JP2018167669A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の虚像の各々を異なる対象に合わせて重畳表示し易いヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置は、車両のフロントガラス２に画像を表す表示光を投射することで、車幅方向に並ぶ第１虚像Ｖ１及び第２虚像Ｖ２を表示する。ヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を射出する表示器と、表示光のうち第１虚像Ｖ１に対応する第１表示光を受ける第１スクリーンと、表示光のうち第２虚像Ｖ２に対応する第２表示光を受ける第２スクリーンと、第１スクリーン及び第２スクリーンの少なくとも一方を回転させることで、第１虚像Ｖ１及び第２虚像Ｖ２の少なくとも一方の表示角度を調整する駆動制御部と、を備える。駆動制御部は、第１スクリーンを回転させることで第１虚像Ｖ１の表示角度を調整し、第２スクリーンを回転させることで第２虚像Ｖ２の表示角度を調整してもよい。【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来から、車両のフロントガラス（透光部材）に画像を表す表示光を投射することで、その画像の虚像をユーザに視認させるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）装置が提案されている。この種のＨＵＤ装置によって、フロントガラス等の透光部材越しに見える風景に重畳させて各種情報を表示し、ＡＲ（Augmented Reality）を実現することが行われている。

例えば、特許文献１には、複数の虚像を表示可能なＨＵＤ装置が開示されている。このＨＵＤ装置は、第一の液晶表示器からの第一の表示光と、第二の液晶表示器からの第二の表示光とをハーフミラーで合成することで、立体感のある虚像を表示可能としたものである。

特許第４８３１４７４号公報

例えば、ある虚像を現在の走行車線（実景）に重畳表示させ、他の虚像を現在の走行車線から分岐した分岐車線（実景）に重畳表示させたい場合がある。この場合、走行車線の路面の傾斜と、分岐車線の路面の傾斜との差がある程度開くと、表示される複数の虚像同士の相対位置が固定となる特許文献１に係るＨＵＤ装置の構成では、実景に合わせた良好なＡＲを実現しづらい。このように、複数の虚像を異なる対象に重畳表示させたい場合、各対象に合うように虚像を表示するという点で改良の余地がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の虚像の各々を異なる対象に合わせて重畳表示し易い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。

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、
車両に搭載され、透光部材に画像を表す表示光を投射することで、前記透光部材を透かして見える風景に重畳表示される前記画像の虚像として、前記車両の車幅方向に並ぶ第１虚像及び第２虚像を表示することが可能なヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示光を射出する表示器と、
前記表示器から射出された前記表示光のうち、前記第１虚像に対応する第１表示光を受ける第１受光部と、
前記表示器から射出された前記表示光のうち、前記第２虚像に対応する第２表示光を受ける第２受光部と、
前記第１受光部及び前記第２受光部の少なくとも一方を回転させることで、前記第１虚像及び前記第２虚像の少なくとも一方の表示角度を調整する駆動制御部と、を備える、
ことを特徴とする。

本発明によれば、複数の虚像の各々を異なる対象に合わせて重畳表示し易い。

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車両への搭載態様を示す図である。 （ａ）は、車両のフロントガラス越しに見える第１及び第２路面に重畳表示される第１及び第２虚像を示した模式図であり、（ｂ）は、第１及び第２路面の勾配角などを説明するための模式図である。 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説明するための概略側面図である。 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などを示すブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、回転駆動される第１及び第２スクリーンを説明するための模式図である。 表示角度調整処理の一例を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態に係る表示装置を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ：Head-Up Display）装置１００は、図１に示すように、例えば、車両１のダッシュボード３内に収納される。ＨＵＤ装置１００は、車両１のフロントガラス２（ウインドシールド）に表示光Ｌを投射することで、表示光Ｌが表す画像を虚像としてフロントガラス２の前方に表示する。表示光Ｌが表す画像は、車両１に登場したユーザ４（主に運転者）に、車両１に関する各種情報（以下、車両情報）を表示する。なお、車両情報は、車両１自体の情報のみならず、車両１の外部情報も含む。

この実施形態では、表示光Ｌは、第１表示光Ｌ１と第２表示光Ｌ２とを含む。フロントガラス２は、第１及び第２表示光Ｌ１、Ｌ２をユーザ４側に向けて反射させることでアイボックスＥｂを生成する。ユーザ４は、その視点をアイボックスＥｂ内におくことで、フロントガラス２の前方に第１表示光Ｌ１に応じた第１虚像Ｖ１と、第２表示光Ｌ２に応じた第２虚像Ｖ２とを視認することができる。

図１及び図２（ａ）に示すように、ＨＵＤ装置１００は、第１表示領域Ａ１内に第１虚像Ｖ１を表示し、第２表示領域Ａ２内に第２虚像Ｖ２を表示する。この実施形態では、図２（ａ）に示すように、ユーザ４から見て、第１表示領域Ａ１は、第２表示領域Ａ２と車両２の車幅方向に並び、第２表示領域Ａ２よりも右側に位置する。なお、図２（ａ）では、第１表示領域Ａ１、第２表示領域Ａ２の各々を、点線で台形状に表したが、これは第１虚像Ｖ１と第２虚像Ｖ２とが鉛直方向から傾斜して表示されている状態を、遠近感を考慮して模式的に示したものである。後述する傾斜角αと傾斜角β（図５（ｂ）参照）が小さくなればなるほど、第１表示領域Ａ１と第２表示領域Ａ２とは矩形状に形成され、第１虚像Ｖ１と第２虚像Ｖ２とは、鉛直方向に向かって立ち上がるように表示されることになる。

第１表示領域Ａ１は、ユーザ４から見て仮想的に設定される領域であって、第１虚像Ｖ１を表示可能な範囲をいう。第２表示領域Ａ２は、ユーザ４から見て仮想的に設定される領域であって、第２虚像Ｖ２を表示可能な範囲をいう。例えば、第１表示領域Ａ１及び第２表示領域Ａ２は、アイボックスＥｂから前方方向（車両１の進行方向）に、数ｍ〜数十ｍ離れた位置に設定されている。第１虚像Ｖ１は、図２（ａ）に示すように、第１路面Ｒ１に沿って表示される車両１の経路（第１経路）を示す記号である。すなわち、第１虚像Ｖ１は、実景である第１路面Ｒ１に関連付けて表示される。第２虚像Ｖ２は、図２（ａ）に示すように、第２路面Ｒ２に沿って表示される車両１の経路（第２経路）を示す記号である。すなわち、第２虚像Ｖ２は、実景である第２路面Ｒ２に関連付けて表示される。第１路面Ｒ１は、車両１の現在の走行車線における前方路面であり、第２路面Ｒ２は、現在の走行車線から分岐する分岐路の前方路面である。

以下では、構成の理解を容易にするため、車両１の幅方向に延びる軸をＸ方向、車両１の高さ方向をＹ方向、車両１の前後方向をＺ方向とした、ＸＹＺ平面を用いて適宜各部を説明する。なお、図中において、ＸＹＺの各方向を示した矢印の向く方向を「＋」方向、その反対方向を「−」方向とする。

ＨＵＤ装置１００は、図３、図４に示すように、表示器１０と、第１〜第３平面鏡２１〜２３と、第１及び第２スクリーン３１，３２と、凹面鏡４０と、第１及び第２駆動部５１，５２と、これらを収容する筐体６０と、制御部７０と、を備える。まず、図３に示した各部について説明する。

表示器１０は、表示光Ｌを生成・射出するものであり、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。表示器１０は、制御部７０の制御の下で生成した表示光Ｌを第１平面鏡２１に向けて射出する。表示光Ｌは、第１虚像Ｖ１に対応する第１表示光Ｌ１と、第２虚像Ｖ２に対応する第２表示光Ｌ２とを含む。具体的には、表示器１０は、制御部７０の制御のもとで、第１平面鏡２１を介して、第１スクリーン３１に第１表示光Ｌ１が照射されるように、且つ、第２スクリーン３２に第２表示光Ｌ２が照射されるように表示光Ｌを生成し、射出する。

第１平面鏡２１は、例えばコールドミラーからなり、表示器１０からの表示光Ｌの光路上に傾いて配置される。表示器１０からの表示光Ｌは、第１平面鏡２１で反射し、第１及び第２スクリーン３１，３２へと向かう。

第１スクリーン３１は、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等の透過型スクリーンから構成される。第１スクリーン３１は、図５（ａ）に示すように、長方形板状をなし、その下端部に設けられた回転軸ＡＸ１を中心に回転可能に構成されている。回転軸ＡＸ１は、Ｘ軸と平行に設定されている。

第２スクリーン３２は、例えば、第１スクリーン３１と同様の透過型スクリーンから構成される。第２スクリーン３２は、図５（ａ）に示すように、長方形板状をなし、その下端部に設けられた回転軸ＡＸ２を中心に回転可能に構成されている。回転軸ＡＸ２は、Ｘ軸と平行に設定されている。

表示光Ｌのうち第１スクリーン３１に投射される第１表示光Ｌ１は、第１スクリーン３１の表示面３１ａにおいて第１画像Ｉ１として表示される（結像する）。第１画像Ｉ１は、第１虚像Ｖ１に対応する。また、表示面３１ａは、第１表示領域Ａ１に対応する。表示光Ｌのうち第２スクリーン３２に投射される第２表示光Ｌ２は、第２スクリーン３２の表示面３２ａにおいて第２画像Ｉ２として表示される（結像する）。第２画像Ｉ２は、第２虚像Ｖ２に対応する。また、表示面３２ａは、第２表示領域Ａ２に対応する。

第１スクリーン３１と第２スクリーン３２とは、所定の間隔を空けて、車両１の車幅方向（Ｘ方向）に並ぶように設けられている。当該間隔は、第１スクリーン３１と第２スクリーン３２の各々の回転動作が干渉しないように設定されている。

第２平面鏡２２は、第１スクリーン３１からの第１表示光Ｌ１と第２スクリーン３２からの第２表示光Ｌ２とを（つまり、第１表示光Ｌ１及び第２表示光Ｌ２を含む表示光Ｌを）、第３平面鏡２３に向けて反射させる。第３平面鏡２３は、第２平面鏡２２からの表示光Ｌを凹面鏡４０に向けて反射させる。第２平面鏡２２及び第３平面鏡２３は、各々、例えばコールドミラーから構成されている。なお、この実施形態では、表示光Ｌの光路を折り返す平面鏡として、第１〜第３平面鏡２１〜２３の３枚を用いているが、平面鏡は１枚以上であればよい。平面鏡を何枚用いるかや、どのように表示光Ｌの光路を折り返すかは、設計に応じて適宜変更可能である。

凹面鏡４０は、第３平面鏡２３からの表示光Ｌを拡大しつつ、フロントガラス２に向けて反射させる。これにより、ユーザ４に視認される虚像（第１虚像Ｖ１、第２虚像Ｖ２）は、第１及び第２スクリーン３１，３２に表示されている画像（第１画像Ｉ１、第２画像Ｉ２）が拡大されたものとなる。

筐体６０は、合成樹脂や金属により遮光性を有して箱状に形成されている。筐体６０には、表示光Ｌの光路を確保する開口部が設けられ、この開口部を塞ぐように透光性カバー６１が取り付けられている。透光性カバー６１は、アクリル等の透光性樹脂から形成されている。

凹面鏡４０で反射した表示光Ｌは、透光性カバー６１を透過して、フロントガラス２へと向かう。このようにして、ＨＵＤ装置１００からフロントガラス２に向けて表示光Ｌが射出される。この表示光Ｌがフロントガラス２で反射することで、ユーザ４から見てフロントガラス２の前方に虚像（第１虚像Ｖ１、第２虚像Ｖ２）が表示される。

なお、凹面鏡４０は、図示しないアクチュエータにより、回転移動または平行移動可能に設けられていてもよい。例えば、凹面鏡４０が、図３における時計回り・反時計回りに回転可能に設けられ、凹面鏡４０が回転して表示光Ｌの反射角が変更されることで、虚像（第１虚像Ｖ１、第２虚像Ｖ２）の表示位置（高さ）が調整可能となっていてもよい。当該調整は、図示しない操作部からのユーザ操作や、図示しない視点検出手段が検出した視認者の視点位置に応じて、制御部７０の制御の下で実行されればよい。

続いて、主に図４を参照して、ＨＵＤ装置１００の制御構成を説明する。

第１駆動部５１は、例えば、ステッピングモータ、ＤＣ（Direct Current）モータ等からなるモータと、当該モータ用のドライバと、当該モータの回転力を第１スクリーン３１に伝達する伝達機構とを備える。第１駆動部５１は、制御部７０による制御のもとで、回転軸ＡＸ１を中心に第１スクリーン３１を回転させる。第１駆動部５１により、第１スクリーン３１の傾斜角α（図５（ｂ））が調整可能となっている。傾斜角αは、例えば、垂直方向を０°として、図５（ｂ）における時計周りに増加するように設定されている。この実施形態では、傾斜角αは「０°≦α＜９０°」の範囲で調整可能となっている。傾斜角αに応じて、第１表示領域Ａ１に表示される第１虚像Ｖ１も傾斜する。

第２駆動部５２は、例えば、ステッピングモータ、ＤＣモータ等からなるモータと、当該モータ用のドライバと、当該モータの回転力を第２スクリーン３２に伝達する伝達機構とを備える。第２駆動部５２は、制御部７０による制御のもとで、回転軸ＡＸ２を中心に第２スクリーン３２を回転させる。第２駆動部５２により、第２スクリーン３２の傾斜角β（図５（ｂ））が調整可能となっている。傾斜角βは、例えば、垂直方向を０°として、図５（ｂ）における時計周りに増加するように設定されている。この実施形態では、傾斜角βは「０°≦β＜９０°」の範囲で調整可能となっている。傾斜角βに応じて、第２表示領域Ａ２に表示される第２虚像Ｖ２も傾斜する。

制御部７０は、ＨＵＤ装置１００の全体動作を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１と、記憶部７２と、ビデオメモリ７３と、図示しない表示制御部（グラフィックコントローラ）と、Ｉ／Ｆ（InterFace）７４と、を備える。

制御部７０（ＣＰＵ７１）は、Ｉ／Ｆ７４を介して、車両１内に配設された後述の状況解析部９０と、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）などにより通信が可能となっている。また、ＨＵＤ装置１００には、電源が接続されており、例えば、車両１のイグニッションのオンに伴って制御部７０への動作電力が供給される。なお、制御部７０の一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの専用回路によって構成されていてもよい。

記憶部７２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などから構成されている。ＲＯＭは、動作プログラム（後述の表示角度調整処理を実行するためのプログラムなど）や固定データを予め記憶する。ＲＡＭは、各種の演算結果などを一時的に記憶する。例えば、ＲＡＭには、後述の表示角度調整処理における判別結果や決定結果を示すデータなどが記憶される。

ビデオメモリ７３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等から構成され、表示器１０に表示させる画像のデータ（画像データ）を記憶する。

ＣＰＵ７１は、記憶部７２のＲＯＭから読み出した動作プログラムや固定データを用いて、ＨＵＤ装置１００の全体動作を制御するための処理を実行する。このときには、ＣＰＵ７１がＲＯＭから固定データを読み出す固定データ読出動作や、ＣＰＵ７１が記憶部７２のＲＡＭに各種データを書き込んで一時記憶させるデータ書込動作、ＣＰＵ７１がＲＡＭに一時記憶されている各種データを読み出すデータ読出動作、ＣＰＵ７１がＩ／Ｆ７４を介して制御部７０の外部から各種信号の入力を受け付ける受信動作、ＣＰＵ７１がＩ／Ｆ７４を介して制御部７０の外部へと各種信号を出力する送信動作なども行われる。

また、ＣＰＵ７１は、表示制御部を介して、ビデオメモリ７３に記憶された画像データに基づき、表示器１０の表示制御（表示光Ｌの生成制御）を行う。表示制御部は、ＣＰＵ７１からの表示制御指令などに基づき、表示器１０における表示動作の制御内容を決定する。例えば、表示制御部は、表示器１０からの表示光Ｌにより第１スクリーン３１に表示される第１画像Ｉ１や、第２スクリーン３２に表示される第２画像Ｉ２の切換タイミングを決定することなどにより、各種の表示を実行させるための制御を行う。つまり、ＣＰＵ７１は、表示制御部を介して、第１画像Ｉ１が表示されることにより視認可能となる第１虚像Ｖ１と、第２画像Ｉ２が表示されることにより視認可能となる第２虚像Ｖ２との表示制御を行う。

この実施形態では、ＣＰＵ７１（及び表示制御部）によって動作制御される表示器１０は、図５（ａ）に示すように、第１スクリーン３１と第２スクリーン３２との隙間に対応する領域Ｃに、表示光Ｌが照射されないように表示光Ｌを生成する。この際、第１スクリーン３１においては、第１画像Ｉ１が表示される部分よりも、第１スクリーン３１の外縁部に当たる光（第１スクリーン３１に到達する表示光Ｌのうち、第１画像Ｉ１として表示される第１表示光Ｌ１以外の光）を減光することが好ましい。また、第２スクリーン３２においては、第２画像Ｉ２が表示される部分よりも、第２スクリーン３２の外縁部に当たる光（第２スクリーン３２に到達する表示光Ｌのうち、第２画像Ｉ２として表示される第２表示光Ｌ２以外の光）を減光することが好ましい。このようにすることで、第１スクリーン３１と第２スクリーン３２の境界部分に発生する影（結果的に虚像として視認される影）を低減することができ、影が表示されることによるユーザ４の違和感を低減することができる。また、第１画像Ｉ１及び第２画像Ｉ２の表示コントラストを高めることができ、結果的に視認される、第１虚像Ｖ１及び第２虚像Ｖ２の表示コントラストを高めることができる。

また、ＣＰＵ７１は、後述の状況解析部９０から取得した傾斜情報Ｇ（後述する相対角γ１及びγ２を示す情報。図２（ｂ）参照）に基づき、第１スクリーン３１の傾斜角αと、第２スクリーン３２の傾斜角βを調整する。具体的には、ＣＰＵ７１は、取得した相対角γ１に応じて目標となる傾斜角αを算出し、算出した傾斜角αだけ第１スクリーン３１が傾くように、第１駆動部５１を介して第１スクリーン３１を回転駆動する。また、ＣＰＵ７１は、取得した相対角γ２に応じて目標となる傾斜角βを算出し、算出した傾斜角βだけ第２スクリーン３２が傾くように、第２駆動部５２を介して第２スクリーン３２を回転駆動する。詳しくは後述する。

ＨＵＤ装置１００の構成は以上である。続いて、ＨＵＤ装置１００の制御部７０と通信を行う状況解析部９０について説明する。車両１内においては、ＨＵＤ装置１００と状況解析部９０とを備えて車両用表示システムが構成される。

状況解析部９０は、車両１内に配設され、傾斜情報算出部９１と、無線通信部９２と、地図情報取得部９３と、傾き検出部９４と、前方撮像部９５と、を有する。

傾斜情報算出部９１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、取得可能な第１通信情報Ｄ１、第２通信情報Ｄ２、ナビゲーション情報Ｄ３、自車姿勢情報Ｄ４、及び前方撮像情報Ｄ５の少なくともいずれかに基づいて、傾斜情報Ｇを算出（推定）する。各種情報については、以下で適宜説明する。

無線通信部９２は、アンテナ、高周波回路等を備え、路車間通信と車車間通信との少なくともいずれかを行う。

路車間通信を行う無線通信部９２は、インフラストラクチャーとして設置された路側無線装置を介して、第１通信情報Ｄ１を受信する。例えば、無線通信部９２は、交通管制用の基地局（例えば、安全運転支援システム（ＤＳＳＳ：Driving Safety Support Systems）の基地局）から、路側無線装置を介して、第１通信情報Ｄ１を取得する。第１通信情報Ｄ１には、道路形状情報（各種道路の勾配角を示す「勾配情報」を含む。その他、車線、道路の幅員、交差点、カーブ、分岐路に関する情報等）が含まれている。勾配情報により、図２（ｂ）に示すように、第１路面Ｒ１の勾配角θ１と、第２路面Ｒ２の勾配角θ２の各々が把握可能となっている。図２（ｂ）に示すように、勾配角θ１は、水平面と第１路面Ｒ１とのなす角を示し、勾配角θ２は、水平面と第２路面Ｒ２とのなす角を示す。なお、図２（ｂ）は、第１路面Ｒ１に比べて第２路面Ｒ２の勾配が急である（傾きが大きい）例を模式的に示したものである。路車間通信を行う無線通信部９２は、第１通信情報Ｄ１を傾斜情報算出部９１に供給する。

車車間通信を行う無線通信部９２は、例えば、車両１（以下、自車１とも呼ぶ）の前方車両と無線通信を行い、第２通信情報Ｄ２を受信する。この場合、自車１と、その前方車両とは、同一の規格に準拠する無線通信が可能であり、互いに既知の手法によりペアリングされている。無線通信部９２は、例えば、第２通信情報Ｄ２として前方車両の姿勢（傾き）情報を受信し、受信した第２通信情報Ｄ２を傾斜情報算出部９１に供給する。傾斜情報算出部９１は、第２通信情報Ｄ２に基づき、前方車両が第１路面Ｒ１に存在すれば第１路面Ｒ１の勾配角θ１を推定でき、前方車両が第２路面Ｒ２に存在すれば、第２路面Ｒ２の勾配角θ２を推定できる。

地図情報取得部９３は、例えば公知のナビゲーションシステムから構成され、人工衛星などから受信したＧＰＳ（Global Positioning System）信号に基づいて車両１の位置を算出するＧＰＳコントローラと、地図データを記憶する記憶部とを有する。地図情報取得部９３は、ＧＰＳコントローラからの位置情報に基づいて、現在位置近傍の地図データを記憶部から読み出し、ユーザ４（主に運転者）により設定された目的地までの案内経路を決定する。地図データでは、道路形状情報（各種道路の勾配角を示す「勾配情報」を含む。その他、車線、道路の幅員、交差点、カーブ、分岐路に関する情報等）が位置情報と対応付けられている。地図情報取得部９３は、ＧＰＳコントローラからの位置情報に応じた道路形状情報（ここでは、特に自車１近傍の勾配情報）や、現在の自車１の位置及び決定した案内経路に関する情報をナビゲーション情報Ｄ３として傾斜情報算出部９１に供給する。

傾き検出部９４は、例えばジャイロセンサから構成され、自車１の傾き角γを検出し、傾き角γを示す自車姿勢情報Ｄ４を傾斜情報算出部９１に供給する。傾き角γは、図２（ｂ）に示すように、水平面と自車１とのなす角を示す。

傾斜情報算出部９１は、無線通信部９２から取得可能な第１通信情報Ｄ１、第２通信情報Ｄ２、及び、ナビゲーション情報Ｄ３の少なくともいずれかに基づいて、第１路面Ｒ１の勾配角θ１と、第２路面Ｒ２の勾配角θ２とを含む勾配情報を取得する。また、傾斜情報算出部９１は、傾き検出部９４から傾き角γを示す自車姿勢情報Ｄ４を取得する。そして、傾斜情報算出部９１は、自車１に対する第１路面Ｒ１の相対角γ１（図２（ｂ）参照）を、勾配角θ１から傾き角γを減算することにより算出（推定）する。また、傾斜情報算出部９１は、自車１に対する第２路面Ｒ２の相対角γ２（図２（ｂ）参照）を、勾配角θ２から傾き角γを減算することにより算出（推定）する。傾斜情報算出部９１は、このように算出した相対角γ１及びγ２を示す傾斜情報Ｇを、ＨＵＤ装置１００の制御部７０に供給する。

なお、傾斜情報算出部９１は、次に述べる前方撮像部９５からの前方撮像情報Ｄ５に基づいて、相対角γ１及びγ２を示す傾斜情報Ｇを推定してもよい。

前方撮像部９５は、例えば、自車１の前方風景を撮像する撮像手段（ステレオカメラなど）や、撮像手段による撮像により得た撮像画像を解析する画像解析部や、被写体との距離を測定する距離センサ等から構成されている。前方撮像部９５は、撮像画像をパターンマッチング法などの公知の手法により解析することで、自車１の前方における各種対象を検出する。そして、前方撮像部９５は、検出した各種対象に関する情報である前方撮像情報Ｄ５を、傾斜情報算出部９１に供給する。前方撮像情報Ｄ５は、道路上の物体に関する情報（先行車や障害物）や、道路形状情報（前方道路の傾斜を含む。その他、車線、道路の幅員、交差点、カーブ、分岐路に関する情報等）などである。ここで、前方撮像情報Ｄ５により得られる前方道路の傾斜は、自車１に搭載された撮像手段により得られる撮像画像に基づくものであるため、前記のように、傾き検出部９４から取得可能な傾き角γ（自車姿勢情報Ｄ４）を用いなくともよくなる。したがって、傾斜情報算出部９１は、傾き角γを考慮した演算を行わずに、前方撮像部９５から取得した前方撮像情報Ｄ５に基づき、相対角γ１及びγ２を示す傾斜情報Ｇを推定することもできる。

以上のようにして、傾斜情報算出部９１は、無線通信部９２からの第１通信情報Ｄ１又は第２通信情報Ｄ２と、地図情報取得部９３からのナビゲーション情報Ｄ３と、傾き検出部９４からの自車姿勢情報Ｄ４とに基づき、傾斜情報Ｇを算出（推定）する。あるいは、傾斜情報算出部９１は、前方撮像部９５からの前方撮像情報Ｄ５かに基づいて傾斜情報Ｇを算出（推定）する。そして、傾斜情報算出部９１は、傾斜情報Ｇを制御部７０に供給する。

なお、傾斜情報算出部９１は、第１通信情報Ｄ１、第２通信情報Ｄ２、又はナビゲーション情報Ｄ３に含まれる勾配情報（勾配角θ１、勾配角θ２）と、自車姿勢情報Ｄ４が示す傾き角γと、前方撮像情報Ｄ５に含まれる前方道路の傾斜情報とのうち、任意の複数の情報（値）を用いて、傾斜情報Ｇを推定してもよい。例えば、各種情報から得られる値に重み付けを考慮して所定の演算（各種情報による傾斜情報Ｇの推定精度に応じた重み付け平均など）を行うことで、傾斜情報Ｇを推定してもよい。また、状況解析部９０は、ソナー、超音波センサ、ミリ波レーダなどの前方対象物検出手段を有し、傾斜情報算出部９１は、傾斜情報Ｇを推定する際に、当該検出手段が検出した情報を用いてもよい。

また、傾斜情報算出部９１は、ＨＵＤ装置１００の制御部７０の機能として実現されてもよい。つまり、制御部７０が、無線通信部９２からの第１通信情報Ｄ１又は第２通信情報Ｄ２と、地図情報取得部９３からのナビゲーション情報Ｄ３と、傾き検出部９４からの自車姿勢情報Ｄ４とに基づき、傾斜情報Ｇを算出（推定）する。あるいは、傾斜情報算出部９１は、前方撮像部９５からの前方撮像情報Ｄ５に基づいて傾斜情報Ｇを算出（推定）するようにしてもよい。また、傾斜情報算出部９１の一部の機能が、ＨＵＤ装置１００の制御部７０の機能として実現されてもよい。

ＨＵＤ装置１００に傾斜情報Ｇを送信する状況解析部９０の説明は以上である。続いて、ＨＵＤ装置１００の制御部７０（ＣＰＵ７１）により実行される表示角度調整処理の一例を、図６を参照して説明する。表示角度調整処理は、例えば、車両１のイグニッションのオン期間内に継続して、所定の周期で実行される。

（表示角度調整処理）
まず、制御部７０は、傾斜情報算出部９１から傾斜情報Ｇを取得する。つまり、傾斜情報Ｇが示す自車１に対する第１路面Ｒ１の相対角γ１と、自車１に対する第２路面Ｒ２の相対角γ２とを取得する（ステップＳ１）。

続いて、制御部７０は、ステップＳ１で取得した相対角γ１（今回値）と、ＲＡＭに一時的に記憶した前回の相対値γ１（前回値）との差の絶対値が、予めＲＯＭ内に記憶した所定値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ２）。このステップＳ２の処理は、微細な車両１の振動などに応じて第１虚像Ｖ１の表示角度が変化し、表示が不安定になることを抑制するために設けられている。当該所定値は、実験などにより求めた適切な値を採用すればよい。

相対角γ１の前回値と今回値との差（絶対値）が、所定値よりも大きい場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、制御部７０は、ステップＳ１で取得した相対角γ１に応じて、第１スクリーン３１の傾斜角αを調整する（ステップＳ３）。具体的には、制御部７０は、取得した相対角γ１に応じて目標となる傾斜角αを算出し、算出した傾斜角αだけ第１スクリーン３１が傾くように、第１駆動部５１を介して第１スクリーン３１を回転駆動する。例えば、制御部７０は、α＝９０°−γ１という式や、α＝９０°−（γ１＋ｋ１）という式（ｋ１：定数）に基づいて、傾斜角αを算出する。ここで、定数ｋ１を用いる理由は、取得した相対角γ１が０°である場合、定数ｋ１を設けないと、傾斜角αが９０°となり、第１表示光Ｌ１を良好に第１スクリーン３１に結像させることが困難となる可能性があるためである。

ステップＳ３の実行後や、ステップＳ２でＮｏと判別した場合、制御部７０は、ステップＳ１で取得した相対角γ２（今回値）と、ＲＡＭに一時的に記憶した前回の相対角γ２（前回値）との差の絶対値が、予めＲＯＭ内に記憶した所定値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ４）。このステップＳ４の処理は、微細な車両１の振動などに応じて第２虚像Ｖ２の表示角度が変化し、表示が不安定になることを抑制するために設けられている。当該所定値は、実験などにより求めた適切な値を採用すればよい。

相対角γ２の前回値と今回値との差（絶対値）が、所定値よりも大きい場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、制御部７０は、ステップＳ１で取得した相対角γ２に応じて、第２スクリーン３２の傾斜角βを調整する（ステップＳ５）。具体的には、制御部７０は、取得した相対角γ２に応じて目標となる傾斜角βを算出し、算出した傾斜角βだけ第２スクリーン３２が傾くように、第２駆動部５２を介して第２スクリーン３２を回転駆動する。例えば、制御部７０は、β＝９０°−γ２という式や、β＝９０°−（γ２＋ｋ２）という式（ｋ２：定数）に基づいて、傾斜角βを算出する。ここで、定数ｋ２を用いる理由は、取得した相対角γ２が０°である場合、定数ｋ２を設けないと、傾斜角βが９０°となり、第２表示光Ｌ２を良好に第２スクリーン３２に結像させることが困難となる可能性があるためである。表示角度調整処理の説明は以上である。

（１）以上に説明したＨＵＤ装置１００は、車両１に搭載され、フロントガラス２（透光部材の一例）に画像を表す表示光Ｌを投射することで、フロントガラス２を透かして見える前方風景（風景の一例）に重畳表示される前記画像の虚像として、車両１の車幅方向に並ぶ第１虚像Ｖ１及び第２虚像Ｖ２を表示することが可能である。ＨＵＤ装置１００は、表示光Ｌを射出する表示器１０と、表示器１０から射出された表示光Ｌのうち、第１虚像Ｖ１に対応する第１表示光Ｌ１を受ける第１スクリーン３１（第１受光部の一例）と、表示器１０から射出された表示光Ｌのうち、第２虚像Ｖ２に対応する第２表示光Ｌ２を受ける第２スクリーン３２（第２受光部の一例）と、第１スクリーン３１及び第２スクリーン３２の各々を独立して回転させる駆動制御部（例えば、第１駆動部５１、第２駆動部５２、及び制御部７０）と、を備える。駆動制御部は、第１スクリーン３１を回転させることで第１虚像Ｖ１の表示角度を調整し、第２スクリーン３２を回転させることで第２虚像Ｖ２の表示角度を調整する。
このＨＵＤ装置１００によれば、複数の虚像（第１虚像Ｖ１、第２虚像Ｖ２）の各々を異なる対象（例えば、第１路面Ｒ１、第２路面Ｒ２）に合わせて重畳表示することができる。

（２）具体的には、駆動制御部は、前方風景のうち、第１虚像Ｖ１が重畳表示される第１路面Ｒ１（第１対象の一例）と第２虚像Ｖ２が重畳表示される第２路面Ｒ２（第２対象の一例）の傾斜を示す傾斜情報Ｇを取得又は算出し、傾斜情報Ｇに基づき、第１スクリーン３１を回転させることで第１虚像Ｖ１の表示角度を第１路面Ｒ１の傾斜に合わせて調整し、第２スクリーン３２を回転させることで第２虚像Ｖ２の表示角度を第２路面Ｒ２の傾斜に合わせて調整する。

（３）また、第１スクリーン３１及び第２スクリーン３２の各々は、透過型スクリーンであり、車両１の車幅方向に並ぶように配置されていている。

（４）また、表示器１０は、第１スクリーン３１と第２スクリーン３２の隙間に対応する領域Ｃに、表示光Ｌが照射されないように表示光Ｌを射出してもよい。こうすれば、第１スクリーン３１と第２スクリーン３２の境界部分に発生する影（結果的に虚像として視認される影）を低減することができ、影が表示されることによるユーザ４の違和感を低減することができる。

（５）また、駆動制御部は、第１通信情報Ｄ１（路車間通信により得た情報）と、第２通信情報Ｄ２（車車間通信により得た情報）と、ナビゲーション情報Ｄ３と、自車姿勢情報Ｄ４（車両１の姿勢を示す情報）と、前方撮像情報Ｄ５（前方風景の撮像情報）との少なくともいずれかに基づいて傾斜情報Ｇを取得又は算出する。

なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

以上では、第１スクリーン３１及び第２スクリーン３２の各々を独立して回転させる例を説明したが、これに限られない。駆動制御部（例えば、第１駆動部５１、第２駆動部５２、及び制御部７０）は、第１スクリーン３１（第１受光部の一例）及び第２スクリーン３２（第２受光部の一例）の少なくとも一方を回転させることで、第１虚像Ｖ１及び第２虚像Ｖ２の少なくとも一方の表示角度を調整可能であってもよい。こうした場合、制御部７０は、相対角γ１及びγ２の少なくとも一方を示す傾斜情報Ｇを取得できればよい。例えば、第１スクリーン３１が回転不能な構成を採用し（つまり、第１虚像Ｖ１の表示角度が調整できない構成とし）、第２スクリーン３２を回転させることで第２虚像Ｖ２の表示角度を第２路面Ｒ２の傾斜に合わせて調整する構成を採用してもよい。また、第２スクリーン３２が回転不能な構成を採用し（つまり、第２虚像Ｖ２の表示角度が調整できない構成とし）、第１スクリーン３１を回転させることで第１虚像Ｖ１の表示角度を第１路面Ｒ１の傾斜に合わせて調整するようにしてもよい。
このように、第１虚像Ｖ１及び第２虚像Ｖ２の少なくとも一方の虚像の表示角度さえ調整できれば、複数の虚像の重畳対象のうち傾斜の変化が大きくなると想定される対象（例えば、走行車線に対応する第１路面Ｒ１に比べて、傾斜の変化が大きいと想定される分岐路に対応する第２路面Ｒ２）に合わせて、虚像を重畳表示することができるため、結果的に、複数の虚像の各々を異なる対象に合わせて重畳表示し易くなる。

以上では、第１表示光Ｌ１を受ける第１受光部を第１スクリーン３１とし、第２表示光Ｌ２を受ける第２受光部を第２スクリーン３２とした例を示したが、これに限られない。第１受光部及び第２受光部の各々は、角度調整可能な平面鏡であってもよい。また、表示器１０は、第１受光部及び第２受光部の各々に対応するように、２つ設けられていてもよい。また、以上では、表示器１０がプロジェクタからなる例を示したが、表示器１０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（ElectroLuminescence）ディスプレイなどから構成してもよい。

以上では、第１虚像Ｖ１の重畳対象を第１路面Ｒ１とし、第２虚像Ｖ２の重畳対象を第２路面Ｒ２とした例を示したが、重畳対象は任意である。重畳対象は、路面（道路）に限られず、標識、建物、前方車両などであってもよい。また、第１虚像Ｖ１、第２虚像Ｖ２は、経路を表す記号に限らず、形状、態様、表示目的は任意である。第１虚像Ｖ１、第２虚像Ｖ２は、文字、図形、記号などを表してもよいし、各種の警告表示を目的としたものであってもよい。

以上に示した角度（α、β、γ、γ１、γ２、θ１、θ２）の基準の取り方は、あくまで一例であり、複数の虚像（第１虚像Ｖ１、第２虚像Ｖ２）の各々を異なる対象に合わせて重畳表示するという目的が達成することができる限りにおいては、任意である。また、当該目的を達成することができれば、表示角度調整処理を構成する各処理は任意であり、処理の順序を変更したり、処理を省略（例えば、ステップＳ２、Ｓ４の判別処理を省略）したりしてもよい。

また、表示光Ｌの投射対象（透光部材）は、車両１のフロントガラス２に限定されず、板状のハーフミラー、ホログラム素子等により構成されるコンバイナであってもよい。

また、ＨＵＤ装置１００が搭載される車両１の種類は限定されず、自動四輪車や、自動二輪車など、様々車両に適用可能である。

また、前記の動作プログラムは、予め記憶部７２のＲＯＭに記憶されているものとしたが、着脱自在の記録媒体により配布・提供されてもよい。また、動作プログラムは、ＨＵＤ装置１００と接続された他の機器からダウンロードされるものであってもよい。また、ＨＵＤ装置１００は、他の機器と電気通信ネットワークなどを介して各種データの交換を行うことにより前記の動作プログラムに従う各処理を実行してもよい。

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

１００…ヘッドアップディスプレイ装置
１０…表示器
２１〜２３…第１〜第３平面鏡
３１…第１スクリーン（第１受光部の一例）
３２…第２スクリーン（第２受光部の一例）
４０…凹面鏡
５１…第１駆動部、５２…第２駆動部、７０…制御部（駆動制御部の一例）
９０…状況解析部
９１…傾斜情報算出部、Ｇ…傾斜情報
９２…無線通信部、Ｄ１…第１通信情報、Ｄ２…第２通信情報
９３…地図情報取得部、Ｄ３…ナビゲーション情報
９４…傾き検出部、Ｄ４…自車姿勢情報
９５…前方撮像部、Ｄ５…前方撮像情報
Ｌ …表示光
Ｌ１…第１表示光、Ｉ１…第１画像、Ｖ１…第１虚像、Ａ１…第１表示領域
Ｌ２…第２表示光、Ｉ２…第２画像、Ｖ２…第２虚像、Ａ２…第２表示領域
Ｒ１…第１路面（第１対象の一例）、Ｒ２…第２路面（第２対象の一例）
１…車両、２…フロントガラス、３…ダッシュボード、４…ユーザ

Claims (6)

1. 車両に搭載され、透光部材に画像を表す表示光を投射することで、前記透光部材を透かして見える風景に重畳表示される前記画像の虚像として、前記車両の車幅方向に並ぶ第１虚像及び第２虚像を表示することが可能なヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記表示光を射出する表示器と、
   前記表示器から射出された前記表示光のうち、前記第１虚像に対応する第１表示光を受ける第１受光部と、
   前記表示器から射出された前記表示光のうち、前記第２虚像に対応する第２表示光を受ける第２受光部と、
   前記第１受光部及び前記第２受光部の少なくとも一方を回転させることで、前記第１虚像及び前記第２虚像の少なくとも一方の表示角度を調整する駆動制御部と、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。
2. 前記駆動制御部は、前記第１受光部及び前記第２受光部の各々を独立して回転させ、前記第１受光部を回転させることで前記第１虚像の表示角度を調整し、前記第２受光部を回転させることで前記第２虚像の表示角度を調整する、
   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. 前記駆動制御部は、
   前記風景のうち、前記第１虚像が重畳表示される第１対象と前記第２虚像が重畳表示される第２対象の傾斜を示す傾斜情報を取得又は算出し、
   前記傾斜情報に基づき、前記第１受光部を回転させることで前記第１虚像の表示角度を前記第１対象の傾斜に合わせて調整し、前記第２受光部を回転させることで前記第２虚像の表示角度を前記第２対象の傾斜に合わせて調整する、
   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. 前記第１受光部及び前記第２受光部の各々は、透過型スクリーンであり、前記車両の車幅方向に並ぶように配置されている、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記表示器は、前記第１受光部と前記第２受光部の隙間に対応する領域に、前記表示光が照射されないように前記表示光を射出する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記駆動制御部は、路車間通信により得た情報と、車車間通信により得た情報と、ナビゲーション情報と、前記車両の姿勢を示す情報と、前記風景の撮像情報との少なくともいずれかに基づいて前記傾斜情報を取得又は算出する、
   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。

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