JP2017193246A - 虚像表示装置および虚像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性を維持しながら立体感のある虚像をより適切に表示する技術を提供する。【解決手段】虚像表示装置１０は、照明光を変調して表示光を生成する透過型の表示部２４と、照明光の光軸に対して表示部２４が傾斜するように表示部２４を回動させる駆動部３０とを含み、表示光を移動体に設けられる虚像提示面に投射して虚像５０を提示する投射部２０と、移動体に関する情報を取得する取得部と、取得部が取得する情報に基づいて回動条件を決定する決定部と、決定部の決定に基づいて駆動部３０の動作を制御する駆動制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、虚像表示装置および虚像表示方法に関する。

近年、車両用表示装置としてヘッドアップディスプレイが用いられることがある。ヘッドアップディスプレイは、画像表示光を車両のウィンドシールドなどに向けて投射し、画像表示光に基づく虚像を車外の風景に重畳して表示する。より立体感のある表示を実現するため、画像表示光を反射させる反射部材を奥行き方向に傾斜して配置する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−２２８３１４号公報

表示装置が搭載される車両の速度や位置等に応じて、提示する虚像の奥行き方向の見え方が適切に調整されることが好ましい。また、奥行き方向の見え方が調整される場合であっても、表示される虚像について高い視認性が維持されることが好ましい。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、視認性を維持しながら立体感のある虚像をより適切に表示する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の虚像表示装置は、照明光を変調して表示光を生成する透過型の表示部と、照明光の光軸に対して表示部が傾斜するように表示部を回動させる駆動部とを含み、表示光を移動体に設けられる虚像提示面に投射して虚像を提示する投射部と、移動体に関する情報を取得する取得部と、取得部が取得する情報に基づいて表示部の回動条件を決定する決定部と、決定部の決定に基づいて駆動部の動作を制御する駆動制御部と、を備える。

本発明の別の態様は、虚像表示方法である。この方法は、透過型の表示部により照明光を変調して表示光を生成し、表示光を移動体に設けられる虚像提示面に投射して虚像を表示するステップと、移動体に関する情報を取得するステップと、取得した情報に基づいて表示部の回動条件を決定するステップと、決定した回動条件に基づいて照明光の光軸に対して表示部が傾斜するように表示部を回動させるステップと、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、視認性を維持しながら立体感のある虚像をより適切に表示できる。

実施の形態に係る虚像表示装置の構成を模式的に示す図である。 投射部の内部構成を模式的に示す図である。 表示部および駆動部の構成を模式的に示す図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る表示部および駆動部の構成を模式的に示す図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、別の変形例に係る表示部および駆動部の構成を模式的に示す図である。 虚像表示装置の機能構成を示すブロック図である。 虚像表示装置の動作の流れを示すフローチャートである。 虚像の表示内容に車両の移動経路を示す画像が含まれない場合の表示例を示す図である。 図９（ａ）、（ｂ）は、虚像の表示内容に車両の移動経路を示す画像として案内画像が含まれる場合の表示例を示す図である。 図１０（ａ）、（ｂ）は、虚像の表示内容に車両の進行方向を案内する別の案内画像が含まれる場合の表示例を示す図である。 図１１（ａ）、（ｂ）は、虚像の表示内容に地図画像が含まれる場合の表示例を示す図である。 図１２（ａ）、（ｂ）は、虚像の表示内容に地図画像が含まれる場合の別の表示例を示す図である。 表示エリアの大きさに応じて表示部の傾斜角を決定するためのテーブルの設定例を示す図である。 地図画像の表示縮尺に応じて表示部の傾斜角を決定するためのテーブルの設定例を示す図である。 図１５（ａ）、（ｂ）は、虚像の表示内容に警告画像が含まれる場合の表示例を示す図である。 図１６（ａ）、（ｂ）は、走行速度に応じて虚像の傾斜角を変化させる場合の表示例を示す図である。 走行速度に応じて表示部の傾斜角を決定するためのテーブルの設定例を示す図である。 図１８（ａ）、（ｂ）は、案内分岐点までの距離に応じて虚像の傾斜角を変化させる場合の表示例を示す図である。 図１９（ａ）、（ｂ）は、案内分岐点までの距離に応じて虚像の傾斜角を変化させる場合の表示例を示す図である。 走行経路の勾配の違いによる視線方向の差異を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。かかる実施の形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、実施の形態に係る虚像表示装置１０の設置態様を模式的に示す図である。本実施の形態では、移動体の一例である車両６０のダッシュボード内に虚像表示装置１０が設置される場合を示す。虚像表示装置１０は、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置であり、虚像提示面であるウインドシールド６２に表示光を投射し、車両６０の進行方向（図１の左方向）の前方に虚像５０を提示する。運転者などのユーザＥは、ウインドシールド６２を介して現実の風景に重畳される虚像５０を視認できる。そのため、ユーザＥは、車両の走行中に視線をほとんど動かすことなく虚像５０に示される情報を得ることができる。

虚像表示装置１０は、投射部２０と、制御部４０とを備える。投射部２０は、照明部２２と、表示部２４と、駆動部３０と、投射鏡３８とを含む。投射部２０は、虚像５０を提示するための表示光を生成し、生成した表示光をウインドシールド６２に投射する。照明部２２からの照明光が表示部２４により変調されて表示光が生成され、生成された表示光が投射鏡３８により反射されてウインドシールド６２に投射される。投射鏡３８は、凹面鏡であり、表示部２４からの表示光をウインドシールド６２に向けて拡大して反射させる。

制御部４０は、外部装置６４からの情報に基づいて表示用画像を生成する。制御部４０は、外部装置６４からの情報に基づいて投射部２０の動作を制御し、虚像５０の奥行き方向の見え方を調整する。制御部４０は、例えば、ユーザＥから見た虚像５０の上端５１と下端５２が視線方向Ａに異なる位置に提示されるように調整し、虚像５０が立体的に見えるようにする。いいかえれば、ユーザＥの前方に視線方向Ａと交差または直交するように設定される仮想的な基準面５４に対し、虚像５０が傾いて提示されるようにする。

制御部４０は、外部装置６４と接続されている。外部装置６４は、虚像５０として表示される画像の元データを生成する装置である。外部装置６４は、例えば、車両６０の電子制御ユニット（ＥＣＵ；Electronic Control Unit）や、ナビゲーション装置、携帯電話やスマートフォン、タブレットといったモバイル装置などを含む。外部装置６４は、虚像５０の表示に必要な画像データ、画像データの内容や種別を示す情報、車両６０の速度や現在位置といった車両６０に関する情報を制御部４０に送信する。

図２は、投射部２０の内部構成を模式的に示す図である。照明部２２は、表示光を生成するための光源であり、表示部２４を照明するための照明光を生成する。照明部２２は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）などの発光素子と、発光素子からの出力光の強度分布や角度分布を調整するための光学素子とを有する。照明部２２は、表示部２４にほぼ一様な明るさの白色光が照明されるようにするとともに、表示部２４を透過した表示光がユーザＥの視線が向けられる位置（いわゆるアイボックス）に向かうように照明光を出力する。照明部２２の構成は特に限られないが、発光素子からの出力光を整えるために、例えば、ライトトンネル、フレネルレンズ、光拡散板などの光学素子を用いることができる。

表示部２４は、照明部２２からの照明光を変調して表示光を生成し、虚像５０の表示内容に対応する中間像を形成する。表示部２４は、表示素子２６と、光拡散板２８とを有する。表示素子２６は、表示光を生成するための透過型の表示デバイスであり、透過型の液晶パネルなどである。表示素子２６は、制御部４０から送信される画像信号を受け、画像信号に対応する表示内容の画像表示光を生成する。光拡散板２８は、照明部２２と表示素子２６の間に設けられ、表示素子２６に入射する照明光の向きや配光角を整える。光拡散板２８は、表示素子２６に近接して設けられることが好ましく、例えば、表示素子２６が有する照明光の入射面に取り付けられる。なお変形例では、表示素子２６が有する表示光の出射面に光拡散板２８が設けられてもよいし、表示部２４に光拡散板２８が設けられなくてもよい。

駆動部３０は、表示部２４の位置や向きを調整する機構である。駆動部３０は、回転駆動部３２と、直線駆動部３４とを有する。回転駆動部３２は、表示部２４を回動させ、照明光の光軸Ｂに対する表示部２４の傾斜角θ_Ｂが可変となるようにする。回転駆動部３２は、表示部２４を傾斜させることにより、虚像５０が奥行き方向に傾いて見えるようにし、立体感のある虚像５０が提示されるようにする。直線駆動部３４は、表示部２４を照明光の光軸Ｂに沿った方向（矢印Ｚ）に移動させ、虚像５０の提示位置が奥行き方向に可変となるようにする。

図３は、表示部２４および駆動部３０のの構成を模式的に示す図であり、照明光の光軸Ｂの方向に表示素子２６を見たときの構成を示す。表示素子２６は、照明光を変調して表示光を生成するための表示領域２７を有する。本図では、図１に上向き矢印で示される虚像５０を提示するための矢印画像７０が表示される表示領域２７を例示している。矢印画像７０は、図示されるように、虚像５０とは上下が反転した下向きの矢印となっている。これは、投射鏡３８とウインドシールド６２により２回反射させて表示光を表示する構成のため、表示素子２６に表示される画像とユーザＥに提示される虚像５０の上下方向が反転されることに起因する。

表示領域２７は、図１に示す虚像５０の上端５１を表示する表示光の一部を生成するための上端表示領域２７ａと、虚像５０の下端５２を表示する表示光の別の一部を生成するための下端表示領域２７ｂとを含む。図３の紙面において、上端表示領域２７ａは下側に位置し、下端表示領域２７ｂは上側に位置している。本実施の形態では、ユーザＥに提示される虚像５０の上下方向を基準とし、表示領域２７における上下方向について、上端表示領域２７ａを上側とし、下端表示領域２７ｂを下側とする。また、表示素子２６の上端表示領域２７ａに近い端部２６ａを上端といい、表示素子２６の下端表示領域２７ｂに近い端部２６ｂを下端という。表示領域２７において、上下方向に直交する方向を左右方向という。

回転駆動部３２は、回動軸３２ａを中心に表示素子２６を回転させるよう構成される。回動軸３２ａは、表示素子２６の上端表示領域２７ａと下端表示領域２７ｂの中間付近に設けられ、表示領域２７の左右方向に延びるように設けられる。表示素子２６は、回動軸３２ａを中心とした回動により、上端表示領域２７ａおよび下端表示領域２７ｂの位置が回動軸３２ａに対して照明光の光軸Ｂの方向に変化する。例えば、図２に示すように表示素子２６を回動させると、表示素子２６の上端２６ａが照明部２２に近づくように変位し、表示素子２６の下端２６ｂが照明部２２から遠ざかるように変位する。これにより、上端表示領域２７ａと下端表示領域２７ｂの位置が照明光の光軸Ｂの方向にずれるようにし、虚像５０の上端５１と下端５２の提示位置を奥行き方向に異ならせることができる。

なお、表示素子２６を照明部２２に近づけるように変位させると、虚像５０の提示位置がユーザＥから見て相対的に遠くなり、表示素子２６を照明部２２から遠ざけるように変位させると、虚像５０の提示位置がユーザＥから見て相対的に近くになる。また、表示素子２６は、回動の妨げとならないように、フレキシブル基板などで構成される信号線２６ｄを介して制御部４０と電気的に接続される。

図４（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る表示部２４および駆動部３０の構成を模式的に示す図である。本変形例では、回動軸３２ａが表示素子２６の上端２６ａの近くに設けられる。本変形例においても、回動軸３２ａを中心に表示素子２６を回転させることで、上端表示領域２７ａと下端表示領域２７ｂの位置が照明光の光軸Ｂの方向にずれるようにし、虚像５０の上端５１と下端５２の提示位置を奥行き方向に異ならせることができる。

図５（ａ）、（ｂ）は、別の変形例に係る表示部２４および駆動部３０の構成を模式的に示す図である。本変形例では、回動軸３２ａが表示素子２６の下端２６ｂの近くに設けられる。本変形例においても、回動軸３２ａを中心に表示素子２６を回転させることで、上端表示領域２７ａと下端表示領域２７ｂの位置が照明光の光軸Ｂの方向にずれるようにし、虚像５０の上端５１と下端５２の提示位置を奥行き方向に異ならせることができる。

上述の構成によれば、照明部２２からの照明光の向きを変えずに表示部２４の傾斜角θ_Ｂを調整できるため、虚像５０が見えることとなるアイボックスの位置を変えずに、虚像５０が提示される位置を調整することができる。これにより、照明光の明るさなどに起因する虚像５０の視認性を損なうことなく、虚像５０の奥行き方向の見え方を調整して虚像５０の立体感を適切に制御することができる。

図６は、制御部４０の機能構成を示すブロック図である。本明細書のブロック図において示される各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者に理解されるところである。

制御部４０は、表示制御部４２と、取得部４４と、決定部４６と、駆動制御部４８とを有する。表示制御部４２は、外部装置６４からの情報に基づいて表示用画像を生成し、生成した表示用画像を表示部２４に表示させる。取得部４４は、駆動部３０の動作条件を決定するための情報を外部装置６４から取得する。取得部４４は、例えば、画像データの内容や種別を示す情報、車両６０の速度や現在位置といった車両６０に関する情報を外部装置６４から取得する。取得部４４は、表示制御部４２から同様の情報を取得してもよい。決定部４６は、取得部４４が取得した情報に基づいて、駆動部３０の動作条件を決定する。駆動制御部４８は、決定部４６の決定した動作条件に基づいて駆動部３０を動作させ、表示部２４の傾斜角θ_Ｂや位置を照明光の光軸方向に調整する。

図７は、虚像表示装置１０の動作の流れを示すフローチャートである。虚像表示装置１０は、表示光を虚像提示面に投射して虚像５０を提示する（Ｓ１０）。取得部４４は、表示内容および移動体の少なくとも一方に関する情報を取得し（Ｓ１２）、決定部４６は、取得した情報に基づいて表示部２４の回動条件を決定する（Ｓ１４）。回動条件を変更する場合（Ｓ１６のＹ）、表示部２４の回動条件を変更して虚像を提示する（Ｓ１８）。回動条件を変更しない場合（Ｓ１６のＮ）、Ｓ１８の処理をスキップする。

つづいて、虚像表示装置１０による虚像５０の表示例および制御例を詳述する。

（表示例１）
図８は、虚像５０の表示内容に車両６０の移動経路を示す画像が含まれない場合の表示例を示す。本図に示す例では、虚像５０の表示内容として、車両６０の走行速度を示す速度表示画像７１と、車両６０が走行している経路に設けられる道路標識を示す標識画像７２が含まれる。速度表示画像７１は、車両６０の電子制御ユニット（ＥＣＵ）から取得される情報に基づいて生成され、標識画像７２は、ナビゲーション装置から取得される情報や車外を撮像する車載カメラを利用した標識認識結果に基づいて生成される。虚像５０の表示内容としてこれらの画像のみが含まれる場合、表示部２４を傾斜させないようにし、虚像５０が図１に示す基準面５４の位置に提示されるようにする。

なお、本明細書において「移動経路を示す画像」とは、移動体が移動すべき進行方向を案内する経路案内のための案内画像や、経路案内がなされる場合および経路案内がなされない場合に表示される地図画像のことをいう。また、「移動経路の進行方向を示す画像」として、次の交差点で直進、右折、左折のいずれをすべきかを示す矢印画像や、車両の走行経路を示すために地図上に配置されるアイコン画像や帯状に延びて走行経路を示す画像などが含まれる。また、進行方向を示す画像として、自車の位置や向きを示すために地図上に配置されるアイコン画像などが含まれる。

図９（ａ）、（ｂ）は、虚像５０の表示内容に車両６０の移動経路を示す画像として案内画像７３が含まれる場合の表示例を示す。案内画像７３は、ナビゲーション装置から取得される情報に基づいて生成され、例えば、ナビゲーション装置による経路案内にて次に案内される案内分岐点における分岐方向や、案内分岐点までの距離に基づいて生成される。図９（ａ）に例示する案内画像７３は、５０ｍ先に右折すべき交差点があることを示している。このような案内画像７３が虚像５０の表示内容として含まれる場合、表示部２４を傾斜させ、図９（ｂ）に示すように、基準面５４に対して所定の傾斜角θ_Ａを有する位置に虚像５０が提示されるようにする。

このとき、案内画像７３において進行方向の手前側を示す部分７３ｂが進行方向の奥側を示す別の部分７３ａよりもユーザＥから見て近い位置に提示されるように虚像５０を傾斜させる。図９（ａ）の例では、進行方向の手前側を示す矢印の根元部分７３ｂが虚像５０の下側に配置され、進行方向の奥側を示す矢印の先端部分７３ａが虚像５０の上側に配置されるため、虚像５０の上端５１がユーザから遠い位置に提示され、虚像５０の下端５２がユーザから近い位置に提示されるようにする。これにより、車両６０が進行していく先の部分が相対的に遠い位置に配置されるようにして、車外の風景と重畳されたときに自然な見え方となり、かつ、立体感のある表示態様にて虚像５０を提示できる。

図１０（ａ）、（ｂ）は、虚像５０の表示内容に車両６０の進行方向を案内する別の案内画像７４が含まれる場合の表示例を示す。図１０（ａ）の案内画像７４は、虚像５０の上方に配置される画像であり、車両６０が進行していく経路が延びる方向を模式的に示している。図示する案内画像７４は、例えば、走行中の道路が緩やかな左カーブとなる場合に表示され、走行中の道路の曲率に沿った形状を有する。案内画像７４には矢印などの進行方向を明示する表示が含まれていない。しかしながら、案内画像７４の左右方向の幅が広い上側部分７４ｂが進行方向の手前側を示しており、左右方向の幅が狭い下側部分７４ａが進行方向の奥側を示している。そこで、案内画像７４を表示させる場合には、進行方向の手前側を示す上側部分７４ｂがユーザから近い位置に配置され、進行方向の奥側を示す下側部分７４ａがユーザから遠い位置に配置されるように虚像５０を傾斜させて提示する。つまり、図１０（ｂ）に示すように、虚像５０の上端５１がユーザに近い位置、虚像５０の下端５２がユーザから遠い位置となるように、基準面５４に対して傾けた位置に虚像５０を提示する。これにより、車両６０が進行していく先を示す部分を相対的に遠くに配置させ、虚像５０をより自然な見え方で立体的に提示できる。

取得部４４は、虚像５０の表示内容に関する情報として、車両６０の移動経路を示す画像が含まれるか否かを示す情報を取得する。取得部４４は、案内画像などの移動経路を示す画像が表示内容に含まれる場合、画像を傾斜させる方向を特定するための情報を取得する。例えば、案内画像を傾斜表示させる場合に、案内画像の上側をユーザに近い位置に提示させるべきか、遠い位置に提示させるべきかを特定するための情報を取得する。決定部４６は、取得部４４が取得する情報に基づいて表示部２４の回動条件を決定する。決定部４６は、虚像５０に案内画像が含まれている場合、表示部２４が照明光の光軸Ｂに対して傾斜するように回動条件を決定する。駆動制御部４８は、決定部４６の決定に基づいて駆動部３０の動作を制御し、表示部２４が所定の傾斜角θ_Ｂとなるようにする。

取得部４４は、虚像５０の表示内容が切り替えされるタイミングで、切り替え後の表示内容に関する情報を取得してもよい。駆動制御部４８は、虚像５０の表示内容が切り替えられるタイミングで駆動部３０を動作させてもよい。つまり、虚像５０の表示内容の切替タイミングと表示部２４の傾斜角の変更タイミングとが同期するようにしてもよい。これにより、表示内容が変わらないまま虚像５０の傾斜角のみが変化して不自然な見え方となることを防ぐことができる。

（表示例２）
図１１（ａ）、（ｂ）は、虚像５０の表示内容に地図画像７５，７６が含まれる場合の表示例を示す。図１１（ａ）は、平面的に表現された地図画像７５が表示される例を示し、図１１（ｂ）は、立体的に表現された斜視図のような地図画像７６が表示される例を示す。平面的な地図画像７５を表示させる場合、虚像５０の提示位置を基準面５４に対して傾けず、虚像５０が平面的に提示されるようにする。一方で、立体的な地図画像７６を表示させる場合には、虚像５０の提示位置を基準面５４に対して傾け、虚像５０がより立体的に提示されるようにする。図示する例では、地図画像７６の下方が手前側、上方が奥側に見えるように立体的に描写されているため、虚像５０の上端５１がユーザから遠い位置に表示され、虚像５０の下端５２がユーザに近い位置に表示されように虚像５０を傾斜表示させる。これにより、立体的に表現される地図画像７６の立体感をより高めるとともに、自然な見え方で立体的な虚像５０を提示できる。なお、地図画像７６に含まれる自車の位置および向きを示す画像に基づいて虚像５０の傾斜方向を決定してもよく、自車の先端を示す部分７６ａが相対的に奥側となり、自車の後端を示す部分７６ｂが相対的に手前側となるように虚像５０を傾斜させてもよい。

取得部４４は、虚像５０の表示内容に関する情報として、車両６０の進行方向を案内するための地図画像が表示されるか否かを示す情報を取得する。取得部４４は、地図画像が表示内容に含まれる場合、その地図画像が平面的であるか立体的であるかを特定するための情報を取得する。決定部４６は、虚像５０に立体的に表現される地図画像が含まれている場合、照明光の光軸Ｂに対して表示部２４が傾斜するように回動条件を決定する。駆動制御部４８は、決定部４６の決定に基づいて駆動部３０の動作を制御し、表示部２４が所定の傾斜角θ_Ｂとなるようにする。

決定部４６は、地図画像以外の画像が含まれる場合に、その画像が平面的であるか立体的であるかに応じて表示部２４の回動条件を決定してもよい。決定部４６は、虚像５０の表示内容に立体的に表現される画像が含まれる場合、その画像がより立体的に見えるように表示部２４を回動させてもよい。

（表示例３）
図１２（ａ）、（ｂ）は、虚像５０の表示内容に地図画像７７，７８が含まれる場合の別の表示例を示す。図１２（ａ）は、地図画像７７に含まれるエリアが相対的に広い場合、つまり、地図画像７７の縮尺が相対的に小さい場合を示す。このような地図画像７７を表示する場合、基準面５４に対する傾斜角が相対的に小さくなるように虚像５０を提示し、地図画像７７が平面的に表示されるようにする。図１２（ｂ）は、地図画像７８に含まれるエリアが相対的に狭い場合、つまり、地図画像７８の縮尺が相対的に大きい場合を示す。このような地図画像７８が含まれる場合、基準面５４に対する傾斜角が相対的に大きくなるように虚像５０を提示し、地図画像７８が立体的に表示されるようにする。この表示例では、地図画像に含まれるエリアの大きさ、または、地図画像の縮尺に応じて虚像５０の傾斜角を変えることにより、縮尺に応じて適切な態様にて地図画像が表示されるようにする。

取得部４４は、虚像５０の表示内容に関する情報として、地図画像に含まれるエリアの広さまたは縮尺に関する情報を取得する。決定部４６は、取得した地図画像のエリアの大きさまたは縮尺に応じて、表示部２４の回動条件を決定する。決定部４６は、地図画像のエリアの大きさが所定値未満である場合に、表示部２４が傾斜するように回動条件を決定し、地図画像のエリアの大きさが所定値以上である場合に、表示部２４が傾斜しないように回動条件を決定する。同様に、決定部４６は、地図画像の縮尺が所定値以上である場合に表示部２４が傾斜するように回動条件を決定し、地図画像の縮尺が所定値未満である場合に表示部２４が傾斜しないように回動条件を決定する。

駆動制御部４８は、決定部４６の決定に基づいて駆動部３０の動作を制御し、表示部２４が所定の傾斜角θ_Ｂとなるようにする。駆動制御部４８は、地図画像のエリアの大きさまたは縮尺が切り替えされるタイミングで駆動部３０を動作させるように制御することで、地図画像の切り替えと表示部２４の傾斜させるタイミングとが同期するようにしてもよい。

決定部４６は、地図画像のエリアの広さまたは縮尺に応じて、表示部２４の傾斜角を段階的または連続的に変化させてもよい。図１３は、表示エリアＣの大きさに応じて表示部２４の傾斜角を決定するためのテーブルの設定例を示す。設定例１では、表示エリアＣが１００ｍ以上である場合に傾斜角θ_Ｂを０°とし、表示エリアＣが５０ｍ以上１００ｍ未満である場合に傾斜角θ_Ｂを２°とし、表示エリアＣが２０ｍ以上５０ｍ未満である場合に傾斜角θ_Ｂを５°とし、表示エリアＣが２０ｍ未満である場合に傾斜角θ_Ｂを８°としている。設定例１に示すテーブルを参照することで、表示エリアが広い場合には虚像５０が平面的に表示されるようにする一方で、表示エリアが狭くなるにつれて虚像５０の傾斜角を大きくしてより立体的に表示されるようにできる。設定例２では、表示エリアＣが１００ｍ以上である場合に傾斜角θ_Ｂを２°とし、表示エリアＣが５０ｍ以上１００ｍ未満である場合に傾斜角θ_Ｂを４°とし、表示エリアＣが２０ｍ以上５０ｍ未満である場合に傾斜角θ_Ｂを６°とし、表示エリアＣが２０ｍ未満である場合に傾斜角θ_Ｂを８°とする。設定例２に示すテーブルを参照することで、表示エリアが広い場合であっても虚像５０を少しだけ傾斜して表示させ、表示エリアが狭くなるにつれて虚像５０の傾斜角を大きくしてより立体的に表示させることができる。

図１４は、地図画像の表示縮尺Ｄに応じて表示部２４の傾斜角を決定するためのテーブルの設定例を示す。設定例１では、表示縮尺Ｄが１／５０００未満である場合に傾斜角θ_Ｂを０°とし、表示縮尺Ｄが１／５０００以上１／１０００未満である場合に傾斜角θ_Ｂを２°とし、表示縮尺Ｄが１／１０００以上１／１００未満である場合に傾斜角θ_Ｂを５°とし、表示縮尺Ｄが１／１００以上である場合に傾斜角θ_Ｂを８°としている。設定例１に示すテーブルを参照することで、縮尺が小さい場合には虚像５０が平面的に表示されるようにする一方で、縮尺が大きくなるにつれて虚像５０の傾斜角を大きくしてより立体的に表示されるようにできる。設定例２では、表示縮尺Ｄが１／５０００未満である場合に傾斜角θ_Ｂを２°とし、表示縮尺Ｄが１／５０００以上１／１０００未満である場合に傾斜角θ_Ｂを４°とし、表示縮尺Ｄが１／１０００以上１／１００未満である場合に傾斜角θ_Ｂを６°とし、表示縮尺Ｄが１／１００以上である場合に傾斜角θ_Ｂを８°としている。設定例２に示すテーブルを参照することで、縮尺が小さい場合であっても虚像５０を少しだけ傾斜して表示させ、縮尺が大きくなるにつれて虚像５０の傾斜角を大きくしてより立体的に表示させることができる。

（表示例４）
図１５（ａ）、（ｂ）は、虚像５０の表示内容に警告画像７９が含まれる場合の表示例を示す。図１５（ａ）では、走行速度が５８ｋｍ／ｈであることを示す速度表示画像７１と、走行中の道路の制限速度が５０ｋｍ／ｈであることを示す標識画像７２とともに、制限速度を超過していることを警告する警告画像７９が虚像５０に含まれている。このような警告画像７９が含まれる場合、警告画像７９が他の画像よりもユーザに近い位置に表示されるように虚像５０の傾斜角を調整する。このとき、虚像５０の傾斜角θ_Ａを大きくし、警告画像以外の画像が表示される場合よりもユーザから見て近接した位置に警告画像７９が提示されるようにすることが好ましい。これにより、警告画像７９をより強調してユーザに提示することができる。警告画像７９は、他の画像よりもユーザに近い位置に提示できるように、表示素子２６の上端表示領域２７ａまたは下端表示領域２７ｂに表示させることが望ましい。

取得部４４は、虚像５０の表示内容に関する情報として警告画像が含まれるか否かを示す情報を取得する。取得部４４は、警告画像が含まれる場合、表示部２４を傾斜させる方向を特定するための情報を取得する。具体的には、警告画像が虚像５０の上側または下側のいずれに表示されるかに関する情報を取得する。決定部４６は、虚像５０の表示内容に警告画像が含まれる場合、警告画像がユーザに近い位置に提示されるように表示部２４の回動条件を決定する。駆動制御部４８は、警告画像が表示されるタイミングで表示部２４を回動させ、警告画像がユーザから見て近い位置に提示されるように駆動部３０を動作させる。駆動制御部４８は、警告画像が含まれる場合、虚像５０の提示位置が全体的にユーザの近くとなるように直線駆動部３４を動作させてもよい。つまり、表示部２４が照明部２２から遠ざかるように直線駆動部３４を動作させてもよい。

（表示例５）
図１６（ａ）、（ｂ）は、走行速度に応じて虚像５０の傾斜角を変化させる場合の表示例を示す。図１６（ａ）は、上述の図１０（ａ）と同様の表示内容であるが、速度表示画像７１が９８ｋｍ／ｈを示しており、図１０（ａ）の４８ｋｍ／ｈよりも走行速度が高い。このように車両６０の走行速度が高い場合、図１０（ｂ）に示すように虚像５０の傾斜角θ_Ａを大きくし、速度表示画像７１がユーザから遠い位置に提示されるようにする。一般に、走行速度が高い状況下ではユーザの視線が遠くに向けられるため、高速走行時に虚像５０の傾斜角θ_Ａを大きくすることで虚像５０の視認性を高めることができる。

取得部４４は、移動体である車両６０に関する情報として走行速度（移動速度）に関する情報を取得する。決定部４６は、取得した走行速度に基づいて表示部２４の回動条件を決定する。決定部４６は、例えば、走行速度が所定以上である場合に表示部２４を照明光の光軸Ｂに対して傾斜させるように回動条件を決定し、走行速度が所定未満である場合に表示部２４が照明光の光軸Ｂに対して傾斜しないように回動条件を決定する。決定部４６は、走行速度に応じて表示部２４の傾斜角が段階的または連続的に設定されるように回動条件を決定してもよく、走行速度が高くなるにつれて表示部２４の傾斜角が大きくなるように回動条件を決定してもよい。駆動制御部４８は、決定部４６の決定に基づいて駆動部３０を動作させ、表示部２４の傾斜角θ_Ｂが所定値となるようにする。

図１７は、走行速度Ｖに応じて表示部２４の傾斜角θ_Ｂを決定するためのテーブルの設定例を示す。設定例１では、走行速度Ｖが時速２０キロ未満である場合に傾斜角θ_Ｂを０°とし、走行速度Ｖが時速２０キロ以上時速４０キロ未満である場合に傾斜角θ_Ｂを２°とし、走行速度Ｖが時速４０キロ以上時速６０キロ未満である場合に傾斜角θ_Ｂを５°とし、走行速度Ｖが時速６０キロ以上である場合に傾斜角θ_Ｂを８°としている。設定例１に示すテーブルを参照することで、走行速度Ｖが小さい場合には虚像５０を平面的に表示させる一方で、速度が大きくなるにつれて虚像５０の傾斜角を大きくしてより立体的に表示させることができる。設定例２では、走行速度Ｖが時速２０キロ未満である場合に傾斜角θ_Ｂを２°とし、走行速度Ｖが時速２０キロ以上時速４０キロ未満である場合に傾斜角θ_Ｂを４°とし、走行速度Ｖが時速４０キロ以上時速６０キロ未満である場合に傾斜角θ_Ｂを６°とし、走行速度Ｖが時速６０キロ以上である場合に傾斜角θ_Ｂを８°としている。設定例２に示すテーブルを参照することで、速度が小さい場合であっても虚像５０を少しだけ傾斜して表示させ、速度が大きくなるにつれて虚像５０の傾斜角を大きくしてより立体的に表示させることができる。

なお、走行速度に応じて虚像５０の傾斜角を変更するのみならず、車両が走行している場所の種類に応じて虚像５０の傾斜角を変更してもよい。例えば、高速走行が許可されている道路（高速道路、自動車専用道、バイパス道路、サーキットなど）を走行している場合には、虚像５０の傾斜角が大きくなるようにし、それ以外の高速走行が禁止されている道路（市街地、住宅地の道路など）を走行している場合には、虚像５０の傾斜角が小さくなるようにしてもよい。この場合、取得部４４は、車両６０の現在位置に関する情報を取得し、例えば、走行中の道路の種類に関する情報を取得してもよい。決定部４６は、取得部４４が取得する現在位置に関する情報に基づいて表示部２４の回動条件を決定してもよい。

（表示例６）
図１８（ａ）、（ｂ）は、案内分岐点までの距離に応じて虚像５０の傾斜角を変化させる場合の表示例を示す。図１８（ａ）は、案内分岐点までの距離が２００ｍのときの地図画像８１および案内画像８２の表示例を示し、虚像５０を傾斜させて立体的に表示する場合を示している。一方、図１８（ｂ）は、案内分岐点までの距離が２０ｍのときの地図画像８３および案内画像８４の表示例を示し、虚像５０を傾斜させずに平面的に表示する場合を示している。ここで「案内分岐点」とは、ナビゲーション装置などの経路案内において次に案内される分岐点のことであり、道なりの方向から外れて右折や左折をすべき交差点や、高速道路のインターチェンジやジャンクションなどで道なりの方向から分岐すべき地点のことをいう。この表示例では、案内分岐点までの距離を示す案内画像８２が表示される場合に、虚像５０を傾斜させて地図画像８１を立体的に表示させ、案内分岐点に近づいた段階で虚像５０の傾斜を解除して地図画像８３を平面的に表示させるようにする。

図１９（ａ）、（ｂ）は、案内分岐点までの距離Ｌに応じて表示部２４の傾斜角θ_Ｂを変化させる場合の制御例を示す。図１９（ａ）は、案内分岐点までの距離Ｌが５０ｍ以上２００ｍ未満となる場合に表示部２４を傾斜させ、案内分岐点までの距離Ｌが５０ｍ未満となる場合に表示部２４の傾斜を解除させる場合の制御例を示す。このように表示部２４の傾斜を制御することにより、次に右左折する交差点がユーザから見て遠くに見える場合に虚像５０を立体的に表示させる一方、右左折する交差点が近づいてユーザの視線が比較的近くに向けられる場合に虚像５０を平面的に表示させることができる。これにより、ユーザの視線方向に応じて適切な表示態様にて虚像５０を提示し、虚像５０の視認性を高めることができる。

図１９（ｂ）は、案内分岐点までの距離Ｌが２００ｍ未満となる場合に表示部２４を傾斜させるとともに、案内分岐点までの距離Ｌが小さくなるにつれて表示部２４の傾斜角θ_Ｂを徐々に小さくする制御例を示す。この制御例によれば、次の交差点に近づくにつれてユーザの視線が徐々に近くに向けられるのに合わせて虚像５０の傾斜角を調整できる。これにより、ユーザの視線方向に応じて虚像５０の傾斜角を徐々に変化させながら提示し、虚像５０の視認性を高めることができる。

取得部４４は、車両６０の現在位置に関する情報として次の案内分岐点までの距離Ｌを示す情報を取得する。決定部４６は、次の案内分岐点までの距離Ｌに基づいて表示部２４の回動条件を決定する。決定部４６は、次の案内分岐点までの距離Ｌが所定範囲内（例えば、５０ｍ以上２００ｍ未満）の場合に表示部２４を傾斜させるように回動条件を決定する。決定部４６は、次の案内分岐点までの距離Ｌに所定の係数を乗ずることにより表示部２４の傾斜角θ_Ｂを決定してもよい。決定部４６は、次の案内分岐点までの距離Ｌに応じて表示部２４の傾斜角θ_Ｂが連続的に変化するように回動条件を決定してもよいし、表示部２４の傾斜角θ_Ｂが段階的に変化するように回動条件を決定してもよい。駆動制御部４８は、案内分岐点までの残り距離Ｌを示す案内画像８２の表示が開始されるタイミングで表示部２４が傾斜するように回動させてもよい。

（表示例７）
図２０は、走行経路の勾配の違いによる視線方向Ａ１，Ａ２の差異を模式的に示す図である。走行経路が上り勾配である場合、前方の路面がそびえ立つように見えることから比較的近い位置にユーザＥの視線方向Ａ１が向けられる。一方、走行経路が下り勾配である場合、すぐ前方に目標物が見えないために下り坂の先の方を見るようになることから比較的遠い位置にユーザＥの視線方向Ａ２が向けられる。そこで、走行経路が下り勾配となる場合には、比較的遠い位置に向けられる視線に合わせて虚像５０を傾斜させて表示し、下り勾配となるときの虚像５０の視認性が高められるようにする。

取得部４４は、走行経路に関する情報を取得し、現在位置または進行方向前方の勾配情報を取得する。決定部４６は、取得した勾配情報に基づいて表示部２４の回動条件を決定する。決定部４６は、例えば取得した勾配情報が下り勾配である場合に表示部２４を傾斜させるように回動条件を決定する。決定部４６は、下り勾配の勾配率が所定以上（例えば５％以上）である場合に表示部２４を所定角度（例えば４°）傾斜させるように回動条件を決定する。決定部４６は、下り勾配の勾配率に応じて表示部２４の傾斜角θ_Ｂが変化すように回動条件を決定してもよく、下り勾配の勾配率が大きいほど表示部２４の傾斜角が大きくなるように回動条件を決定してもよい。例えば、下り勾配の勾配率が５％の場合に表示部２４の傾斜角θ_Ｂを４°とし、勾配率が１０％の場合に表示部２４の傾斜角θ_Ｂを６°とし、勾配率が１５％の場合に表示部２４の傾斜角θ_Ｂを８°とするように回動条件を決定してもよい。決定部４６は、勾配率に応じて表示部２４の傾斜角θ_Ｂを連続的に変化させてもよいし、段階的に変化させてもよい。

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、各表示例に示す構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。

変形例においては、上述の表示例に示した各種条件を組み合わせて虚像５０の傾斜角を制御してもよい。例えば、表示例１のように虚像５０の表示内容に進行方向を案内する案内画像が含まれる場合、走行速度や次の案内分岐点までの距離などに応じて虚像５０の傾斜角を調整してもよい。つまり、虚像５０の表示内容に関する情報と、車両６０に関する情報とを組み合わせて表示部２４の回動条件を決定してもよい。

変形例においては、上述の表示例３のように表示エリアの小さい地図画像または表示縮尺の大きい地図画像が表示される場合、走行速度や次の案内分岐点までの距離などに応じて虚像５０の傾斜角を調整して立体的に表示させてもよい。その一方で、表示エリアの大きい地図画像または表示縮尺の小さい地図画像が表示される場合には、走行速度といった車両６０に関する情報にかかわらず、虚像５０を傾斜させずに平面的に表示させてもよい。つまり、虚像５０の表示内容が所定条件を満たす場合に、車両６０に関する情報に基づいて表示部２４の回動条件を決定する一方、虚像５０の表示内容が所定条件を満たさない場合には、車両６０に関する情報を参照せず、虚像５０の表示内容にのみ基づいて表示部２４の回動条件を決定してもよい。

変形例においては、上述の表示例７のように走行経路が下り勾配である場合、虚像５０の表示内容とは無関係に虚像５０を傾斜表示させるようにし、走行経路が平坦または上り勾配である場合には、虚像５０の表示内容に応じて虚像５０を傾斜表示させてもよい。つまり、車両６０に関する情報が所定条件を満たす場合に、車両６０に関する情報にのみ基づいて表示部２４の回動条件を決定する一方、車両６０に関する情報が所定条件を満たさない場合には、虚像５０の表示内容に応じて表示部２４の回動条件を決定してもよい。

Ｅ…ユーザ、１０…虚像表示装置、２０…投射部、２４…表示部、２６…表示素子、２６ａ…上端、２６ｂ…下端、２７…表示領域、２７ａ…上端表示領域、２７ｂ…下端表示領域、２８…光拡散板、３０…駆動部、４０…制御部、４４…取得部、４６…決定部、４８…駆動制御部、５０…虚像、５１…上端、５２…下端、７３，７４，８２，８４…案内画像、７５，７６，７７，７８，８１，８３…地図画像、７９…警告画像。

Claims (17)

1. 照明光を変調して表示光を生成する透過型の表示部と、前記照明光の光軸に対して前記表示部が傾斜するように前記表示部を回動させる駆動部とを含み、前記表示光を移動体に設けられる虚像提示面に投射して虚像を提示する投射部と、
   前記移動体に関する情報を取得する取得部と、
   前記取得部が取得する情報に基づいて前記表示部の回動条件を決定する決定部と、
   前記決定部の決定に基づいて前記駆動部の動作を制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする虚像表示装置。
2. 前記取得部は、前記移動体の移動速度に関する情報を取得し、
   前記決定部は、前記移動体の移動速度に基づいて前記回動条件を決定することを特徴とする請求項１に記載の虚像表示装置。
3. 前記決定部は、前記移動体の移動速度が所定以上である場合、前記照明光の光軸に対して前記表示部が傾斜するように前記回動条件を決定することを特徴とする請求項２に記載の虚像表示装置。
4. 前記決定部は、前記移動体の移動速度が速いほど、前記照明光の光軸に対する前記表示部の傾斜角が大きくなるように前記回動条件を決定することを特徴とする請求項３に記載の虚像表示装置。
5. 前記取得部は、前記移動体の現在位置に関する情報を取得し、
   前記決定部は、前記移動体の現在位置に基づいて前記回動条件を決定することを特徴とする請求項１に記載の虚像表示装置。
6. 前記決定部は、前記移動体が高速移動可能な場所に位置する場合、前記照明光の光軸に対して前記表示部が傾斜するように前記回動条件を決定することを特徴とする請求項５に記載の虚像表示装置。
7. 前記取得部は、前記移動体の経路案内にて次に案内される案内分岐点までの距離に関する情報を取得し、
   前記決定部は、前記案内分岐点までの距離に基づいて前記回動条件を決定することを特徴とする請求項１に記載の虚像表示装置。
8. 前記決定部は、前記案内分岐点までの距離が所定範囲内である場合、前記照明光の光軸に対して前記表示部が傾斜するように前記回動条件を決定することを特徴とする請求項７に記載の虚像表示装置。
9. 前記決定部は、前記案内分岐点までの距離が小さくなるにつれて、前記照明光の光軸に対する前記表示部の傾斜角が小さくなるように前記回動条件を決定することを特徴とする請求項８に記載の虚像表示装置。
10. 前記取得部は、前記移動体が通過する経路の勾配に関する情報を取得し、
    前記決定部は、前記勾配に基づいて前記回動条件を決定することを特徴とする請求項１に記載の虚像表示装置。
11. 前記決定部は、前記移動体が通過する経路が下り勾配である場合、前記照明光の光軸に対して前記表示部が傾斜するように前記回動条件を決定することを特徴とする請求項１０に記載の虚像表示装置。
12. 前記決定部は、前記移動体が通過する経路の下り勾配が大きいほど、前記照明光の光軸に対する前記表示部の傾斜角が大きくなるように前記回動条件を決定することを特徴とする請求項１０または１１に記載の虚像表示装置。
13. 前記表示部は、前記虚像の上端を表示する前記表示光の一部を生成する上端表示領域と、前記虚像の下端を表示する前記表示光の別の一部を生成する下端表示領域とを含み、
    前記駆動部は、前記上端表示領域に対して前記下端表示領域の位置が前記照明光の光軸方向にずれるように前記表示部を回動させることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
14. 前記表示部は、前記照明光が入射する光拡散板と、前記光拡散板を透過した照明光を変調して前記表示光を生成する表示素子とを有し、
    前記駆動部は、前記照明光の光軸に対する前記光拡散板および前記表示素子の傾斜角が同じとなるように前記表示部を回動させることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
15. 前記光拡散板は、前記表示素子が有する前記照明光の入射面に設けられることを特徴とする請求項１４に記載の虚像表示装置。
16. 透過型の表示部により照明光を変調して表示光を生成し、前記表示光を移動体に設けられる虚像提示面に投射して虚像を表示するステップと、
    前記移動体に関する情報を取得するステップと、
    前記取得した情報に基づいて前記表示部の回動条件を決定するステップと、
    前記決定した回動条件に基づいて前記照明光の光軸に対して前記表示部が傾斜するように前記表示部を回動させるステップと、を備えることを特徴とする虚像表示方法。
17. 虚像表示装置に用いるプログラムであって、前記虚像表示装置は、
    照明光を変調して表示光を生成する透過型の表示部と、前記照明光の光軸に対して前記表示部が傾斜するように前記表示部を回動させる駆動部とを含み、前記表示光を移動体に設けられる虚像提示面に投射して虚像を提示する投射部と、制御装置とを備え、
    前記プログラムは、
    前記移動体に関する情報を取得する機能と、
    前記取得した情報に基づいて前記表示部の回動条件を決定する機能と、
    前記決定に基づいて前記駆動部の動作を制御する機能と、を前記制御装置に実現させることを特徴とするプログラム。

Images