(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザから虚像までの距離が頻繁に変化することなく、装置側の処理負担が大きくなることについても防止した虚像表示装置を提供する。【解決手段】プロジェクタ４から出力した映像をスクリーン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、外部サーバであるＶＩＣＳセンタから車両の進行方向前方の渋滞情報を取得し、取得した渋滞情報に基づいて、車両の乗員８から虚像９までの距離である生成距離Ｌを制御するように構成する。【選択図】図１
2016117345.tif 000002
【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、
外部サーバから前記ユーザの進行方向前方の交通情報を取得する交通情報取得手段と、
前記交通情報取得手段により取得した前記交通情報に基づいて、前記ユーザから前記虚像までの距離である生成距離を制御する生成距離制御手段と、を有することを特徴とする虚像表示装置。
【請求項２】
前記ユーザの移動速度を取得する速度取得手段と、
前記生成距離制御手段は、前記ユーザの移動速度に基づいて前記生成距離を制御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】
前記生成距離制御手段は、前記ユーザの移動速度が遅い程、前記生成距離を短く制御することを特徴とする請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記生成距離制御手段は、前記ユーザの移動速度に基づく前記生成距離の制御は、前記生成距離が短くなる方向のみに前記生成距離を変位させることを特徴とする請求項３に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記交通情報取得手段は、前記ユーザの進行方向前方の道路における渋滞状況を前記交通情報として取得し、
前記生成距離制御手段は、
前記ユーザの進行方向前方の道路における渋滞度が混雑又は渋滞である場合には、前記ユーザの移動速度に基づく前記生成距離の制御を行い、
前記ユーザの進行方向前方の道路における渋滞度が順調である場合には、前記ユーザの移動速度に依存しない距離を前記生成距離とすることを特徴とする請求項２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】
前記ユーザの位置を取得する位置取得手段を有し、
前記生成距離制御手段は、
前記ユーザの位置が、渋滞度が混雑又は渋滞である道路区間の終点を通過するまでは、前記ユーザの移動速度に基づく前記生成距離の制御を行い、
前記ユーザの位置が、渋滞度が混雑又は渋滞である道路区間の終点を通過した後は、前記ユーザの移動速度に依存しない距離を前記生成距離とすることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記生成距離制御手段は、
前記ユーザの位置が、渋滞度が混雑又は渋滞である道路区間を移動する場合において、前記ユーザの移動速度が該道路区間の渋滞度に対応する速度にあるか否か判定し、
前記ユーザの移動速度が該道路区間の渋滞度に対応する速度でないと判定された場合には、前記ユーザの移動速度に依存しない距離を前記生成距離とすることを特徴とする請求項６に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記交通情報を取得した道路の道路種別を取得する道路種別取得手段と、
前記生成距離制御手段は、前記道路情報を取得した道路の道路種別に基づいて前記生成距離を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の虚像表示装置。
【請求項９】
前記生成距離制御手段は、前記道路情報を取得した道路の道路種別が一般道路である場合には、高規格道路である場合よりも前記生成距離を短く制御することを特徴とする請求項８に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
前記交通情報取得手段は、前記ユーザの進行方向前方の道路における渋滞状況を前記交通情報として取得することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の虚像表示装置。
【請求項１１】
前記生成距離制御手段は、前記ユーザの進行方向前方の道路における渋滞度合いが高い程、前記生成距離を短く制御することを特徴とする請求項１０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、ユーザが視認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】
例えば移動体として特に車両に対して設置されたＨＵＤは、特開２００９−１５０９４７に記載されているように、車両の乗員から見て車両のウィンドウ（例えばフロントウインドウ）の前方に、前方視野の前景に重畳して、運転情報（例えば、速度表示、障害物警告、経路案内表示等）を虚像として生成することが可能である。その結果、乗員は運転情報を視認する際に視線移動を極力少なくすることが可能であり、運転時の負担をより少なくすることが可能となる。
【０００４】
ここで、虚像による案内をより効果的に行う為には、虚像を生成する位置（より具体的には乗員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。例えば、障害物に対する警告の虚像を生成する為には、その障害物が実際に存在する位置に虚像を生成することが望ましい。そこで、上記特許文献１の技術では、映像が投射されるスクリーンの位置を光路に沿って移動させることによって乗員から虚像までの距離を任意に変更可能に構成する一方で、レーザセンサによって乗員から障害物までの距離を検出し、検出した距離に乗員から虚像までの距離が一致するようにスクリーンの移動制御を行う技術について提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５０９４７号公報（第９−１０頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、レーザセンサは現時点の乗員から障害物までの距離を検出する手段である為、乗員から障害物までの距離が変われば、その度にスクリーンが移動し、乗員から虚像までの距離についても変わることとなる。その結果、乗員から障害物までの距離に応じて乗員から虚像までの距離が頻繁に変化することとなり、乗員にとって虚像が視認し難くなる問題があった。また、スクリーンの移動に係る装置側の処理負担が大きくなる問題もあった。
【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、外部サーバから取得したより広域の情報に基づいてユーザから虚像までの距離を制御するので、ユーザから虚像までの距離が頻繁に変化することなく、装置側の処理負担が大きくなることについても防止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、外部サーバから前記ユーザの進行方向前方の交通情報を取得する交通情報取得手段と、前記交通情報取得手段により取得した前記交通情報に基づいて、前記ユーザから前記虚像までの距離である生成距離を制御する生成距離制御手段と、を有することを特徴とする。
【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、外部サーバから取得したより広域の情報に基づいてユーザから虚像までの距離を制御するので、ユーザから虚像までの距離が頻繁に変化することがなく、周辺状況を考慮した適切な位置にユーザに視認し易い虚像を生成することが可能となる。また、従来に比べて虚像の生成位置の制御に係る装置側の処理負担を軽減することが可能となる。
【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】本実施形態に係る生成距離変更処理プログラムのフローチャートである。
【図１２】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１３】本実施形態に係る渋滞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１４】渋滞度の特定方法の一例を示した図である。
【図１５】本実施形態に係る生成距離制御処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。
【図１６】制御開始地点の特定方法を説明した図である。
【図１７】最適生成距離の決定処理に用いるテーブルである。
【図１８】本実施形態に係る車速に基づく生成距離変更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】本実施形態に係る制御解除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。
【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、例えば車両の進行方向を案内する矢印や路面に表示する警告等の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、例えば車両の現在車速やＴＶ画面、地図画像等の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、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、後述の生成距離変更処理プログラム（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、ＶＩＣＳ（登録商標）情報やプローブ情報等の交通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が実行する生成距離変更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生成距離変更処理プログラムのフローチャートである。ここで、生成距離変更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の乗員８からの距離を、周辺の状況に応じた適切な距離に変更するプログラムである。尚、以下の図１１、図１３、図１５、図１８、図１９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】
尚、本実施形態では、車両のＡＣＣ電源がＯＮされた後の通常状態では、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を“基準位置”に設定する構成とする。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、車両の乗員８からの距離が１５ｍ〜４０ｍの範囲で虚像９を生成可能となる。
【００４６】
そして、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を“基準位置”に設定した後に実施される生成距離変更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、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、ナビゲーション装置４８で設定された案内経路に基づく案内情報である車両の進行方向を示す矢印を出力する構成とする。
【００４７】
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特に右左折の対象となる交差点が存在しない場合には、図１２に示すように車両の進行方向前方に直進方向を示す矢印の虚像９を生成する。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、車両の進行方向前方に右左折の対象となる交差点が接近した場合には、直進方向を示す矢印に替えて右左折を示す矢印の虚像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（以下、標準位置という）に虚像９を生成するように映像２６を投射する。但し、後述のように車両の進行方向前方に渋滞区間が存在する場合には、虚像９が生成される位置を標準位置から変更するように制御する（Ｓ４、Ｓ５）。尚、乗員８から虚像９までの距離については、基本的に被投射エリア２１内の映像２６の投射（表示）位置を変更することによって制御するが、映像２６の投射位置に基づく変更可能範囲（例えば第１ミラー１１及び第２ミラー１２が基準位置にある場合には１５ｍ〜４０ｍ）を超えて変更する必要がある場合には、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を移動させることについても行う。
【００４８】
尚、“標準位置”は車両が走行する道路の道路種別に応じて変更する構成としても良い。具体的には、道路種別が一般道路である場合よりも高規格道路である場合において、乗員８から虚像９までの距離を長く設定することが望ましい。例えば、一般道路である場合には乗員８から虚像９の下端までの距離が２０ｍとなる位置を標準位置とし、自動車専用道路や高速道路等の高規格道路については乗員８から虚像９の下端までの距離が３０ｍとなる位置を標準位置としても良い。
【００４９】
次に、Ｓ２においてＣＰＵ３１は、後述の渋滞判定処理（図１３）を実行する。尚、渋滞判定処理は、後述のように車両の走行予定経路に沿った進行方向前方の道路の渋滞状況を判定する処理である。
【００５０】
続いて、Ｓ３においてＣＰＵ３１は、“渋滞フラグ”がＯＮされているか否か判定する。尚、“渋滞フラグ”はＲＡＭ３２等に格納され、前記Ｓ２の渋滞判定処理において車両の走行予定経路に沿った進行方向前方に、渋滞度が『混雑』又は『渋滞』の道路区間が存在すると判定された場合にＯＮされる。
【００５１】
そして、“渋滞フラグ”がＯＮされていると判定された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、即ち車両の走行予定経路に沿った進行方向前方に渋滞度が『混雑』又は『渋滞』の道路区間が存在する場合には、Ｓ４へと移行する。それに対して、“渋滞フラグ”がＯＦＦされていると判定された場合（Ｓ３：ＮＯ）、即ち車両の走行予定経路に沿った進行方向前方に渋滞度が『混雑』又は『渋滞』の道路区間が存在しない場合には、Ｓ２へと戻る。その結果、標準位置（乗員８から虚像９の下端までの距離が２０ｍとなる位置）に、車両の進行方向を示す矢印の虚像９が継続して生成されることとなる（図１２）。そして、その後は渋滞区間が接近するまでは車両の車速がどのように変化しても虚像９の生成位置は基本的に変わらない。即ち、生成距離Ｌが車両の車速に依存しない状態となる。
【００５２】
Ｓ４においてＣＰＵ３１は、後述の生成距離制御処理（図１５）を実行する。尚、生成距離制御処理は、後述のように車両の進行方向前方における道路の渋滞状況、道路種別、車両の車速等に応じて乗員８から虚像９までの距離である生成距離Ｌを制御する処理である。
【００５３】
次に、Ｓ５においてＣＰＵ３１は、後述の車速に基づく生成距離変更処理（図１８）を実行する。尚、車速に基づく生成距離変更処理は、後述のように車両の車速の変化に応じて乗員８から虚像９までの距離である生成距離Ｌを制御する処理である。
【００５４】
続いて、Ｓ６においてＣＰＵ３１は、後述の制御解除判定処理（図１９）を実行する。尚、制御解除判定処理は、後述のように道路の渋滞状況、道路種別及び車両の車速に基づく生成距離Ｌの制御（Ｓ４、Ｓ５）の実施を継続して行うか否かを判定する処理である。
【００５５】
その後、Ｓ７においてＣＰＵ３１は、“制御解除フラグ”がＯＮされているか否か判定する。尚、“制御解除フラグ”はＲＡＭ３２等に格納され、前記Ｓ６の制御解除判定処理において道路の渋滞状況、道路種別及び車両の車速に基づく生成距離Ｌの制御（Ｓ４、Ｓ５）の実施を終了すべきであると判定された場合にＯＮされる。
【００５６】
そして、“制御解除フラグ”がＯＮされていると判定された場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、即ち道路の渋滞状況、道路種別及び車両の車速に基づく生成距離Ｌの制御の実施を終了すべきであると判定された場合には、Ｓ８へと移行する。それに対して、“制御解除フラグ”がＯＦＦされていると判定された場合（Ｓ７：ＮＯ）、即ち道路の渋滞状況、道路種別及び車両の車速に基づく生成距離Ｌの制御の実施を継続して行うべきであると判定された場合には、Ｓ５へと戻る。その後、道路の渋滞状況、道路種別及び車両の車速に基づく生成距離Ｌの制御（Ｓ４、Ｓ５）が継続して行われる。
【００５７】
Ｓ８においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ４やＳ５で変更された虚像９の生成位置を変更前の標準位置に戻す。
【００５８】
尚、前記Ｓ８においてＣＰＵ３１は、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の現在位置が、“基準位置”から移動されている場合には、ミラー駆動モータ２３を駆動させて第１ミラー１１及び第２ミラー１２を“基準位置”に移動させる。また、スクリーン５への映像２６の投射位置が変更されている場合には、プロジェクタ４に制御信号を送信し、映像２６の投射位置を元に戻す。その結果、標準位置（乗員８から虚像９の下端までの距離が２０ｍとなる位置）に、車両の進行方向を示す矢印の虚像９が再び生成されることとなる（図１２）。そして、その後は再び渋滞区間が接近するまでは車両の車速がどのように変化しても虚像９の生成位置は基本的に変わらない。即ち、生成距離Ｌが車両の車速に依存しない状態となる。
【００５９】
次に、前記Ｓ２において実行される渋滞判定処理のサブ処理について図１３に基づき説明する。図１３は渋滞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。
【００６０】
先ず、Ｓ１１においてＣＰＵ３１は、外部サーバであるＶＩＣＳセンタのサーバから、交通情報として特に道路の渋滞度を規定した渋滞情報を取得する。尚、渋滞情報の取得はＨＵＤ１が備える通信装置によりＶＩＣＳセンタから直接取得する構成としても良いし、ナビゲーション装置４８を経由して取得する構成としても良い。ここで、ＶＩＣＳセンタでは道路種別と道路に設置された路側機等により検出した車両の平均車速とに基づいて渋滞度を検出する。具体的には、図１４に示すように渋滞度は“渋滞”、“混雑”、“順調”のいずれかに特定される。例えば、都市高速道路において車両の平均車速が３０ｋｍ／ｈである区間は“混雑”と判定され、平均車速が１５ｋｍ／ｈである区間は“渋滞”と判定される。尚、渋滞情報はＶＩＣＳセンタ以外のサーバ（例えばプローブセンタ）から取得する構成としても良い。
【００６１】
次に、Ｓ１２においてＣＰＵ３１は、ＣＡＮを介してナビゲーション装置４８から現在ナビゲーション装置４８で設定されている案内経路（車両の走行予定経路）を取得する。
【００６２】
続いて、Ｓ１３においてＣＰＵ３１は、車両の走行予定経路に沿った進行方向前方の所定距離以内（例えば１ｋｍ以内）に、渋滞度が“渋滞”又は“混雑”と判定された道路区間があるか否か判定する。
【００６３】
そして、車両の走行予定経路に沿った進行方向前方の所定距離以内に、渋滞度が“渋滞”又は“混雑”と判定された道路区間があると判定された場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）には、Ｓ１４へと移行する。それに対して、車両の走行予定経路に沿った進行方向前方の所定距離以内に、渋滞度が“渋滞”又は“混雑”と判定された道路区間が無いと判定された場合（Ｓ１３：ＮＯ）には、渋滞フラグをＯＦＦにしたままでＳ３へと移行する。
【００６４】
Ｓ１４においてＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２から渋滞フラグを読み出し、ＯＮにセットする。その後、渋滞フラグを再度ＲＡＭ３２に格納し、Ｓ３へと移行する。尚、渋滞フラグは初期状態ではＯＦＦにセットされている。
【００６５】
次に、前記Ｓ４において実行される生成距離制御処理のサブ処理について図１５に基づき説明する。図１５は生成距離制御処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。
【００６６】
先ず、Ｓ２１においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ１３において車両の進行方向前方にあると判定された渋滞度が“渋滞”又は“混雑”の道路区間の開始地点（以下、渋滞開始地点という）を取得する。尚、車両の進行方向前方に“渋滞”又は“混雑”の道路区間が複数ある場合には、走行予定経路に沿って車両から最も近傍にある道路区間の渋滞開始地点を取得する。
【００６７】
次に、Ｓ２２においてＣＰＵ３１は、道路の渋滞状況や車両の車速に基づく生成距離Ｌの制御の実施を開始する地点（以下、制御開始地点）を特定する。具体的には、図１６に示すように走行予定経路に沿って前記Ｓ２１で取得された渋滞開始地点から所定距離（例えば１００ｍ）手前の地点を制御開始地点として特定する。尚、所定距離は車両の車速や道路種別に応じて変更しても良い。
【００６８】
続いて、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。
【００６９】
その後、Ｓ２４においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ２３で検出された車両の現在位置から前記Ｓ２２で特定された制御開始地点までの走行予定経路に沿った道なり距離を算出する。
【００７０】
次に、Ｓ２５においてＣＰＵ３１は、自車両が制御開始地点に到達したか否か、即ち前記Ｓ２４で算出された距離が０となったか否か判定する。
【００７１】
そして、自車両が制御開始地点に到達した、即ち前記Ｓ２４で算出された距離が０となったと判定された場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）には、Ｓ２６へと移行する。それに対して、自車両が制御開始地点に到達していない、即ち前記Ｓ２４で算出された距離が０でないと判定された場合（Ｓ２５：ＮＯ）には、Ｓ２３へと戻る。
【００７２】
Ｓ２６においてＣＰＵ３１は、車両に設置された車速センサを用いて自車両の現在の車速を取得する。
【００７３】
次に、Ｓ２７においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ１３で車両の進行方向前方にあると判定された渋滞度が“渋滞”又は“混雑”の道路区間の道路種別を取得する。尚、以下の実施例では道路種別として“一般道路”、“都市高速道路”、“高速道路”の３種類を規定し、渋滞度が“渋滞”又は“混雑”と判定された道路区間が上記３種類のいずれかに属するとして説明する。
【００７４】
続いて、Ｓ２８においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ１１で取得した渋滞情報と、前記Ｓ２６で取得した車両の現在の車速と、前記Ｓ２７で取得した道路種別とに基づいて、現在の状況で最も適切と判定される生成距離Ｌの値（以下、最適生成距離という）を決定する。
【００７５】
以下に、図１７を用いて前記Ｓ２８の最適生成距離の決定処理の詳細について説明する。
本実施形態に係るＨＵＤ１は、図１７に示すように渋滞度と道路種別と車速と最適生成距離が対応付けられたテーブルをフラッシュメモリ３４に記憶する。そして、前記Ｓ２８においてＣＰＵ３１は、図１７に示すテーブルをフラッシュメモリ３４から読み出して最適生成距離を決定する。例えば、車両の進行方向前方にある道路区間の渋滞度が“混雑”であり、道路種別が“一般道路”であり、車両の現在の車速が“１５ｋｍ”である場合には、最適生成距離は１０ｍに決定される。尚、最適生成距離は他の条件が同じであれば、道路種別が高速道路、都市高速道路、一般道路の順に短くなる。即ち、高規格道路よりも一般道路の方が最適生成距離は短くなる。また、最適生成距離は他の条件が同じであれば、車両の現在の車速が遅い程、短くなる。更に、最適生成距離は他の条件が同じであれば、渋滞度合が高い程（即ち“混雑”よりも“渋滞”の区間の方が）短くなる。即ち、前方車両との間隔が詰まりやすい状況程、最適生成距離が短くなるように決定する。その結果、生成された虚像９が前方車両と重複し、前方車両に埋め込まれて視認されることを防止できる。
【００７６】
その後、Ｓ２９においてＣＰＵ３１は、虚像９の生成距離Ｌが前記Ｓ２８で決定された最適生成距離となるようにスクリーン５への映像２６の投射位置や第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を制御する。
【００７７】
具体的には、最適生成距離が現在の第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置に基づく生成距離Ｌの変更可能範囲内（例えば第１ミラー１１及び第２ミラー１２が基準位置にある場合には１５ｍ〜４０ｍ）にある場合には、プロジェクタ４へと制御信号を送信し、スクリーン５に対して映像２６を投射する位置を変更することによって、生成距離Ｌが最適生成距離となるように制御する。一方で、最適生成距離が現在の第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置に基づく生成距離Ｌの変更可能範囲内にない場合には、ミラー駆動モータ２３を駆動させて、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を“基準位置”から変更する。具体的には、最適生成距離が現在の第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置に基づく生成距離Ｌの変更可能範囲の下限よりも短い場合には、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が短くなるように第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を移動させる。一方、最適生成距離が現在の第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置に基づく生成距離Ｌの変更可能範囲の上限よりも長い場合には、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が長くなるように第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を移動させる。
【００７８】
以下に、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の移動処理の詳細について説明する。
先ず、ＣＰＵ３１は、フラッシュメモリ３４から位置設定テーブルを読み出し、最適生成距離を生成距離Ｌの変更可能範囲に含む第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置（目標移動位置）を取得する。尚、位置設定テーブルは、設定可能な生成距離Ｌの範囲（本実施形態では２．５ｍ〜４０ｍの間の０．５ｍ単位）毎に、該生成距離Ｌの範囲に虚像９を生成する為の第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置が規定されている。続いて、ＣＰＵ３１は、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を目標移動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、車両の乗員８から最適生成距離だけ離れた位置に虚像９を生成することが可能な第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置となる。その後、Ｓ５へと移行する。
【００７９】
次に、前記Ｓ５において実行される車速に基づく生成距離変更処理のサブ処理について図１８に基づき説明する。図１８は車速に基づく生成距離変更処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。
【００８０】
先ず、Ｓ３１においてＣＰＵ３１は、車両に設置された車速センサを用いて自車両の現在の車速を取得する。
【００８１】
次に、Ｓ３２においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ３１で取得された車速が直近の最適生成距離の決定（Ｓ２８、Ｓ３４）に用いた車速から減速しているか否か判定する。
【００８２】
そして、前記Ｓ３１で取得された車速が直近の最適生成距離の決定に用いた車速から減速していると判定された場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）には、Ｓ３３へと移行する。それに対して、前記Ｓ３１で取得された車速が直近の最適生成距離の決定に用いた車速と同じ又は速くなっていると判定された場合（Ｓ３２：ＮＯ）には生成距離Ｌ、即ち虚像９の生成位置を変更することなくＳ６へと移行する。
【００８３】
Ｓ３３においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ１３で車両の進行方向前方にあると判定された渋滞度が“渋滞”又は“混雑”の道路区間の道路種別を再度取得する。
【００８４】
続いて、Ｓ３４においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ１１で取得した渋滞情報と、前記Ｓ３１で取得した車両の現在の車速と、前記Ｓ３３で取得した道路種別とに基づいて、変化後の車速に基づく新たな最適生成距離を決定する。尚、前記Ｓ３４の最適生成距離の決定処理の詳細については、Ｓ２８と同様であるので説明は省略する。
【００８５】
その後、Ｓ３５においてＣＰＵ３１は、虚像９の生成距離Ｌが前記Ｓ３４で決定された最適生成距離となるようにスクリーン５への映像２６の投射位置や第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を制御する。尚、前記Ｓ３５の生成距離Ｌの変更に係る処理の詳細については、Ｓ２９と同様であるので説明は省略する。その後、Ｓ６へと移行する。
【００８６】
そして、上記Ｓ３１〜Ｓ３５の処理を行った結果、最適生成距離の決定後に車両の車速が変化した場合であっても、変化後の車速に応じて生成距離Ｌを変更し、最適な位置に虚像９を生成することが可能となる。尚、本実施形態では特に車両の車速が減速した場合にのみ生成距離Ｌを変更し、車両の車速が速くなっても生成距離Ｌは変更しないように構成する。即ち、一旦最適生成距離が決定された後の車両の車速に基づく生成距離Ｌの制御は、生成距離Ｌが短くなる方向のみに生成距離Ｌを変位させることとなる。その結果、生成距離Ｌの変更は必要な状況（例えば前方車両と虚像の重複を回避する必要がある状況）でのみ行われることとなり、生成距離が変更される回数を減少させることが可能となる。
【００８７】
次に、前記Ｓ６において実行される制御解除判定処理のサブ処理について図１９に基づき説明する。図１９は制御解除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。
【００８８】
先ず、Ｓ４１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。
【００８９】
次に、Ｓ４２においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ１１で取得した渋滞情報と、前記Ｓ４１で取得した車両の現在位置とに基づいて、前記Ｓ１３で車両の進行方向前方にあると判定された渋滞度が“渋滞”又は“混雑”の道路区間の終点を車両が通過したか否か判定する。
【００９０】
そして、“渋滞”又は“混雑”の道路区間の終点を車両が通過したと判定された場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）には、道路の渋滞状況、道路種別及び車両の車速に基づく生成距離Ｌの制御の実施を終了すべきであると判定し、Ｓ４６へと移行する。それに対して、“渋滞”又は“混雑”の道路区間の終点を車両が通過していないと判定された場合（Ｓ４２：ＮＯ）には、Ｓ４３へと移行する。
【００９１】
Ｓ４３においてＣＰＵ３１は、車両に設置された車速センサを用いて自車両の現在の車速を取得する。
【００９２】
Ｓ４４においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ１３で車両の進行方向前方にあると判定された渋滞度が“渋滞”又は“混雑”の道路区間について、該道路区間で判定された渋滞度の定義速度の上限を取得する。例えば、該道路区間が“渋滞”である場合には“渋滞”と判定される為の上限の速度であり、図１４に示すように一般道路は１０ｋｍ／ｈ、都市高速道路は２０ｋｍ／ｈ、高速道路は４０ｋｍ／ｈとなる。一方、該道路区間が“混雑”である場合には“混雑”と判定される為の上限の速度であり、図１４に示すように一般道路は２０ｋｍ／ｈ、都市高速道路は４０ｋｍ／ｈ、高速道路は６０ｋｍ／ｈとなる。
【００９３】
次に、Ｓ４５においてＣＰＵ３１は、車両の現在の車速が前記Ｓ４４で取得した渋滞度の定義速度の上限よりも速いか否か判定する。
【００９４】
そして、車両の現在の車速が前記Ｓ４４で取得した渋滞度の定義速度の上限よりも速いと判定された場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）には、“渋滞”や“混雑”は既に解消しており、道路の渋滞状況、道路種別及び車両の車速に基づく生成距離Ｌの制御の実施を終了すべきであると判定し、Ｓ４６へと移行する。それに対して、車両の現在の車速が前記Ｓ４４で取得した渋滞度の定義速度の上限と同じ又は遅いと判定された場合（Ｓ４５：ＮＯ）には、道路の渋滞状況、道路種別及び車両の車速に基づく生成距離Ｌの制御の実施を継続すべきであると判定し、制御解除フラグをＯＦＦにしたままでＳ７へと移行する。
【００９５】
Ｓ４６においてＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２から制御解除フラグを読み出し、ＯＮにセットする。その後、制御解除フラグを再度ＲＡＭ３２に格納し、Ｓ７へと移行する。尚、制御解除フラグは初期状態ではＯＦＦにセットされている。
【００９６】
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を生成する。また、ＨＵＤ１は、外部サーバであるＶＩＣＳセンタから車両の進行方向前方の渋滞情報を取得し（Ｓ１１）、取得した渋滞情報に基づいて、車両の乗員８から虚像９までの距離である生成距離Ｌを制御する（Ｓ５、Ｓ６）ように構成する。その結果、外部サーバから取得したより広域の情報に基づいて乗員８から虚像９までの距離が制御されることとなるので、乗員８から虚像９までの距離が頻繁に変化することがなく、周辺状況を考慮した適切な位置に乗員８に視認し易い虚像９を生成することが可能となる。また、従来に比べて虚像９の生成位置の制御に係る装置側の処理負担を軽減することが可能となる。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
また、本実施形態では広域の交通情報として特に渋滞情報を取得し、取得した交通情報に基づいて生成距離Ｌを制御する構成としているが、渋滞情報以外の交通情報（例えば、事故情報、工事情報、車線規制情報）に基づいて生成距離Ｌを制御する構成としても良い。例えば、車両の進行方向前方に事故、工事、車線規制の区間がある場合には、前方車両との間隔が狭くなることが予想されるので、生成距離Ｌを通常より短くするように制御することが望ましい。また、交通情報を取得する外部サーバはＶＩＣＳセンタ以外のサーバとしても良い。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
また、本実施形態では虚像９として、車両の進行方向を示す矢印を生成する構成としているが、障害物（他車両や歩行者）に対する警告、路面に表示する警告（追突注意、制限速度等）等を虚像９として生成する構成としても良い。
【０１０４】
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。
【０１０５】
また、本実施形態ではＨＵＤ１のＣＰＵ３１が生成距離変更処理プログラム（図１１）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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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、外部サーバから前記ユーザの進行方向前方の交通情報を取得する交通情報取得手段と、前記交通情報取得手段により取得した前記交通情報に基づいて、前記ユーザから前記虚像までの距離である生成距離を制御する生成距離制御手段と、を有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、外部サーバから取得したより広域の情報に基づいてユーザから虚像までの距離を制御するので、ユーザから虚像までの距離が頻繁に変化することがなく、周辺状況を考慮した適切な位置にユーザに視認し易い虚像を生成することが可能となる。また、従来に比べて虚像の生成位置の制御に係る装置側の処理負担を軽減することが可能となる。
【０１０８】
また、第２の構成は以下のとおりである。
前記ユーザの移動速度を取得する速度取得手段と、前記生成距離制御手段は、前記ユーザの移動速度に基づいて前記生成距離を制御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、ユーザの移動速度に基づいてユーザの視線方向にある障害物（例えば前方車両）までの間隔を予測し、障害物と重複しない適切な位置に虚像を生成することが可能となる。
【０１０９】
また、第３の構成は以下のとおりである。
前記生成距離制御手段は、前記ユーザの移動速度が遅い程、前記生成距離を短く制御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、ユーザの移動速度が遅い場合にはユーザの視線方向にある障害物（例えば前方車両）までの間隔が短くなるとを予測し、生成距離を短くすることによって障害物と重複しない適切な位置に虚像を生成することが可能となる。
【０１１０】
また、第４の構成は以下のとおりである。
前記生成距離制御手段は、前記ユーザの移動速度に基づく前記生成距離の制御は、前記生成距離が短くなる方向のみに前記生成距離を変位させ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、生成距離の変更を必要な状況でのみ行うことによって、生成距離が変更される回数を減少させることが可能となる。その結果、ユーザから虚像までの距離が頻繁に変化することがなく、装置側の処理負担を軽減することも可能となる。
【０１１１】
また、第５の構成は以下のとおりである。
前記交通情報取得手段は、前記ユーザの進行方向前方の道路における渋滞状況を前記交通情報として取得し、前記生成距離制御手段は、前記ユーザの進行方向前方の道路における渋滞度が混雑又は渋滞である場合には、前記ユーザの移動速度に基づく前記生成距離の制御を行い、前記ユーザの進行方向前方の道路における渋滞度が順調である場合には、前記ユーザの移動速度に依存しない距離を前記生成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、ユーザの視線方向にある障害物（例えば前方車両）までの間隔が短くなる可能性の高い状況では、ユーザの移動速度に基づいてユーザの視線方向にある障害物（例えば前方車両）までの間隔を予測し、障害物と重複しない適切な位置に虚像を生成することが可能となる。一方で、ユーザの視線方向にある障害物までの間隔が短くなる可能性の低い状況では、ユーザの移動速度に基づく生成距離の変更を行わない構成とすることによって、ユーザから虚像までの距離が不必要に変更されることがなく、装置側の処理負担を軽減することも可能となる。
【０１１２】
また、第６の構成は以下のとおりである。
前記ユーザの位置を取得する位置取得手段を有し、前記生成距離制御手段は、前記ユーザの位置が、渋滞度が混雑又は渋滞である道路区間の終点を通過するまでは、前記ユーザの移動速度に基づく前記生成距離の制御を行い、前記ユーザの位置が、渋滞度が混雑又は渋滞である道路区間の終点を通過した後は、前記ユーザの移動速度に依存しない距離を前記生成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、ユーザの視線方向にある障害物（例えば前方車両）までの間隔が短くなる可能性の高い状況では、ユーザの移動速度に基づいてユーザの視線方向にある障害物（例えば前方車両）までの間隔を予測し、障害物と重複しない適切な位置に虚像を生成することが可能となる。一方で、ユーザの視線方向にある障害物までの間隔が短くなる可能性の低い状況では、ユーザの移動速度に基づく生成距離の変更を行わない構成とすることによって、ユーザから虚像までの距離が不必要に変更されることがなく、装置側の処理負担を軽減することも可能となる。
【０１１３】
また、第７の構成は以下のとおりである。
前記生成距離制御手段は、前記ユーザの位置が、渋滞度が混雑又は渋滞である道路区間を移動する場合において、前記ユーザの移動速度が該道路区間の渋滞度に対応する速度にあるか否か判定し、前記ユーザの移動速度が該道路区間の渋滞度に対応する速度でないと判定された場合には、前記ユーザの移動速度に依存しない距離を前記生成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、混雑や渋滞の状況が解消されたか否かをユーザの移動速度に基づいて判定することが可能である。そして、混雑や渋滞の状況が解消されたと判定された場合には、ユーザの移動速度に基づく生成距離の変更を行わない構成とすることによって、ユーザから虚像までの距離が不必要に変更されることがなく、装置側の処理負担を軽減することも可能となる。
【０１１４】
また、第８の構成は以下のとおりである。
前記交通情報を取得した道路の道路種別を取得する道路種別取得手段と、前記生成距離制御手段は、前記道路情報を取得した道路の道路種別に基づいて前記生成距離を制御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、ユーザの移動する道路の道路種別に基づいてユーザの視線方向にある障害物（例えば前方車両）までの間隔を予測し、障害物と重複しない適切な位置に虚像を生成することが可能となる。
【０１１５】
また、第９の構成は以下のとおりである。
前記生成距離制御手段は、前記道路情報を取得した道路の道路種別が一般道路である場合には、高規格道路である場合よりも前記生成距離を短く制御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、ユーザの移動する道路の道路種別が一般道路である場合にはユーザの視線方向にある障害物（例えば前方車両）までの間隔が短くなるとを予測し、生成距離を短くすることによって障害物と重複しない適切な位置に虚像を生成することが可能となる。
【０１１６】
また、第１０の構成は以下のとおりである。
前記交通情報取得手段は、前記ユーザの進行方向前方の道路における渋滞状況を前記交通情報として取得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、ユーザの移動する道路の渋滞状況に基づいてユーザの視線方向にある障害物（例えば前方車両）までの間隔を予測し、障害物と重複しない適切な位置に虚像を生成することが可能となる。
【０１１７】
また、第１１の構成は以下のとおりである。
前記生成距離制御手段は、前記ユーザの進行方向前方の道路における渋滞度合いが高い程、前記生成距離を短く制御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、ユーザの移動する道路の渋滞度合いが高い場合にはユーザの視線方向にある障害物（例えば前方車両）までの間隔が短くなるとを予測し、生成距離を短くすることによって障害物と重複しない適切な位置に虚像を生成することが可能となる。
【符号の説明】
【０１１８】
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      フロントウィンドウ
７      乗員
８      虚像
９      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
【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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