JP2018202920A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲の明るさに適し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。【解決手段】ＨＵＤ装置１００は表示光Ｌをフロントガラス２００に出射することで虚像Ｖを表示する。ＨＵＤ装置１００は、表示光Ｌを出射する表示器１２０と、周囲の明るさを判定する明るさ判定部と、虚像Ｖを表示可能な表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さを調整する表示領域調整部と、明るさ判定部により判定された明るさに応じて表示領域調整部を介して奥行き方向Ｙにおける表示領域Ｃの長さを調整する制御部１７０と、を備える。【選択図】図１

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、透光部材に表示光を照射することで虚像を表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ: Head Up Display）装置が知られている。例えば、特許文献１に記載のＨＵＤ装置は、プロジェクタを線形移動させることで視認者からの奥行き方向も含む３次元の虚像を表示する。
また、例えば、特許文献２に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、３次元の虚像を表示するため、透過率を調整可能な調光層を有する複数のスクリーンを厚み方向に重ねて配置し、複数のスクリーンに向けてプロジェクタが投射像を高速で切り替えながら投影し、投射像の高速切り替えに応じて、複数のスクリーンがそれぞれ調光率を適宜調整することで３次元の実像を装置内部に表示する透過率調整スクリーン方式を採用している。
例えば、特許文献３に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、３次元の虚像を表示するため、複数の液晶表示素子を厚み方向に重ねることで３次元の実像を装置内部に表示する方式を採用している。

特開２０１４−１８１０２５号公報 特開２０１６−２１２３１８号公報 特開２００４−１６８２３０号公報

一般的に、２次元の虚像に比べて特許文献１〜３に記載のような３次元の虚像を見ることは、視認者にかかる負担が大きい。特に、周囲が明るい場合には、視認者が外界から得る情報量も多く、３次元の虚像が視認者にとって負担となり易い。よって、周囲の明るさに適した虚像の表示が実現できていなかった。

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、周囲の明るさに適し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。

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、表示光を透光部材に出射することで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、前記表示光を出射する表示器と、周囲の明るさを判定する明るさ判定部と、前記虚像を表示可能な表示領域の奥行き方向の長さを調整する表示領域調整部と、前記明るさ判定部により判定された前記明るさに応じて前記表示領域調整部を介して前記奥行き方向における前記表示領域の長さを調整する制御部と、を備える。

本発明によれば、ヘッドアップディスプレイ装置において、周囲の明るさに適した虚像を表示することができる。

本発明の一実施形態に係る（ａ）はヘッドアップディスプレイ装置が搭載される車両の概略図であり、（ｂ）は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。 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ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る（ａ）は２次元虚像を示す斜視図であり、（ｂ）は車両の上面図である。 本発明の一実施形態に係る（ａ）は３次元虚像を示す斜視図であり、（ｂ）は車両の上面図である。 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の表示処理のフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る（ａ）〜（ｄ）は２次元虚像と３次元虚像の間で表示を切り替える際の虚像の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る明るさと虚像の奥行き方向の長さとの関係を示すグラフ図である。 本発明の変形例に係る明るさと虚像の奥行き方向の長さとの関係を示すグラフ図である。 本発明の変形例に係る（ａ）〜（ｅ）は２次元虚像と３次元虚像の間で表示を切り替える際の虚像の斜視図である。 本発明の変形例に係る２次元虚像と３次元虚像の間で表示を切り替える際の虚像の斜視図である。 本発明の変形例に係る２次元虚像と３次元虚像の間で表示を切り替える際の虚像の斜視図である。

以下、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置（以下、「ＨＵＤ装置」と称する。）の一実施形態について図１〜図７を参照しながら説明する。

図１（ａ）に示すように、ＨＵＤ装置１００は、車両３００のダッシュボード３０１内に搭載されている。ＨＵＤ装置１００は、車両３００の透光部材の一例であるフロントガラス２００に向けて虚像Ｖを表す表示光Ｌを出射する。例えば運転者である視認者Ｕは、フロントガラス２００で反射した表示光Ｌを受けて、フロントガラス２００を通して見える実風景に重畳した虚像Ｖを視認可能となる。

図１（ｂ）に示すように、ＨＵＤ装置１００は、筐体１１０と、表示器１２０と、スクリーン１３０と、スクリーン位置調整部１４０と、平面鏡１５０と、凹面鏡１６０と、制御部１７０と、を備える。

筐体１１０は、遮光性を有する樹脂により箱状に形成され、表示器１２０、スクリーン１３０、スクリーン位置調整部１４０、平面鏡１５０及び凹面鏡１６０を収容する。筐体１１０の上部には、表示光Ｌを通過させる開口部１１１が設けられている。開口部１１１は、透光性のカバー１１２で覆われている。

表示器１２０は、虚像Ｖを表す表示光Ｌをスクリーン１３０へ出射する。詳しくは、表示器１２０は、光を放射するバックライト１２１と、バックライト１２１からの光を受けて画像を生成する表示素子１２２と、を備える。表示素子１２２は、制御部１７０による制御のもと動作する液晶パネル又はＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子からなる。

スクリーン１３０は、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。スクリーン１３０は、一面に表示光Ｌが入射すると、その他面に表示画像を結像し、その表示画像を示す表示光Ｌを平面鏡１５０に向けて出射する。

スクリーン位置調整部１４０は、スクリーン移動方向Ａに沿ってスクリーン１３０の位置を移動させる。スクリーン移動方向Ａは、表示器１２０から出射される表示光Ｌの光軸に沿う方向である。これにより、図１（ａ）に示すように、虚像Ｖが表示される表示面Ｂの位置が車両３００の前後方向に沿う奥行き方向Ｙに移動する。例えば、スクリーン位置調整部１４０は、モータ又はアクチュエーター等の駆動部と、当該駆動部の駆動力をスクリーン１３０に直線運動として伝達する伝達機構と、を備える。
なお、スクリーン１３０と後述する凹面鏡１６０との距離が離れるほど光学距離が長くなるため、車両３００から虚像Ｖまでの距離が離れる。

図１（ｂ）に示すように、平面鏡１５０は、スクリーン１３０から入射した表示光Ｌを凹面鏡１６０へ反射する。平面鏡１５０は、合成樹脂やガラス等から形成された平板状の基材と、その基材の一方の面に形成された金属の反射膜と、を備える。

凹面鏡１６０は、表示光Ｌをフロントガラス２００へ向けて反射する。凹面鏡１６０は、合成樹脂やガラス等から形成された曲面板状の基材と、その基材の一方の面に形成された金属の反射膜と、を備える。平面鏡１５０と凹面鏡１６０とは、スクリーン１３０からの表示光Ｌをフロントガラス２００へ導く光学系を構成している。

また、図１（ａ）に示すように、車両３００のフロントガラス２００の上部には照度検出部３２０が設けられている。照度検出部３２０はフォトダイオードからなり、図２に示すように、車両３００の周囲の外光の照度を検出し、その検出結果を制御部１７０に出力する。

制御部１７０は、何れも図示しない、制御プログラムが記憶されたメモリと、メモリに記憶された制御プログラムを実行することで後述する各フローチャートに係る表示処理等を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、画像を生成するＧＤＣ（Graphics Display Controller）と、を備える。制御部１７０は、機能として、明るさ判定部１７１と、画像生成部１７２と、表示領域調整部１７３と、を備える。

明るさ判定部１７１は、照度検出部３２０により検出された照度に応じて周囲の明るさを判定する。

表示領域調整部１７３は、スクリーン位置調整部１４０を介してスクリーン１３０の位置情報を検出しつつ、表示器１２０が表示光Ｌをスクリーン１３０に投影するタイミングを制御することで虚像Ｖを表示可能な表示領域Ｃ（図３及び図４参照）を調整する。
例えば、表示領域調整部１７３は、虚像Ｖを２次元的に示す２次元虚像Ｖ２を表示する場合には、スクリーン１３０が特定の位置にあるタイミングのみ表示光Ｌを出射し、スクリーン１３０上に表示画像を表示する。これにより、図３（ａ），（ｂ）に示すように、表示領域Ｃが第１の位置Ｐ１に平面状に形成され、その表示領域Ｃ内に２次元虚像Ｖ２が表示される。
本例では、２次元虚像Ｖ２が表示される表示領域Ｃは、視認者Ｕからの視線方向に対して垂直な方向に延び、視認者Ｕから見て左右方向に長い長方形をなす。２次元虚像Ｖ２は、車両３００の車速Ｖ２ａ、車線Ｖ２ｂ、前方車両Ｖ２ｃを表す。２次元虚像Ｖ２のうち車線Ｖ２ｂ及び前方車両Ｖ２ｃは、２次元的に奥行き方向Ｙを示すように絵で表示されている。２次元虚像Ｖ２のうち車速Ｖ２ａは文字にて表示されている。

例えば、表示領域調整部１７３は、虚像Ｖを３次元的に示す３次元虚像Ｖ３を表示する場合には、スクリーン１３０をスクリーン移動方向Ａに沿って高速で往復移動させる。これにより、図４（ａ），（ｂ）に示すように、虚像Ｖの表示面Ｂを第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２の間で奥行き方向Ｙに往復移動させることができる。よって、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２の間に立方体の表示領域Ｃを形成し、その表示領域Ｃに３次元虚像Ｖ３を表示させることができる。
本例では、第２の位置Ｐ２は、第１の位置Ｐ１よりも視認者Ｕから離れた位置にある。３次元虚像Ｖ３が表示される表示領域Ｃは、奥行き方向Ｙに長い長方形柱状に形成されている。３次元虚像Ｖ３は、２次元虚像Ｖ２と同内容の車両３００の速度Ｖ３ａ、車線Ｖ３ｂ、前方車両Ｖ３ｃを表す。３次元虚像Ｖ３のうち車線Ｖ３ｂは奥行き方向Ｙに延びるように絵で表示される。また、３次元虚像Ｖ３のうち前方車両Ｖ３ｃは奥行き方向Ｙにおける実際の前方車両に対応する位置に絵で表示される。３次元虚像Ｖ３のうち車速Ｖ３ａは文字にて表示領域Ｃの前面Ｆに表示される。
本例では、制御部１７０は、スクリーン移動方向Ａにおけるスクリーン１３０の振幅を一定に保ちつつ、奥行き方向Ｙにおける表示領域Ｃの長さＬを調整する。すなわち、制御部１７０は、スクリーン１３０がその振幅のうち第１の範囲に位置している期間においては表示光Ｌを出射せず、スクリーン１３０がその振幅のうち第２の範囲に位置している期間においては表示光Ｌを出射する。第１の範囲及び第２の範囲の位置及び比率が調整されることで表示領域Ｃの位置及び長さＬが調整される。なお、制御部１７０は、スクリーン１３０の振幅を変化させることで、表示領域Ｃの長さＬを調整してもよい。

画像生成部１７２は、表示領域調整部１７３からのスクリーン１３０の位置情報に基づき表示器１２０の表示素子１２２を制御することで画像を生成する。画像生成部１７２は、表示領域調整部１７３と連動することで、２次元虚像Ｖ２及び３次元虚像Ｖ３を表示する。例えば、３次元虚像Ｖ３を表示する場合、画像生成部１７２は、往復移動する表示面Ｂの位置に応じた画像を生成する。

次に、図５に示すフローチャートを参照しつつ、制御部１７０によって実行される表示処理について説明する。当該表示処理は、ＨＵＤ装置１００の電源がオンされている期間において繰り返し実行される。

まず、制御部１７０は、照度検出部３２０により検出された照度を取得し（ステップＳ１０１）、明るさ判定部１７１を介して検出された照度に応じて周囲の明るさを判定する（ステップＳ１０２）。そして、制御部１７０は、判定された周囲の明るさが予め記憶された閾値Ｔｈを超えるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。閾値Ｔｈは、夜と昼を区別するための明るさに設定されている。

制御部１７０は、周囲の明るさが閾値Ｔｈを超える旨判別すると（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、表示領域調整部１７３を介して２次元虚像Ｖ２を表示する（ステップＳ１０５）。

一方、制御部１７０は、周囲の明るさが閾値Ｔｈ以下である旨判別すると（ステップＳ１０３：ＮＯ）、表示領域調整部１７３を介して３次元虚像Ｖ３を表示する（ステップＳ１０４）。
以上で、当該フローチャートに係る表示処理を終了する。

次に、図６を参照しつつ、２次元虚像Ｖ２から３次元虚像Ｖ３に表示を切り替える際の作用について説明する。
制御部１７０は、周囲の明るさが閾値Ｔｈを超えた状態においては、図６（ａ）に示すように、２次元虚像Ｖ２を表示する。このとき、表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さＬ（厚さ）は長さＬ０である。この長さＬ０は、表示領域Ｃが平面状となる程度に小さく設定される。

そして、制御部１７０は、周囲の明るさが閾値Ｔｈ以下となったときには、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、表示領域調整部１７３を介して表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さＬを時間の経過とともに徐々に長くすることで２次元虚像Ｖ２から３次元虚像Ｖ３に表示を切り替える。

詳しくは、制御部１７０は、図６（ａ），（ｂ）及び図７に示すように、周囲の明るさが閾値Ｔｈ以下となった時刻から所定時間Ｔ１経過するまでに、表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さＬを長さＬ０から長さＬ１まで延ばす。さらに、それから所定時間Ｔ２経過するまでに、図６（ｃ）及び図７に示すように、表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さＬを長さＬ１から長さＬ２まで延ばす。さらに、それから所定時間Ｔ３経過するまでに、図６（ｄ）及び図７に示すように、表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さＬを長さＬ２から長さＬ３まで延ばした後、表示領域Ｃの長さＬの延長を停止する。その後、周囲の明るさが閾値Ｔｈ以下にあれば、この３次元虚像Ｖ３の表示が継続される。

また、制御部１７０は、奥行き方向Ｙにおける視認者Ｕから離れる方向に３次元虚像Ｖ３の長さＬを延ばす。よって、表示領域Ｃの前面Ｆは、２次元虚像Ｖ２が表示される第１の位置Ｐ１に位置する。よって、２次元虚像Ｖ２と３次元虚像Ｖ３で表示を切り替える際に、第１の位置Ｐ１に表示される虚像Ｖのサイズ及び表示内容に変化がない。このため、文字として表示される車速Ｖ２ａ，Ｖ３ａの視認性を向上させることができる。

これと反対に、３次元虚像Ｖ３から２次元虚像Ｖ２に表示を切り替える際には、制御部１７０は表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さＬを徐々に短くする。

（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。

（１）ＨＵＤ装置１００は表示光Ｌをフロントガラス２００に出射することで虚像Ｖを表示する。ＨＵＤ装置１００は、表示光Ｌを出射する表示器１２０と、周囲の明るさを判定する明るさ判定部１７１と、虚像Ｖを表示可能な表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さＬを調整する表示領域調整部１７３と、明るさ判定部１７１により判定された明るさに応じて表示領域調整部１７３を介して奥行き方向Ｙにおける表示領域Ｃの長さＬを調整する制御部１７０と、を備える。
この構成によれば、周囲の明るい場合に表示領域Ｃの長さＬが短く設定されるため、周囲が明るく外界からの情報が多い場合に虚像Ｖを見る視認者Ｕにかかる負担を低減することができる。よって、周囲の明るさに適した虚像Ｖを表示することができる。

（２）制御部１７０は、明るさ判定部１７１により判定された明るさが閾値Ｔｈ以下まで暗くなると奥行き方向Ｙにおける表示領域Ｃの長さＬを長くする。
この構成によれば、周囲が暗く外界からの情報が少ない場合には表示領域Ｃの長さＬが長く設定されるため、視認者Ｕに過度な負担をかけることなく、より表現力の高い表示を可能とすることができる。

（３）ＨＵＤ装置１００は周囲の照度を検出する照度検出部３２０を備える。明るさ判定部１７１は、照度検出部３２０により検出された照度に応じて明るさを判定する。
この構成によれば、より精度高く周囲の明るさが判定される。よって、より周囲の明るさに適した虚像Ｖの表示を実現できる。

（４）制御部１７０は、明るさ判定部１７１により判定された明るさが閾値Ｔｈを超えたときには虚像Ｖを２次元的に表す２次元虚像Ｖ２を表示領域Ｃに表示し、明るさが閾値Ｔｈ以下のときには虚像Ｖを３次元的に表す３次元虚像Ｖ３を表示領域Ｃに表示する。
この構成によれば、周囲が明るい場合に２次元虚像Ｖ２が表示されるため、周囲が明るく外界からの情報量が多い状況において、虚像Ｖを視認する際に視認者Ｕにかかる負担を低減することができる。また、周囲が暗く外界からの情報量が少ない状況においては、より表現力の高い３次元虚像Ｖ３を表示しても、視認者Ｕの負担となりづらい。

（５）制御部１７０は、２次元虚像Ｖ２と３次元虚像Ｖ３との間で表示を切り替える際には奥行き方向Ｙにおける表示領域Ｃの長さＬを徐々に変化させる。
この構成によれば、視認者Ｕに違和感を与えることを抑制しつつ、２次元虚像Ｖ２と３次元虚像Ｖ３との間で表示を切り替えることができる。

（６）制御部１７０は、２次元虚像Ｖ２から３次元虚像Ｖ３に表示を切り替える際、奥行き方向Ｙにおける視認者Ｕから離れる方向に延びるように表示領域Ｃの長さＬを長くする。
この構成によれば、２次元虚像Ｖ２から３次元虚像Ｖ３に表示を切り替える際であっても、表示領域Ｃにおける視認者Ｕ側の前面Ｆが固定されるため、視認者Ｕに違和感を与えることを抑制できる。
また、表示領域Ｃにおける視認者Ｕ側の前面Ｆには文字からなる車速Ｖ３ａが表示される。これにより、車速Ｖ３ａを固定しつつ表示領域Ｃの長さＬを変化させることができ、視認性を向上させることができる。

（７）２次元虚像Ｖ２と３次元虚像Ｖ３とは互いに同一内容の情報を含む。
この構成によれば、２次元虚像Ｖ２と３次元虚像Ｖ３との間で表示を切り替えた場合であっても、視認者Ｕに違和感を与えることを抑制できる。

（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。

上記実施形態においては、明るさ判定部１７１は、照度検出部３２０により検出された照度に応じて周囲の明るさを判定していたが、これに限らず、現在の位置と現在の時刻に基づき周囲の明るさを判定してもよい。
詳しくは、ＨＵＤ装置１００は、図２に一点鎖線で示すように、さらに、車両３００の位置情報を取得する位置情報取得部３１０と、現在の時刻を検出する時計３１５と、を備える。位置情報取得部３１０は、ＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System)衛星から随時ＧＮＳＳ情報を取得する。
制御部１７０のメモリ（図示略）には、車両３００の位置（例えば国、都道府県、区市町村）及び時刻に明るさが関連づけられたデータテーブルが記憶されている。そして、明るさ判定部１７１は、記憶されたデータテーブルを参照しつつ、位置情報取得部３１０により取得された車両３００の位置と時計３１５により検出された時刻に基づき現在の周囲の明るさを判定する。この時刻には年月日に係る情報が付加されてもよい。
また、明るさ判定部１７１は、インターネットを介して天気等の情報を取得し、その取得した情報に基づき周囲の明るさを判定してもよい。

また、明るさ判定部１７１は、時計３１５により検出された時刻に基づき、現在が昼、夜の何れであるかを判別し、昼と判別されたときには２次元虚像Ｖ２を表示し、夜と判別されたときには３次元虚像Ｖ３を表示してもよい。例えば、現在の時刻が昼の時間帯（例えば６時〜１７時）である場合には昼であると判別し、夜の時間帯（例えば１７時〜６時）である場合には夜であると判別してもよい。昼の時間帯及び夜の時間帯は、季節に応じて変更されてもよいし、視認者Ｕにより調整されてもよい。
また、制御部１７０は、位置情報取得部３１０により取得された車両３００の位置と時計３１５により検出された年月日及び時刻に基づき、現在が昼、夜の何れであるかを判別してもよい。
詳しくは、制御部１７０は、明るさ判定部１７１により判定された明るさが閾値Ｔｈを超えて、かつ現在が昼であると判別している場合には２次元虚像Ｖ２を表示する。
また、制御部１７０は、明るさ判定部１７１により判定された明るさが閾値Ｔｈを超えても、現在が夜であると判別している場合には３次元虚像Ｖ３を表示する。これにより、例えば、夜に車両３００が照明灯からの光を受けて明るさが閾値Ｔｈを超えた場合であっても３次元虚像Ｖ３が維持される。よって、夜に２次元虚像Ｖ２が表示されることが抑制されるとともに、短時間で２次元虚像Ｖ２と３次元虚像Ｖ３間で表示が切り替わることが抑制される。
また、制御部１７０は、明るさ判定部１７１により判定された明るさが閾値Ｔｈ以下であって、かつ現在が夜であると判別している場合には３次元虚像Ｖ３を表示する。
また、制御部１７０は、明るさ判定部１７１により判定された明るさが閾値Ｔｈ以下であっても、現在が昼であると判別している場合には２次元虚像Ｖ２を表示する。これにより、例えば、昼に車両３００が構造物の影に入り、明るさが閾値Ｔｈ以下となった場合であっても２次元虚像Ｖ２が維持される。よって、昼に２次元虚像Ｖ２が表示されることが抑制されるとともに、短時間で２次元虚像Ｖ２と３次元虚像Ｖ３間で表示が切り替わることが抑制される。

また、明るさ判定部１７１は、車両３００に搭載されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）から取得した車両情報に基づき周囲の明るさを判定してもよい。
例えば、明るさ判定部１７１は、車両情報にヘッドライトがオンされている旨の情報が含まれているときに３次元虚像Ｖ３を表示し、車両情報にヘッドライトがオフされている旨の情報が含まれているときに２次元虚像Ｖ２を表示する。この構成によれば、照度検出部３２０を省略することができる。

上記実施形態においては、閾値Ｔｈは１つであったが、複数の閾値が設定されてもよい。例えば、図８に示すように、第１〜第３の閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ３が設定されてもよい。この場合、制御部１７０は、明るさと第１〜第３の閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ３との比較に基づき表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さＬを長さＬ１〜Ｌ３に設定する。
詳しくは、制御部１７０は、明るさが第１の閾値Ｔｈ１を超えた状態では、図６（ａ）に示すように、２次元虚像Ｖ２を表示する。また、明るさが第１の閾値Ｔｈ１以下であって、かつ第２の閾値Ｔｈ２を超えたとき、図６（ｂ）に示すように、表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さＬを長さＬ１に設定する。また、明るさが第２の閾値Ｔｈ２以下であって、かつ第３の閾値Ｔｈ３を超えたとき、図６（ｃ）に示すように、表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さＬを長さＬ２に設定する。また、明るさが第３の閾値Ｔｈ３以下であるとき、図６（ｄ）に示すように、表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さＬを長さＬ３に設定する。制御部１７０は、表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さＬを長さＬ１〜Ｌ３間で変更する際には、表示領域Ｃの奥行き方向Ｙの長さＬを徐々に延長又は短縮する。

２次元虚像Ｖ２と３次元虚像Ｖ３の間で表示を切り替える際の作用は上記実施形態に限らない。
例えば、図９に示すように、制御部１７０は、２次元虚像Ｖ２から３次元虚像Ｖ３に表示を切り替える際、２次元虚像Ｖ２のサイズ（面積）を徐々に小さくした後に、２次元虚像Ｖ２から３次元虚像Ｖ３へ表示を切り替え、その後、３次元虚像Ｖ３のサイズ（体積）を徐々に大きくしてもよい。
詳しくは、まず、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、２次元虚像Ｖ２の表示領域Ｃの面積を小さくする。この表示領域Ｃの面積を小さくする際、２次元虚像Ｖ２の相似形が保たれる。そして、図９（ｄ）に示すように、表示面積が小さい２次元虚像Ｖ２から体積が小さい３次元虚像Ｖ３に表示を切り替える。そして、図９（ｅ）に示すように、３次元虚像Ｖ３の表示領域Ｃの体積を大きくする。この体積を大きくする際、３次元虚像Ｖ３の相似形が保たれる。これと反対に、３次元虚像Ｖ３から２次元虚像Ｖ２に表示を切り替える場合には、制御部１７０は、３次元虚像Ｖ３のサイズ（体積）を徐々に小さくした後に、３次元虚像Ｖ３から２次元虚像Ｖ２へ表示を切り替え、その後、２次元虚像Ｖ２のサイズ（面積）を徐々に大きくしてもよい。この構成によれば、より円滑に２次元虚像Ｖ２と３次元虚像Ｖ３の間で表示を切り替えることができる。
また、この構成において、図１０に示すように、制御部１７０は、２次元虚像Ｖ２の表示領域Ｃのサイズ（面積）を徐々に小さくした後に点Ｐｃを表示し、その点Ｐｃから３次元虚像Ｖ３に表示を切り替えてもよい。この点以外は、上記図９の作用と同様である。

また、図１１に示すように、制御部１７０は、２次元虚像Ｖ２から３次元虚像Ｖ３に表示を切り替える際、２次元虚像Ｖ２を第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に移動させた後に３次元虚像Ｖ３に表示を切り替え、３次元虚像Ｖ３の表示領域Ｃの長さＬを長くしてもよい。この際、表示領域Ｃの前面Ｆが第１の位置Ｐ１に近づくように３次元虚像Ｖ３の表示領域Ｃの長さＬを長くする。これと反対に、３次元虚像Ｖ３から２次元虚像Ｖ２に表示を切り替える場合には、制御部１７０は、３次元虚像Ｖ３の表示領域Ｃの長さＬを短くした後に２次元虚像Ｖ２に表示を切り替え、２次元虚像Ｖ２を第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に移動させてもよい。この構成によれば、より円滑に２次元虚像Ｖ２と３次元虚像Ｖ３の間で表示を切り替えることができる。
なお、図９〜図１１の何れの構成においても、第１の実施形態のように明るさが閾値Ｔｈを跨いだときに、短時間で２次元虚像Ｖ２と３次元虚像Ｖ３間で表示を切り替えてもよいし、上述した変形例のように判定された明るさに応じて虚像Ｖの表示領域Ｃのサイズ等を順次切り替えてもよい。

上記実施形態における照度検出部３２０は、自動でヘッドライトを点灯させるオートヘッドライトにおいて利用されるものであってもよい。この構成によれば、車両３００の構成を簡素化することができる。
また、上記実施形態においては、照度検出部３２０はフロントガラス２００の上部に設けられていたが、フロントガラス２００の下部に設けられていてもよい。また、照度検出部３２０は、ＨＵＤ装置１００の筐体１１０の内部、例えば、カバー１１２に対向する位置に設けられていてもよい。

上記実施形態において、閾値Ｔｈは、図示しない操作部への視認者Ｕによる操作により調整可能に構成されていてもよい。

上記実施形態における閾値Ｔｈは、短時間で２次元虚像Ｖ２と３次元虚像Ｖ３が切り替わることを防ぐためにヒステリシスを持って設定されてもよい。この場合、例えば、２次元虚像Ｖ２から３次元虚像Ｖ３へ表示を切り替える際の閾値よりもその後に３次元虚像Ｖ３から２次元虚像Ｖ２へ表示を戻す際の閾値を高く設定する。同様に、３次元虚像Ｖ３から２次元虚像Ｖ２へ表示を切り替える際の閾値よりもその後に２次元虚像Ｖ２から３次元虚像Ｖ３へ表示を戻す際の閾値を低く設定する。

上記実施形態においては、制御部１７０は、明るさが閾値Ｔｈを超えたときには２次元虚像Ｖ２を表示し、明るさが閾値Ｔｈ以下のときには３次元虚像Ｖ３を表示していた。しかし、明るさに関わらず、３次元虚像Ｖ３を維持してもよい。この場合、明るさに応じて３次元虚像Ｖ３を表示する表示領域Ｃの長さＬを調整することで、明るさに適した３次元虚像Ｖ３を表示させることができる。例えば、周囲が明るい場合には、３次元虚像Ｖ３を表示する表示領域Ｃの長さＬが短く設定される。このため、虚像Ｖを視認する際に視認者Ｕにかかる負担を低減することができる。

上記実施形態においては、図４（ａ）に示すように、表示領域Ｃの前面Ｆには車速Ｖ３ａが表示されていたが、これに限らず、ガソリン又は電池残量、エンジン回転数、カーナビゲーション表示、ウインカー表示等の各種車両情報が文字、図形又は記号により表示されてもよい。

上記実施形態においては、ＨＵＤ装置１００は車両３００に搭載されていたが、車両３００以外の飛行機、船等の乗り物に搭載されていてもよい。また、ＨＵＤ装置１００は表示光Ｌを透光部材の一例であるフロントガラス２００に照射していたが、透光部材はフロントガラス２００に限らず専用のコンバイナであってもよい。

上記実施形態のＨＵＤ装置１００は、パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式などを含む視差分割方式、ライトフィールド方式やホログラム方式を含む空間再生方式、特許文献２に開示されているように透過率を調整可能な調光層を有する複数のスクリーンを厚み方向に重ねて配置し、複数のスクリーンに向けてプロジェクタが投射像を高速で切り替えながら投影し、投射像の高速切り替えに応じて、複数のスクリーンがそれぞれ調光率を適宜調整することで３次元の実像を装置内部に表示する透過率調整スクリーン方式、特許文献３に開示されているように複数の液晶表示素子を厚み方向に重ねることで３次元の実像を装置内部に表示する方式などを採用してもよい。

１００ ＨＵＤ装置
１１０ 筐体
１１１ 開口部
１１２ カバー
１２０ 表示器
１２１ バックライト
１２２ 表示素子
１３０ スクリーン
１４０ スクリーン位置調整部
１５０ 平面鏡
１６０ 凹面鏡
１７０ 制御部
１７１ 明るさ判定部
１７２ 画像生成部
１７３ 表示領域調整部
２００ フロントガラス
３００ 車両
３０１ ダッシュボード
３１０ 位置情報取得部
３１５ 時計
３２０ 照度検出部

Claims (7)

1. 表示光を透光部材に出射することで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、
   前記表示光を出射する表示器と、
   周囲の明るさを判定する明るさ判定部と、
   前記虚像を表示可能な表示領域の奥行き方向の長さを調整する表示領域調整部と、
   前記明るさ判定部により判定された前記明るさに応じて前記表示領域調整部を介して前記奥行き方向における前記表示領域の長さを調整する制御部と、を備える、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記制御部は、前記明るさ判定部により判定された前記明るさが暗くなると前記奥行き方向における前記表示領域の長さを長くする、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 周囲の照度を検出する照度検出部を備え、
   前記明るさ判定部は、前記照度検出部により検出された前記照度に応じて前記明るさを判定する、
   請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記制御部は、前記明るさ判定部により判定された前記明るさが閾値を超えたときには前記虚像を２次元的に表す２次元虚像を前記表示領域に表示し、前記明るさが前記閾値以下のときには前記虚像を３次元的に表す３次元虚像を前記表示領域に表示する、
   請求項１から３の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記制御部は、前記２次元虚像と前記３次元虚像との間で表示を切り替える際には前記奥行き方向における前記表示領域の長さを徐々に変化させる、
   請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記制御部は、前記２次元虚像から前記３次元虚像に表示を切り替える際、前記奥行き方向における視認者から離れる方向に延びるように前記表示領域の長さを長くする、
   請求項４又は５に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
7. 前記２次元虚像と前記３次元虚像とは互いに同一内容の情報を含む、
   請求項４から６の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。