JP6899082B2 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、虚像を表示するヘッドアップディスプレイに関するものである。

ヘッドアップディスプレイは、自車両前方の風景（実景）に虚像を重ねて表示することで、実景に情報などを付加したり、実景における特定の対象を強調したりする拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）を生成し、車両運転する視認者の視線移動を極力抑えつつ、所望の情報を的確に提供することで、安全で快適な車両運行に寄与するものである。

ヘッドアップディスプレイは、表示面を有する画像表示部を備え、リレー光学系が前記表示面を視認者の前方に位置するウインドシールド（透過反射部の一例）に映すことで、前記表示面に対応する仮想的な虚像表示可能領域を視認者から見た前記ウインドシールドの奥側（車両の外側）に生成し、前記画像表示部が前記表示面に画像を表示することで、前記虚像表示可能領域上に前記画像の虚像を表示する。

例えば特許文献１のヘッドアップディスプレイは、視認者から見て特定の実景領域に重なる位置に前記虚像表示可能領域を生成し、イメージセンサを有するカメラなどからなる実景情報取得部で車両前方の実景情報を取得し、この実景情報に基づいて、前記画像表示部が前記表示面上に表示する前記画像の位置を調整することで、前記特定の実景領域における所望の位置に虚像を表示している。

特開２０１２−０３３５７４５号公報

しかしながら、ヘッドアップディスプレイが生成する前記虚像表示可能領域と特定の実景領域とを常に重ねることは、困難であり、ヘッドアップディスプレイが生成する前記虚像表示可能領域と特定の実景領域とがずれることにより、以下に説明するように、視認者が違和感を覚えるおそれがあった。

図１０は、ウインドシールドを介した視認者が見る実景と虚像とを示した図である。通常どおり車両が走行している場合、視認者は、図１０（ａ）に示されるように、ウインドシールド５１０を介して実景５２０を視認する。ヘッドアップディスプレイは、視認者から見たウインドシールド５１０上の特定領域５１０ｒに前記画像表示部の前記表示面を映し、実景５２０における特定の実景領域５２０ｒに重なる位置に前記表示面に対応する虚像表示可能領域５３０ｒを生成し、前記表示面上に前記画像を表示することで、視認者から見て特定の実景領域５２０ｒに重なる位置に虚像５３１を表示する。

しかしながら、例えば車両が急ブレーキをすることで発生する、車両の前方が道路側に向けて下がるピッチダウンに合わせて前記画像表示部が前記表示面上の前記画像の表示位置を調整しない場合、虚像表示可能領域５３０ｄは、図１０（ｂ）に示すように、視認者から見て特定の実景領域５２０ｒからずれてしまう。これは、車両が通常走行している状態でもピッチダウンの状態であっても、ヘッドアップディスプレイが、変わらずウインドシールド５１０上の特定領域５１０ｒに前記画像表示部の前記表示面を映し続けるためであり、ウインドシールド５１０上の特定領域５１０ｒに表示を継続することができるが、特定の実景領域５２０ｒにおける表示を継続することができない。

また、車両の前方が道路側に向けて下がるピッチダウンに合わせて前記画像表示部が前記表示面上の前記画像を表示する位置を調整する場合、虚像表示可能領域５３０ｄは、図１０（ｃ）に示すように、変わらず特定の実景領域５２０ｒに表示を継続することができるが、ウインドシールド５１０上の特定領域５１０ｒに表示を継続することができない。どちらの場合も、虚像５３１が表示される領域が限定される印象を視認者に与えてしまうおそれがあった。

本発明の１つの目的は、表示領域の狭さを感じさせにくいヘッドアップディスプレイを提供することである。

本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明のヘッドアップディスプレイは、透過反射部に表示光を投影することで、車両の外部の実景に重畳する虚像表示可能領域に虚像を表示するヘッドアップディスプレイであって、制御部は、視認者から見た透過反射部と実景との相対的な位置にずれが生じる際、虚像表示可能領域のうち虚像を表示する範囲を定める虚像表示領域を拡大することで、視認者から見て、虚像が重畳表示される実景の範囲が拡がるので、虚像が表示される実景の範囲が狭いという印象を視認者に抱きにくくする、ことを要旨としている。

本発明の第１の態様のヘッドアップディスプレイは、車両に搭載され、透過反射部に第１の表示光（２１０）を投影することで、前記車両の外部の実景に重畳する第１の虚像表示可能領域（３１０）に第１の虚像（Ｖ１）を表示するヘッドアップディスプレイであって、前記第１の虚像表示可能領域に対応する第１の画像表示面（１３）を有し、前記第１の画像表示面から前記第１の表示光を発する第１の画像表示部（１０）と、前記第１の画像表示部が発する前記第１の表示光を前記透過反射部に向けるリレー光学系と、視認者から見た前記透過反射部と前記実景との相対的な位置にずれが生じる際、前記第１の虚像表示可能領域のうち前記第１の虚像を表示する範囲を定める虚像表示領域（３１１）を拡大する制御部（７０）を備える。第１の態様では、視認者から見た透過反射部と実景との相対的な位置にずれが生じる際、第１の虚像を表示する範囲を定める虚像表示領域を拡大することによって、虚像が表示される表示領域の狭さを感じにくくすることができる。

第２の態様において、前記車両の車両姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報（８Ｇ）を取得する車両姿勢情報取得手段（７３）をさらに備え、前記制御部は、前記車両姿勢情報取得手段が取得した前記車両姿勢情報に基づき、前記虚像表示領域を拡大してもよい。第２の態様では、虚像表示領域は、車両姿勢に基づき、拡大することができる。

第３の態様において、視認者の視点位置に関する情報を含む視点情報（７Ｇ）を取得する視点情報取得手段（７３）をさらに備え、前記制御部は、前記視点情報取得手段が取得した前記視点情報に基づき、前記虚像表示領域を拡大してもよい。第３の態様では、虚像表示領域は、視認者の視点位置に基づき、拡大することができる。

第４の態様において、前記制御部は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれ量が大きくなるに従い、前記虚像表示領域の拡大量を増加させてもよい。第４の態様では、透過反射部と実景との相対的な位置ずれ量に応じて、虚像表示領域の拡大量を調整するので、虚像表示領域の拡大量が小さすぎて虚像が表示される表示領域を狭く感じる、または虚像表示領域の拡大量が大きすぎて視認者の注意が散漫になることを防止し、適切に虚像表示領域を拡大することができる。

第５の態様において、前記制御部は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれ方向に従い、前記虚像表示領域を拡大する拡大方向を決定する、または前記虚像表示領域の他の拡大方向より拡大量を大きくする拡大方向を決定してもよい。第５の態様では、透過反射部と実景との相対的な位置ずれ方向に従い、虚像表示領域を拡大する拡大方向を決定するので、虚像表示領域を必要な方向のみ拡大することができ、不要な方向に虚像表示領域を拡大して視認者の注意が散漫になることを防止することができる。または、第５の態様では、虚像表示領域を、必要な方向により大きく拡大し、それ以外の方向では小さく拡大するので、必要な方向に確実に虚像を表示しつつ、それ以外の方向では、視認者の注意散漫を抑制しつつ、視認者に情報を提供することができる。

第６の態様において、前記虚像表示領域は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが生じる前の通常状態において、視認者から見て、前記車両と一定の位置関係にある前記実景の特定領域に重畳するように設定され、記制御部は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが生じる際、視認者から見て、前記実景の前記特定領域の少なくとも一部が重畳するように前記虚像表示領域を拡大してもよい。第６の態様では、視認者から見て、透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが生じるような場合であっても、車両と一定の位置関係にある実景の特定領域の一部に、虚像の表示を継続することができる。

第７の態様において、前記虚像表示領域は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが生じる前の通常状態において、視認者から見て、前記車両と一定の位置関係にある前記実景の特定領域に重畳するように設定され、前記制御部は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが生じる際、視認者から見て、前記実景の前記特定領域の少なくとも全部が重畳するように前記虚像表示領域を拡大してもよい。第７の態様では、視認者から見て、透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが生じるような場合であっても、車両と一定の位置関係にある実景の特定領域の全部に、虚像の表示を継続することができる。

第８の態様において、前記制御部は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが所定時間継続した場合、拡大された前記虚像表示領域を縮小してもよい。第８の態様では、虚像表示領域を拡大し続けることにより生じる、視認者の注意散漫を抑制することができる。

第９の態様において、前記虚像表示領域は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが生じる前の通常状態において、視認者から見て、前記車両と一定の位置関係にある前記実景の特定領域に重畳するように設定され、前記制御部は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが所定時間継続した場合、拡大された前記虚像表示領域を、視認者から見て、前記実景の前記特定領域の全部と重畳するように前記虚像表示領域を縮小してもよい。第９の態様では、虚像表示領域を拡大し続けることにより生じる、視認者の注意散漫を抑制しつつ、車両と一定の位置関係にある実景の特定領域の全部に、虚像の表示を継続することができる。

第１０の態様では、前記透過反射部に第２の表示光（２２０）を投影することで、視認者からの距離が前記第１の虚像表示可能領域とは異なる位置に配置される第２の虚像表示可能領域（３２０）に、第２の虚像（Ｖ２）を表示するヘッドアップディスプレイであって、前記第１の虚像表示可能領域の実空間上の角度を調整することで、前記第１の虚像表示可能領域と前記第２の虚像表示可能領域との相対的な角度を調整可能な角度調整部を備え、前記角度調整部は、視認者から見た前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれにより生じる、前記実景に対する前記第１の虚像表示可能領域の角度変化が少なくなる方向に、前記第１の虚像表示可能領域の角度を調整してもよい。第１０の態様では、視認者からの距離が異なる位置に第１の虚像と第２の虚像とを表示することができ、第１の虚像が表示される第１の虚像表示可能領域と、第２の虚像が表示される第２の虚像表示可能領域との相対的な角度を調整することで、第１の虚像と第２の虚像との差別化が容易になり立体感を視認者に印象づけることができ、さらに、視認者から見た前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが生じる場合であっても、実景に対する第１の虚像表示可能領域の角度を維持または角度変化を抑制することができる。

表示領域の狭さを感じさせにくい表示ができる。

本発明のヘッドアップディスプレイが生成する第１の虚像表示可能領域と第２の虚像表示可能領域の例を説明する図である。 運転席から車両の前方を向いた場合の、実景と図１に示されるヘッドアップディスプレイが表示する虚像とが視認される様子の例を示す図である。 図１に示されるヘッドアップディスプレイの構成の例を示す図である。 図２に示される第１のスクリーンに第１の画像が表示された例を示す図である。 図２に示される制御部の構成の例を示す図である。 図２に示されるヘッドアップディスプレイの動作を説明するフローチャートである。 運転席から車両の前方を視認した場合の、実景と図１に示されるヘッドアップディスプレイの虚像表示領域との配置を説明する図である。 図２に示されるヘッドアップディスプレイにより、車両のピッチ角が概ね路面に平行である場合の第１、第２の虚像表示可能領域がなす角度の例を説明する図であり、（ａ）が車両のピッチ角の例を示し、（ｂ）が反射部の角度の例を示し、（ｃ）が第１、第２の虚像表示可能領域の配置を示す図である。 図２に示されるヘッドアップディスプレイにより、車両のピッチ角が鉛直方向の上側に向いた場合の第１、第２の虚像表示可能領域がなす角度の例を説明する図であり、（ａ）が車両のピッチ角の例を示し、（ｂ）が反射部の角度の例を示し、（ｃ）が第１、第２の虚像表示可能領域の配置を示す図である。 図２に示されるヘッドアップディスプレイにより、車両のピッチ角が鉛直方向の下側に向いた場合の第１、第２の虚像表示可能領域がなす角度の例を説明する図であり、（ａ）が車両のピッチ角の例を示し、（ｂ）が反射部の角度の例を示し、（ｃ）が第１、第２の虚像表示可能領域の配置を示す図である。 運転席から車両の前方を向いた場合の、実景と図２に示されるヘッドアップディスプレイの変形例が表示する虚像とが視認される様子を示す図である。 従来のヘッドアップディスプレイにおいて、車両の姿勢に応じた実景とフロントウインドシールド（透過反射部）との位置ずれ、およびこの位置ずれにより生じる実景の特定領域と虚像表示領域との位置ずれについて説明する図である。

以下に説明する実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられ、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を参照して、本発明のヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと記載）１００が生成する仮想的な第１の虚像表示可能領域３１０、第２の虚像表示可能領域３２０について説明する。以下の説明を容易にするために、図１に示されるように、実空間において、例えば、車両１の前方を向いた左右方向をＸ軸（右方向がＸ軸正方向）に規定し、鉛直方向をＹ軸（鉛直方向上側がＹ軸正方向）に規定し、前後方向をＺ軸（後方向がＺ軸正方向）に規定する。

図１に示すように、ＨＵＤ１００は、例えば、車両（移動体の一適用例）１のダッシュボード３内に収納される。例えばＨＵＤ１００は、車両１のフロントウインドシールド（透過反射部の一例）２の一部に車両情報等を示す表示光２００（第１の表示光２１０及び第２の表示光２２０）を投影する。フロントウインドシールド２は、第１の表示光２１０及び第２の表示光２２０を視認者側に向けて反射することで所定のアイボックス（図示しない）を生成する。視認者は、視点（視認者の眼の位置）４を前記アイボックス内におくことで、フロントウインドシールド２を介した前方に、ＨＵＤ１００が仮想的に生成した第１の虚像表示可能領域３１０、第２の虚像表示可能領域３２０上で第１の虚像Ｖ１、第２の虚像Ｖ２を視認することができる。

第１の虚像表示可能領域３１０の中心と視点４とを結ぶ線を視線軸４ａとすると、図１に示される第１の虚像表示可能領域３１０は、第１の虚像表示可能領域３１０の中心から視認者側の表示領域と視線軸４ａとのなす角３１０ａが鋭角となるように設けられ、実景５における情報付加対象物である路面５Ｗの所定の範囲（図１の位置５ａから５ｂ）に亘って重畳して視認される第１の虚像Ｖ１を表示する。具体的に例えば、第１の虚像表示可能領域３１０は、図１の路面５Ｗ（Ｘ−Ｚ平面からなる水平方向）に平行であり、前記アイボックスから前方方向（車両１の進行方向）に１０[ｍ]離れた位置５ａから１００[ｍ]離れた位置５ｂに亘って重なって設けられる。なお、第１の虚像表示可能領域３１０は、図１の路面５Ｗに平行となる角度から−１０度（図１のＣＣＷ方向）〜＋４５度（図１のＣＷ方向）傾いて設けられてもよい。

また、第２の虚像表示可能領域３２０の中心と視点４とを結ぶ線を視線軸４ｂとすると、図１に示される第２の虚像表示可能領域３２０は、例えば、第２の虚像表示可能領域３２０の中心から鉛直方向の下側の表示領域と視線軸４ｂとのなす角３２０ａが、第１の虚像表示可能領域３１０と視線軸４ａとのなす角３１０ａより大きくなるように設けられ、第２の虚像Ｖ２を表示する。具体的に例えば、第２の虚像表示可能領域３２０は、図１の車両１の進行方向に垂直な方向（Ｘ−Ｙ平面）に概ね平行であり、前記アイボックスから前方方向（車両１の進行方向）の５[ｍ]〜１０[ｍ]離れた位置に視認されるように設けられる。なお、第２の虚像表示可能領域３２０は、図１の車両１の進行方向に垂直な方向（Ｘ−Ｙ平面）に平行となる角度から±１０度程度傾いて設けられてもよい。

図２は、図１に示されるＨＵＤ１００を備える車両１の運転席に座る視認者から見える風景及び第１の虚像Ｖ１、第２の虚像Ｖ２の例を示す図である。ＨＵＤ１００は、第１の虚像Ｖ１を表示可能な領域であり、例えば視認者から見て矩形状の第１の虚像表示可能領域３１０と、第２の虚像Ｖ２を表示可能な領域であり、第１の虚像表示可能領域３１０と重なる矩形状の第２の虚像表示可能領域３２０と、を生成する。なお、この第１の虚像表示可能領域３１０、第２の虚像表示可能領域３２０自体は、視認者に視認されないまたは視認者にされにくい状態であり、第１の虚像表示可能領域３１０上に表示される第１の虚像Ｖ１、第２の虚像表示可能領域３２０上に表示される第２の虚像Ｖ２を視認者が視認することとなる。第１の虚像表示可能領域３１０に表示される第１の虚像Ｖ１は、実景５における情報付加対象物５Ｗの近傍または重畳する位置に表示され、この情報付加対象物５Ｗを強調したり、情報を付加したりする画像であり、例えば、路面（情報付加対象物）５Ｗに、目的地までの経路を案内する情報を付加する矢印画像や、車線逸脱警報（ＬＤＷ：Ｌａｎｅ Ｄｅｐａｔｕｒｅ Ｗａｒｎｉｎｇ）時に白線（情報付加対象物）５Ｗを強調する線状の画像である。情報付加対象物５Ｗとは、例えば、路面や、路面上または付近に存在する障害物、交通標識、交通標示、交通信号機、建物などである。第２の虚像表示可能領域３２０に表示される第２の虚像Ｖ２は、実景５の特定の対象（情報付加対象物５Ｗ）を強調したりするものではなく、例えば、車両１の車速などの車両情報や分岐点までの距離を示す情報などである。

第１の虚像表示可能領域３１０は、通常、第１の虚像Ｖ１を表示する領域である虚像表示領域３１１と、虚像表示領域３１１を少なくとも上下方向（Ｙ軸方向）から囲む虚像ブランク領域３１２と、から構成される。虚像表示領域３１１は、視認者から見て、車両１と一定の位置関係にある実景５の特定領域５ｒにフロントウインドシールド２の領域２ｒを介して重畳する。すなわち、通常、ＨＵＤ１００は、視認者から見た実景５の特定領域５ｒ内の情報付加対象物５Ｗに対して、第１の虚像Ｖ１を表示し、虚像ブランク領域３１２に重畳し、実景５の特定領域５ｒ外にある情報付加対象物５Ｗに対して、第１の虚像Ｖ１を表示しない。但し、虚像ブランク領域３１２であっても、第２の虚像表示可能領域３２０に表示するような実景５の特定の対象（情報付加対象物５Ｗ）を強調したりするものではない情報を虚像として表示してもよい。さらに、視認者から見て、虚像ブランク領域３１２に重畳する実景５に存在する情報付加対象物５Ｗについても、緊急性が高い、重要性が高い場合、この情報付加対象物５Ｗを強調したり、情報を付加したりする画像を第１の虚像Ｖ１としても表示してもよい。以下では、通常、虚像表示領域３１１が映るフロントウインドシールド２の領域２ｒを、基準投影領域２ｒとも呼び、通常、虚像表示領域３１１が重畳する実景５の特定領域５ｒを、基準実景領域５ｒとも呼ぶ。本発明のＨＵＤ１００は、視認者から見る基準投影領域２ｒと、基準実景領域５ｒとに位置ずれが生じた場合、第１の虚像Ｖ１を表示する範囲である虚像表示領域３１１を拡大する拡大処理を実行する。この拡大処理については、後述する。

再び、図２に戻って、車両１に設けられる各種検出部について説明する。なお、これから説明する各種検出部は、ＨＵＤ１００に設けられてもよい。また、車両１またはＨＵＤ１００に取り外し可能に有線接続または無線接続されてもよい。具体的には、車両１またはＨＵＤ１００に、センサユニットを有線接続または無線接続したり、各種検出部を有する携帯端末を有線接続または無線接続したりしてもよい。

図１の車両１には、車両１の実景情報６Ｆを取得する実景情報検出部６が搭載されている。実景情報６Ｆとは、車両１の前方の実景５のうち、第１の虚像Ｖ１が表示されることで強調または情報が負荷される情報付加対象物５Ｗの位置情報を少なくとも含み、例えば、単数または複数のカメラ、赤外線センサ、ＧＰＳや電子コンパスを有するナビゲーションシステムなどから得られる。情報付加対象物５Ｗは、例えば、路面や、路面上または付近に存在する障害物、交通標識、交通標示、交通信号機、建物などである。

また、図１の車両１には、ＨＵＤ１００の視認者の視点情報７Ｇを取得する視点情報検出部（位置ずれ情報取得手段）７が搭載されている。視点情報７Ｇ（後述する位置ずれ情報Ｇ）とは、視認者の視点の上下方向（Ｙ軸方向）の位置情報を少なくとも含み、左右方向（Ｘ軸方向）および奥行方向（Ｚ軸方向）の位置情報を含んでいてもよく、例えば、カメラ、赤外カメラなどから得られる。

図１の車両１には、車両１の姿勢を検出する車両姿勢検出部（位置ずれ情報取得手段）６が搭載されている。車両姿勢検出部８は、例えば、三軸加速度センサ（図示しない）と、前記三軸加速度センサが検出した三軸加速度を解析することで、水平面を基準とした車両１のピッチ角（車両姿勢）を推定し、車両１のピッチ角に関する情報を含む車両姿勢情報８Ｇ（後述する位置ずれ情報Ｇ）をＨＵＤ１００（制御部７０）に出力する。なお、車両姿勢検出部８は、前述した三軸加速度センサ以外に、車両１のサスペンション近傍に配置されるハイトセンサ（図示しない）で構成されてもよい。このとき、車両姿勢検出部８は、前記ハイトセンサが検出する車両１の地面からの高さを解析することで、前述したように車両１のピッチ角を推定し、車両１のピッチ角に関する情報を含む車両姿勢情報８ＧをＨＵＤ１００（制御部７０）に出力する。また、車両姿勢検出部８は、車両１の外部を撮像する撮像カメラ（図示しない）と、この撮像画像を解析する画像解析部（図示しない）から構成されてもよい。このとき、車両姿勢検出部８は、前記撮像画像に含まれる風景の時間変化から車両１のピッチ角（車両姿勢）を推定する。なお、車両姿勢検出部８が、車両１のピッチ角を求める方法は、前述した方法に限定されず、公知のセンサや解析方法を用いて車両１のピッチ角を求めてもよい。

図３は、図１に示されるＨＵＤ１００の構成の例を示す図である。
図１のＨＵＤ１００は、例えば、第１の画像表示部１０、第２の画像表示部２０、反射部３０、アクチュエータ４０、表示合成部５０、凹面ミラー６０、及び制御部７０を有する。ＨＵＤ１００は、一般的に車両１のダッシュボードの中に収納されるが、第１の画像表示部１０、第２の画像表示部２０、反射部３０、アクチュエータ４０、表示合成部５０、凹面ミラー６０及び制御部７０の全部または一部がダッシュボードの外部に配置されてもよい。ＨＵＤ１００（制御部７０）は、車両１に搭載される車載ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などからなるバス９に接続され、このバス９から上述した実景情報６Ｆ、視点情報７Ｇ、車両姿勢情報８Ｇを入力することができる。

図３の第１の画像表示部１０は、例えば、ＤＭＤやＬＣｏＳ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第１の投影部１１と、第１の投影部１１からの投影光を受光して第１の画像１４を表示し、この第１の画像１４を示す第１の表示光２１０を反射部３０に向けて出射する第１のスクリーン１２と、から主に構成される。第１の画像表示部１０は、後述する制御部７０から入力する画像データＤに基づき、第１のスクリーン１２に第１の画像１４を表示することで、視認者の前方に仮想的に生成される第１の虚像表示可能領域３１０上に第１の虚像Ｖ１を表示させる。

図４は、図３に示される第１のスクリーン１２の正面図である。以下の説明の理解を容易にするため、図４に示されるように、第１のスクリーン１２の左右方向をｄｘ軸（左方向をｄｘ軸正方向）と規定し、第１のスクリーン１２の上下方向をｄｙ軸（下方向をｄｙ軸正方向）と規定する。図２で示される視認者が車両１の運転席から視認する第１の虚像Ｖ１のＸ軸方向の位置は、図４に示される第１のスクリーン１２上に表示される第１の画像１４のｄｘ軸方向の位置に対応する。同様に、図２で示される視認者が車両１の運転席から視認する第１の虚像Ｖ１のＹ軸方向の位置は、図４に示される第１のスクリーン１２上に表示される第１の画像１４のｄｙ軸方向の位置に対応する。なお、ＨＵＤ１００内の光学部材（第１の画像表示部１０、第２の画像表示部２０、反射部３０、アクチュエータ４０、表示合成部５０、凹面ミラー６０）などの配置などにより、前述した実空間上のＸＹ座標軸と、第１のスクリーン１２の説明で用いるｄｘｄｙ座標軸との関係は、前述した限りではない。

図３の第１のスクリーン１２は、図４に示されるように、第１の画像１４を表示可能な領域１３を有する。第１のスクリーン１２のうち、第１の画像１４を表示可能な領域１３を、例えば、第１の画像表示面１３という。第１の虚像表示可能領域３１０は、第１の画像表示部１０の第１の画像表示面１３に対応しており、第１の虚像表示可能領域３１０の大きさや実空間上における第１の虚像表示可能領域３１０が生成される位置は、第１のスクリーン１２上の第１の画像表示面１３の大きさや第１のスクリーン１２上における第１の画像表示面１３の位置に応じて調整することが可能である。なお、第１のスクリーン１２の面は、例えば、第１のスクリーン１２の第１の画像表示面１３の中心と視点４とを結ぶ線を視線軸４ａとすると、この視線軸４ａに対して所定の角度で傾いて配置される。

第１の画像表示面１３は、画像表示領域１３ａと、画像表示領域１３ａの上下方向（ｄｙ方向）を少なくとも含む画像表示領域１３ａの周囲の領域である画像ブランク領域１３ｂと、を有する。本実施形態の第１の画像表示部１０は、通常、画像表示領域１３ａに第１の画像１４を表示し、後述する拡大処理を実行した場合、第１の画像１４を画像ブランク領域１３ｂにも表示する。

図３の第２の画像表示部２０は、前述の第１の画像表示部１０と同様の構成であり、第２の投影部２１と、第２の画像表示面２３を有する第２のスクリーン２２と、から構成され、第２の画像表示面２３上に第２の画像２４を表示する。それぞれの構成の説明については省略する。なお、第２のスクリーン２２の面は、例えば、第２のスクリーン２２の第２の画像表示面２３の中心と視点４とを結ぶ線を視線軸４ｂとすると、この視線軸４ｂに対して所定の角度で傾いて配置される。

図３の反射部（リレー光学系）３０は、例えば、平板状の平面鏡で形成され、第１の画像表示部１０から視点４に向かう第１の表示光２１０の光路上に傾いて配置され、第１の画像表示部１０から出射された第１の表示光２１０を表示合成部５０に向けて反射する。反射部３０には、反射部３０を回転させるアクチュエータ４０が備えられている。なお、反射部３０は、平面ではなく、曲面を有していてもよい。

アクチュエータ４０は、例えば、ステッピングモータやＤＣモータなどであり、後述する制御部７０の制御のもと、視点情報検出部７が検出する視点情報７Ｇまたは／および車両姿勢検出部８が検出する車両姿勢情報８Ｇに基づいて反射部３０を回転させることで第１の虚像表示可能領域３１０の角度及び位置を調整する。

図３の表示合成部（リレー光学系）５０は、例えば、透光性の基板の一方の表面に金属反射膜あるいは誘電体多層膜などの半透過反射層を形成した平面のハーフミラーなどで構成される。表示合成部５０は、反射部３０により反射された第１の画像表示部１０からの第１の表示光２１０を凹面ミラー６０に向けて反射し、第２の画像表示部２０からの第２の表示光２２０を凹面ミラー６０側に透過する。表示合成部５０の透過率は、例えば５０％だが、適宜調整することで第１の虚像Ｖ１、第２の虚像Ｖ２の輝度を調整してもよい。

図３の凹面ミラー６０は、例えば、第１の画像表示部１０及び第２の画像表示部２０から視点４に向かう第１の表示光２１０及び第２の表示光２２０の光路上に傾いて配置され、第１の画像表示部１０、第２の画像表示部２０から出射された第１の表示光２１０、第２の表示光２２０を、フロントウインドシールド２に向けて反射する。第１の画像表示部１０の第１のスクリーン１２から凹面ミラー６０までの第１の表示光２１０の光路長は、第２の画像表示部２０の第２のスクリーン２２から凹面ミラー６０までの第２の表示光２２０の光路長より長くなるように配置され、これにより、第１の画像表示部１０により生成される第１の虚像Ｖ１は、第２の画像表示部２０により生成される第２の虚像Ｖ２より前記アイボックスから離れた位置に結像される。なお、凹面ミラー６０は、典型的には、第１の画像表示部１０及び第２の画像表示部２０が生成する第１の表示光２１０及び第２の表示光２２０をフロントウインドシールド（透過反射部）２と協働して拡大する機能、フロントウインドシールド２の曲面により生ずる第１の虚像Ｖ１、第２の虚像Ｖ２の歪みを補正し、歪みのない虚像を視認させる機能、第１の虚像Ｖ１、第２の虚像Ｖ２を視認者から所定の距離だけ離れた位置で結像させる機能を有する。

図５は、図３の制御部７０の概略構成例を示す。図５に示されるように、制御部７０は、例えば、処理部７１、記憶部７２及びインターフェース７３を含む。処理部７１は、例えばＣＰＵやＲＡＭで構成され、記憶部７２は、例えばＲＯＭで構成され、インターフェース７３は、バス９に接続される入出力通信インターフェースで構成される。例えば、インターフェース７３は、バス９を介して車両情報や上述した実景情報６Ｆ、視点情報７Ｇ、車両姿勢情報８Ｇ等を取得することができ、記憶部７２は、入力した車両情報や実景情報６Ｆ、視点情報７Ｇ、車両姿勢情報８Ｇに基づいて画像データＤを生成するためのデータ、及び入力した視点情報７Ｇ、車両姿勢情報８Ｇに基づいて駆動データＴを生成するためのデータを記憶することができ、処理部７１は、記憶部７２からのデータを読み取り、所定の動作を実行することで画像データＤ及び駆動データＴを生成することができる。なお、インターフェース７３は、例えば、バス９を介して、視点情報検出部７から視認者の視点の位置に関する情報を含む視点情報７Ｇ（後述する位置ずれ情報Ｇ）を取得することができ、車両姿勢検出部８から車両１の姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報８Ｇ（後述する位置ずれ情報Ｇ）を取得することができ、視点情報取得手段、車両姿勢情報取得手段、位置ずれ情報取得手段としての機能も有する。なお、制御部７０は、ＨＵＤ１００の内部にあってもよく、その一部または全部の機能がＨＵＤ１００の外側の車両１側に設けられてもよい。

位置ずれ情報Ｇについて説明する。位置ずれ情報Ｇとは、視認者から見て、フロントウインドシールド２の基準投影領域２ｒと、実景５の基準実景領域５ｒとに位置ずれが生じる状態であるか推定可能な情報であり、具体的に例えば、上述した、視点情報検出部７により検出されるＨＵＤ１００の視認者の視点位置に関する視点情報７Ｇ、車両姿勢検出部８により検出される車両１のピッチ角に関する情報を含む車両姿勢情報８Ｇである。視認者の視点位置が上下方向に移動した場合、フロントウインドシールド２の基準投影領域２ｒを介して視認者が視認する実景５は、基準実景領域５ｒと異なる領域となり、視認者の視点位置を示す視点情報７Ｇにより、視認者から見たフロントウインドシールド２の基準投影領域２ｒと、実景５の基準実景領域５ｒとに位置ずれが生じる状態か否かが推定可能である。また、車両１の路面に対するピッチ角が水平から変化した場合、フロントウインドシールド２の基準投影領域２ｒを介して視認者が視認する実景５は、基準実景領域５ｒと異なる領域となり、車両１のピッチ角に関する情報を含む車両姿勢情報８Ｇにより、視認者から見たフロントウインドシールド２の基準投影領域２ｒと、実景５の基準実景領域５ｒとに位置ずれが生じる状態か否かが推定可能である。第１の画像表示部１０は、位置ずれ情報Ｇに基づいて、第１の虚像Ｖ１を表示する虚像表示領域３１１を拡大する拡大処理を実行する。以下に本実施形態のＨＵＤ１００の動作例を説明する。なお、位置ずれ情報Ｇは、本実施形態で説明する視点情報７Ｇや車両姿勢情報８Ｇ以外にも、本出願以前に既に公知である技術を用いて得られる情報を適用してもよい。

図６は、本実施形態のＨＵＤ１００の動作の例を示すフローチャートである。ＨＵＤ１００は、例えば、車両１が起動されたとき、又は、車両１の電子機器に電力が供給されたとき、又は、車両１の起動または車両１の電子機器の電力供給から所定時間経過したときに以下に説明する処理を開始する。

ステップＳ１では、処理部７１は、インターフェース７３から位置ずれ情報Ｇ（視点情報７Ｇ、車両姿勢情報８Ｇ）を取得する。

ステップＳ２では、処理部７１は、ステップＳ１で取得した位置ずれ情報Ｇに基づき、実景５とフロントウインドシールド（透過反射部）２との相対的な位置にずれ（位置ずれ）が生じる状態であるか判定する。言い換えると、処理部７１は、視認者から見たフロントウインドシールド２の基準投影領域２ｒを介した実景５が特定領域５ｒとなる状態であるか判定する。処理部７１は、位置ずれ情報Ｇに基づき、位置ずれが発生しないと判定した（ステップＳ２でＮＯ）場合、拡大処理Ｓ３に移行せず、ステップＳ１に戻り、位置ずれが発生すると判定した（ステップＳ２でＹＥＳ）場合、拡大処理Ｓ３に移行する。

（拡大処理）
拡大処理Ｓ３のステップＳ３ａにおいて、処理部７１は、位置ずれ情報Ｇに応じて、虚像表示領域３１１の拡大量を設定する。具体的には、処理部７１は、視点情報７Ｇに基づき、所定の視点位置を基準とした視認者の視点の移動量に応じて、虚像表示領域３１１の拡大量を設定し、所定の視点位置を基準とした視認者の視点の移動量が大きい場合、虚像表示領域３１１の拡大量も大きく設定する。また、処理部７１は、車両姿勢情報８Ｇに基づき、路面５Ｗを基準とした車両１のピッチ角の大きさに応じて、虚像表示領域３１１の拡大量を設定し、車両１のピッチ角が大きい場合、虚像表示領域３１１の拡大量も大きく設定する。なお、処理部７１は、視認者から見る実景５の基準実景領域５ｒの少なくとも一部に重畳するように虚像表示領域３１１の拡大量を設定するが、好ましくは、実景５の基準実景領域５ｒの全体に重畳するように虚像表示領域３１１の拡大量を設定するとよい。

また、拡大処理Ｓ３のステップＳ３ａにおいて、処理部７１は、位置ずれ情報Ｇに応じて、虚像表示領域３１１の拡大方向も設定することが好ましい。具体的には、処理部７１は、視点情報７Ｇに基づき、所定の視点位置を基準として視認者の視点が上方（Ｙ軸正方向）に移動した場合、虚像表示領域３１１を視認者から見て上方（Ｙ軸正方向）に拡大し、視認者の視点が下方（Ｙ軸負方向）に移動した場合、虚像表示領域３１１を視認者から見て下方（Ｙ軸負方向）に拡大する。また、処理部７１は、車両姿勢情報８Ｇに基づき、車両１がダウンピッチ所定の視点位置を基準として視認者の視点が上方（Ｙ軸正方向）に移動した場合、虚像表示領域３１１を視認者から見て上方（Ｙ軸正方向）に拡大し、視認者の視点が下方（Ｙ軸負方向）に移動した場合、虚像表示領域３１１を視認者から見て下方（Ｙ軸負方向）に拡大する。

ステップＳ３ｂにおいて、処理部７１は、第１の画像表示部１０の表示を更新し、第１の画像表示面１３上の虚像表示領域３１１を拡大することで、第１の虚像表示可能領域３１０上の第１の虚像Ｖ１を表示する虚像表示領域３１１を拡大する。

ステップＳ４において、処理部７１は、ステップＳ２で検出した位置ずれが継続しているか、新たに取得した位置ずれ情報Ｇに基づき判定する。処理部７１は、ステップＳ２で検出した位置ずれが継続していないと判定した（ステップＳ４でＮｏ）場合、ステップＳ６に移行し、虚像表示領域３１１を元の大きさに縮小し、表示を更新する（ステップＳ７）。

処理部７１は、ステップＳ２で検出した位置ずれが継続していると判定した（ステップＳ４でＹＥＳ）場合、ステップＳ５で位置ずれの継続時間を判定し、所定時間（例えば、３分）以上、位置ずれが継続していた場合、ステップＳ６に移行し、虚像表示領域３１１を縮小し、表示を更新する（ステップＳ７）。なお、この場合、縮小した虚像表示領域３１１は、視認者から見て基準実景領域５ｒと重畳するように縮小する。

図７は、図１に示されるＨＵＤ１００を備える車両１の運転席に座る視認者から見た実景５、第１の虚像表示可能領域３１０、虚像表示領域３１１の位置関係を説明する図である。図７（ａ）は、通常状態を示し、虚像表示領域３１１は、視認者から見て、フロントウインドシールド２の領域２ｒを介して視認される実景５の特定領域５ｒに重畳し、実景５のうち虚像表示領域３１１内にある情報付加対象物５Ｗに対して、第１の虚像Ｖ１を表示する。

図７（ｂ）は、車両１がピッチダウンの状態にあって、ＨＵＤ１００が拡大処理を実行した状態を示し、実線のハッチングを施した領域が基準実景領域５ｒであり、点線のハッチングを施した領域が基準投影領域２ｒであり、塗りつぶした領域が拡大された虚像表示領域３１１ｄである。車両１がピッチダウンした場合、視認者から見て、通常状態で基準実景領域５ｒと重畳していたフロントウインドシールド２の基準投影領域２ｒは、実景５の基準実景領域５ｒより下側にシフトする。ＨＵＤ１００は、上述した拡大処理Ｓ３を実行することにより、第１の虚像Ｖ１を表示する領域である虚像表示領域３１１を視認者から見て上側に拡大した虚像表示領域３１１ｄにする。これにより、通常状態で第１の虚像Ｖ１が表示されていたフロントウインドシールド２上の基準投影領域２ｒを介した実景５に対して第１の虚像Ｖ１を表示し続けることができ、かつ、車両１と一定の位置関係にある基準実景領域５ｒに対しても第１の虚像Ｖ１を表示し続けることができるため、突然、実景５上の基準実景領域５ｒに第１の虚像Ｖ１が表示されなくなったり、フロントウインドシールド２上の基準投影領域２ｒに第１の虚像Ｖ１が表示されなくなったりすることを防止することができ、第１の虚像Ｖ１が表示される領域（虚像表示領域３１１）の狭さを視認者が感じにくい。

制御部７０は、位置ずれ情報Ｇを取得し、拡大処理が必要と判定した場合、視認者から見て拡大した虚像表示領域３１１ｄに重畳する実景５の情報付加対象物５Ｗに対して、第１の虚像Ｖ１を直ちに表示する。これにより、視認者から見たフロントウインドシールド２と実景５とに位置ずれが生じる場合でも、直ちに拡大した虚像表示領域３１１ｄに表示をすることができ、迅速に視認者に情報を伝達することができる。

ただし、制御部７０は、位置ずれ情報Ｇを取得し、拡大処理が必要と判定した場合、拡大する前の虚像表示領域３１１から虚像表示領域３１１ｄに拡大する際の拡大する領域（増加する領域）に新たに表示される第１の虚像Ｖ１の視認性（輝度、明度、彩度）は、時間経過とともに徐々に高くしてもよい。これにより、表示される第１の虚像Ｖ１が瞬間的に増加することに起因する視認者の混乱を抑制することができる。

図７（ｃ）は、上述したステップＳ５で位置ずれが所定時間継続した後、ステップＳ６，Ｓ７で虚像表示領域３１１を縮小した状態を示し、実線のハッチングを施した領域が基準実景領域５ｒであり、点線のハッチングを施した領域が基準投影領域２ｒであり、塗りつぶした領域がステップＳ６，Ｓ７で縮小された虚像表示領域３１１ｄｘである。図７（ｂ）で示したような拡大処理が所定時間以上継続された場合、処理部７１は、虚像表示領域３１１ｄを実景５の基準実景領域５ｒに重畳するように時間経過とともに徐々に縮小させる。これにより、拡大処理をした後でも、車両１と一定の位置関係にある基準実景領域５ｒに表示を継続することができ、第１の虚像Ｖ１が表示される領域（虚像表示領域３１１）は縮小するので、視認者が注意散漫になることを抑制することができる。

なお、第１の虚像表示可能領域３１０は、視認者の視点の位置（高さ）や、車両１のピッチ角に応じて、実景（路面）５に対する角度が変化してしまう。本実施形態の処理部７１は、取得する視点情報７Ｇ、車両姿勢情報８Ｇに応じて、第１の虚像表示可能領域３１０の角度を調整することで、第１の虚像表示可能領域３１０の実景５に対する意図しない角度変化を軽減もしくは相殺する。以下にその方法を述べる。

制御部７０は、取得した視点情報７Ｇまたは／および車両姿勢情報８Ｇに対応するアクチュエータ４０の駆動量を含む駆動データＴを決定する。具体的には、制御部７０は、記憶部７２に予め記憶されたテーブルデータを読み出し、取得した視点情報７Ｇまたは／および車両姿勢情報８Ｇに対応する駆動データＴを決定する。なお、制御部７０は、視点情報７Ｇまたは／および車両姿勢情報８Ｇから駆動データＴを予め設定された算出式を用いて演算により求めてもよい。

次いで、制御部７０は、決定した駆動データＴに基づいてアクチュエータ４０を駆動する。制御部７０は、アクチュエータ４０を駆動し、第１の画像表示部１０が出射する第１の表示光２１０の光路上に位置する反射部３０を回転させる。なお、第２の虚像表示可能領域３２０の角度は調整していないため、第２の虚像表示可能領域３２０に対する第１の画像表示部１０の相対的な角度３３０が変化する。具体的に例えば、制御部７０は、視認者の視点の位置（高さ）が変わった場合あるいは車両１の車両姿勢が変化した場合であっても第１の虚像表示可能領域３１０が実景５における路面に平行となるようにアクチュエータ４０を制御し、反射部３０を回転させてもよい。

図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、本実施形態のＨＵＤ１００が生成する第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度３３０を変化させる様子を示した図である。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃにおける（ａ）は、車両１のピッチ角がＸＺ平面からなる路面５Ｗに対してどの程度傾いているかのピッチ角（車両姿勢）を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）に示される車両姿勢に基づいて反射部３０をどのように回転させるかを示した図であり、（ｃ）は、（ａ）に示される車両姿勢に基づいて第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とのなす角度３３０を示す図である。

図８Ａは、車両１が路面５Ｗに対して平行である車両姿勢１ｒの場合の第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度３３０を示す図である。図８Ａの（ａ）に示されるように、車両１が路面５Ｗに対して平行である車両姿勢１ｒの場合、反射部３０は、例えば、図６に示されるステップＳ０２で決定された駆動データＴに基づいた図８Ａの（ｂ）に示される角度３０ｒとなり、第１の虚像表示可能領域３１０は、例えば、図８Ａの（ｃ）に示されるように路面５Ｗに対して概ね平行となるように調整され、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度３３０は、概ね９０度の角度３３０ｒとなる。図８Ａの（ａ）に示される車両１が路面５Ｗに対して平行である車両姿勢１ｒを、以下では、基準車両姿勢１ｒとも呼ぶ。また、図８Ａの（ｂ）に示される反射部３０の角度３０ｒを基準角度３０ｒとも呼ぶ。また、図８Ａの（ｃ）に示されるような第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度３３０ｒを、以下では、基準角度３３０ｒとも呼ぶ。

図８Ｂは、車両１の前方が鉛直方向の上側に傾いた場合の第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度３３０を示す図である。図８Ｂの（ａ）に示されるように、車両１の前方が基準車両姿勢１ｒよりも鉛直方向の上側に傾いた車両姿勢１ｕの場合、反射部３０は、例えば、図６に示されるステップＳ０２で決定された駆動データＴに基づいて、図８Ｂの（ｂ）に示されるように、基準角度３０ｒに対して時計回り（ＣＷ方向）に回転した角度３０ｕとなり、第１の虚像表示可能領域３１０は、例えば、図８Ｂの（ｃ）に示されるように路面５Ｗに対して概ね平行となるように調整され、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度３３０は、基準角度３３０ｒより大きい角度３３０ｕとなる。

図８Ｃは、車両１の前方が鉛直方向の下側に傾いた場合の第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度３３０を示す図である。図８Ｃの（ａ）に示されるように、車両１の前方が基準車両姿勢１ｒよりも鉛直方向の下側に傾いた車両姿勢１ｄの場合、反射部３０は、例えば、図６に示されるステップＳ０２で決定された駆動データＴに基づいて、図８Ｃの（ｂ）に示されるように、基準角度３０ｒに対して反時計回り（ＣＣＷ方向）に回転した角度３０ｄとなり、第１の虚像表示可能領域３１０は、例えば、図８Ｃ（ｃ）に示されるように路面５Ｗに対して概ね平行となるように調整され、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度３３０は、基準角度３３０ｒより小さい角度３３０ｄとなる。

ここで、図８Ａ（ｃ）、図８Ｂ（ｃ）、図８Ｃ（ｃ）を参照すると、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とのなす角度３３０が、車両１の車両姿勢に応じて変化している。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃに示される例のように、例えば、車両１の前方が鉛直方向の上側にいくにつれて、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度３３０が大きくなる。その一方で、例えば、車両１の前方が鉛直方向の下側にいくにつれて、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度３３０が大きくなる。

その結果、車両１の車両姿勢に基づいて、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度３３０が変化するため、視認する虚像のうちどれが第１の虚像表示可能領域３１０または第２の虚像表示可能領域３２０に表示された情報であるか視認者に認識させることができるため、第１の虚像表示可能領域３１０、第２の虚像表示可能領域３２０のそれぞれに表示される第１の虚像Ｖ１、第２の虚像Ｖ２とをより立体的に認識させることができる。

また、本実施形態のＨＵＤ１００において、第１の虚像表示可能領域３１０は、第２の虚像表示可能領域３２０より水平方向に傾いて生成され、アクチュエータ４０の駆動により、実景に対する角度が調整される。水平方向に傾いた虚像表示可能領域（第１の虚像表示可能領域３１０）の実景に対する角度調整は、鉛直方向に傾いた虚像表示可能領域（第１の虚像表示可能領域３１０）の実景に対する角度調整よりも、虚像表示可能領域の一定の角度変化に対する視認者に与える印象が大きい。したがって、水平方向に傾いた虚像表示可能領域（第１の虚像表示可能領域３１０）を角度調整することにより、第１の虚像表示可能領域３１０に表示される第１の虚像Ｖ１と、第２の虚像表示可能領域３２０に表示される第２の虚像Ｖ２と、を区別しやすくなり、第１の虚像表示可能領域３１０、第２の虚像表示可能領域３２０のそれぞれに表示される第１の虚像Ｖ１、第２の虚像Ｖ２とをより立体的に認識させることができる。

これより、本発明の実施形態の変形例を説明する。以上の説明では、第１の表示光２１０と第２の表示光２２０とを同じ方向に向ける表示合成部５０までの第１の表示光２１０の光路上に位置する反射部３０をアクチュエータ４０により回転させることで、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とがなす角度３３０を変化させたが、表示合成部５０をアクチュエータ４０により回転させてもよい。この場合においても、前述した反射部３０を回転させるものと同様に、第２の虚像表示可能領域３２０の角度を調整させずに、実景に対する第１の虚像表示可能領域３１０の角度のみを調整することができる。

また、本発明のＨＵＤ１００は、第１の画像表示部１０の表示面（第１のスクリーン１２）をアクチュエータ４０で回転させることで、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とのなす角度３３０を変化させてもよい。

なお、アクチュエータ４０は、反射部３０、表示合成部５０、第１の画像表示部１０の表示面（第１のスクリーン１２）の中心を回転軸ＡＸとする必要はなく、それぞれの光学部材の所定の位置（端部を含む）を回転軸ＡＸとしてもよい。また、それぞれの光学部材と離間した位置に回転軸ＡＸを設けてもよい。

図１０は、運転席から車両１の前方を向いた場合の、実景と図２に示されるＨＵＤ１００の変形例が表示する第１の虚像Ｖ１、第２の虚像Ｖ２とが視認される様子の例を示す図である。本発明のＨＵＤ１００は、図１０に示されるように、第１の画像表示部１０が生成する第１の虚像表示可能領域３１０と、第２の画像表示部２０が生成する第２の虚像表示可能領域３２０とが離間して視認されるようにしてもよい。具体的に例えば、この変形例におけるＨＵＤ１００は、第１の画像表示部１０から第１の表示光２１０が入射する表示合成部５０上の領域と、第２の画像表示部２０から第２の表示光２２０が入射する表示合成部５０上の領域と、を離間させることで構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、第１の虚像表示可能領域３１０を生成する第１の画像表示部１０と、第２の虚像表示可能領域３２０を生成する第２の画像表示部２０とを設けていたが、画像表示部が単体であってもよい。この変形例におけるＨＵＤ１００は、単体の投影部（図示しない）からの投影光を複数のスクリーン（表示面）（図示しない）に投影し、一方の前記スクリーンをアクチュエータで回転させることで、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とのなす角度３３０を調整してもよい。

また、上記実施形態では、第１の虚像表示可能領域３１０の実景に対する角度を調整することで、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とのなす角度３３０を調整していたが、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０との双方の実景に対する角度をそれぞれ調整し、角度調整量を異ならせることで、第１の虚像表示可能領域３１０と第２の虚像表示可能領域３２０とのなす角度３３０を調整してもよい。

また、第１の画像表示部１０は、例えば、液晶表示素子などの透過型表示パネルや、有機ＥＬ素子などの自発光表示パネルや、レーザー光を走査する走査型表示装置などを適用してもよい。

１…車両、２…フロントウインドシールド（透過反射部）、３…ダッシュボード、４…視点、５…実景、５Ｗ…情報付加対象物、６…前方情報検出部、７…視点情報検出部、８…車両姿勢検出部、９…バス、１０…第１の画像表示部、２０…第２の画像生成部、３０…反射部（リレー光学系）、４０…アクチュエータ、５０…表示合成部（リレー光学系）、６０…凹面ミラー、７０…制御部、７１…処理部、７２…記憶部、７３…インターフェース（視点情報取得手段、車両姿勢情報取得手段、位置ずれ情報取得手段）、１００…ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、２００…表示光、２１０…第１の表示光、２２０…第２の表示光、３１０…第１の虚像表示可能領域、３１１…虚像表示領域、３１２…虚像ブランク領域、３２０…第２の虚像表示可能領域、Ｖ１…第１の虚像、Ｖ２…第２の虚像、３３０…角度、ＡＸ…回転軸、Ｄ…画像データ、Ｇ…位置ずれ情報、７Ｇ…視点情報、８Ｇ…車両姿勢情報

Claims (10)

1. 車両に搭載され、透過反射部に第１の表示光（２１０）を投影することで、前記車両の外部の実景に重畳する第１の虚像表示可能領域（３１０）に第１の虚像（Ｖ１）を表示するヘッドアップディスプレイであって、
   前記第１の虚像表示可能領域に対応する第１の画像表示面（１３）を有し、前記第１の画像表示面から前記第１の表示光を発する第１の画像表示部（１０）と、
   前記第１の画像表示部が発する前記第１の表示光を前記透過反射部に向けるリレー光学系と、
   視認者から見た前記透過反射部と前記実景との相対的な位置にずれが生じる際、前記第１の虚像表示可能領域のうち前記第１の虚像を表示する範囲を定める虚像表示領域（３１１）を拡大する制御部（７０）を備える、
   ヘッドアップディスプレイ。
2. 前記車両の車両姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報（８Ｇ）を取得する車両姿勢情報取得手段（７３）をさらに備え、
   前記制御部は、前記車両姿勢情報取得手段が取得した前記車両姿勢情報に基づき、前記虚像表示領域を拡大する、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
3. 視認者の視点位置に関する情報を含む視点情報（７Ｇ）を取得する視点情報取得手段（７３）をさらに備え、
   前記制御部は、前記視点情報取得手段が取得した前記視点情報に基づき、前記虚像表示領域を拡大する、
   請求項１または請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ。
4. 前記制御部は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれ量が大きくなるに従い、前記虚像表示領域の拡大量を増加させる、
   請求項１乃至３の何れかに記載のヘッドアップディスプレイ。
5. 前記制御部は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれ方向に従い、前記虚像表示領域を拡大する拡大方向を決定する、または前記虚像表示領域の他の拡大方向より拡大量を大きくする拡大方向を決定する、
   請求項１乃至３の何れかに記載のヘッドアップディスプレイ。
6. 前記虚像表示領域は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが生じる前の通常状態において、視認者から見て、前記車両と一定の位置関係にある前記実景の特定領域に重畳するように設定され、
   前記制御部は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが生じる際、視認者から見て、前記実景の前記特定領域の少なくとも一部が重畳するように前記虚像表示領域を拡大する、
   請求項１乃至５の何れかに記載のヘッドアップディスプレイ。
7. 前記虚像表示領域は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが生じる前の通常状態において、視認者から見て、前記車両と一定の位置関係にある前記実景の特定領域に重畳するように設定され、
   前記制御部は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが生じる際、視認者から見て、前記実景の前記特定領域の少なくとも全部が重畳するように前記虚像表示領域を拡大する、
   請求項１乃至５の何れかに記載のヘッドアップディスプレイ。
8. 前記制御部は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが所定時間継続した場合、拡大された前記虚像表示領域を縮小する、
   請求項１乃至７の何れかに記載のヘッドアップディスプレイ。
9. 前記虚像表示領域は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが生じる前の通常状態において、視認者から見て、前記車両と一定の位置関係にある前記実景の特定領域に重畳するように設定され、
   前記制御部は、前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれが所定時間継続した場合、拡大された前記虚像表示領域を、視認者から見て、前記実景の前記特定領域の全部と重畳するように前記虚像表示領域を縮小する、
   請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ。
10. 前記透過反射部に第２の表示光（２２０）を投影することで、視認者からの距離が前記第１の虚像表示可能領域とは異なる位置に配置される第２の虚像表示可能領域（３２０）に第２の虚像（Ｖ２）を表示するヘッドアップディスプレイであって、
    前記第１の虚像表示可能領域の実空間上の角度を調整することで、前記第１の虚像表示可能領域と前記第２の虚像表示可能領域との相対的な角度を調整可能な角度調整部を備え、
    前記角度調整部は、視認者から見た前記透過反射部と前記実景との相対的な位置ずれにより生じる、前記実景に対する前記第１の虚像表示可能領域の角度変化が少なくなる方向に、前記第１の虚像表示可能領域の角度を調整する、
    請求項１乃至９の何れかに記載のヘッドアップディスプレイ。

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