに、第１の虚像表示可能領域３１０内における第１の虚像３１１の位置を調整してもよい。この場合、制御部７０は、ピッチ角θｐが増加した場合、第１の虚像表示可能領域３１０内における第１の虚像３１１の位置を下方向に移動させる。また、制御部７０は、ピッチ角θｐが減少した場合、第１の虚像表示可能領域３１０内における第１の虚像３１１の位置を上方向に移動させる。これにより、第１及び第２の虚像３１１，３２１の位置関係のずれが抑制される。
また、制御部７０は、車両１のピッチ角θｐの変化に応じて、第１及び第２の虚像３１１，３２１の両方の位置も調整してもよい。
【００５１】
上記実施形態においては、反射部３０は平面鏡であったが、凹面鏡であってもよい。
【００５２】
上記実施形態においては、姿勢検出部６は、ＨＵＤ装置１００の外部に設けられていたが、姿勢検出部６は、ＨＵＤ装置１００の内部に設けられていてもよい。
【００５３】
上記実施形態においては、制御部７０は、姿勢検出部６の検出結果をバス７を介して取得していたが、姿勢検出部６の検出結果を直接取得してもよい。
【００５４】
上記実施形態においては、制御部７０は、姿勢検出部６により検出された車両１のピッチ角θｐに基づき第２の虚像３２１の位置を変更していたが、姿勢検出部６により検出された車両１の姿勢であるヨーイング角又はローリング角に基づき第１及び第２の虚像３１１，３２１の位置を変更してもよい。
【００５５】
上記実施形態においては、ＨＵＤ装置１００の制御部７０は、回転駆動部４０を通じて反射部３０を回転させることで、第２の虚像表示可能領域３２０に対する第１の虚像表示可能領域３１０の角度α１を変化させていたが、第１のスクリーン１２を回転させることで第２の虚像表示可能領域３２０に対する第１の虚像表示可能領域３１０の角度α１を変化させてもよい。この場合、反射部３０は回転可能に構成されてもよいし、回転不能に構成されてもよい。さらに、また、制御部７０は、第２のスクリーン２２を回転させてもよい。この場合、第１及び第２の虚像表示可能領域３１０，３２０の双方の実景に対する角度をそれぞれ調整し、角度調整量を異ならせることで、第１及び第２の虚像表示可能領域３１０，３２０間の角度α１を調整してもよい。
また、制御部７０は、表示合成部５０を回転させてもよい。この場合においても、第２の虚像表示可能領域３２０に対する第１の虚像表示可能領域３１０の角度α１を調整することができる。
また、第１及び第２のスクリーン１２，２２、反射部３０並びに表示合成部５０を回転させる回転軸は中心に限らず、何れの位置にあってもよく、例えば、端部に回転軸があってもよい。また、回転軸が延びる方向は、Ｘ方向に限らず、何れの方向に延びていてもよい。
【００５６】
上記実施形態においては、ＨＵＤ装置１００の制御部７０は、車両１の姿勢の変化を契機として、第１及び第２の虚像表示可能領域３１０，３２０間の角度α１と、第２の虚像表示可能領域３２０内の第２の虚像３２１の位置と、が調整されていた。しかし、制御部７０は、車両１の姿勢に関わらず、これらの調整を行ってもよい。例えば、制御部７０は、車両１が平らな路面に位置しているが車両１の前方が上り坂又は下り坂の場合、上り坂又は下り坂に合わせて角度α１を調整するとともに、第２の虚像表示可能領域３２０内の第２の虚像３２１の位置を調整してもよい。
さらに制御部７０は、バス７を介して所定の信号を入力したこと、車両１の外部から所定の情報を入力したこと、又は第１及び第２の虚像３１１，３２１の表示内容を切り替えたことなどを契機としてもよい。具体的には、例えば、車両１に異常が発生したり、車外ネットワークからお勧めの経路が入力されたりしたことを契機に、第１及び第２の虚像表示可能領域３１０，３２０間の角度α１と、第２の虚像表示可能領域３２０内の第２の虚像３２１の位置と、が調整されてもよい。
【００５７】
上記実施形態においては、制御部７０は、ＨＵＤ装置１００の内部にあったが、その一部又は全部の機能がＨＵＤ装置１００の外側の車両１内に設けられてもよい。
【００５８】
上記実施形態において、第１及び第２の画像表示部１０，２０は、例えば、液晶表示素子などの透過型表示パネル、有機ＥＬ素子などの自発光表示パネル又はレーザー光を走査する走査型表示装置などであってもよい。
【００５９】
上記実施形態においては、ＨＵＤ装置１００は第１及び第２の画像表示部１０，２０を備えていたが、何れか一方を省略してもよい。この場合、ＨＵＤ装置１００は、単一の画像表示部からの光を受けて、それぞれ異なる焦点距離（結像距離）を持つ第１及び第２の表示光２１０，２２０を出射するバイフォーカルミラーを備える。これにより、単一の画像表示部により視認者から異なる距離に第１及び第２の虚像３１１，３２１を表示させることができる。
【００６０】
上記実施形態において、制御部７０は、車両１のピッチ角θｐの変化に応じて、第１のスクリーン１２上で第１の画像１４を表示可能な使用領域１３の位置及び大きさを変化させてもよい。これにより、第２の虚像表示可能領域３２０に対する第１の虚像表示可能領域３１０の角度α１を調整した場合、視認者から見て第１の虚像表示可能領域３１０がその鉛直方向の実景に対してずれることが抑制される。
【００６１】
具体的には、図１３（ａ）に示すように、制御部７０は、車両１のピッチ角θｐが０°のとき、第１の画像１４の中央に位置する基準位置Ｏ１に使用領域１３を設定する。
また、図１３（ｂ）に示すように、制御部７０は、車両１のピッチ角θｐが正の値をとるとき、基準位置Ｏ１より下方に位置する下方位置Ｏ２に使用領域１３を設定する。下方位置Ｏ２は、車両１のピッチ角θｐが大きくなるほど、基準位置Ｏ１から離れて位置する。さらに、下方位置Ｏ２にある使用領域１３のＹ方向における長さＬ２は、基準位置Ｏ１にある使用領域１３のＹ方向における長さＬ１よりも小さく設定される。図１４に示されるように、下方位置Ｏ２にある使用領域１３は、基準位置Ｏ１にある使用領域１３と比較して、鉛直方向Ｖの上側で、車両１のＺ方向の視認者側に位置し、且つ、水平方向Ｈにおける長さが短くなる。
また、図１３（ｃ）に示すように、制御部７０は、車両１のピッチ角θｐが負の値をとるとき、基準位置Ｏ１より上方に位置する上方位置Ｏ３に使用領域１３を設定する。上方位置Ｏ３は、車両１のピッチ角θｐが小さくなるほど、基準位置Ｏ１から離れて位置する。さらに、上方位置Ｏ３にある使用領域１３のＹ方向における長さＬ３は、基準位置Ｏ１にある使用領域１３のＹ方向における長さＬ１よりも大きく設定される。図１４に示されるように、上方位置Ｏ３にある使用領域１３は、基準位置Ｏ１にある使用領域１３と比較して、鉛直方向Ｖの下側で、車両１のＺ方向の視認者から遠い側に位置し、且つ、水平方向Ｈにおける長さが長くなる。
以上により、図１４に示すように、車両１のピッチ角θｐの変化に関わらず、第１のスクリーン１２の使用領域１３を路面５の位置５ａから位置５ｂまでの範囲に設定することができる。
【００６２】
上記実施形態においては、制御部７０は、角度α１が変化したときにのみ、第２の虚像表示可能領域３２０内の第２の虚像３２１の位置を移動させる例のみ開示されていたが、これに限らない。例えば、車両１が同一の傾斜で続く上り坂又は下り坂に入った場合には、角度α１を変更することなく第１の虚像表示可能領域３１０を車両１前方の上り坂又は下り坂に沿わせることができる。この場合、制御部７０は、角度α１を保つように調整しつつ、上り坂の場合には第２の虚像３２１を下方に移動させ、下り坂の場合には第２の虚像３２１を上方に移動させてもよい。
【００６３】
上記実施形態においては、第１の虚像表示可能領域３１０は実景である路面５に関連付けられ、第２の虚像表示可能領域３２０は実景に関連付けられていなかったが、第２の虚像表示可能領域３２０についても実景に関連付けられてもよい。例えば、第２の虚像表示可能領域３２０は、路面５に沿うように設けられてもよい。この場合、例えば、第２の虚像３２１として路面５に沿う矢印又はアイコンが表示可能となる。
【００６４】
上記実施形態においては、ＨＵＤ装置１００は車両１に搭載されていたが、飛行機、船等の乗り物に搭載されてもよい。さらに、ＨＵＤ装置１００はメガネ型ウェアラブル端末に搭載してもよい。
また、上記実施形態においては、ＨＵＤ装置１００は、第１及び第２の表示光２１０，２２０をフロントウインドシールド２に出射していたが、フロントウインドシールド２に限らず、第１及び第２の表示光２１０，２２０を専用のコンバイナに出射してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  車両
１ｒ  正面方向
２  フロントウインドシールド
３  ダッシュボード
４  視線
５  路面
６  姿勢検出部
１０  第１の画像表示部
１１  第１の投影部
１２  第１のスクリーン
１４  第１の画像
２０  第２の画像表示部
２１  第２の投影部
２２  第２のスクリーン
２４  第２の画像
３０  反射部
４０  回転駆動部
５０  表示合成部
６０  凹面ミラー
７０  制御部
７１  処理部
７２  記憶部
７３  インターフェース
１００  ＨＵＤ装置
２００  表示光
２１０  第１の表示光
２２０  第２の表示光
３１０  第１の虚像表示可能領域
３２０  第２の虚像表示可能領域
３１１  第１の虚像
３２１  第２の虚像
α１  角度
β１  基準角度
β２，β３  回転角度
Ｇ  車両姿勢情報
Ｈ  水平方向
Ｖ  鉛直方向
Ｏ１，Ｐ１  基準位置
Ｏ２，Ｐ２  下方位置
Ｏ３，Ｐ３  上方位置
Ｔ  駆動データ
ＡＸ  回転軸
Ｅｂ  アイボックス
θｐ  ピッチ角
【図１】
2018088360.tif 000003
【図２】
2018088360.tif 000004
【図３】
2018088360.tif 000005
【図４】
2018088360.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2018088360.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018088360.tif 000012
【図１１】
2018088360.tif 000013
【図１２】
2018088360.tif 000014
【図１３】
2018088360.tif 000015
【図１４】
2018088360.tif 000016
【国際調査報告】
2018088360.tif 000017
2018088360.tif 000018
2018088360.tif 000019