JP2015034945A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員が視認する前方視野における乗員からの距離の変位方向と、生成される虚像の乗員からの距離の変位方向とを一致させることを可能にしたヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】プロジェクタ４から、第１投射レンズ１６及び第２投射レンズ１７を介して夫々映像を第１スクリーン２０及び第２スクリーン２１に投射し、第１スクリーン２０及び第２スクリーン２１に投射された映像を車両２のフロントウィンドウ６に反射させて車両の乗員７に視認させることによって、車両の乗員７が視認する映像の虚像を生成する。また、第２スクリーン２１を移動させることによって、乗員７に対する第２虚像８Ｂの方位を水平方向よりも上方に傾斜した特定方位に固定した状態で、乗員７から第２虚像８Ｂまでの生成距離Ｌ２を調整するように構成する。
【選択図】図１７

Description

本発明は、移動体に搭載可能であって、移動体の乗員が視認する各種映像を生成するヘッドアップディスプレイ装置に関する。

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）がある。

ここで、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、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。

特開２００９−１５０９４７号公報（第５−６頁、図４）

ここで、車両の乗員の運転時の負担をより少なくする為には、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。また、道路の右左折を案内する虚像を生成する場合には、右左折する地点に虚像を生成することが望ましい。

そして、上記特許文献１の技術では、プロジェクタからの映像を投射する対象となるスクリーンの位置を光路に沿って前後に移動可能に構成し、虚像を生成する位置（具体的には、虚像を視認するユーザから虚像までの位置）を調整することが開示されている。しかしながら、上記特許文献１では、スクリーンを移動させた場合であっても、スクリーンに対して映像を投射する位置は常に固定されているので、図２４に示すようにスクリーンを移動させた場合に虚像１０１が生成される位置は水平方向に変化していた。

ここで、車両の乗員がウィンドウから前方視野を視認した場合には、一般的に下方に見えるものほど乗員に近い位置にあり、上方に見えるものほど乗員から遠い位置にある。例えば、図２５に示す例では、フロントウィンドウ１０２の下方に位置する他車両１０３は、上方に位置する他車両１０４よりも乗員側に近い位置にある。一方、左右方向に並んで位置する他車両１０４と歩行者１０５は乗員から略同距離に位置する。即ち、乗員が視認する前方視野における乗員からの距離の変位方向は、水平方向ではなく水平方向よりも上方に傾斜した方向となる。従って、上記特許文献１では、乗員が視認する前方視野における乗員からの距離の変位方向と、ＨＵＤによって生成される虚像の乗員からの距離の変位方向とが一致しない問題あった。

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、乗員が視認する前方視野における乗員からの距離の変位方向と、生成される虚像の乗員からの距離の変位方向とを一致させることを可能にした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。

前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（１）は、スクリーン（２０、２１）と、映像をスクリーンに投射する投射レンズ（１６、１７）を用いたプロジェクタ（４）と、スクリーンに投射された映像から映像の虚像を生成する虚像生成手段（１１、１２）と、ユーザに視認可能な虚像を生成するヘッドアップディスプレイ装置である。また、虚像を生成する位置を決定する虚像位置決定手段（３１）とスクリーンをプロジェクタの光路（５２）に沿って移動させる移動手段（３１）とを更に有する。また、虚像位置決定手段は、虚像を視認するユーザに対する虚像の方位を水平方向よりも上方に傾斜した特定方位に固定した状態で、ユーザから虚像までの距離を決定し、移動手段は、虚像位置決定手段により決定された位置に基づいて、スクリーンを光路に沿って移動させることを特徴とする。

前記構成を有する本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、乗員が視認する前方視野における乗員からの距離の変位方向と、生成される虚像の乗員からの距離の変位方向とを一致させることが可能となる。その結果、スクリーンを移動させることによって虚像の生成する位置を変位させる場合であっても、複雑な制御を行うことなく虚像と虚像の重畳対象となる前方視野とを適切且つ容易に対応させることが可能となる。

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。 本実施形態に係るＨＵＤの内部構成を示した図である。 プロジェクタが備える第１投射レンズ及び第２投射レンズを示した図である。 第２投射レンズの移動態様を示した図である。 第１スクリーンと第２スクリーンをそれぞれ示した図である。 第１スクリーンと第２スクリーンに対するプロジェクタの映像の投射態様を示した図である。 第２スクリーンの光路に対する前後方向への移動態様を示した図である。 第１スクリーンと第２スクリーンに投射された映像によって生成される虚像をそれぞれ示した図である。 第１スクリーン及び第２スクリーンの光路に対する交差方向への移動態様を示した図である。 第１スクリーンと第２スクリーンを上下方向に移動させた場合におけるプロジェクタの映像の投射態様を示した図である。 本実施形態に係るＨＵＤの構成を示したブロック図である。 本実施形態に係るテーブル生成処理プログラムのフローチャートである。 第２虚像の生成距離と第２スクリーン及び第２投射レンズの位置の対応関係を示した図である。 位置設定テーブルの一例を示した図である。 本実施形態に係る虚像生成処理プログラムのフローチャートである。 生成距離を変更する場合における虚像の位置の変位態様について説明した図である。 生成距離を変更する場合における第２スクリーンへの映像投射範囲の変更態様について説明した図である。 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。 第１スクリーン移動処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。 第２スクリーン移動処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。 車両の乗員から虚像までの距離を変位させた場合に、車両の乗員から視認できる虚像の一例を示した図である。 虚像の生成できない非生成領域について説明した図である。 第２スクリーンへの映像投射範囲を固定した場合の第２虚像の生成位置の軌跡を示した図である。 従来技術の問題点について説明した図である。 従来技術の問題点について説明した図である。

以下、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置について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。

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。

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が備えるミラーやフレネルレンズを介し、更に運転席の前方のフロントウィンドウ６に反射させて車両２の乗員７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７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）、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。

また、本実施形態のＨＵＤ１では、フロントウィンドウ６を反射して乗員７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７にはフロントウィンドウ６の位置ではなく、フロントウィンドウ６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８として視認されるように構成される。尚、乗員７が視認できる虚像８はスクリーン５に投射された映像であるが、ミラーを介するので上下方向は反転する。また、フレネルレンズを介することによってサイズも変更する。

ここで、虚像８を生成する位置、より具体的には乗員７から虚像８までの距離（以下、生成距離という）Ｌについては、ＨＵＤ１が備えるミラーやフレネルレンズの形状や位置、光路に対するスクリーン５の位置等によって適宜設定することが可能である。特に、本実施形態では後述のようにスクリーン５の位置を光路に沿って前後方向に移動可能に構成する。その結果、生成距離Ｌを適宜変更することが可能となる。例えば生成距離Ｌを２．５ｍ〜２０ｍの間で変更することが可能である。

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。

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、反射ミラー１０と、ミラー１１と、フレネルレンズ１２と、制御回路部１３と、ＣＡＮインターフェース１４とから基本的に構成されている。

ここで、プロジェクタ４は光源としてＬＥＤ光源を用いた映像投射装置であり、例えばＤＬＰプロジェクタとする。尚、プロジェクタ４としては液晶プロジェクタやＬＣＯＳプロジェクタを用いても良い。また、プロジェクタ４は映像を投射する為の投射レンズ１５を備えているが、本実施形態では投射レンズ１５は第１投射レンズ１６と第２投射レンズ１７の２つの投射レンズから構成され、それぞれ異なる映像を投射可能に構成する。ここで、図３はプロジェクタ４が備える第１投射レンズ１６及び第２投射レンズ１７を示した図である。

図３に示すように第１投射レンズ１６及び第２投射レンズ１７は、一の円形状のレンズを上下方向に分割した分割形状を有する。更に、下方にある第２投射レンズ１７は、光路に沿って前後方向に移動可能に構成されている。一方、第１投射レンズ１６の位置は固定とする。具体的には、第２投射レンズ１７の背面側にあるレンズ駆動モータ１８を駆動させることによって、図４に示すように第２投射レンズ１７を光路に沿って前後方向に移動させることが可能となる。特に、本実施形態では、後述のようにスクリーン５を光路に沿って前後方向に移動させる場合において、第２投射レンズ１７から投射される映像の焦点を移動後のスクリーン５の位置に一致させる為に、第２投射レンズ１７も追従して移動させる構成とする。

また、レンズ駆動モータ１８はステッピングモータからなる。そして、ＨＵＤ１は、制御回路部１３から送信されるパルス信号に基づいてレンズ駆動モータ１８を制御し、第２投射レンズ１７の位置を設定位置に対して適切に位置決めすることが可能となる。

また、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、例えばフレネルスクリーンや拡散型スクリーン等が用いられる。また、本実施形態ではスクリーン５は、第１スクリーン２０と第２スクリーン２１の２枚のスクリーンから構成される。ここで、図５は第１スクリーン２０と第２スクリーン２１をそれぞれ示した図である。

図５に示すように第１スクリーン２０は、上方に映像が投射される被投射エリア２２を有しており、図６に示すようにプロジェクタ４の第１投射レンズ１６から投射された映像（第１映像）が表示される。一方、第２スクリーン２１は、下方に映像が投射される被投射エリア２３を有しており、図６に示すようにプロジェクタ４の第２投射レンズ１７から投射された映像（第２映像）が表示される。そして、第１スクリーン２０と第２スクリーン２１は、図２及び図６に示すように被投射エリア２２、２３が重ならないように、光路に沿って前後方向に所定間隔で並べて配置される。従って、本実施形態では虚像８は、第１スクリーン２０に投射された映像の虚像（以下、第１虚像８Ａという）と、第２スクリーン２１に投射された映像の虚像（以下、第２虚像８Ｂという）から構成されることとなる。

また、第２スクリーン２１は、光路に沿って前後方向に移動可能に構成されている。一方、第１スクリーン２０の位置は前後方向に対して固定とする。具体的には、第２スクリーン２１の背面側にあるスクリーン前後駆動モータ２４を駆動させることによって、図７に示すように第１スクリーン２０と第２スクリーン２１との間の距離を変更し、第２スクリーン２１を光路に沿って前後方向に移動させることが可能となる。その結果、第２スクリーン２１に投射された映像の虚像である第２虚像８Ｂが生成される位置（具体的には乗員７から第２虚像８Ｂまでの距離である生成距離Ｌ２）を変更することが可能である。尚、生成距離Ｌ２は、ミラー１１から第２スクリーン２１までの距離に依存する。即ち、生成距離Ｌ２は、ミラー１１から第２スクリーン２１までの距離に応じて長短を変更される。例えば、ミラー１１から第２スクリーン２１までの距離が長くなると生成距離Ｌ２が長くなり、ミラー１１から第２スクリーン２１までの距離が短くなると生成距離Ｌ２が短くなる。

例えば、第２スクリーン２１をプロジェクタ４側（ミラー１１までの距離が長くなる側）に移動させると、生成距離Ｌ２が長くなる（即ち、乗員７からはより遠くに第２虚像８Ｂが視認されるようになる）。一方、第２スクリーン２１をプロジェクタ４と反対側（ミラー１１までの距離が短くなる側）に移動させると、生成距離Ｌ２が短くなる（即ち、乗員７からはより近くに第２虚像８Ｂが視認されるようになる）。特に本実施形態では、第２スクリーン２１の移動に伴って第２スクリーン２１に対して映像を投射する投射範囲を変更する。それによって、後述のように第２虚像８Ｂが生成される位置を、乗員７に対する第２虚像８Ｂの方位が水平方向よりも上方に傾斜した特定方位となるように固定する（即ち、第２虚像８Ｂを乗員７を始点とした水平方向よりも上方に傾斜した軌跡上に移動させる）。尚、第１スクリーン２０の位置は前後方向に対して固定であるので、第１スクリーン２０に投射された映像の虚像である第１虚像８Ａが生成される位置（具体的には乗員７から第１虚像８Ａまでの距離である生成距離Ｌ１）は固定である。従って、生成距離Ｌ２を変更することによって、第１虚像８Ａから第２虚像８Ｂまでの距離（｜Ｌ２−Ｌ１｜）が変更されることとなる。

従って、仮に第１スクリーン２０と第２スクリーン２１が光路に沿ってミラー１１から同距離にある場合には、車両２の前方の同位置に第１虚像８Ａと第２虚像８Ｂが生成されることとなるが、第１スクリーン２０と第２スクリーン２１がミラー１１から光路に沿って異なる距離にある場合には、図８に示すように第１虚像８Ａと第２虚像８Ｂとがそれぞれ異なる位置に生成されることとなる。また、図５及び図６に示すように、第１スクリーン２０の被投射エリア２２は、第２スクリーン２１の被投射エリア２３よりも上方に位置するように各スクリーンは配置されるが、ミラー１１によって映像が上下反転されるので、光路に対して交差する方向を基準にして、第２虚像８Ｂが第１虚像８Ａの上方に生成されることとなる。

また、本実施形態では第１スクリーン２０及び第２スクリーン２１を、光路に交差する方向に一体に移動可能に構成されている。具体的には、第１スクリーン２０の側面にあるスクリーン上下駆動モータ２５を駆動させることによって、図９に示すように第１スクリーン２０及び第２スクリーン２１を一体に光路に交差する方向に移動させることが可能となる。その結果、図１０に示すように第１スクリーン２０と第２スクリーン２１を対象としてプロジェクタ４からの映像を投射する第１投射態様と、第１スクリーン２０のみを対象としてプロジェクタ４からの映像を投射する第２投射態様との間で、スクリーン５への画像の投射態様を切り換えることが可能となる。

そして、ＨＵＤ１は、投射態様が第１投射態様にある場合には、基本的に第１投射レンズ１６と第２投射レンズ１７とで異なる種類の映像（例えば、第１投射レンズ１６では車両の現在車速の映像、第２投射レンズ１７では案内情報や警告情報の映像）をそれぞれ各スクリーンに投射する。一方、投射態様が第２投射態様にある場合には、基本的に第１投射レンズ１６と第２投射レンズ１７とでそれぞれ投射された映像を組み合わせた一の映像（例えば、第１投射レンズ１６ではテレビ画面の下半分の映像、第２投射レンズ１７ではテレビ画面の上半分の映像）を第１スクリーン２０に投射する。それによって、第２投射態様では、分割線の無いより大きいサイズの映像を虚像として生成することが可能となる。尚、第２投射態様であっても第１投射レンズ１６と第２投射レンズ１７とで異なる種類の映像を投射する構成とすることも可能である。

また、スクリーン前後駆動モータ２４及びスクリーン上下駆動モータ２５はそれぞれステッピングモータからなる。そして、ＨＵＤ１は、制御回路部１３から送信されるパルス信号に基づいてスクリーン前後駆動モータ２４を制御し、第２スクリーン２１の前後位置を設定位置に対して適切に位置決めすることが可能となる。また、ＨＵＤ１は、制御回路部１３から送信されるパルス信号に基づいてスクリーン上下駆動モータ２５を制御し、第１スクリーン２０及び第２スクリーン２１の上下位置を設定位置に対して適切に位置決めすることが可能となる。

一方、反射ミラー１０は、図２に示すようにプロジェクタ４から投射された映像を反射して光路を変更し、スクリーン５へと投射する反射板である。

また、ミラー１１は、図２に示すようにスクリーン５からの映像光を反射させて、フロントウィンドウ６を介して、乗員７の前方に虚像８（図１参照）を投影する投影手段である。ミラー１１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。

また、フレネルレンズ１２は、図２に示すようにスクリーン５に投射された映像を拡大して虚像８を生成する為の拡大鏡である。そして、本実施形態に係るＨＵＤ１では、スクリーン５に投射された映像を、ミラー１１やフレネルレンズ１２を介し、更にフロントウィンドウ６に反射させて乗員７に視認させることによって、フロントウィンドウ６の先の遠方の位置にスクリーン５に投射された映像が拡大され、虚像８として乗員に視認される（図１参照）。

また、制御回路部１３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１１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。

図１１に示すように制御回路部１３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、後述のテーブル生成処理プログラム（図１２参照）や虚像生成処理プログラム（図１５参照）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１３は、プロジェクタ４、レンズ駆動モータ１８、スクリーン前後駆動モータ２４、スクリーン上下駆動モータ２５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。

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１４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等の出力画面を投影可能に構成する。

続いて、前記構成を有するＨＵＤ１においてＣＰＵ３１が実行するテーブル生成処理プログラムについて図１２に基づき説明する。図１２は本実施形態に係るテーブル生成処理プログラムのフローチャートである。ここで、テーブル生成処理プログラムはＨＵＤ１の初期設定時に実行され、第２スクリーン２１及び第２投射レンズ１７を移動させる際に用いる位置設定テーブルを作成するプログラムである。尚、以下の図１２及び図１５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。

先ず、テーブル生成処理プログラムではステップ（以下、Ｓと略記する）１において、ＣＰＵ３１は、乗員７から第２虚像８Ｂまでの距離である生成距離Ｌ２を示す係数Ｄ（ｎ）を、初期値である２．５[ｍ]に設定する。

次に、Ｓ２においてＣＰＵ３１は、現在のＤ（ｎ）の値からＤ（ｎ）＋０．１[m]へと生成距離Ｌ２を変位させる為の第２スクリーン２１の移動量Ｄｓ（ｎ）を、ＨＵＤ１の設計値等から算出する。尚、生成距離Ｌ２を長くする（即ち、乗員から第２虚像８Ｂまでの距離を遠くする）場合の第２スクリーン２１の移動方向は光源の光路に沿ってミラー１１から遠ざかる方向（光源に近づく方向）となる。

以下に、図１３を用いて生成距離Ｌ２と第２スクリーン２１及び第２投射レンズ１７の位置との対応関係について詳細に説明する。前記したように第２スクリーン２１及び第２投射レンズ１７の位置は、図１３に示すようにプロジェクタ４の光源５１の光路５２に沿って移動可能に構成される。そして、ミラー１１から第２スクリーン２１までの距離に生成距離Ｌ２が依存するので、第２スクリーン２１の位置は、ミラー１１から第２スクリーン２１までの距離が設定された生成距離Ｌ２に対応する距離となるように決定される。一方、第２投射レンズ１７の位置は、第２投射レンズ１７から投射された映像の焦点を第２スクリーン２１上に合わせる位置に決定される。即ち、生成距離Ｌ２を長くする為に第２スクリーン２１が光路に沿ってミラー１１から離間する方向（即ち第２投射レンズ１７に近づく方向）に移動すれば、第２投射レンズ１７は光路に沿ってその逆方向である第２スクリーン２１に近づく方向へと移動することとなる。一方、生成距離Ｌ２を短くする為に第２スクリーン２１が光路に沿ってミラー１１へ近づく方向（即ち第２投射レンズ１７から離間する方向）に移動すれば、第２投射レンズ１７は光路に沿ってその逆方向である第２スクリーン２１から離間する方向へと移動することとなる。即ち、設定された生成距離Ｌ２に基づいて、光路５２における第２スクリーン２１の位置が先ず決定され、決定された第２スクリーン２１の位置に基づいて、光路５２における第２投射レンズ１７の位置が決定されることとなる。また、第２投射レンズ１７と第２スクリーン２１は、光路５２に沿って互いに異なる方向に移動することとなる。

その結果、例えば生成距離Ｌ２を長く変更する為に、第２スクリーン２１を第２投射レンズ１７側に移動させた場合であっても、第２スクリーン２１の移動に伴って第２投射レンズ１７も第２スクリーン２１側に移動することにより投射される映像の焦点を第２スクリーン２１上に合わせた状態を維持できる。それによって、第２スクリーン２１を移動させた後においても鮮明な映像を投射することが可能となる。

続いて、Ｓ３においてＣＰＵ３１は、現在のＤ（ｎ）の値からＤ（ｎ）＋０．１[m]へと生成距離Ｌ２を変位させる為の第２スクリーン２１の移動に必要な移動時間Ｔｓ（ｎ）を、ＨＵＤ１の設計値等から算出する。具体的には、第２スクリーン２１を移動させる場合には第２スクリーン２１の最大移動速度で移動させると仮定し、算出する。即ち、第２スクリーン２１の最大移動速度をＶｓとすると、以下の式（１）により算出される。
Ｔｓ（ｎ）＝Ｄｓ（ｎ）／Ｖｓ・・・・（１）

その後、Ｓ４においてＣＰＵ３１は、第２スクリーン２１がミラー１１から遠ざかる方向（光源に近づく方向）にＤｓ（ｎ）移動する場合において、第２投射レンズ１７から投射される映像の焦点を移動後の第２スクリーン２１の位置に一致させる為に必要な第２投射レンズ１７の移動量Ｄｌ（ｎ）を、ＨＵＤ１の設計値等から算出する。尚、図１３に示すように第２投射レンズ１７の移動方向は光源５１の光路５２に沿って第２スクリーン２１と逆方向となる。

次に、Ｓ５においてＣＰＵ３１は、第２投射レンズ１７を移動させる移動速度Ｖｌ（ｎ）を、ＨＵＤ１の設計値等から算出する。具体的には、第２スクリーン２１の移動と第２投射レンズ１７の移動を連動させる、即ち、第２スクリーン２１と同時に第２投射レンズ１７の移動を開始した場合に同時に移動を完了するように移動速度Ｖｌ（ｎ）を算出する。具体的には、以下の式（２）により算出される。
Ｖｌ（ｎ）＝Ｄｌ（ｎ）／Ｔｓ（ｎ）・・・・（２）

その後、Ｓ６においてＣＰＵ３１は、現在のＤ（ｎ）の値に対応させて、前記Ｓ２〜Ｓ５で算出されたＤｓ（ｎ）、Ｔｓ（ｎ）、Ｄｌ（ｎ）、Ｖｌ（ｎ）をメモリに格納する。

その後、Ｓ７においてｎを「＋１」カウントする。更に、現在のＤ（ｎ）の値を０．１[ｍ]加算する。

次に、Ｓ８においてＣＰＵ３１は、現在のカウント値ｎが１８４以上となったか否か、即ち、Ｄ（ｎ）の値が２．５[m]を初期値として２０．０[m]以上となるまで０．１ｍ毎に上記Ｓ２〜Ｓ７の処理を実行したか否か判定される。

そして、現在のカウント値ｎが１８４以上となったと判定された場合（Ｓ８：ＹＥＳ）には、当該テーブル生成処理プログラムを終了する。それに対して、現在のカウント値ｎが１８４未満であると判定された場合（Ｓ８：ＮＯ）には、０．１[ｍ]加算した新たなＤ（ｎ）の値を対象としてＳ２以降の処理を継続して行う。

そして、上記テーブル生成処理プログラムを実行した結果、算出結果に基づいて位置設定テーブルが作成される。尚、位置設定テーブルは、図１４に示すように生成距離Ｌ２毎に、該生成距離Ｌ２を０．１[m]加算又は減算させる際の第２スクリーン２１の移動量と、第２スクリーン２１の移動時間と、第２投射レンズ１７の移動量と、第２投射レンズの移動速度がそれぞれ記憶される。尚、第２スクリーン２１の移動方向は、生成距離Ｌ２を０．１[m]加算させる場合には、光源の光路に沿ってミラー１１から遠ざかる方向（光源に近づく方向）であり、第２投射レンズ１７の移動方向はその逆方向となる。一方、第２スクリーン２１の移動方向は、生成距離Ｌ２を０．１[m]減算させる場合には、光源の光路に沿ってミラー１１に近づく方向（光源から遠ざかる方向）であり、第２投射レンズ１７の移動方向はその逆方向となる。

尚、作成された位置設定テーブルはフラッシュメモリ３４等に格納され、後述の虚像生成処理プログラム（図１５）において第２投射レンズ１７や第２スクリーン２１の移動を行わせる際に用いられる。また、テーブル生成処理プログラムは、ＨＵＤ１を最初に起動した際に行うこととしても良いし、製品出荷前に予め工場側で行う構成としても良い。

続いて、ＨＵＤ１においてＣＰＵ３１が実行する虚像生成処理プログラムについて図１５に基づき説明する。図１５は本実施形態に係る虚像生成処理プログラムのフローチャートである。ここで、虚像生成処理プログラムは車両のＡＣＣがＯＮされた後に実行され、車両の乗員に視認可能な虚像８を生成するプログラムである。また、以下の説明では、スクリーン５への画像の投射態様は常に第１投射態様（図１０）にあるとして説明する。

先ず、虚像生成処理プログラムではＳ１１において、ＣＰＵ３１は、現在の第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２に基づいて、第２スクリーン２１に映像を投射する範囲（以下、映像投射範囲という）を設定する。

ここで、本実施形態に係るＨＵＤ１では、第２虚像８Ｂが生成される位置を、乗員７に対する第２虚像８Ｂの方位が水平方向よりも上方に傾斜した特定方位となるように固定する。より具体的には、図１６に示すように乗員７の視線開始点から第１虚像８Ａの上縁への第１方位αと、乗員７の視線開始点から第２虚像８Ｂの下縁への第２方位βとの間の角度θを固定した状態で、第２虚像８Ｂが生成される位置を変位させる。そして、本実施形態では上記第２虚像８Ｂの変位方向を実現する為に、第２スクリーン２１の移動に伴って第２スクリーン２１に対して映像を投射する映像投射範囲を変更する。

具体的には、図１７に示すように第２スクリーン２１を光路に沿ってミラー１１から離間する方向に移動させる、即ち、第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２を長くする場合には、第２スクリーン２１の移動に伴って第２スクリーン２１に対して映像を投射する映像投射範囲６１を第２スクリーン２１の上方側（第１スクリーン２０側）へと移動させる。一方、第２スクリーン２１を光路に沿ってミラー１１方向に移動させる、即ち、第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２を短くする場合には、逆に第２スクリーン２１の移動に伴って映像投射範囲６１を第２スクリーン２１の下方側（第１スクリーン２０と離間する側）へと移動させる。従って、前記Ｓ１１でＣＰＵ３１は、角度θと現在の第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２（即ち、第２スクリーン２１の位置）に基づいて、映像投射範囲６１を設定する。尚、位置が固定される第１スクリーン２０に対して映像を投射する投射範囲６２については常に固定となる。

また、角度θは第２スクリーン２１を移動可能な範囲に基づいて決定される。より具体的には、第２スクリーン２１が移動可能な範囲のいずれの位置にある場合においても、映像投射範囲６１の全域が第２スクリーン２１に含まれる条件を満たす角度範囲内で角度θを決定する。例えばθは２度とする。

その後、Ｓ１２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による第１スクリーン２０及び第２スクリーン２１への映像の投射を開始する。ここで、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７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）、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。

特に本実施形態では、第１投射レンズ１６によって第１スクリーン２０に投射する映像は、車両の現在車速の映像とする。また、第２投射レンズ１７によって第２スクリーン２１に投射する映像は、ナビゲーション装置で設定された案内経路に基づく案内情報の映像とする。尚、本実施形態では、図２に示すように第１スクリーン２０の下方に第２スクリーン２１が配置される。従って、ミラー１１によって反射された結果、第２スクリーン２１に投射された映像の虚像である第２虚像８Ｂは、第１スクリーン２０に投射された映像の虚像である第１虚像８Ａの上方に生成されることとなる。

従って、図１８に示すように、フロントウィンドウ６の下縁付近で且つフロントウィンドウ６の前方に、第１虚像８Ａとして現在車速を示す数値が生成され、乗員から視認可能となる。また、フロントウィンドウ６の中央付近で且つフロントウィンドウ６の前方に、第２虚像８Ｂとして案内矢印が生成され、乗員から視認可能となる。ここで、第１スクリーン２０は位置が固定であることから第１虚像８Ａが生成される位置（具体的には乗員７から第１虚像８Ａまでの距離である生成距離Ｌ１）も固定であり、乗員７から２．５ｍ前方の位置とする。尚、生成距離Ｌ１は、２．５ｍ以外としても良い。但し、生成距離Ｌ１を長くし過ぎると、第１虚像８Ａが路面に埋め込まれることとなるので、２ｍ〜４ｍ程度であることが好ましい。

尚、図１８に示す例では第１虚像８Ａとして現在車速の映像を表示させる構成としているが、それ以外の情報、例えば案内標識、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、テレビ番組等の車両からの距離を変位させる必要が無い情報の映像についても表示させる構成としても良い。そして、生成距離Ｌ１を適切な距離（例えば２．５ｍ）に固定することによって、路面に埋め込まれるような不自然な虚像が生成されることを防止できる。更に、車両の乗員は第１虚像８Ａ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。

一方、第２虚像８Ｂが生成される位置は、前記したように乗員７に対する第２虚像８Ｂの方位が水平方向よりも上方に傾斜した特定方位にあって、車両から生成距離Ｌ２前方の位置となるが、生成距離Ｌ２はＨＵＤ１の規格によって決定された範囲内で任意に設定及び変更することが可能である。特に、本実施形態では２．５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内で設定、変更可能とする。また、生成距離Ｌ２は第２スクリーン２１に投射する映像（即ち第２虚像８Ｂ）の内容に基づいて適宜設定することが望ましい。

そして、Ｓ１３においてＣＰＵ３１は、第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２を現在の距離から変更させるか否かを判定する。例えば図１８に示すように第２虚像８Ｂとして案内矢印を生成する場合には、車両から案内矢印により案内対象となる交差点６５までの距離が変位した場合に、第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２を現在の距離から変更させると判定する。

第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２を現在の距離から変更させ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、第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２を現在の距離から変更させないと判定された場合（Ｓ１３：ＮＯ）には、当該虚像生成処理プログラムを終了する。

Ｓ１４においてＣＰＵ３１は、第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２の目標値となる目標生成距離Ｄｅを設定する。例えば図１８に示すように第２虚像８Ｂとして案内矢印を生成する場合には、車両から案内矢印により案内対象となる交差点６５までの距離が目標生成距離Ｄｅとなる。

続いて、Ｓ１５においてＣＰＵ３１は、現在の第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２を取得する。

次に、Ｓ１６においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ１５で取得した現在の第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２が、前記Ｓ１４で設定された目標生成距離Ｄｅ以下であるか否か、即ち、現在第２虚像８Ｂが生成されている位置が目標とする位置よりも乗員側にあるか否か判定される。

そして、現在の第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２が、前記Ｓ１４で設定された目標生成距離Ｄｅ以下であると判定された場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）には、Ｓ１７へと移行する。それに対して、現在の第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２が、前記Ｓ１４で設定された目標生成距離Ｄｅより大きいと判定された場合（Ｓ１６：ＮＯ）には、Ｓ１８へと移行する。

Ｓ１７においてＣＰＵ３１は、後述の第１スクリーン移動処理（図１９）を実行する。尚、第１スクリーン移動処理では、前記したテーブル生成処理プログラム（図１２）において作成された位置設定テーブル（図１４）に基づいて、前記Ｓ１４で設定された目標生成距離Ｄｅだけ離れた位置に第２虚像８Ｂが生成されるように第２スクリーン２１及び第２投射レンズ１７の位置の移動制御と映像投射範囲の制御を行うプログラムである。

同じくＳ１８においてＣＰＵ３１は、後述の第２スクリーン移動処理（図２０）を実行する。尚、第２スクリーン移動処理では、前記したテーブル生成処理プログラム（図１２）において作成された位置設定テーブル（図１４）に基づいて、前記Ｓ１４で設定された目標生成距離Ｄｅだけ離れた位置に第２虚像８Ｂが生成されるように第２スクリーン２１及び第２投射レンズ１７の位置の移動制御と映像投射範囲の制御を行うプログラムである。

次に、前記Ｓ１７において実行される第１スクリーン移動処理のサブ処理について図１９に基づき説明する。図１９は第１スクリーン移動処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。

先ず、Ｓ３１においてＣＰＵ３１は、現在の第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２が、前記Ｓ１４で設定された目標生成距離Ｄｅであるか否か判定する。

そして、現在の第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２が、前記Ｓ１４で設定された目標生成距離Ｄｅであると判定された場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）には、第２スクリーン２１及び第２投射レンズ１７の移動制御と映像投射範囲の制御を終了する。それに対して、現在の第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２が、前記Ｓ１４で設定された目標生成距離Ｄｅでないと判定された場合（Ｓ３１：ＮＯ）には、Ｓ３２へと移行する。

Ｓ３２においてＣＰＵ３１は、角度θと現在の第２スクリーン２１への映像投射範囲とに基づいて、乗員に対する第２虚像８Ｂの方位を水平方向よりも上方に傾斜した特定方位に固定した状態で現在の生成距離Ｌ２を０．１ｍ加算する（即ち、第２虚像８Ｂが生成される位置を現在の位置よりも乗員から０．１ｍ遠方とする）為の第２スクリーン２１への映像投射範囲を決定する。尚、角度θは、前記したように乗員７の視線開始点から第１虚像８Ａの上縁への第１方位αと、乗員７の視線開始点から第２虚像８Ｂの下縁への第２方位βとの間の角度である（図１６参照）。

次に、Ｓ３３においてＣＰＵ３１は、位置設定テーブル（図１４）に基づいて、現在の生成距離Ｌ２を０．１ｍ加算する（即ち、第２虚像８Ｂが生成される位置を現在の位置よりも乗員から０．１ｍ遠方とする）為の第２スクリーン２１の移動量と移動方向を決定する。尚、移動方向は光源の光路に沿ってミラー１１から遠ざかる方向（光源に近づく方向）となる。また、第２スクリーン２１の移動速度は、第２スクリーン２１の最大の移動速度となる。

続いて、Ｓ３４においてＣＰＵ３１は、位置設定テーブル（図１４）に基づいて、現在の生成距離Ｌ２を０．１ｍ加算する（即ち、第２虚像８Ｂが生成される位置を現在の位置よりも乗員から０．１ｍ遠方とする）為の第２投射レンズ１７の移動量、移動方向、移動速度を決定する。尚、移動方向は光源の光路に沿ってミラー１１に近づく方向（光源から遠ざかる方向）となる。

次に、Ｓ３５においてＣＰＵ３１は、第２スクリーン２１を前記Ｓ３３で決定された移動量だけ移動させるのに必要なスクリーン前後駆動モータ２４の駆動量（パルス数）を決定する。同じく、第２投射レンズ１７を前記Ｓ３４で決定された移動量だけ移動させるのに必要なレンズ駆動モータ１８の駆動量（パルス数）を決定する。

続いて、Ｓ３６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により第２スクリーン２１へと映像を投射する映像投射範囲を現在の範囲から前記Ｓ３２で決定された範囲へと変更を開始する。具体的には、第２スクリーン２１の位置の変更に伴って、映像投射範囲を第２スクリーン２１の上方側へ移動させる。それによって、図１７に示すように第２虚像８Ｂが生成される位置が水平方向よりも上方に傾斜した第２方位βに沿って変位する。

次に、Ｓ３７においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ３５で決定された駆動量だけスクリーン前後駆動モータ２４を駆動させる為のパルス信号をスクリーン前後駆動モータ２４へと送信する。同じく、前記Ｓ３５で決定された駆動量だけレンズ駆動モータ１８を駆動させる為のパルス信号をレンズ駆動モータ１８へと送信する。また、レンズ駆動モータ１８には第２投射レンズ１７を移動させる移動速度を指示する信号についても送信する。そして、パルス信号を受信したスクリーン前後駆動モータ２４やレンズ駆動モータ１８は、受信したパルス信号に基づいて駆動を行う。その結果、第２スクリーン２１は前記Ｓ３３で決定された移動方向に同じく決定された移動量だけ移動し、第２投射レンズ１７は前記Ｓ３４で決定された移動方向に同じく決定された移動量且つ移動速度で移動する。

続いて、Ｓ３８においてＣＰＵ３１は、第２スクリーン２１及び第２投射レンズ１７の移動が完了したか否かを判定する。具体的には、前記Ｓ３７でパルス信号を送信したスクリーン前後駆動モータ２４やレンズ駆動モータ１８から駆動を完了したことを示す信号を受信した場合に、第２スクリーン２１及び第２投射レンズ１７の移動が完了したと判定する。

そして、第２スクリーン２１及び第２投射レンズ１７の移動が完了したと判定された場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）にはＳ３１へと戻り、第２スクリーン２１の移動後の新たな第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２が、前記Ｓ１４で設定された目標生成距離Ｄｅに到達したか否か判定される。それに対して、第２スクリーン２１及び第２投射レンズ１７の移動が完了していないと判定された場合（Ｓ３８：ＮＯ）には、移動が完了するまで待機する。

次に、前記Ｓ１８において実行される第２スクリーン移動処理のサブ処理について図２０に基づき説明する。図２０は第２スクリーン移動処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。

先ず、Ｓ４１においてＣＰＵ３１は、現在の第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２が、前記Ｓ１４で設定された目標生成距離Ｄｅであるか否か判定する。

そして、現在の第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２が、前記Ｓ１４で設定された目標生成距離Ｄｅであると判定された場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）には、第２スクリーン２１及び第２投射レンズ１７の移動制御と映像投射範囲の制御を終了する。それに対して、現在の第２虚像８Ｂの生成距離Ｌ２が、前記Ｓ１４で設定された目標生成距離Ｄｅでないと判定された場合（Ｓ４１：ＮＯ）には、Ｓ４２へと移行する。

Ｓ４２においてＣＰＵ３１は、角度θと現在の第２スクリーン２１への映像投射範囲とに基づいて、乗員に対する第２虚像８Ｂの方位を水平方向よりも上方に傾斜した特定方位に固定した状態で現在の生成距離Ｌ２を０．１ｍ減算する（即ち、第２虚像８Ｂが生成される位置を現在の位置よりも乗員から０．１ｍ近傍とする）為の第２スクリーン２１への映像投射範囲を決定する。尚、角度θは、前記したように乗員７の視線開始点から第１虚像８Ａの上縁への第１方位αと、乗員７の視線開始点から第２虚像８Ｂの下縁への第２方位βとの間の角度である（図１６）。

次に、Ｓ４３においてＣＰＵ３１は、位置設定テーブル（図１４）に基づいて、現在の生成距離Ｌ２を０．１ｍ減算する（即ち、第２虚像８Ｂが生成される位置を現在の位置よりも乗員側へ０．１ｍ移動させる）為の第２スクリーン２１の移動量と移動方向を決定する。尚、移動方向は光源の光路に沿ってミラー１１に近づく方向（光源から遠さかる方向）となる。また、第２スクリーン２１の移動速度は、第２スクリーン２１の最大の移動速度となる。

続いて、Ｓ４４においてＣＰＵ３１は、位置設定テーブル（図１４）に基づいて、現在の生成距離Ｌ２を０．１ｍ減算する（即ち、第２虚像８Ｂが生成される位置を現在の位置よりも乗員側へ０．１ｍ移動させる）為の第２投射レンズ１７の移動量、移動方向、移動速度を決定する。尚、移動方向は光源の光路に沿ってミラー１１から遠ざかる方向（光源へ近づく方向）となる。

次に、Ｓ４５においてＣＰＵ３１は、第２スクリーン２１を前記Ｓ４３で決定された移動量だけ移動させるのに必要なスクリーン前後駆動モータ２４の駆動量（パルス数）を決定する。同じく、第２投射レンズ１７を前記Ｓ４４で決定された移動量だけ移動させるのに必要なレンズ駆動モータ１８の駆動量（パルス数）を決定する。尚、以降のＳ４５〜Ｓ４８の処理については、既に説明した第１スクリーン移動処理（図１９）のＳ３５〜Ｓ３８の処理と同様であるので説明は省略する。

そして、上記第１スクリーン移動処理（図１９）及び第２スクリーン移動処理（図２０）において、第２スクリーン２１及び第２投射レンズ１７の移動制御と映像投射範囲の制御を行った結果、乗員が視認する前方視野における乗員からの距離の変位方向と、生成される第２虚像８Ｂの乗員からの距離の変位方向とを一致させることが可能となる。例えば、図２１に示すように、第２虚像８Ｂとして案内矢印を生成する場合において、車両から案内矢印により案内対象となる交差点６５までの距離が短くなった場合には、生成距離Ｌ２についても短くするが、その場合の第２虚像８Ｂの変位方向と乗員が視認する前方視野における乗員からの距離の変位方向とが一致するので、第２虚像８Ｂと第２虚像８Ｂの重畳対象となる前方視野（具体的には交差点６５）とを適切且つ容易に対応させることが可能となる。

また、特に本実施形態のようにＨＵＤ１を複数の第１スクリーン２０及び第２スクリーン２１によって構成する場合であって、第２スクリーン２１を光路に沿って前後に移動可能に構成すると、第１スクリーン２０と第２スクリーン２１の前後方向に生じる隙間によって、図２２に示すように第１スクリーン２０に基づく第１虚像８Ａが生成できる範囲６６と、第２スクリーン２１に基づく第２虚像８Ｂが生成できる範囲６７との間に、虚像を生成できない領域６８（以下、非生成領域という）が生じる問題がある。また、非生成領域６８は、第１スクリーン２０と第２スクリーン２１の配置間隔が広がるほど大きくなる。しかしながら、本実施形態では、図１７に示すように第２虚像８Ｂが生成される位置を第２方位βに沿って変位させることによって、非生成領域６８が生じることによる影響を抑えることができる。具体的には、非生成領域６８を考慮して第２スクリーン２１への映像の投射範囲や投射内容を変更する必要が無くなる。また、非生成領域６８による映像欠けが生じることを防止できる。更に、仮に第２スクリーン２１に映像を投射する映像投射範囲を固定した状態で第２スクリーンを移動させることとすると、第１スクリーン２０と第２スクリーン２１の前後方向の隙間が広がることが要因となって、図２３に示すように第２虚像８Ｂの移動軌跡７０が乗員からの距離が離れる程、上方に傾斜する２次曲線を描くこととなり、乗員７が視認する前方視野における乗員７からの距離の変位方向と大きく異なる問題も生じる。しかし、本実施形態では、第２スクリーン２１の移動に伴って第２スクリーン２１への映像の投射範囲を変更することによって、第２虚像８Ｂが生成される位置を直線状に沿って変位させることが可能であり、前方視野における乗員７からの距離の変位方向と対応させることが可能となる。

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、第１投射レンズ１６及び第２投射レンズ１７を介して夫々映像を第１スクリーン２０及び第２スクリーン２１に投射し、第１スクリーン２０及び第２スクリーン２１に投射された映像を車両２のフロントウィンドウ６に反射させて車両の乗員７に視認させることによって、車両の乗員７が視認する映像の虚像を生成する。また、第２スクリーン２１を移動させることによって、乗員７に対する第２虚像８Ｂの方位を水平方向よりも上方に傾斜した特定方位に固定した状態で、乗員７から第２虚像８Ｂまでの生成距離Ｌ２を調整する。それによって、乗員７が視認する前方視野における乗員７からの距離の変位方向と、生成される第２虚像８Ｂの乗員７からの距離の変位方向とを一致させることが可能となる。その結果、第２スクリーン２１を移動させることによって第２虚像８Ｂの生成する位置を変位させる場合であっても、複雑な制御を行うことなく第２虚像８Ｂと第２虚像８Ｂの重畳対象となる前方視野とを適切且つ容易に対応させることが可能となる。

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６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６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６自身ではなくフロントウィンドウ６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。

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。

また、本実施形態では第１虚像８Ａとして、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、テレビ番組等の生成距離を変位させる必要が無い情報の映像を表示させることとしているが、第１虚像８Ａも第２虚像８Ｂと同様に車両からの距離が変位する障害物や交差点等の対象物に関する映像（即ち生成距離を変位させる必要がある情報）を表示する構成としても良い。

また、本実施形態では、第２スクリーン２１のみを光路に沿って前後方向に移動可能に構成しているが、第１スクリーン２０についても移動可能に構成しても良い。同様に、第１投射レンズ１６についても移動可能に構成しても良い。その場合には、第１虚像８Ａの生成距離Ｌ１について変更可能となる。

また、本実施形態では、スクリーンを第１スクリーン２０と第２スクリーン２１の２枚のスクリーンから構成し、プロジェクタ４のレンズを第１投射レンズ１６と第２投射レンズ１７の２つのレンズから構成しているが、スクリーンとレンズの数は一対のみ又は３対以上としても良い。また、プロジェクタ４の光源としてはＬＥＤ以外に、ランプやレーザを用いても良い。

また、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置を具体化した実施例について上記に説明したが、ヘッドアップディスプレイ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。

例えば、第１の構成は以下のとおりである。
光路に沿ったスクリーンの移動に伴って、スクリーンに対してプロジェクタが映像を投射する投射範囲を変更することによって、ユーザに対する虚像の方位を特定方位に固定した状態で、ユーザから虚像までの距離を変更することを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、複雑な制御を行うことなく、スクリーンの移動に伴ってスクリーンへの映像の投射範囲を変更することによって、ユーザに対する虚像の方位を特定方位に固定した状態で、ユーザから虚像までの距離を調整することが可能となる。

また、第２の構成は以下のとおりである。
特定方位は、移動手段によってスクリーンを移動可能な範囲に基づいて決定されることを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、スクリーンの移動可能な範囲を考慮して特定方位を決定することにより、ユーザから虚像までの距離を変更可能に構成しつつ、スクリーンへの映像の投射範囲を変更することによる映像欠けが生じることを防止することが可能となる。

また、第３の構成は以下のとおりである。
特定方位は、スクリーンが移動可能な範囲のいずれの位置にある場合においても、投射範囲の全域がスクリーンに含まれる方位に決定されることを特徴とする
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、スクリーンへの映像の投射範囲を変更した場合において、投射範囲がスクリーンを逸脱することがないので、映像欠けが生じることを防止することが可能となる。

また、第４の構成は以下のとおりである。
スクリーンは、第１スクリーンと第２スクリーンを含み、移動手段は、第１スクリーンと第２スクリーンの内、少なくとも一方をプロジェクタの光路に沿って移動させることを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、複数のスクリーンを用いることによって、より多様な虚像の生成態様を実現することが可能となる。また、第１スクリーンと第２スクリーンの前後方向の隙間によって虚像を生成できない非生成領域が生じる問題があるが、虚像が生成される位置を特定方位に沿って変位させることによって、非生成領域が生じることによる影響を抑えることができる。具体的には、非生成領域を考慮してスクリーンへの映像の投射範囲や投射内容を変更する必要が無くなる。また、非生成領域による映像欠けが生じることを防止できる。

また、第５の構成は以下のとおりである。
映像は、第１スクリーンに対して投射される第１映像と、第２スクリーンに対して投射される第２映像からなり、虚像生成手段は、第１映像から第１映像の虚像である第１虚像を生成するとともに、第２映像から第２映像の虚像である第２虚像を生成し、第２虚像が第１虚像の上方に生成されるように第１スクリーンと第２スクリーンを配置し、虚像位置決定手段は、ユーザの視線開始点から第１虚像の上縁への第１方位と、ユーザの視線開始点から第２虚像の下縁への第２方位との間の角度を固定した状態で、ユーザから第１虚像及び第２虚像までの距離を決定することを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、上下方向で異なる距離に同時に複数の虚像を生成することが可能となる。従って、ユーザに対して視認させる虚像を生成する場合において、ユーザが視認する前方視野の距離差に対応させて、適切な位置に複数の虚像を生成することが可能となる。

また、第６の構成は以下のとおりである。
第１スクリーンは光路に対して位置が固定され、移動手段は、第２スクリーンを光路に沿って移動させることによって、ユーザから第２虚像までの距離を変更することを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、第２虚像が生成される位置を直線状に沿って変位させることが可能であり、乗員が視認する前方視野における乗員からの距離の変位方向と、生成される第２虚像の乗員からの距離の変位方向とを一致させることが可能となる。その結果、第２スクリーンを移動させることによって虚像の生成する位置を変位させる場合であっても、複雑な制御を行うことなく第２虚像と第２虚像の重畳対象となる前方視野とを適切且つ容易に対応させることが可能となる。

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
１６ 第１投射レンズ
１７ 第２投射レンズ
１８ レンズ駆動モータ
２０ 第１スクリーン
２１ 第２スクリーン
２４ スクリーン前後駆動モータ
２５ スクリーン上下駆動モータ
３１ ＣＰＵ
３２ ＲＡＭ
３３ ＲＯＭ
３４ フラッシュメモリ
５１ 光源
５２ 光路

Claims (7)

1. スクリーンと、
   映像を前記スクリーンに投射する投射レンズを用いたプロジェクタと、
   前記スクリーンに投射された前記映像から前記映像の虚像を生成する虚像生成手段と、
   前記虚像を生成する位置を決定する虚像位置決定手段と、
   前記スクリーンを前記プロジェクタの光路に沿って移動させる移動手段と、を有し、
   前記虚像位置決定手段は、前記虚像を視認するユーザに対する前記虚像の方位を水平方向よりも上方に傾斜した特定方位に固定した状態で、前記ユーザから前記虚像までの距離を決定し、
   前記移動手段は、前記虚像位置決定手段により決定された位置に基づいて、前記スクリーンを前記光路に沿って移動させることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記光路に沿った前記スクリーンの移動に伴って、前記スクリーンに対して前記プロジェクタが前記映像を投射する投射範囲を変更することによって、前記ユーザに対する前記虚像の方位を前記特定方位に固定した状態で、前記ユーザから前記虚像までの距離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。
3. 前記特定方位は、前記移動手段によって前記スクリーンを移動可能な範囲に基づいて決定され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。
4. 前記特定方位は、前記スクリーンが前記移動可能な範囲のいずれの位置にある場合においても、前記投射範囲の全域が前記スクリーンに含まれる方位に決定されることを特徴とする請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記スクリーンは、第１スクリーンと第２スクリーンを含み、
   前記移動手段は、前記第１スクリーンと前記第２スクリーンの内、少なくとも一方を前記プロジェクタの光路に沿って移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記映像は、前記第１スクリーンに対して投射される第１映像と、前記第２スクリーンに対して投射される第２映像からなり、
   前記虚像生成手段は、前記第１映像から前記第１映像の虚像である第１虚像を生成するとともに、前記第２映像から前記第２映像の虚像である第２虚像を生成し、
   前記第２虚像が前記第１虚像の上方に生成されるように前記第１スクリーンと前記第２スクリーンを配置し、
   前記虚像位置決定手段は、前記ユーザの視線開始点から前記第１虚像の上縁への第１方位と、前記ユーザの視線開始点から前記第２虚像の下縁への第２方位との間の角度を固定した状態で、前記ユーザから前記第１虚像及び前記第２虚像までの距離を決定することを特徴とする請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
7. 前記第１スクリーンは前記光路に対して位置が固定され、
   前記移動手段は、前記第２スクリーンを前記光路に沿って移動させることによって、前記ユーザから前記第２虚像までの距離を変更することを特徴とする請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

Images