JP2021039205A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 傾斜面を有する虚像表示面を用いて虚像を表示する場合に、ユーザーに近い側に表示される情報等の視認性を向上させる。【解決手段】 虚像表示面ＰＳ１が、車両１に近い側の近端部Ｕ１から遠い側の遠端部Ｕ３へと一体的に延びる曲面であり、かつ近端部を含み、かつ路面４０上の立像の虚像Ｇ１が表示される立像ＨＵＤ領域Ｚ１と、立像ＨＵＤ領域Ｚ１よりも遠方に位置し、かつ立像の虚像Ｚ１よりも、路面４０側に傾斜している傾斜像の虚像Ｇ２が表示される傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２と、に区別され、表示制御部３００は、表示面１６４の画像表示領域４５を、立像ＨＵＤ領域Ｚ１に対応する第１の表示領域Ｚ１’と、傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２に対応する第２の表示領域Ｚ２’に区分し、第１の表示領域に第１の画像ＲＧ１を表示させ、第２の表示領域に第２の画像ＲＧ２を表示させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のウインドシールドやコンバイナ等に虚像を表示するヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ−ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＨＵＤ）装置等に関する。

結像面である虚像表示面を、路面に対して所定の角度だけ傾いている傾斜面とする技術は、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２０１８−１２０１４１号公報（例えば、図１［００１４］等）

特許文献１では、傾斜面である虚像表示面を用いて、奥行き方向（車両の前後方向）における表現力を高めた表示を行うことができる。但し、例えば、ユーザーに近い側に表示される文字（例えば、車速表示）、あるいは図形や記号（例えば、燃料の残量が少ないことを示す注意喚起表示としてのアイコン）等は、奥行き感よりも、ユーザーに正対するように表示すること、言い換えれば、ユーザーに向き合うように、路面に対して少なくともある程度の角度をもって立設する表示であることが重視される。

言い換えれば、例えば常時表示される情報（文字、数値あるいはアイコン等を含む場合が多い）は、ユーザーから見て立っているように見えるように表示することが望ましく、傾斜した表示では、その意味内容をユーザーが視認しづらくなり、あるいは、違和感が生じることになる。

特許文献１では、路面に対して所定角度を有する傾斜面としての虚像表示面が用いられるため、ユーザーに近い側において、立っているように見える立像（例えば、文字やアイコン等を含み、車両状態や車両周辺の状況等を示す情報表示等）の虚像を形成することがむずかしいのは否めない。

本発明は、傾斜面を有する虚像表示面を用いて虚像を表示する場合に、ユーザーに近い側に表示される情報等の視認性を向上させることが可能なＨＵＤ装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。

第１の態様において、ヘッドアップディスプレイ装置は、
車両に設けられた反射透光部材に表示光を投影し、前記反射透光部材を透過する実景に重ねて前記反射透光部材に反射された表示光により虚像を生成して表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置であって、
画像を表示する表示面を有する表示部と、前記虚像の表示を制御する表示制御部と、前記表示光を、前記反射透光部材に投影する光学部材を含む光学系と、を有し、
虚像が結像する結像面としての虚像表示面が、前記車両に近い側の近端部から遠い側の遠端部へと一体的に延びる曲面であると共に、
路面と前記近端部との間の第１の距離よりも、前記路面と前記遠端部との間の第２の距離が大きく、
又は、
路面と前記近端部との間の第１の距離よりも、前記路面と前記遠端部との間の第２の距離が小さく、
さらに、前記虚像表示面は、
前記近端部を含み、かつ前記路面上の立像の虚像が表示される立像ＨＵＤ領域と、
前記立像ＨＵＤ領域よりも遠方に位置し、かつ前記立像の虚像よりも、前記路面側に傾斜している傾斜像の虚像が表示される傾斜像ＨＵＤ領域と、に区別され、
前記表示制御部は、
前記表示面の画像表示領域を、前記立像ＨＵＤ領域に対応する第１の表示領域と、前記傾斜像ＨＵＤ領域に対応する第２の表示領域に区分し、
前記第１の表示領域に第１の画像を表示させ、
前記第２の表示領域に第２の画像を表示させる。

第１の態様では、車両に近い側の近傍部が遠い側の遠端部よりも路面に近い態様の傾斜面、又は、近傍部が遠端部よりも路面から遠い態様の傾斜面（先の傾斜面とは傾きが逆の傾斜面）の虚像表示面を用いて表示を行うが、近傍部を含む虚像表示面の一部の領域を路面側に曲げて、その領域（立像ＨＵＤ領域）にて路面に対して立つような虚像の表示を可能とする。これにより、例えば常時表示される文字、数値あるいはアイコン等からなる情報（例えば車速表示等）を立像としてユーザーに示すことができる。よって、違和感がなく、視認し易い情報の提示が可能となる。

一方、立像ＨＵＤ領域よりも車両の前後方向における遠方に位置する領域（傾斜像ＨＵＤ領域）では、斜めの虚像表示面では位置に応じて虚像表示距離（結像距離）が異なることを利用して、奥行き感が重視される情報を臨場感をもって表示することができる。よって、例えば、ナビゲーション用の矢印等を、ユーザーが直感的に理解し易いようにして提示することが可能である。

本態様では、表示制御部は、表示部の表示面を、立像ＨＵＤ領域／傾斜像ＨＵＤ領域に対応する第１の表示領域／第２の表示領域に区分し、第１の表示領域には立像として表示するべき第１の画像を表示させ、第２の表示領域には傾斜像（一部が路面に重畳されるものを含む）として表示するべき第２の画像を表示させる。これによって、例えば、車両情報や車両の周辺情報のように、所定の虚像表示距離に表示することが望ましい情報を、その所定の虚像表示距離における立像として表示すること、及び、例えば車両誘導情報である矢印等を路面の延びる方向に延在させて傾斜像として表現し、奥行き感のある表示を実現することの双方を実現できる。

第１の態様に従属する第２の態様において、
前記表示部の表示面は、前記光学系の光軸に対して斜めに配置されており、
前記虚像表示面の曲面の形状は、前記光学系における全領域又は一部の領域の光学的特性を調整すること、前記光学部材と前記表示面との配置を調整すること、前記表示面の形状を調整すること、又はこれらの組み合わせにより調整されてもよい。

第２の態様では、表示部の表示面が、光学系の光軸（主光線に平行な方向）に対して斜めに配置されており（言い換えれば、光軸に対して直交する方向から所定角度だけ傾いた状態で配置されており）、虚像表示面の曲面の形状が、光学系の光学的特性、光学部材と表示面との相対的配置（相対的位置関係）、及び表示面の形状の各調整の少なくとも一つ（これらの組み合わせを含む）によって実現される。

一例をあげると、表示部の表示面の傾斜の態様及び程度によって、虚像表示面の全体的な傾斜の態様及び程度を調整し、また、光学部材と表示面との位置関係の調整によって（例えば表示面を回動させて光学部材との相対的関係を異なるものとすることによって）、傾斜面である虚像表示面の、路面から離れる程度を調整し、また、光学部材である曲面ミラー（凹面鏡等）の反射面の形状を調整し（あるいは、表示部の表示面の形状を調整し）て虚像表示面の車両に近い側の端部（近傍部）付近の虚像表示距離を変更することで、近傍部付近を路面側に曲げて路面に対して立つように制御する（言い換えれば、立面化する）。これによって、多様な虚像表示面の形状を柔軟に実現することができる。

第１及び第２の態様に従属する第３の態様において、
前記虚像表示面における前記傾斜像ＨＵＤ領域の面積は、前記立像ＨＵＤ領域の面積よりも大きく設定されてもよい。

第３の態様では、傾斜像ＨＵＤ領域の面積を大きく設定することで、奥行き感のある表示が可能な領域（言い換えれば、奥行き方向の表現力をもった領域）を広く確保し、臨場感のある奥行き表示を実現し易いようにしている。言い換えれば、傾斜像ＨＵＤ領域を効果的に活用した表示がし易くなっており、立像ＨＵＤ領域が存在するからといって、大きな制約を受けることがない。従って、例えば、直感的で臨場感のある虚像にて、誘導情報（例えば矢印）等をユーザーに提示することができる。

第１乃至第３の何れか１つの態様に従属する第４の態様において、
前記立像としての前記第１の画像は、ユーザーから見た奥行き感のある表示よりも、前記ユーザーに向かい合うように表示することが重視される正対画像であり、
前記傾斜像としての前記第２の画像は、前記ユーザーに向かい合うように表示することよりも、前記ユーザーから見た奥行き感のある表示が重視される奥行き画像であってもよい。

ユーザーに提示される情報としては、ユーザーに対する直感的な情報伝達が意図される奥行き感のある表示（言い換えれば、奥行方向への表現力を備えた表示）と、手前側に表示されることが多い、ユーザーに正対している情報画像(文字、数値やアイコン等の正対画像)とに大別される。虚像表示面が傾斜面であるＨＵＤ装置では、正対画像の虚像をユーザーに近い側に表示すると、ユーザーの視差に起因して正対して見えない、あるいは見る際に違和感を覚える場合もあり得るのであるが、本発明によれば、この問題は解消される。

言い換えれば、傾斜像ＨＵＤによって、距離差を付けた表現により距離成分を含む情報（奥行方向への表現力を備えた表示）に関する認知性を高めて臨場感のある表示ができ、一方、虚像表示面のユーザーに近い側の端部付近を路面側に曲げることで、ユーザーに正対させて表示すべき正対画像の虚像を路面に対して立つ虚像（立像）とすることができ、見易く、違和感のない表示（例えば常時表示等）が可能となる。

第１乃至第４の何れか１つの態様に従属する第５の態様において、
前記立像としての前記第１の画像は、文字、図形、記号の少なくとも１つを含む、前記車両の情報、前記車両の周囲の情報、ナビゲーション情報の少なくとも１つである情報画像であり、
前記傾斜像としての前記第２の画像は、前記車両、又は他車両の進行に関する矢印の図名、又は矢印以外の図形を含む情報画像であってもよい。

本態様では、車両の情報、前記車両の周囲の情報、及びナビゲーション情報等は、表示の正確性、素早い認知性等が要求され、また、車速表示等は常時表示されることも多いことから、立像ＨＵＤによってユーザーの手前側に、路面に対して、ある程度以上の角度で立つ態様（立設する態様）で見易く表示される。なお、これらの情報としては、例えば、車速表示、道路の制限速度情報、ターンバイターン情報（例えば、交差点名称情報、ＰＯＩ（地図上の特定地点）情報等）、アイコンや文字による各種表示等が挙げられる。

また、自車両、又は他車両の進行に関する矢印の図形、及び矢印以外の図形を含む情報等は、図形を主体としており、直感的な把握性や、違和感なく距離情報を感得できること等が重要である。従って本態様では、傾斜像ＨＵＤによって奥行き感のある表示がなされる。なお、これらの情報としては、ルートガイドとしての矢印情報、凍結している路面領域を示す着色された図形情報、あるいは、ユーザーである運転者のハンドルや機器の操作等を支援するＡＤＡＳ（先進運転支援システム）の情報をあげることができる。

本態様によれば、路面に正確に重畳された第１の虚像と、路面から立設する第２の虚像とによって、臨場感に溢れた、見易く表現力の高い表示が実現され、視認性が向上する。

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。

図１（Ａ）は、ウインドシールドを介してユーザーが視認する虚像の一例を示す図、図１（Ｂ）は、虚像表示面上における虚像表示の様子を示す図、図１（Ｃ）は、表示部の表示面における画像表示の一例を示す図である。 図２（Ａ）は、車両に搭載されたＨＵＤ装置の構成、及び虚像表示面の一例を示す図、図２（Ｂ）、（Ｃ）は、図２（Ａ）に示される虚像表示面を実現する手法の例を示す図である。 図３（Ａ）は、光学系である曲面ミラー（凹面鏡）の曲面形状、及び焦点の一例（図２（Ｃ）に対応する）を説明するための図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の曲面ミラーの形状に対応した虚像表示面の形状を示す図である。 図４（Ａ）は、ウインドシールドを介してユーザーが視認する虚像の他の例（傾斜像ＨＵＤ表示、立像ＨＵＤ表示を含み、図１（Ａ）とは虚像表示面の傾きが逆である例）を示す図、図４（Ｂ）は、虚像表示面上における虚像表示の様子を示す図、図４（Ｃ）は、表示部の表示面における画像表示の一例を示す図である。 図５（Ａ）は、光学系である曲面ミラー（凹面鏡）の曲面形状、及び焦点の一例（図４に対応する）を説明するための図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の曲面ミラーの形状に対応した虚像表示面の形状を示す図である。 図６は、ＨＵＤ装置における光学系の具体例を示す図である。 図７は、ＨＵＤ装置のシステム構成の一例を示す図である。 図８は、ＨＵＤ装置の全体の構成の一例を示す図である。 図９は、表示制御部による表示処理の手順の一例を示すフローチャートである。

以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

図１を参照する。図１（Ａ）は、ウインドシールドを介してユーザーが視認する虚像の一例を示す図、図１（Ｂ）は、虚像表示面上における虚像表示の様子を示す図、図１（Ｃ）は、表示部の表示面における画像表示の一例を示す図である。

図１（Ａ）において、車両（自車両）１のウインドシールド（フロントガラス）が、被投影部材（光の反射性と透光性を備える部材）として機能する。被投影部材は、言い換えれば、反射透光部材２である。なお、被投影部材（反射透光部材２）であるウインドシールドは、コンバイナ等であってもよい。ＨＵＤ装置は、車両１に設けられた反射透光部材２に表示光を投影し、反射透光部材２を透過する実景に重ねて、反射透光部材２に反射された表示光により虚像を生成して表示する。

ＨＵＤ装置は、例えば、ダッシュボード４１（図１（Ｂ）参照）の内部に配置されている。

虚像は、ウインドシールド（反射透光部材２）内の、虚像表示領域３に表示される。図１（Ａ）では、ユーザー（運転者等）から見て手前側に、車速表示（「５０ｋｍ／ｈ」という表示）の虚像ＳＰが表示されている。この車速表示ＳＰの虚像は、広義には、「立像」の虚像、言い換えれば、ユーザーに正対するように表示される「正対画像」の虚像Ｇ１ということができる。

また、「立像（正対画像）」の虚像Ｇ１は、ユーザーから見て手前側に常時表示される非重畳コンテンツ（対象への重畳が意図されない、例えば車両１の状態や車両１の周囲の状況等を示すもの）の表示であってもよく、また、文字、図形、記号等の少なくとも１つからなるナビゲーション表示等であってもよい。

一方、奥側に、車両１の前方に直線的に延びる路面４０を覆うように、かつ車両１に近い側から遠い側へと緩やかに上昇しつつ延びる曲面状のナビゲーション用矢印ＡＷが表示されている。矢印ＡＷの表示は、立体的な独特の視覚を与えるものであり、臨場感のある美観（美感）にも優れた表示となっている。この矢印ＡＷの表示は、広義には、傾斜像として表示される、距離情報（奥行き情報）を備える「奥行き画像」の虚像Ｇ２ということができる。なお、本明細書において「曲面」は、その一部において平面である部分が含まれることも許容される。

「奥行き画像」の虚像Ｇ２は、車両１、又は他車両の進行に関する矢印の図形、及び矢印以外の図形（例えば、進行方向を示す三角形の図形）を含む情報画像であってもよく、その図形は、例えば、路面４０を覆うように、かつ少なくとも主要部が路面４０から離れており、さらに路面４０に沿って描かれる図形等（言い換えれば、「路面に重なる視覚を与える図形等」、あるいは「路面に沿って延在する図形等」）であってもよい。

また、図１（Ａ）の例では、ステアリングホイール（広義には、ステアリングハンドル）７の近傍に、ＨＵＤ装置等のオン／オフの切り換えや、動作モード等を設定可能な操作部９が設けられている。また、フロントパネル１１の中央には、表示装置（例えば、液晶表示装置）１３が設けられている。表示装置１３は、例えば、ＨＵＤ装置による表示の補助用に用いることができる。なお、この表示装置１３は、タッチパネル等を有する複合型のパネルであってもよい。

次に、図１（Ｂ）を参照する。車両（自車両）１に搭乗しているユーザー（運転者等）の視点（眼）Ａから見て、結像面である虚像表示面ＰＳ１は、車両１に近い側の近端部Ｕ１から遠い側の遠端部Ｕ３へと一体的に延びる曲面であると共に、路面４０と近端部Ｕ１との間の第１の距離ｈ１よりも、路面４０と遠端部Ｕ３との間の第２の距離ｈ２が大きく設定されている。

さらに、虚像表示面ＰＳ１は、近端部Ｕ１を含み、かつ路面４０上の「立像（正対画像）」の虚像Ｇ１が表示される立像ＨＵＤ領域Ｚ１（図中、破線で囲まれて示されている）と、立像ＨＵＤ領域Ｚ１よりも遠方（車両１の前後方向（Ｚ方向）における前方）に位置し、かつ「立像（正対画像）」の虚像Ｇ１よりも、路面４０側に傾斜している傾斜像（奥行き画像）の虚像Ｇ２が表示される傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２と、に区別される。なお、中間部Ｕ２は、立像ＨＵＤ領域Ｚ１と傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２との境界に位置する、虚像表示面ＰＳ１上の箇所（あるいは点）である。

なお、立像（正対画像）の虚像Ｇ１は、第１の虚像Ｇ１と言い換えることができる。また、傾斜像（奥行き画像）の虚像Ｇ２は、第２の虚像Ｇ２と言い換えることができる。

また、ユーザーの視点Ａ（あるいは、車両１等に設定される、視点Ａに相当する基準点）から虚像表示面ＰＳ１の近端部Ｕ１までの距離（「結像距離」、言い換えれば「虚像表示距離」）はＬ１であり、中間部Ｕ２までの距離はＬ２であり、遠端部Ｕ３までの距離はＬ３である。但し、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係が成立する。

虚像表示面ＰＳ１の路面４０に沿う長さ（延在範囲）は、例えば、１０ｍ〜３０ｍ程度とすることができる。

また、図１（Ｂ）から明らかなように、虚像表示面ＰＳ１における傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２の面積は、立像ＨＵＤ領域Ｚ１の面積よりも大きく設定されている（但し、これに限定されるものではない）。

傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２の相対的な面積を大きく設定することで、奥行き感のある表示が可能な領域（言い換えれば、奥行き方向の表現力をもった領域）を広く確保し、臨場感のある奥行き表示を実現し易いようにしている。言い換えれば、傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２を効果的に活用した表示がし易くなっており、立像ＨＵＤ領域Ｚ１が存在するからといって、大きな制約を受けることがない。従って、例えば、直感的で臨場感のある虚像にて、誘導情報（例えば矢印）等をユーザーに提示することができる。

次に、図１（Ｃ）を参照する。図１（Ｃ）は、表示制御部（図８の符号３００）による表示制御の一例を示している。なお、ＨＵＤ装置の具体的構成については後述する。

表示制御部（図８の符号３００）は、表示部１６０の表示面１６４の画像表示領域４５を、例えば、ユーザーから見た場合の近傍側と遠方側との境界である境界位置ＬＮ’を基準として、立像ＨＵＤ領域Ｚ１に対応する第１の表示領域Ｚ１’と、傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２に対応する第２の表示領域Ｚ２’に区分する。

そして、表示制御部（図８の符号３００）は、第１の表示領域Ｚ１’の所定位置に、第１の画像ＲＧ１（ここでは、車速表示ＳＰ’）を表示させ、第２の表示領域Ｚ２’の所定位置に、第２の画像ＲＧ２（ここでは、ナビゲーション用の矢印の図形ＡＷ’）を表示させる。

なお、光学系の構成によっては、図１（Ｃ）における「画角上端」と「画角下端」は、逆になる場合がある。このときは、図１（Ｃ）の表示画像は、上下が逆転して表示されることになる。

また、図１（Ｃ）において、Ｕ１’、Ｕ２’、Ｕ３’の各点は、図１（Ｂ）における、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３の各点に対応する。また、表示面１６４における横方向は、実空間における車両１の「左右方向（Ｘ方向）」に対応し、また、縦方向は、実空間における路面４０に垂直な方向である「高さ方向（Ｙ方向）」に対応する。

また、図１（Ｃ）において破線で描かれている、道路の側線５１及びセンターライン５３は、車両１の前方を撮像した画像に画像処理を施すことにより検出されるものである。

図１（Ｃ）において、第１の画像ＲＧ１としては、車両の情報、前記車両の周囲の情報、及びナビゲーション情報等を例示することができる。これらは、表示の正確性、素早い認知性等が要求され、また、車速情報等は常時表示されることも多いことから、立像ＨＵＤによってユーザーの手前側に、路面４０に対して、ある程度以上の角度（所定角度、あるいは立像の閾値角度）で立つ態様（立設する態様）で見易く表示される。なお、これらの情報としては、具体的には、車速表示、道路の制限速度情報、ターンバイターン情報（例えば、交差点名称情報、ＰＯＩ（地図上の特定地点）情報等）、アイコンや文字による各種表示等が挙げられる。

また、第２の画像ＲＧ２としては、自車両、又は他車両の進行に関する矢印の図形、及び矢印以外の図形を含む情報等を挙げることができる。これらは、図形を主体としており、直感的な把握性や、違和感なく距離情報を感得できること等が重要である。なお、第２の画像ＲＧ２に、例えば文字が含まれることを排除するものではない。奥行きを有する図形による情報画像は、傾斜像ＨＵＤによって奥行き感のある虚像として表示されることになる。なお、これらの情報としては、具体的には、ルートガイドとしての矢印情報、凍結している路面領域を示す着色された図形情報、あるいは、ユーザーである運転者のハンドルや機器の操作等を支援するＡＤＡＳ（先進運転支援システム）の情報等をあげることができる。

図１（Ｃ）に示すような表示制御が実施されることにより、図１（Ａ）に示すような臨場感のある虚像表示が実現される。言い換えれば、路面４０に対してある程度の角度以上で立っている立像である第１の虚像と、例えば路面４０を覆うようにして、車両１の前後方向に沿って延在する矢印の図形からなる第２の虚像と、を併用して、臨場感に溢れた、見易く表現力の高い表示を実現することができる。よって、ＨＵＤ装置における虚像表示の視認性が向上する。

次に、図２を参照する。図２（Ａ）は、車両に搭載されたＨＵＤ装置の構成、及び虚像表示面の一例を示す図、図２（Ｂ）、（Ｃ）は、図２（Ａ）に示される虚像表示面を実現する手法の例を示す図である。

また、図２において、車両１の前方に沿う方向（前後方向ともいう）をＺ方向とし、車両１の幅（横幅）に沿う方向（左右方向）をＸ方向とし、車両１の高さ方向（平坦な路面４０に垂直な線分の、路面４０から離れる方向）をＹ方向とする。

また、以下の説明では、虚像表示面の形状の説明等において、上、下、という表現をする。ここでは、説明の便宜上、路面４０に垂直な線分（法線）に沿う方向（車両１の高さ方向でもある）を上下方向とする。路面が水平である場合は、鉛直下向きが下方であり、その反対方向が上方である。この点は、前掲の図面の説明にも適用され得る。

図２（Ａ）に示されるように、車両（自車両）１のダッシュボード４１の内部に、本実施例のＨＵＤ装置（路面ＨＵＤ及び路上ＨＵＤを併用するＨＵＤ装置）１０１が搭載されている。

ＨＵＤ装置１０１は、画像を表示する表示面１６４を有する表示部（画像表示部と言う場合もあり、具体的には例えばスクリーン）１６０と、画像を表示する表示光Ｋを、反射透光部材２であるウインドシールドに投影する光学部材を含む光学系１２０と、投光部（画像投射部）１５０と、を有し、光学部材は、反射面１７９を有する曲面ミラー（凹面鏡、あるいは拡大反射鏡ともいう）１７０を有し、その曲面ミラー１７０の反射面１７９は、曲率半径が一律である形状ではなく、例えば複数の曲率半径をもつ部分領域の集合からなる形状とすることができ、例えば自由曲面の設計手法を利用することができる（自由曲面そのものであってもよい）。なお、自由曲面とは、単純な数式では表わすことができない曲面であり、空間に交点と曲率をいくつか設定し、高次方程式でそれぞれの交点を補間して曲面を表現するものである。反射面１７９の形状は、虚像表示面ＰＳ１の形状や路面との関係に、かなり大きな影響を与える。

なお、虚像表示面ＰＳ１の形状は、曲面ミラー（凹面鏡）１７０の反射面１７９の形状の他、ウインドシールド（反射透光部材２）の曲面形状や、光学系１２０内に搭載される他の光学部材（例えば補正鏡）の形状にも影響される。また、表示部１６０の表示面１６４の形状（一般的には平面だが、全体又は一部が非平面となり得る）や、反射面１７９に対する表示面１６４の配置にも影響される。但し、曲面ミラー（凹面鏡）１７０は拡大反射鏡であり、虚像表示面の形状に与える影響はかなり大きい。また、曲面ミラー（凹面鏡）１７０の反射面１７９の形状が異なれば、実際に、虚像表示面の形状が変化する。

また、近端部Ｕ１から遠端部Ｕ３へと一体的に延びる虚像表示面ＰＳ１は、光学系の光軸（主光線に対応する主光軸）に対して、表示部１６０の表示面１６４を９０度未満の交差角で斜めに配置することにより形成することができる。

また、虚像表示面ＰＳ１の曲面の形状は、光学系における全領域又は一部の領域の光学的特性を調整すること、光学部材と表示面１６４との配置を調整すること、表示面１６４の形状を調整すること、又はこれらの組み合わせにより調整されてもよい。このようにして、虚像表示面の形状を、多様に調整することができる。これによって、立像ＨＵＤ領域Ｚ１及び傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２を有する虚像表示面ＰＳ１を実現することができる。

以下、具体的に説明する。図２（Ｂ）の左側及び左下に示すように、表示部１６０の表示面１６４の傾斜の態様及び程度によって、虚像表示面ＰＳの全体的な傾斜の態様及び程度を調整する。なお、図２（Ｂ）の例では、ウインドシールド（反射透光部材２）の曲面による虚像表示面の歪みが、曲面ミラー（凹面鏡等）１７０の反射面１７９の曲面形状によって補正されて、結果的に平面の虚像表示面ＰＳが生成されるものとする。

また、図２（Ｂ）の右側及び左下に示すように、光学部材（ここでは曲面ミラー（凹面鏡等）１７０）と表示面１６４との位置関係の調整によって、言い換えれば、例えば表示面１６４を回動させて光学部材（曲面ミラー１７０）との相対的関係を異なるものとすることによって、傾斜面である虚像表示面ＰＳの、路面４０から離れる程度を調整する。

また、図２（Ｃ）に示すように、光学部材である曲面ミラー（凹面鏡等）１７０の反射面の形状を調整し（あるいは、表示部１６０の表示面１６４の形状を調整し）て虚像表示面ＰＳの車両１に近い側の端部（近端部）Ｕ１付近の虚像表示距離を変更することで、近端部Ｕ１付近を路面側に曲げて路面に対して立つように制御し（言い換えれば、立面化し）、これによって、虚像表示面ＰＳ１を得る。

図２（Ｃ）の上側に示されるように、曲面ミラー１７０の反射面１７９は、Ｎｅａｒ（近傍表示部）、Ｃｅｎｔｅｒ（中間（中央）表示部）、Ｆａｒ（遠方表示部）の３つの部分（箇所）に分けることできる。

ここで、Ｎｅａｒは、虚像表示面ＰＳ１の近端部Ｕ１に対応する表示光Ｅ１（図２（Ａ）及び（Ｂ）において一点鎖線で示されている）を生成する部分であり、Ｃｅｎｔｅｒは、虚像表示面ＰＳ１の中間部（中央部）Ｕ２に対応する表示光Ｅ２（破線で示されている）を生成する部分であり、Ｆａｒは、虚像表示面ＰＳ１の遠端部Ｕ３に対応する表示光Ｅ３（実線で示されている）を生成する部分である。

図２（Ｃ）では、Ｃｅｎｔｅｒ及びＦａｒの部分は、図２（Ｂ）に示される、平面の虚像表示面ＰＳを生成する場合の曲面ミラー（凹面鏡等）１７０と同じである。但し、図２（Ｃ）では、Ｎｅａｒの部分の曲率が、図２（Ｂ）に比べて小さく設定される（この点については、図３を用いて別途説明する）。そうすると，Ｎｅａｒの部分に対応する倍率が大きくなる。

ＨＵＤ装置の倍率（ｃとする）は、表示部１６０の表示面１６４からウインドトシールド２に至るまでの距離（ａとする）と、ウインドシールド（反射透光部材２）で反射した光が視点Ａを経由して結像点で結像するまでの距離を（ｂとする）と、ｃ＝ｂ／ａで表すことができるが、Ｎｅａｒの部分の曲率が小さくなると、ａが小さくなり、倍率が上がり、像は、車両１からより遠い位置に結像するようになる。つまり、図２（Ｃ）の場合、図２（Ｂ）の場合に比べて、虚像表示距離が大きくなる。

したがって、虚像表示面の近端部Ｕ１は、車両１から引き離されることになり、近端部Ｕ１がおじぎをする形で路面４０側に湾曲し、この結果として立像ＨＵＤ領域Ｚ１が形成される。これにより、立像ＨＵＤ領域Ｚ１と傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２とを有する虚像表示面ＰＳ１が得られる。

次に、図３を参照する。図３（Ａ）は、光学系である曲面ミラー（凹面鏡）の曲面形状、及び焦点の一例（図２（Ｃ）に対応する）を説明するための図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の曲面ミラーの形状に対応した虚像表示面の形状を示す図である。なお、図３（Ｂ）は、先に示した図２（Ａ）の右側の図を再掲したものである（但し、一部を省略している）。

図３（Ａ）の上側に示されるように、曲面ミラー（凹面鏡等）１７０のＦａｒ（遠方表示部）及びＣｅｎｔｅｒ（中間（中央）表示部）の曲率半径の相対的な程度が「中」に設定されている。一方、Ｎｅａｒ（近方表示部）については、「小」に設定されている。

図３（Ａ）の下側に示されるように、光軸ＰＬに対して傾いている表示部１６０（及び表示面１６４）に対して、曲面ミラー１７０におけるＣｅｔｅｒ（中間（中央）表示部）からＮｅａｒ（近方部）にかけて曲率半径を小さくすることによって、Ｎｅａｒ（近方部）の表示部１６０に対する焦点位置Ｆ１、Ｆ２のみを近づけ、Ｎｅａｒ（近方部）の表示倍率を上げる。なお、焦点位置Ｆ３〜Ｆ５については同じに維持されている。

なお、図３（Ａ）の場合、表示部１６０（及び表示面１６４）の上端が曲面ミラー１７０から近い側に位置し、下端が遠い側に位置している。この表示部１６０（及び表示面１６４）の傾斜の状態が、図３（Ｂ）に示される虚像表示面ＰＳ１の傾きの状態（傾きの態様及び程度）に反映されている。

曲面ミラー（凹面鏡等）１７０におけるＮｅａｒ（近方部）のみ表示倍率が高められていることから、Ｎｅａｒ（近方部）に対応する表示光Ｅ１の結像点が車両１から引き離されることになる。言い換えれば、虚像表示距離が増大する。これによって、図３（Ｃ）に示されるように、虚像表示面ＰＳ１の近端部Ｕ１付近が、頭を抑えられることになり（言い換えれば、おじぎをする形となり）、道路の路面４０側に曲がる。これによって、虚像表示面ＰＳ１の近端部Ｕ１付近が路面４０に対して立つように形成される（立像ＨＵＤ領域Ｚ１）。一方、曲面ミラー１７０のＣｅｎｔｅｒ及びＦａｒの各部については、倍率が変わらないため、平面（略平面を含む）の像面が形成される（傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２）。このようにして、立像ＨＵＤ領域Ｚ１と傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２とを備える虚像表示面ＰＳ１が実現される。

次に、図４を参照する。図４（Ａ）は、ウインドシールドを介してユーザーが視認する虚像の他の例（傾斜像ＨＵＤ表示、立像ＨＵＤ表示を含み、図１（Ａ）とは虚像表示面の傾きが逆である例）を示す図、図４（Ｂ）は、虚像表示面上における虚像表示の様子を示す図、図４（Ｃ）は、表示部の表示面における画像表示の一例を示す図である。図４において、図１と共通する部分には同じ符号を付している。また、図１と共通する構成については、説明を省略する。

図４（Ａ）において、虚像は、ウインドシールド（反射透光部材２）内の、虚像表示領域３に表示される。図４（Ａ）では、ユーザー（運転者等）から見て上側かつ手前側に、ＰＯＩ（地図上の特定地点）情報としての「コンビニ」という案内表示（虚像による表示）ＰＯがなされている。この虚像ＰＯは、広義には「立像」の虚像Ｇ３であり、言い換えれば、ユーザーに正対するように表示される「正対画像」の虚像Ｇ３でもある。虚像Ｇ３は第１の虚像ということもできる。なお、案内表示として、例えば交差点の名称等の表示を行ってもよい。

一方、奥側に、車両１の前方に直線的に延びる路面４０に沿って（路面４０を覆うように）、かつ車両１に近い側から遠い側へと滑らかに下降しつつ延びる曲面状のナビゲーション用矢印ＡＱの表示（虚像による表示）がなされている。矢印ＡＱの表示は、立体的な独特の視覚を与えるものであり、臨場感のある美観（美感）にも優れた表示となっている。この矢印ＡＱの表示は、広義には、傾斜像として表示される、距離情報（奥行き情報）を備える「奥行き画像」の虚像Ｇ４ということができる。虚像Ｇ４は、第２の虚像ということもできる。なお、「傾斜像の虚像」は、例えば、その一部が路面４０に重畳される部分を含むものであってもよい。この場合、路面４０に重畳される部分で、路面４０に張り付くような表示（路面ＨＵＤ表示）を実現させることができる。また、傾斜像の一部が、路面４０よりも下方に位置することも許容されるものとする。図４（Ｂ）において、路面４０よりも下方に位置する部分を設けた場合における路面下の領域Ｚ５を、参考として破線で示している。この場合、人は、虚像が路面よりも下に位置しないことを知っており、その認識をふまえて虚像が路面４０に正確に張り付いているように知覚することになり、正確な路面ＨＵＤ表示が実現される。

次に、図４（Ｂ）を参照する。車両（自車両）１に搭乗しているユーザー（運転者等）の視点（眼）Ａから見て、結像面である虚像表示面ＰＳ２は、車両１に近い側の近端部Ｕ４から遠い側の遠端部Ｕ６へと一体的に延びる曲面であると共に、路面４０と近端部Ｕ４との間の第１の距離ｈ３よりも、路面４０と遠端部Ｕ６との間の第２の距離ｈ４が小さく設定されている。言い換えればｈ３＞ｈ４が成立する。この点、図１（Ｂ）では、近端部Ｕ１における路面４０との距離ｈ１よりも、遠端部Ｕ３における路面４０との距離ｈ２が大きく設定されており、図１（Ｂ）と図４（Ｂ）とでは、傾斜面である虚像表示面ＰＳ１及びＰＳ２の傾斜が逆になっている。

さらに、虚像表示面ＰＳ２は、近端部Ｕ４を含み、かつ路面４０上の「立像（正対画像）」の虚像Ｇ１が表示される立像ＨＵＤ領域Ｚ３（図中、破線で囲まれて示されている）と、立像ＨＵＤ領域Ｚ３よりも遠方（車両１の前後方向（Ｚ方向）における前方）に位置し、かつ「立像（正対画像）」の虚像Ｇ３よりも、路面４０側に傾斜している傾斜像（奥行き画像）の虚像Ｇ４が表示される傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ４と、に区別される。なお、中間部Ｕ５は、立像ＨＵＤ領域Ｚ３と傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ４との境界に位置する、虚像表示面ＰＳ２上の箇所（あるいは点）である。

ユーザーの視点Ａ（あるいは、車両１等に設定される、視点Ａに相当する基準点）から虚像表示面ＰＳ２の近端部Ｕ４までの距離（「結像距離」、言い換えれば「虚像表示距離」）はＬ４であり、中間部Ｕ５までの距離はＬ５であり、遠端部Ｕ６までの距離はＬ６である。但し、Ｌ４＜Ｌ５＜Ｌ６の関係が成立する。

虚像表示面ＰＳ２の路面４０に沿う長さ（延在範囲）は、例えば、１０ｍ〜３０ｍ程度とすることができる。

また、図４（Ｂ）から明らかなように、虚像表示面ＰＳ２における傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ４の面積は、立像ＨＵＤ領域Ｚ３の面積よりも大きく設定されている（但し、これに限定されるものではない）。

傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ４の相対的な面積を大きく設定することで、奥行き感のある表示が可能な領域（言い換えれば、奥行き方向の表現力をもった領域）を広く確保し、臨場感のある奥行き表示を実現し易いようにしている。言い換えれば、傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ４を効果的に活用した表示がし易くなっており、立像ＨＵＤ領域Ｚ１が存在するからといって、大きな制約を受けることがない。従って、例えば、直感的で臨場感のある虚像にて、誘導情報（例えば矢印）等をユーザーに提示することができる。

次に、図４（Ｃ）を参照する。図４（Ｃ）は、表示制御部（図８の符号３００）による表示制御の一例を示している。なお、ＨＵＤ装置の具体的構成については後述する。

表示制御部（図８の符号３００）は、表示部１６０の表示面１６４の画像表示領域４５を、例えば、ユーザーから見た場合の近傍側と遠方側との境界である境界位置ＬＭ’を基準として、立像ＨＵＤ領域Ｚ３に対応する第１の表示領域Ｚ３’と、傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ４に対応する第２の表示領域Ｚ４’に区分する。

そして、表示制御部（図８の符号３００）は、第１の表示領域Ｚ３’の所定位置に、第１の画像ＲＧ３（ここでは、「コンビニ」という文字からなるＰＯＩ表示ＰＯ’）を表示させ、第２の表示領域Ｚ４’の所定位置に、第２の画像ＲＧ４（ここでは、ナビゲーション用の矢印の図形ＡＱ’）を表示させる。

なお、光学系の構成によっては、図４（Ｃ）における「画角上端」と「画角下端」は、逆になる場合がある。このときは、図４（Ｃ）の表示画像は、上下が逆転して表示されることになる。

また、図４（Ｃ）において、Ｕ４’、Ｕ５’、Ｕ６’の各点は、図４（Ｂ）における、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６の各点に対応する。また、表示面１６４における横方向は、実空間における車両１の「左右方向（Ｘ方向）」に対応し、また、縦方向は、実空間における路面４０に垂直な方向である「高さ方向（Ｙ方向）」に対応する。

また、図４（Ｃ）において破線で描かれている、道路の側線５１、５５及びセンターライン５３は、車両１の前方を撮像した画像に画像処理を施すことにより検出されるものである。

次に、図５を参照する。図５（Ａ）は、光学系である曲面ミラー（凹面鏡等）１７０の曲面形状、及び焦点の一例（図４に対応する）を説明するための図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の曲面ミラーの形状に対応した虚像表示面の形状を示す図である。なお、図５（Ｂ）は、先に図４（Ｂ）に記載した虚像表示面の形状を再掲したものである（但し、一部を省略している）。

図５（Ａ）では、表示部１６０（及び表示面１６４）の傾きが、図３（Ａ）とは逆である。図５（Ａ）の場合、表示部１６０（及び表示面１６４）の上端が曲面ミラー１７０から遠い側に位置し、下端が近い側に位置している。この表示部１６０（及び表示面１６４）の傾斜の状態が、図５（Ｂ）に示される虚像表示面ＰＳ２の傾きの状態（傾きの態様及び程度）に反映されている。

図５（Ａ）の場合、表示部１６０の傾斜が図３（Ａ）とは逆であることから、曲面ミラー１７０におけるＮｅａｒとＦａｒが逆になり、上側がＦａｒとなり、下側がＮｅａｒとなる。

図５（Ａ）の上側に示されるように、曲面ミラー（凹面鏡等）１７０のＦａｒ（遠方表示部）及びＣｅｎｔｅｒ（中間（中央）表示部）の曲率半径の相対的な程度が「中」に設定されている。一方、Ｎｅａｒ（近方表示部）については、「小」に設定されている。

図５（Ａ）の下側に示されるように、光軸ＰＬに対して傾いている表示部１６０に対して、曲面ミラー１７０におけるＣｅｔｅｒ（中間（中央）表示部）からＮｅａｒ（近方部）にかけて曲率半径を小さくすることによって、Ｎｅａｒ（近方部）の表示部１６０に対する焦点位置Ｆ６、Ｆ７のみを近づけ、Ｎｅａｒ（近方部）の表示倍率を上げる。なお、焦点位置Ｆ８〜Ｆ１０については同じに維持されている。

曲面ミラー（凹面鏡等）１７０におけるＮｅａｒ（近方部）のみ表示倍率が高められていることから、Ｎｅａｒ（近方部）に対応する表示光Ｅ３の結像点が車両１から引き離されることになる。言い換えれば、虚像表示距離が増大する。

これによって、図５（Ｃ）に示されるように、虚像表示面ＰＳ２の近端部Ｕ４付近が、反り返る（言い換えれば、反って上を向く）状態となり、道路の路面４０から離れるように曲がる。

これによって、虚像表示面ＰＳ２の近端部Ｕ４付近が路面４０に対して立つように形成される（立像ＨＵＤ領域Ｚ３）。一方、曲面ミラー１７０のＣｅｎｔｅｒ及びＦａｒの各部については、倍率が変わらないため、平面（略平面を含む）の像面が形成される（傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ４）。このようにして、立像ＨＵＤ領域Ｚ３と傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ４とを備える虚像表示面ＰＳ２が実現される。

次に、図６を参照する。図６は、ＨＵＤ装置における光学系の具体例を示す図である。

ＨＵＤ装置１０１は、投光部１５１と、表示部（画像表示部）としてのスクリーン１６１と、反射鏡１７４と、曲面ミラー（凹面鏡）１７１と、外部のセンサや他のＥＣＵから情報を取得するＩ／Ｏインターフェース、プロセッサ、メモリ、及びメモリに記憶されたコンピュータ・プログラム等から構成される制御部１８１（表示制御装置、あるいは表示制御部と言うこともできる）と、を有する。

また、曲面ミラー（凹面鏡）１７１の角度は、アクチュエータからなる回転機構１７５の動作によって適宜、調整され得る。また、スクリーン１６１の傾きや位置は、画像表示部のアクチュエータからなる調整部１７３によって、適宜、調整され得る。

なお、スクリーン１６１の傾きは、具体的には、投光部１５１の光軸に対する傾き、あるいは、光学系の光軸に対する傾き、あるいは、投光部１５１が発する光の主光路（主光線）に対する傾き、ということができる。

制御部１８１は、投光部１５１の動作、回転機構１７５の動作、画像表示部の調整部１７３の動作等を統括的に制御する。なお、参照符号Ｋは表示光（出射光）を示す。光学系の特性を、種々の観点から調整することで、例えば、虚像表示面の曲面の形状のバリエーションを増やすことができ、また、曲面の曲率等を、より高精度に調整することも可能となる。

次に、図７を参照する。図７は、ＨＵＤ装置のシステム構成の一例を示す図である。図７に示されるシステムは、表示制御装置（言い換えれば表示制御部）７４０と、対象物検出部８０１と、車両情報検出部８０３と、表示部１６０と、第１アクチュエータ１７７と、第２アクチュエータ１７９と、と、を有する。表示制御装置（表示制御部）７４０は、Ｉ／Ｏインターフェース７４１と、プロセッサ７４２と、メモリ７４３を有する。表示制御装置（表示制御部）７４０、対象物検出部８０１及び車両情報検出部８０３は、通信線（ＢＵＳ等）に接続されている。

図７の表示制御装置（表示制御部）７４０は、図６の制御部１８１として使用することができる。また、図７の表示制御装置（表示制御部）７４０は、後述する図８の表示制御部３００としても使用可能である。

また、第１アクチュエータ１７７、第２アクチュエータ１７９は、図６に示した回転機構１７５や調整部１７３として利用することができ、また、図６に示した光学系１２１の全体や細部を個別に調整することに利用することもできる。これらは、光学系の調整系ということもできる。

また、対象物検出部８０１は、例えば、車両１に設けられた車外センサ、車外カメラにて構成することができる。また、車両情報検出部８０３は、例えば、速度センサ、車両ＥＣＵ、車外通信機器、目の位置を検出するセンサ、車両１のピッチ角（傾斜角）を検出するヨートレートセンサ等、あるいは、ハイトセンサにより構成することができる。表示制御装置７４０は、対象物検出部８０１の検出情報や、車両情報検出部８０３からの情報に基づいて、例えば、光学系を最適に動作させながら、上記の、立像ＨＵＤ表示と傾斜像ＨＵＤ表示を併用するＨＵＤ装置を実現することも可能である。

また、１つ又はそれ以上のプロセッサ７４２は、例えば、路面４０の位置を取得し、路面４０の位置に基づき、虚像表示面の少なくとも一部が、例えば、路面４０の下に配置されるように、第１、第２のアクチュエータ１７３、１７５のうちの少なくとも一方を駆動することも可能である。

次に、図８を参照する。図８は、ＨＵＤ装置の全体の構成の一例を示す図である。
なお、図１２では光学系５２が設けられるが、この光学系５２の構成として、先に図６で示したものと同様の構成が採用され得る。また、光学系５２の内部構成に関して、図２（Ａ）に示される構成と同様の箇所には同じ参照符号を付している。

図８の例では、光学系５２と、前方撮像カメラ１７による撮像画像に基づいて画像処理を行う画像処理部２１を有する運転シーン判定部１９と、ナビゲーション部（ナビゲーションＥＣＵ）４００と、が設けられる。

光学系５２は、投光部１５０と、画像Ｍが形成される表示面１６４を備える表示部（画像表示部：具体的には光透過性のスクリーン）１６０と、曲面ミラー（凹面鏡）１７０と、を有する。光学系５２から表示光Ｋがウインドシールド（反射透光部材２）に向けて出射され、この結果、先に説明したとおり、例えば、図１及び図２で示した虚像表示面ＰＳに虚像が表示される。

表示制御部３００は、画像出力部３２と、駆動部３３と、虚像表示距離制御部３４と、画像生成部３５と、立像ＨＵＤ領域（立設表示領域）／傾斜像ＨＵＤ領域（奥行き表示領域）検出部３６と、虚像表示面位置調整部３７と、各種情報取得部３９（車両１のピッチ角を算出等により取得するピッチ角取得部３８を含む）と、を有する。

ナビゲーション部（ナビゲーションＥＣＵ）４００は、奥行きマッピング部４０２と、ナビ情報（道路案内情報、道路標識情報等）生成部４０４と、運転経路情報取得部４０６と、自車両位置情報取得部４０８と、地図情報取得部４１０と、記憶部（地図、道路案内情報、道路標識等のデータベースとして機能する）４１２と、を有する。ナビゲーション部（ナビゲーションＥＣＵ）４００には、車載ＥＣＵ７００が収集した車両情報等が、バス（ＢＵＳ）を介して供給される。

また、通信部５００が、例えば、車両１０の外部に設置されている運転支援システム（又は他車に搭載されているＡＤＡＳシステム等）６００との無線通信によって取得した各種の情報を、適宜、ナビゲーション部４００の自車両位置情報取得部４０８及び地図情報取得部４１０に供給するようにしてもよい。また、ＧＰＳ受信部５０２がＧＰＳ衛星から受信した位置情報等を、適宜、ナビゲーション部４００の自車両位置情報取得部４０８及び地図情報取得部４１０に供給するようにしてもよい。

また、車両１には、各種センサ（ピッチ角検出用のヨートレートセンサ等を含めることができる）５０５が設けられている。また、車載ＥＣＵ７００により収集される各種の情報は、ＢＵＳを介してナビゲーション部４００に供給され、また、各種情報の一部は、ピッチ角取得部３８及び各種情報取得部３９にも供給される。

表示制御部３００において、各種情報取得部３９に含まれるピッチ角取得部３８は、画像処理部２１から供給される画像情報、及び車載ＥＣＵ７００から供給される各種センサの情報等に基づいて、車両１の現在のピッチ角（言い換えれば車両１の傾斜）を算出する。また、各種情報取得部３９は、ピッチ角やユーザー２２の視点Ａの位置等を考慮して、例えば、図１（Ｃ）に示される表示部１６０の表示面１６４上での中間点Ｕ２’（境界位置ＬＮ’）の位置を検出、決定する。

また、虚像表示面位置調整部３７は、運転シーン判定部１９から提供される情報によって、車両１が例えば登り坂（あるいは下り坂）にさしかかっていると判定されるときは、ピッチ角等を考慮して、虚像表示面ＰＳの斜面の位置（路面に対する相対位置）を調整（補正）する。

立像ＨＵＤ領域（立設表示領域）／傾斜像ＨＵＤ領域（奥行表示領域）検出部３６は、虚像表示面ＰＳにおける立像ＨＵＤ領域Ｚ１（あるいはＺ３）と傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２（あるいはＺ４）とに区別する。

また、虚像表示距離制御部３４は、ナビゲーション部（ナビゲーションＥＣＵ）４００から供給される、表示対象である情報画像（ナビ情報等）の奥行き情報等に基づいて、表示面１６４における傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ１、Ｚ３上における情報画像の表示位置を決定し、これによって虚像表示距離を調整する。言い換えれば、傾斜面である虚像表示面ＰＳ上において、表示位置が異なれば、虚像表示距離が異なることになり、このことを積極的に利用することで、虚像表示距離を適宜制御して、遠近感や立体感を調整することが可能である。

画像生成部３５は、図１（Ｃ）にて説明したように、入力される各種情報に基づいて、表示面１６４に表示する画像（原画像）を生成する。生成された画像（原画像）は画像出力部３２に供給される。画像出力部３２は、画像（原画像）のデータｃｖを、光学系５２の投光部１５０に供給する。また、駆動部３３は、例えば、曲面ミラー（凹面鏡）１７０を回動させるための制御信号ｒｖｓをアクチュエータ（図７の符号１７７及び１７９の少なくとも１つ）に供給する。

次に、図９を参照する。図９は、表示制御部による表示処理の手順の一例を示すフローチャートである。

まず、車両のピッチ角を取得する（ステップＳ１）。次に、車両のピッチ角（傾き角）等を考慮して、虚像表示面の位置調整（位置補正）を行う（ステップＳ２）。次に、立像ＨＵＤ領域／傾斜像ＨＵＤ領域を検出する（ステップＳ３）。

続いて、立像ＨＵＤ領域に正対画像（立設画像）を表示させ、傾斜像ＨＵＤ領域に奥行き画像（傾斜像）を表示させる（ステップＳ４）。

ステップＳ４では、奥行き表示に関して、必要に応じて、表示面上の表示位置変更による虚像表示距離の変更、及び形態制御（形態変化）による遠近表示の少なくとも一方を行う。具体的には、虚像表示距離が２０ｍを超えるときは、視差に起因して虚像表示距離の変化を感得するのが困難になることから、サイズや形状等の形態制御（形態変化）による遠近表示のみを行う。一方、２０ｍ以下のときは、傾斜面上の表示位置変更による虚像表示距離の変更、及び形態制御（形態変化）による遠近表示の少なくとも一方を行う。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、傾斜面を有する虚像表示面を用いて虚像を表示する場合に、虚像表示面のユーザーに近い側の箇所を路面に対して立つように制御する（言い換えれば、立面化する）ことで、その箇所に表示される情報（例えば車速表示のような常時表示されることが多い情報、あるいはユーザーの近くに表示されるＰＯＩや標識等のナビゲーション表示等）の視認性を向上させることが可能となる。

また、連続する一つの面で構成される虚像表示面上で、立像ＨＵＤ、及び傾斜像ＨＵＤを併用することで、多様な表示が可能となり、ＨＵＤ装置の表現力を向上させることも可能である。

本明細書において、車両という用語は、広義に、乗り物としても解釈し得るものである。また、ナビゲーションに関する用語（例えば標識等）についても、例えば、車両の運行に役立つ広義のナビゲーション情報という観点等も考慮し、広義に解釈するものとする。また、ＨＵＤ装置には、シミュレータ（例えば、航空機のシミュレータ）として使用されるものも含まれるものとする。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１・・・車両（自車両）、２・・・反射透光部材（ウインドシールド等）、３・・・虚像表示領域、７・・・ステアリングホイール、９・・・操作部、１１・・・フロントパネル、１３・・・表示器（表示パネル等）、１７・・・前方撮像カメラ、１９・・・運転シーン判定部、２１・・・画像処理部、２２・・・ユーザー、３２・・・画像出力部、３３・・・駆動部、３４・・・虚像表示距離制御部、３５・・・画像生成部、３６・・・立像ＨＵＤ領域（立設表示領域）／傾斜像ＨＵＤ領域（奥行き表示領域）検出部、３７・・・虚像表示面位置調整部、３８・・・ピッチ角取得部、３９・・・各種情報取得部、４０・・・道路の路面、５２、１２０、１２１・・・光学系、１０１・・・ＨＵＤ装置、１５０・・・投光部、１６０・・・表示部（画像表示部：スクリーンや表示器等）、１６４・・・表示面、１７０・・・曲面ミラー（凹面鏡等）、３００・・・表示制御部、４００・・・ナビゲーション部（ナビゲーションＥＣＵ）、５００・・・通信部、５０２・・・ＧＰＳ受信部、５０５・・・各種センサ、６００・・・運転支援システム、７００・・・車載ＥＣＵ、７４０・・・表示制御装置（表示制御部）、Ｚ１・・・立像ＨＵＤ領域、Ｚ２・・・傾斜像ＨＵＤ領域、Ｚ１’・・・立像ＨＵＤ領域Ｚ１に対応する第１の表示領域、Ｚ２’・・・傾斜像ＨＵＤ領域Ｚ２に対応する第２の表示領域、ＰＳ（ＰＳ１、ＰＳ２）・・・虚像表示面（傾斜面の虚像表示面）、Ｇ・・・虚像、Ｇ１、Ｇ３・・・第１の虚像（正対画像あるいは立像の虚像）、Ｇ２、Ｇ４・・・第２の虚像（奥行画像あるいは傾斜像の虚像）、Ｕ１、Ｕ４・・・虚像表示面の近端部、Ｕ２、Ｕ５…虚像表示面の中間部、Ｕ３、Ｕ６・・・虚像表示面の遠端部、ＬＮ’、ＬＭ’・・・表示面上での立像ＨＵＤと傾斜像ＨＵＤの境界位置、ＲＧ１、ＲＧ３・・・Ｇ１、Ｇ３に対応する第１の画像、ＲＧ２・・・Ｇ２、Ｇ４に対応する第２の画像。

Claims (5)

1. 車両に設けられた反射透光部材に表示光を投影し、前記反射透光部材を透過する実景に重ねて前記反射透光部材に反射された表示光により虚像を生成して表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置であって、
   画像を表示する表示面を有する表示部と、前記虚像の表示を制御する表示制御部と、前記表示光を、前記反射透光部材に投影する光学部材を含む光学系と、を有し、
   虚像が結像する結像面としての虚像表示面が、前記車両に近い側の近端部から遠い側の遠端部へと一体的に延びる曲面であると共に、
   路面と前記近端部との間の第１の距離よりも、前記路面と前記遠端部との間の第２の距離が大きく、
   又は、
   路面と前記近端部との間の第１の距離よりも、前記路面と前記遠端部との間の第２の距離が小さく、
   さらに、前記虚像表示面は、
   前記近端部を含み、かつ前記路面上の立像の虚像が表示される立像ヘッドアップディスプレイ領域（以下、「立像ＨＵＤ領域」と称する。）と、
   前記立像ＨＵＤ領域よりも遠方に位置し、かつ前記立像の虚像よりも、前記路面側に傾斜している傾斜像の虚像が表示される傾斜ヘッドアップディスプレイ領域（以下、「傾斜像ＨＵＤ領域」と称する。）と、に区別され、
   前記表示制御部は、
   前記表示面の画像表示領域を、前記立像ＨＵＤ領域に対応する第１の表示領域と、前記傾斜像ＨＵＤ領域に対応する第２の表示領域に区分し、
   前記第１の表示領域に第１の画像を表示させ、
   前記第２の表示領域に第２の画像を表示させる、
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記表示部の表示面は、前記光学系の光軸に対して斜めに配置されており、
   前記虚像表示面の曲面の形状は、前記光学系における全領域又は一部の領域の光学的特性を調整すること、前記光学部材と前記表示面との配置を調整すること、前記表示面の形状を調整すること、又はこれらの組み合わせにより調整される、
   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. 前記虚像表示面における前記傾斜像ＨＵＤ領域の面積は、前記立像ＨＵＤ領域の面積よりも大きく設定される、
   ことを特徴とする、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. 前記立像としての前記第１の画像は、ユーザーから見た奥行き感のある表示よりも、前記ユーザーに向かい合うように表示することが重視される正対画像であり、
   前記傾斜像としての前記第２の画像は、前記ユーザーに向かい合うように表示することよりも、前記ユーザーから見た奥行き感のある表示が重視される奥行き画像である、
   ことを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記立像としての前記第１の画像は、文字、図形、記号の少なくとも１つを含む、前記車両の情報、前記車両の周囲の情報、ナビゲーション情報の少なくとも１つである情報画像であり、
   前記傾斜像としての前記第２の画像は、前記車両、又は他車両の進行に関する矢印の図形、又は矢印以外の図形を含む情報画像である、
   ことを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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