JP6922217B2 - 表示装置、物体装置及び表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置、物体装置及び表示方法に関する。

従来、可動な虚像の少なくとも一部を表示エリア内に表示する表示装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に開示されている表示装置では、ユーザに表示エリアが知覚されるのを抑制することに関して改善の余地があった。

本発明は、可動な虚像の少なくとも一部を表示エリア内に表示する表示装置において、前記虚像と前記表示エリアとの位置関係に応じて前記虚像の特性を制御可能な制御装置を備え、前記制御装置は、前記虚像が前記表示エリアの外縁を通過中に、前記虚像の特性を制御し、前記虚像が前記外縁を通過開始するタイミング及び通過終了するタイミングを算出する算出手段と、を含み、前記制御装置は、前記算出手段の算出結果に基づいて、前記虚像が前記表示エリアへ進入中に、前記虚像の視覚刺激性を段階的に強くすることを特徴とする表示装置である。

本発明によれば、ユーザに表示エリアが知覚されるのを抑制することができる。

一実施形態のＨＵＤ装置の概略構成を示す図である。 ＨＵＤ装置の制御系のハードウェア構成を示すブロック図である。 ＨＵＤ装置の機能ブロック図である。 ＨＵＤ装置の光源装置について説明するための図である。 ＨＵＤ装置の光偏向器について説明するための図である。 光偏向器のミラーと走査範囲の対応関係を示す図である。 ２次元走査時の走査線軌跡の一例を示す図である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、マイクロレンズアレイにおいて入射光束径とレンズ径の大小関係の違いによる作用の違いについて説明するための図である。 自車両の前方風景に重なる表示エリアを示す図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、表示エリアを横断する案内表示の少なくとも一部を表示エリア内に表示する例（比較例）を説明するための図である。 図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、対象物を指示するための指示表示の少なくとも一部を表示エリア内に表示する例（比較例）を説明するための図である。 実施例１のＦＰＧＡの構成を示すブロック図である。 実施例１の表示処理を説明するためのフローチャートである 図１４（Ａ）〜図１４（Ｊ）は、実施例１、２の表示処理を説明するための図である。 実施例２のＦＰＧＡの構成を示すブロック図である。 実施例２の表示処理を説明するためのフローチャートである。 実施例３のＦＰＧＡの構成を示すブロック図である。 実施例３の表示処理を説明するためのフローチャートである。 図１９（Ａ）〜図１９（Ｄ）は、実施例３、４の表示処理を説明するための図である。 図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、実施例３、４の表示処理を説明するための図である。 実施例４のＦＰＧＡの構成を示す図である。 実施例４の表示処理を説明するためのフローチャートである。 図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）は、指示表示をポップアップさせて表示する例を説明するための図である。

［概要］
以下に、一実施形態のＨＵＤ装置１００について図面を参照して説明する。なお、「ＨＵＤ」は「ヘッドアップディスプレイ」の略称である。

図１には、本実施形態のＨＵＤ装置１００の全体構成が概略的に示されている。

《ＨＵＤ装置の全体構成》
ところで、ヘッドアップディスプレイの投射方式は、液晶パネル、ＤＭＤパネル（デジタルミラーデバイスパネル）、蛍光表示管（ＶＦＤ）のようなイメージングデバイスで中間像を形成する「パネル方式」と、レーザ光源から射出されたレーザビームを２次元走査デバイスで走査し中間像を形成する「レーザ走査方式」がある。特に後者のレーザ走査方式は、全画面発光の部分的遮光で画像を形成するパネル方式とは違い、各画素に対して発光／非発光を割り当てることができるため、一般に高コントラストの画像を形成することができる。

そこで、ＨＵＤ装置１００では「レーザ走査方式」を採用している。無論、投射方式として上記「パネル方式」を用いることもできる。

ＨＵＤ装置１００は、一例として、車両に搭載され、該車両のフロントウインドシールド５０（図１参照）を介して該車両の操縦に必要なナビゲーション情報（例えば車両の速度、進路情報、目的地までの距離、現在地名称、車両前方における物体（対象物）の有無や位置、制限速度等の標識、渋滞情報などの情報）を視認可能にする。この場合、フロントウインドシールド５０は、入射された光の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる透過反射部材としても機能する。以下では、ＨＵＤ装置１００がフロントウインドシールド５０を備える、車両としての自動車に搭載される例を、主に説明する。

ＨＵＤ装置１００は、図１に示されるように、光源装置１１、光偏向器１５及び走査ミラー２０を含む光走査装置１０と、スクリーン３０と、凹面ミラー４０とを備え、フロントウインドシールド５０に対して画像を形成する光（画像光）を照射することにより、視認者Ａ（ここでは自動車の乗員である運転者）の視点位置から虚像Ｉを視認可能にする。つまり、視認者Ａは、光走査装置１０によりスクリーンに形成（描画）される画像（中間像）を、フロントウインドシールド５０を介して虚像Ｉとして視認することができる。

ＨＵＤ装置１００は、一例として、自動車のダッシュボードの下方に配置されており、視認者Ａの視点位置からフロントウインドシールド５０までの距離は、数十ｃｍから精々１ｍ程度である。

ここでは、凹面ミラー４０は、虚像Ｉの結像位置が所望の位置になるように、一定の集光パワーを有するように既存の光学設計シミュレーションソフトを用いて設計されている。

ＨＵＤ装置１００では、虚像Ｉが視認者Ａの視点位置から例えば１ｍ以上かつ３０ｍ以下（好ましくは１０ｍ以下）の位置（奥行位置）に表示されるように、凹面ミラー４０の集光パワーが設定されている。

なお、通常、フロントウインドシールドは、平面でなく、僅かに湾曲している。このため、凹面ミラー４０とフロントウインドシールド５０の曲面により、虚像Ｉの結像位置が決定される。

光源装置１１では、画像データに応じて変調されたＲ,Ｇ,Ｂの３色のレーザ光が合成される。３色のレーザ光が合成された合成光は、光偏向器１５の反射面に導かれる。偏向手段としての光偏向器１５は、半導体製造プロセス等で作製された２軸のＭＥＭＳスキャナであり、直交する２軸周りに独立に揺動可能な単一の微小ミラーを含む。光源装置１１、光偏向器１５の詳細は、後述する。

光源装置１１からの画像データに応じた光（合成光）は、光偏向器１５で偏向され、走査ミラー２０で折り返されてスクリーン３０に照射される。そこで、スクリーン３０が光走査され該スクリーン３０上に中間像が形成される。すなわち、光偏向器１５と走査ミラー２０を含んで光走査系が構成される。なお、凹面ミラー４０は、フロントウインドシールド５０の影響で中間像の水平線が上または下に凸形状となる光学歪み要素を補正するように設計、配置されることが好ましい。

スクリーン３０を介した光は、凹面ミラー４０でフロントウインドシールド５０に向けて反射される。フロントウインドシールド５０への入射光束の一部はフロントウインドシールド５０を透過し、残部の少なくとも一部は視認者Ａの視点位置に向けて反射される。この結果、視認者Ａはフロントウインドシールド５０を介して中間像の拡大された虚像Ｉを視認可能となる、すなわち、視認者から見て虚像Ｉがフロントウインドシールド５０越しに拡大表示される。

なお、フロントウインドシールド５０よりも視認者Ａの視点位置側に透過反射部材としてコンバイナを配置し、該コンバイナに凹面ミラー４０からの光を照射するようにしても、フロントウインドシールド５０のみの場合と同様に虚像表示を行うことができる。

《ＨＵＤ装置の制御系のハードウェア構成》
図２には、ＨＵＤ装置１００の制御系のハードウェア構成を示すブロック図が示されている。ＨＵＤ装置１００の制御系は、図２に示されるように、ＦＰＧＡ６００、ＣＰＵ６０２、ＲＯＭ６０４、ＲＡＭ６０６、Ｉ／Ｆ６０８、バスライン６１０、ＬＤドライバ６１１１、ＭＥＭＳコントローラ６１５を備えている。

ＦＰＧＡ６００は、画像データに応じてＬＤドライバ６１１１を介して後述するＬＤを動作させ、ＭＥＭＳコントローラ６１５を介して光偏向器１５を動作させる。ＣＰＵ６０２は、ＨＵＤ装置１００の各機能を制御する。ＲＯＭ６０４は、ＣＰＵ６０２がＨＵＤ装置１００の各機能を制御するために実行する画像処理用プログラムを記憶している。ＲＡＭ６０６は、ＣＰＵ６０２のワークエリアとして使用される。Ｉ／Ｆ６０８は、外部コントローラ等と通信するためのインターフェイスであり、例えば、自動車のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に接続される。

《ＨＵＤ装置の機能ブロック》
図３には、ＨＵＤ装置１００の機能を示すブロック図が示されている。ＨＵＤ装置１００は、図３に示されるように、車両情報入力部８００、外部情報入力部８０２、画像データ生成部８０４及び画像描画部８０６を備えている。車両情報入力部８００には、ＣＡＮ等から車両の情報（速度、走行距離、対象物の位置、外界の明るさ等の情報）が入力される。外部情報入力部８０２には、外部ネットワークから車両外部の情報（例えば自動車に搭載されたカーナビからのナビ情報等）が入力される。画像データ生成部８０４は、車両情報入力部８００、外部情報入力部８０２等から入力される情報に基づいて、描画すべき画像の画像データを生成し、画像描画部８０６に送信する。画像描画部８０６は、制御部８０６０を備え、受信した画像データに応じた画像を描画する。画像データ生成部８０４及び制御部８０６０は、ＦＰＧＡ６００によって実現される。画像描画部８０６は、ＦＰＧＡ６００に加えて、ＬＤドライバ６１１１、ＭＥＭＳコントローラ６１５、光走査装置１０、スクリーン３０、凹面ミラー４０等によって実現される。

《光源装置の構成》
図４には、光源装置１１の構成が示されている。光源装置１１は、図４に示されるように、単数あるいは複数の発光点を有する複数（例えば３つの）の発光素子１１１Ｒ、１１１Ｂ、１１１Ｇを含む。各発光素子は、ＬＤ（レーザダイオード）であり、互いに異なる波長λＲ、λＧ、λＢの光束を放射する。例えばλＲ＝６４０ｎｍ、λＧ＝５３０ｎｍ、λＢ＝４４５ｎｍである。以下では、発光素子１１１ＲをＬＤ１１１Ｒ、発光素子１１１ＧをＬＤ１１１Ｇ、発光素子１１１ＢをＬＤ１１１Ｂとも表記する。ＬＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂから放射された波長λＲ、λＧ、λＢの光束は、対応するカップリングレンズ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂにより後続の光学系にカップリングされる。カップリングされた光束は、対応するアパーチャ部材１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂにより整形される。各アパーチャ部材の開口形状は、光束の発散角等に応じて円形、楕円形、長方形、正方形等、様々な形状とすることができる。その後、対応するアパーチャ部材で整形された光束は、合成素子１１５により光路合成される。合成素子１１５は、プレート状あるいはプリズム状のダイクロイックミラーであり、波長に応じて光束を反射／透過し、１つの光路に合成する。合成された光束は、レンズ１１９により光偏向器１５の反射面に導かれる。レンズ１１９は、光偏向器１５側に凹面が向くメニスカスレンズである。

《光偏向器の構成》
図５には、光偏向器１５の構成が示されている。光偏向器１５は、半導体プロセスにて製造された２軸のＭＥＭＳスキャナであり、図５に示されるように、反射面を有するミラー１５０と、α軸方向に並ぶ複数の梁を含み、隣り合う２つの梁が折り返し部を介して蛇行するように接続された一対の蛇行部１５２とを有する。各蛇行部１５２の隣り合う２つの梁は、梁Ａ（１５２ａ）、梁Ｂ（１５２ｂ）とされ、枠部材１５４に支持されている。複数の梁には、複数の圧電部材１５６（例えばＰＺＴ）が個別に設けられている。各蛇行部の隣り合う２つの梁の圧電部材に異なる電圧を印加することで、該蛇行部の隣り合う２つの梁が異なる方向に撓み、それが蓄積されて、ミラー１５０がα軸周り（＝垂直方向）に大きな角度で回転することになる。このような構成により、α軸を中心とした垂直方向の光走査が、低電圧で可能となる。一方、β軸を中心とした水平方向では、ミラー１５０に接続されたトーションバーなどを利用した共振による光走査が行われる。

ＨＵＤ装置１００からは、瞬間的にはレーザビーム径に相当する点像しか投射されないが、非常に高速に走査させるため、一フレーム画像内では十分に人間の目に残像が残っている。この残像現象を利用することで、視認者には、あたかも「表示エリア」に像を投射させているように知覚される。実際には、スクリーンに映った像が、凹面ミラー４０とフロントウインドシールド５０によって反射されて視認者に「表示エリア」において虚像として知覚される。このような仕組みであるので、像を表示させない場合は、ＬＤの発光を停止すれば良い。つまり、「表示エリア」において虚像が表示される箇所以外の箇所の輝度を実質０にすることが可能となる。

すなわち、ＨＵＤ装置１００による虚像の結像位置は、該虚像を結像可能な所定の「表示エリア」内の任意の位置となる。この「表示エリア」は、ＨＵＤ装置の設計時の仕様で決まる。

このように、「レーザ走査方式」を採用したことにより、表示したい部分以外では、表示の必要がないためＬＤを消灯したり、光量を低下させたりするなどの措置を取ることができる。

これに対して、例えば液晶パネル及びＤＭＤパネルのようなイメージングデバイスで中間像を表現する「パネル方式」では、パネル全体を照明する必要があるため、画像信号としては非表示とするために黒表示であったとしても、液晶パネルやＤＭＤパネルの特性上、完全には０にし難い。このため、黒部が浮き上がって見えることがあったが、レーザ走査方式ではその黒浮きを無くすことが可能となる。

ところで、光源装置１１の各発光素子は、ＦＰＧＡ６００によって発光強度や点灯タイミング、光波形が制御され、ＬＤドライバ６１１１によって駆動され、光を射出する。各発光素子から射出され光路合成された光は、図６に示されるように、光偏向器１５によってα軸周り、β軸周りに２次元的に偏向され、走査ミラー２０（図１参照）を介して走査光としてスクリーン３０に照射される。すなわち、走査光によりスクリーン３０が２次元走査される。なお、図６では、走査ミラー２０の図示が省略されている。

走査光は、スクリーン３０の走査範囲を、２〜４万Ｈｚ程度の速い周波数で主走査方向に振動走査（往復走査）しつつ、数十Ｈｚ程度の遅い周波数で副走査方向に片道走査する。すなわち、ラスタースキャンが行われる。この際、走査位置（走査光の位置）に応じて各発光素子の発光制御を行うことで画素毎の描画、虚像の表示を行うことができる。

１画面を描画する時間、すなわち１フレーム分の走査時間（２次元走査の１周期）は、上記のように副走査周期が数十Ｈｚであることから、数十ｍｓｅｃとなる。例えば主走査周期２００００Ｈｚ、副走査周期を５０Ｈｚとすると、１フレーム分の走査時間は２０ｍｓｅｃとなる。

スクリーン３０は、図７に示されるように、画像が描画される（画像データに応じて変調された光が照射される）画像領域３０ａ（有効走査領域）と、該画像領域を取り囲むフレーム領域３０ｂとを含む。

ここで光偏向器１５によって走査しうる全範囲を「走査範囲」と呼ぶ。ここでは、走査範囲は、スクリーン３０における画像領域３０ａとフレーム領域３０ｂの一部（画像領域３０ａの外縁近傍の部分）を併せた範囲とされている。図７には、走査範囲における走査線の軌跡がジグザグ線によって示されている。図７においては、走査線の本数を、便宜上、実際よりも少なくしている。

スクリーン３０の画像領域３０ａは、例えばマイクロレンズアレイ等の光拡散効果を持つ透過型の素子で構成されている。画像領域は、矩形、あるいは平面である必要はなく、多角形や曲面であっても構わない。また、スクリーン３０は、光拡散効果を持たない平板や曲板であっても良い。また、画像領域は、装置レイアウトによっては例えばマイクロミラーアレイ等の光拡散効果を持つ反射型の素子とすることもできる。

以下に、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を参照して、スクリーン３０の画像領域に用いられるマイクロレンズアレイにおける拡散と干渉性ノイズ発生について説明する。
図８（Ａ）において、符号８５２はマイクロレンズアレイを示す。マイクロレンズアレイ８５２は、微細凸レンズ８５１を配列した微細凸レンズ構造を有する。符号８５３で示す「画素表示用ビーム」の光束径８５７は、微細凸レンズ８５１の大きさよりも小さい。すなわち、微細凸レンズ８５１の大きさ８５６は、光束径８５７よりも大きい。なお、説明中の形態例で、画素表示用ビーム８５３はレーザ光束であり、光束中心のまわりにガウス分布状の光強度分布をなす。従って、光束径８５７は、光強度分布における光強度が「１／ｅ^２」に低下する光束半径方向距離である。
図８（Ａ）では、光束径８５７は微細凸レンズ８５１の大きさ８５６に等しく描かれているが、光束径８５７が「微細凸レンズ８５１の大きさ８５６」に等しい必要は無い。微細凸レンズ８５１の大きさ８５６を食み出さなければよい。
図８（Ａ）において、画素表示用ビーム８５３は、その全体が１個の微細凸レンズ８５１に入射し、発散角８５５をもつ拡散光束８５４に変換される。なお、「発散角」は、以下において「拡散角」と呼ぶこともある。
図８（Ａ）の状態では、拡散光束８５４は１つで、干渉する光束が無いので、干渉性ノイズは発生しない。なお、発散角８５５の大きさは、微細凸レンズ８５１の形状により適宜設定できる。
図８（Ｂ）では、画素表示用ビーム８１１は、光束径が微細凸レンズの配列ピッチ８１２の２倍となっており、２個の微細凸レンズ８１３、８１４に跨って入射している。この場合、画素表示用ビーム８１１は、入射する２つの微細凸レンズ８１３、８１４により２つの発散光束８１５、８１６のように拡散される。２つの発散光束８１５、８１６は、領域８１７において重なり合い、この部分で互いに干渉して干渉性ノイズを発生する。

図７に戻り、走査範囲における画像領域３０ａの周辺領域（フレーム領域３０ｂの一部）には、受光素子を含む同期検知系６０が設置されている。ここでは、同期検知系６０は、画像領域の−Ｘ側かつ＋Ｙ側の隅部の＋Ｙ側に配置されている。以下では、スクリーン３０の主走査方向をＸ方向とし、副走査方向をＹ方向として説明する。

同期検知系６０は、光偏向器１５の動作を検出して、走査開始タイミングや走査終了タイミングを決定するための同期信号をＦＰＧＡ６００に出力する。

［詳細］
ところで、ＨＵＤ装置１００の表示エリアは、自車両の前方風景（例えば前方路面に）重畳される（図９参照）。

例えば図１０に示されるように左右に移動する案内表示を表示エリア内に表示する場合には、案内表示が表示エリアを横断するため、案内表示が表示エリアに進入するときや表示エリアから脱出するときに案内表示が途切れる。図１０（Ａ）には、左右に移動する案内表示の全体が表示エリア内にある（表示される）状態が示されている。図１０（Ａ）には、左右に移動する案内表示が表示エリアの外縁（縦辺）を横切っている状態すなわち該案内表示が途切れている状態が示されている。

また、例えば図１１に示されるように対象物（例えば前方車両）を指示するための指示表示を該対象物の移動に追従させる場合には、対象物の位置によっては指示表示が途切れてしまう、すなわち該指示表示の一部が表示エリア内に表示できなくなる。なお、図１１（Ａ）には、対象物の移動に追従する指示表示の全体が表示エリア内に表示されている例が示されている。図１１（Ｂ）には、対象物の移動に追従する指示表示が途切れている例が示されている。

このように例えば移動する案内表示、対象物の移動に追従する指示表示等の可動表示が途切れると、運転者の視界内の３次元空間において表示エリアが平面的に（２次元的に）露呈し、運転者に違和感を覚えさせてしまう。

そこで、発明者らは、このような可動表示を表示エリア内に虚像として表示する際に、運転者に表示エリアが知覚されるのを抑制するための構成、機能をＨＵＤ装置１００に盛り込んでいる。以下、本実施形態のＨＵＤ装置１００の幾つかの実施例（実施例１〜実施例４のＨＵＤ装置１００−１、１００−２、１００−３、１００−４）について説明する。なお、符号１００−１〜１００−４は、本明細書中のみで用いることとする。

＜実施例１＞
以下に、実施例１のＨＵＤ装置１００−１について説明する。実施例１は、移動する案内表示を表示エリア内に表示する場合の実施例である。

図１２には、実施例１のＨＵＤ装置１００−１において、画像データ生成部８０４及び制御部８０６０として機能するＦＰＧＡ６００の構成例がブロック図にて示されている。図１２において、各矢印は、データの流れを示す。

実施例１のＨＵＤ装置１００−１において、画像データ生成部８０４は、運転車等により車両の移動予定のルート（以下では「移動予定ルート」とも呼ぶ）が設定されたカーナビ２００から、外部情報入力部８０２を介して次の曲がり地点（例えば交差点、分岐点等）に関する情報（例えば次の曲がり地点の曲がり方向、地名、次の曲がり地点までの残距離等の情報）を取得し、該情報に基づいて次の曲がり地点に関する案内表示（例えば次の曲がり地点の曲がり方向、地名、次の曲がり地点までの残距離等を示す表示）の動画データ（以下では「案内表示動画データ」とも呼ぶ）を生成し、画像描画部８０６の制御部８０６０に送信する。制御部８０６０は、受信した案内表示動画データに基づいて表示エリア内に案内表示を虚像として表示する。ここでは、「案内表示」は、表示エリアを横断又は縦断する移動表示である。なお、「次の曲がり地点までの残距離」とは、移動予定ルート上における車両の現在位置から次の曲がり地点までの距離（道のり）を意味する。

このように次の曲がり地点に関する案内表示を車両の前方風景に重なる表示エリア（図９参照）内に表示させることで、運転者は自車両の次の曲がり地点に関する情報を前方風景から視線を逸らさずに認識することができる。

ＨＵＤ装置１００−１において、画像データ生成部８０４は、図１２に示されるように、曲がり地点情報取得手段９０１と、案内表示動画データ生成手段９０２とを含む。

曲がり地点情報取得手段９０１は、カーナビ２００から外部情報入力部８０２を介して車両の移動予定ルート上における次の曲がり地点に関する情報を取得し、該情報を案内表示動画データ生成手段９０２に転送するとともに内蔵するメモリに保存する。

案内表示動画データ生成手段９０２は、案内表示の枠形状、受信した次の曲がり地点に関する情報及び案内表示の移動情報（案内表示の移動開始位置（より詳細には案内表示の下端の初期位置）及び案内表示の移動速度に関する情報）に基づいて、案内表示動画データを生成し、制御部８０６０の後述する案内表示表示手段９０５に送信する。「案内表示動画データ」は、案内表示の表示内容と移動情報を含むデータである。

ＨＵＤ装置１００−１において、制御部８０６０は、案内表示位置検知手段９０３と、案内表示輝度制御手段９０４と、案内表示表示手段９０５と、とを含む。

案内表示位置検知手段９０３は、タイマを内蔵し、案内表示の移動情報及び移動開始タイミングに基づいて案内表示の表示エリアに対する位置である案内表示位置をリアルタイムに検知し、その検知情報を案内表示輝度制御手段９０４に送信する。

案内表示輝度制御手段９０４は、受信した検知情報（案内表示位置）に応じて案内表示の輝度を段階的に設定し、その設定値（輝度設定値）を含む輝度制御情報を案内表示表示手段９０５に送信する。

案内表示表示手段９０５は、受信した案内表示動画データ及び輝度制御情報に基づいて、ＬＤドライバ６１１１及びＭＥＭＳコントローラ６１５を制御して、案内表示の動画を表示エリア内に虚像として表示する。

ここで、スクリーン３０において、画像領域３０ａ、フレーム領域３０ｂは、それぞれ透光性を有する部材、遮光性を有する部材から成る。このため、画像領域３０ａに形成された画像光は凹面ミラー４０を介してフロントウインドシールド５０に照射され該画像光の虚像が表示エリアに表示される一方、フレーム領域３０ｂに形成された画像光はフレーム領域３０ｂで遮光され該画像光の虚像は表示エリアに表示されない。すなわち、画像領域３０ａと表示エリアは対応関係にある。表示エリアの上下方向は画像領域３０ａのＹ方向（図７参照）に対応し、表示エリアの左右方向は画像領域３０ａのＸ方向（図７参照）に対応する。

次に、実施例１のＨＵＤ装置１００で実施される表示処理について図１３を参照して説明する。図１３のフローチャートは、ＣＰＵ６０２によって実行される処理アルゴリズムに対応している。この表示処理は、運転者等によりカーナビ２００において自車両の移動予定ルートが設定されたときに開始される。

最初のステップＳ１では、移動予定ルート上に曲がり地点（交差点や分岐点）があるか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ６０２が、カーナビに設定された移動予定ルートを参照し、該移動予定ルート上に自車両が曲がるべきポイントがあるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ２に移行し、否定されるとフローは終了する。

次のステップＳ２では、ｎに１をセットする。

次のステップＳ３では、第ｎ曲がり地点（すなわち次の曲がり地点）に関する情報（以下では「曲がり地点情報」とも呼ぶ）を取得する。「第ｎ曲がり地点」とは、移動予定ルート上における曲がり地点のうち最初の曲がり地点から数えて第ｎ番目の曲がり地点を意味する。具体的には、曲がり地点情報取得手段９０１が、カーナビ２００から、曲がり地点情報として第ｎ曲がり地点の曲がり方向と第ｎ曲がり地点までの残距離を取得し、案内表示動画データ生成手段９０２に送信するとともに、該曲がり地点情報を内蔵するメモリに保存する。

次のステップＳ４では、第ｎ曲がり地点に関する案内表示を表示エリアの上方から下方へ向けて移動開始させる。具体的には、案内表示動画データ生成手段９０２が、案内表示の枠形状、受信した曲がり地点情報及び案内表示の移動情報に基づいて案内表示動画データを生成し、案内表示表示手段９０５に送信する。案内表示表示手段９０５は、受信した案内表示動画データ及び案内表示の輝度の初期設定値（０を含む任意の値）に基づいてＬＤドライバ６１１１及びＭＥＭＳコントローラ６１５を制御して、案内表示（例えば「２ｋｍ先 左折」）の動画のフレーム毎の画像を画像領域３０ａの上方（＋Ｙ側）のフレーム領域３０ｂから形成を開始し、案内表示を表示エリアの上方の移動開始位置（該フレーム領域３０ｂに対応する位置）から表示エリアへ向けて移動開始させる（図１４（Ａ）参照）とともに、案内表示の移動開始タイミングを案内表示位置検知手段９０３に通知する。すなわち、ステップＳ４では、０を含む任意の輝度の案内表示が表示エリアの上方から表示エリアに向かって移動を開始する。なお、図１４（Ａ）では、実際には表示されない案内表示を表示エリアの上方に２点鎖線で図示している。

次のステップＳ５では、案内表示が表示エリアの上端に差し掛かったか否か、すなわち表示エリアへの進入を開始したか否かを判断する。具体的には、案内表示位置検知手段９０３が、案内表示の移動情報及び移動開始タイミングに基づくタイマを用いた計時により当該判断を行う。ここでの判断が肯定されるとステップＳ６に移行し、否定されると同じ判断を再び行う（すなわち「待ちの状態」となる）。

次のステップＳ６では、案内表示の輝度を段階的に上げる。具体的には、案内表示輝度制御手段９０４が、案内表示の輝度制御情報として、輝度値のレベルＬ１、レベルＬ２、レベルＬ３（数字が大きいほど高い値）と、レベルの切り替え順序（レベルＬ１→レベルＬ２→レベルＬ３）と、レベル間の切り替えタイミングとを案内表示表示手段９０５に送信する。案内表示表示手段９０５は、受信した輝度制御情報に基づいて内蔵するタイマを用いてＬＤドライバ６１１１を制御する。これにより、案内表示の表示エリアへの進入中の輝度がレベルＬ１からレベルＬ３まで段階的に上がる（図１４（Ｂ）〜図１４（Ｅ）参照）。このとき、案内表示が表示エリア内に入るほど視認性が向上する。逆に言うと、案内表示が途切れるほど視認性が低下する。これにより、表示エリアの知覚性を低下させることができる。なお、図１４（Ｂ）〜図１４（Ｄ）では、理解を容易にするために案内表示における表示エリアから外れた部分も図示しているが、実際には表示されない。

次のステップＳ７では、案内表示が表示エリアの上端を通過したか否か、すなわち案内表示が表示エリアへの進入を終了したか否かを判断する。具体的には、案内表示位置検知手段９０３が、案内表示の縦幅、移動速度及びステップＳ５での進入開始タイミングに基づくタイマによる計時により当該判断を行う。ここでの判断が肯定されるとステップＳ８に移行し、否定されると同じ判断を再び行う（すなわち「待ちの状態」となる）。

ステップＳ８では、案内表示表示手段９０５が、案内表示の輝度を表示エリアへの進入中の輝度の最高値（レベルＬ３）よりも高い値（レベルＬ４）に設定する。これにより、案内表示の表示エリアへの進入終了時、すなわち案内表示全体が表示エリア内に入った時、案内表示の輝度がレベルＬ３からレベルＬ４に切り替わる。このとき、案内表示の視認性が最高となる。これにより、表示エリアの知覚性を低下させつつ案内表示の内容を正確に通知することができる。

次のステップＳ９では、案内表示が表示エリアの下端に差し掛かったか否か、すなわち表示エリアから脱出を開始したか否かを判断する。具体的には、案内表示位置検知手段９０３が、案内表示の移動速度、表示エリアの縦幅及びステップＳ５での進入開始タイミングに基づくタイマによる計時により当該判断を行う。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１０に移行し、否定されると同じ判断を再び行う（すなわち「待ちの状態」となる）。

ステップＳ１０では、案内表示の輝度を段階的に下げる。具体的には、案内表示輝度制御手段９０４が、案内表示の輝度制御情報として、輝度値のレベル１、レベル２、レベル３（数字が大きいほど高い値）と、レベルの切り替え順序（レベル３→レベル２→レベル１）と、レベル間の切り替えタイミングとを案内表示表示手段９０５に送信する。案内表示表示手段９０５は、受信した輝度制御情報に基づいて内蔵するタイマを用いてＬＤドライバ６１１１を制御する。これにより、案内表示の表示エリアからの脱出開始時に案内表示の輝度がレベル４からレベル３に切り替わり、案内表示の表示エリアからの脱出中の輝度がレベル３からレベル１まで段階的に下がる（図１４（Ｆ）〜図１４（Ｊ）参照）。このとき、案内表示が表示エリア内から出るほど視認性が低下する。すなわち、案内表示が途切れるほど視認性が低下する。これにより、表示エリアの知覚性を低下させることができる。なお、図１４（Ｇ）〜図１４（Ｉ）では、理解を容易にするために案内表示における表示エリアから外れた部分も図示しているが、実際には表示されない。

次のステップＳ１１では、案内表示が表示エリアの下端を通過したか否か、すなわち案内表示が表示エリアからの脱出を終了したか否かを判断する。具体的には、案内表示位置検知手段９０３が、案内表示の縦幅、移動速度及びステップＳ９での脱出開始タイミングに基づくタイマによる計時により当該判断を行う。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１２に移行し、否定されると同じ判断を再び行う（すなわち「待ちの状態」となる）。

ステップＳ１２では、案内表示の移動を終了させる。具体的には、案内表示表示手段９０５が、案内表示の画像全体が画像領域３０ａの下方（−Ｙ側）のフレーム領域３０ｂに入ったときに案内表示の動画の形成を停止して案内表示の移動を停止させると同時に表示を終了させる（図１４（ｊ）参照）。

次のステップＳ１３では、ＣＰＵ６０２が、カーナビ２００において第ｎ曲がり地点までの残距離の更新予定があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１４に移行し、否定されるとステップＳ１６に移行する。

次のステップＳ１４では、ＣＰＵ６０２が、カーナビ２００において第ｎ曲がり地点までの残距離が更新されたか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１５に移行し、否定されると同じ判断を再び行う（すなわち待ちの状態となる）。ＣＰＵ６０２は、第ｎ曲がり地点までの残距離が更新されたとき、その更新情報（更新後の残距離）を曲がり地点情報取得手段９０１に取得させる。曲がり地点情報取得手段９０１は、残距離更新後の曲がり地点情報を案内表示動画データ生成手段９０２に送信するとともに内蔵するメモリにおいて曲がり地点情報の残距離の更新を行う。

次のステップＳ１５では、第ｎ曲がり地点に関する残距離更新後の案内表示を表示エリアの上方から下方へ向けて移動開始させる。具体的には、案内表示動画データ生成手段９０２が、受信した残距離更新後の曲がり地点情報と案内表示の移動情報に基づいて案内表示動画データを生成し、案内表示表示手段９０５に送信する。案内表示表示手段９０５は、受信した案内表示動画データ及び案内表示の輝度の初期設定値（０を含む任意の輝度値）に基づいてＬＤドライバ６１１１及びＭＥＭＳコントローラ６１５を制御して、残距離更新後の案内表示（例えば「１ｋｍ先 左折」）の動画のフレーム毎の画像を画像領域３０ａの上方（＋Ｙ側）のフレーム領域３０ｂから形成を開始し、案内表示を表示エリアの上方の移動開始位置（該フレーム領域３０ｂに対応する位置）から表示エリアへ向けて移動開始させるとともに、案内表示の移動開始タイミングを案内表示位置検知手段９０３に通知する。すなわち、ステップＳ１５では、０を含む任意の輝度の残距離更新後の案内表示が表示エリアの上方から表示エリアに向かって移動を開始する。ステップＳ１５が実行されると、ステップＳ５に戻る。

次のステップＳ１６では、ＣＰＵ６０２が、カーナビ２００から提供される自車両の現在位置を参照し、自車両が第ｎ曲がり地点を通過したか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１７に移行し、否定されると再び同じ判断を行う（すなわち待ちの状態となる）。

ステップＳ１７では、ＣＰＵ６０２が、カーナビ２００において設定された移動予定ルートを参照し、第ｎ曲がり地点が移動予定ルート上の最後の曲がり地点であるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８では、ｎをインクリメントする。ステップＳ１８が実行されるとステップＳ３に戻る。

＜実施例２＞
以下に、実施例２のＨＵＤ装置１００−２について説明する。実施例２は、実施例１と同様に図１０に示されるような移動する案内表示を表示エリア内に表示する場合の実施例である。実施例２では、実施例１と異なる点を主に説明し、実施例１と共通する点の説明を一部省略する。

図１５には、実施例２において、画像データ生成部８０４及び制御部８０６０として機能するＦＰＧＡ６００の構成例がブロック図にて示されている。図１５において、各矢印は、データの流れを示す。

ＨＵＤ装置１００−２において、画像データ生成部８０４は、図１５に示されるように、曲がり地点情報取得手段９０１と、案内表示動画データ生成手段１００１と、進入／脱出タイミング算出手段１００２と、案内表示輝度制御手段１００３とを含む。

曲がり地点情報取得手段９０１は、カーナビ２００から外部情報入力部８０２を介して車両の移動予定ルート上における次の曲がり地点に関する情報を取得し、該情報を案内表示動画データ生成手段１００１に転送するとともに内蔵するメモリに保存する。

案内表示動画データ生成手段１００１は、案内表示の枠形状、受信した次の曲がり地点に関する情報、予め設定された案内表示の移動情報（案内表示の移動開始位置及び移動速度に関する情報）及び後述する案内表示の輝度制御情報に基づいて、案内表示の動画データである案内表示動画データを生成し、制御部８０６０に送信する。「案内表示動画データ」は、案内表示の表示内容と移動情報とを含むデータである。

進入／脱出タイミング算出手段１００２は、案内表示の移動情報、案内表示の縦幅等から案内表示の表示エリアへの進入開始タイミング及び進入終了タイミング（案内表示全体が表示エリアへ入るタイミング）を算出するとともに、案内表示の移動情報、案内表示の縦幅、表示エリアの縦幅等から、表示エリアからの脱出開始タイミング及び脱出終了タイミング（案内表示全体が表示エリアから出るタイミング）を算出し、算出した進入開始タイミング、進入終了タイミング、脱出開始タイミング及び脱出終了タイミングを案内表示輝度制御手段１００３に送信する。

案内表示輝度制御手段１００３は、受信した進入開始タイミング、進入終了タイミング及び案内表示の移動速度に基づいて案内表示の表示エリアに進入中の輝度を進入開始時から進入終了時にかけて段階的に高くなるよう設定し、受信した脱出開始タイミング、脱出終了タイミング及び案内表示の移動速度に基づいて案内表示の表示エリアからの脱出中の輝度を脱出開始時から脱出終了時にかけて段階的に低くなるよう設定し、受信した進入終了タイミング、脱出開始タイミング及び案内表示の移動情報に基づいて案内表示の表示エリアへの進入終了時から、表示エリアからの脱出開始時までの輝度を進入中及び脱出中の輝度よりも高い一定値に設定し、それぞれの設定情報である各段階の輝度設定値と輝度設定タイミングとを輝度制御情報として案内表示動画データ生成手段１００１に送信する。

ＨＵＤ装置１００−２において、制御部８０６０は、案内表示動画データ生成手段１００１から受信した案内表示動画データに基づいて、ＬＤドライバ６１１１及びＭＥＭＳコントローラ６１５を制御して、案内表示の動画を表示エリア内に虚像として表示する。

次に、実施例２のＨＵＤ装置１００−２で実施される表示処理について図１６を参照して説明する。図１６のフローチャートは、ＣＰＵ６０２によって実行される処理アルゴリズムに対応している。この表示処理は、運転者等によりカーナビ２００において自車両の移動予定ルートが設定されたときに開始される。

最初のステップＳ２１では、移動予定ルート上に曲がり地点（交差点や分岐点）があるか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ６０２が、カーナビに設定された移動予定ルートを参照し、該移動予定ルート上に自車両が曲がるべきポイントがあるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ２２に移行し、否定されるとフローは終了する。

次のステップＳ２２では、ｎに１をセットする。

次のステップＳ２３では、第ｎ曲がり地点（すなわち次の曲がり地点）に関する情報（以下では「曲がり地点情報」とも呼ぶ）を取得する。「第ｎ曲がり地点」とは、移動予定ルート上における曲がり地点のうち最初の曲がり地点から数えて第ｎ番目の曲がり地点を意味する。具体的には、曲がり地点情報取得手段９０１が、カーナビ２００から、曲がり地点情報として第ｎ曲がり地点の曲がり方向と第ｎ曲がり地点までの残距離を取得し、案内表示動画データ生成手段１００１に送信するとともに、該曲がり地点情報を内蔵するメモリに保存する。

次のステップＳ２４では、ｎ＞１であるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ３０に移行し、否定されるとステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２５では、案内表示の表示エリアに対する進入開始タイミング、進入終了タイミング、脱出開始タイミング及び脱出終了タイミングを取得する。具体的には、進入／脱出タイミング算出手段１００２が、案内表示の表示エリアへの進入開始タイミング、進入終了タイミング、案内表示の表示エリアからの脱出開始タイミング、脱出終了タイミングを算出し、案内表示輝度制御手段１００３に送信する。

次のステップＳ２７では、案内表示の表示エリアへの進入中の輝度を段階的に高くなるよう設定するとともに、案内表示の表示エリアからの脱出中の輝度を段階的に低くなるよう設定する。

具体的には、案内表示輝度制御手段１００３が、受信した進入開始タイミング、進入終了タイミング及び案内表示の移動情報に基づいて、案内表示の表示エリアへの進入中の輝度が時間経過とともに段階的に高くなるよう設定し、その設定情報である輝度値のレベルＬ１、レベルＬ２、レベルＬ３（数字が大きいほど高い値でありレベル１が最低値）と、レベルの切り替え順序（レベルＬ１→レベルＬ２→レベルＬ３）と、レベル間の切り替えタイミングとを進入時の輝度制御情報として案内表示動画データ生成手段１００１に送信する。また、案内表示輝度制御手段１００３が、受信した脱出開始タイミング、脱出終了タイミング及び案内表示の移動情報に基づいて、案内表示の表示エリアから脱出中の輝度が時間経過とともに段階的に低くなるよう設定し、その設定情報である輝度値のレベル１、レベル２、レベル３（数字が大きいほど高い値でありレベル１が最低値）と、レベルの切り替え順序（レベル３→レベル２→レベル１）と、レベル間の切り替えタイミングとを脱出中の輝度制御情報として案内表示動画データ生成手段１００１に送信する。

次のステップＳ２８では、案内表示全体が表示エリア内にあるときの案内表示の輝度を案内表示が表示エリアに対する進入中及び脱出中の輝度よりも高い所定値に設定する。具体的には、案内表示輝度制御手段１００３が、受信した進入終了タイミング、脱出開始タイミング及び案内表示の移動情報に基づいて、案内表示全体が表示エリア内にあるときの案内表示の輝度をレベル３よりも高いレベル４に設定し、その設定情報と、レベル３からレベル４への切り替えタイミングである進入終了タイミングと、レベル４からレベル３への切り替えタイミングである脱出開始タイミングとを進入終了後脱出開始前の輝度制御情報として案内表示動画データ生成手段１００１に送信する。

次のステップＳ２９では、第１曲がり地点に関する案内表示の動画データを作成し、保存する。具体的には、案内表示動画データ生成手段１００１が、案内表示の枠形状と、受信した第１曲がり地点に関する曲がり地点情報と、進入中の輝度情報と、脱出中の輝度情報と、進入終了後脱出開始前の輝度制御情報とに基づいて案内表示動画データを作成し、内蔵するメモリに保存する。すなわち、案内表示動画データは、案内表示の表示内容と移動過程における輝度情報とを含むデータである。

次のステップＳ３１では、案内表示の動画を表示する。具体的には、案内表示動画データ生成手段１００１が、作成した案内表示動画データを制御部８０６０に送信する。制御部８０６０は、受信した案内表示動画データ及び案内表示の輝度の初期設定値（０を含む任意の値）に基づいてＬＤドライバ６１１１及びＭＥＭＳコントローラ６１５を制御して、案内表示の動画のフレーム毎の画像を形成し、案内表示（例えば「２ｋｍ先 左折」）を表示エリアの上方の移動開始位置（表示エリアの上方のフレーム領域３０ｂに対応する位置）から表示エリアを縦断させて表示エリアの下方の移動終了位置（表示エリアの下方のフレーム領域３０ｂに対応する位置）へ移動させる（図１４の（Ａ）〜図１４（ｊ）参照）。

次のステップＳ３２では、ＣＰＵ６０２が、カーナビ２００において第ｎ曲がり地点までの残距離の更新予定があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ３３に移行し、否定されるとステップＳ３５に移行する。

ステップＳ３３では、ＣＰＵ６０２が、カーナビ２００において第ｎ曲がり地点までの残距離が更新されたか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ３４に移行し、否定されると同じ判断を再び行う（すなわち待ちの状態となる）。ＣＰＵ６０２は、第ｎ曲がり地点までの残距離が更新されたとき、その更新情報（更新後の残距離）を曲がり地点情報取得手段９０１に取得させる。曲がり地点情報取得手段９０１は、残距離更新後の曲がり地点情報を案内表示動画データ生成手段１００１に送信するとともに内蔵すするメモリにおいて曲がり地点情報の残距離の更新を行う。

ステップＳ３４では、第ｎ曲がり地点（ｎ≧１）に関する案内表示の動画データにおける残距離を更新する。具体的には、案内表示動画データ生成手段１００１が、内蔵するメモリに保存された案内表示動画データにおいて第ｎ曲がり地点（ｎ≧１）の残距離の更新を行う。ステップＳ３４が実行されると、ステップＳ３１に戻る。すなわち、残距離更新後の案内表示の動画が表示エリア内に表示される。

ステップＳ３５では、ＣＰＵ６０２が、カーナビ２００から提供される自車両の現在位置を参照し、自車両が第ｎ曲がり地点を通過したか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ３６に移行し、否定されると再び同じ判断を行う（すなわち待ちの状態となる）。

ステップＳ３６では、ＣＰＵ６０２が、カーナビ２００において設定された移動予定ルートを参照し、第ｎ曲がり地点が移動予定ルート上の最後の曲がり地点であるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ３７に移行する。

ステップＳ３７では、ｎをインクリメントする。ステップＳ３７が実行されるとステップＳ２３に戻る。

ステップＳ３０では、第ｎ曲がり地点（ｎ＞１）に関する案内表示の動画データを作成し、保存する。具体的には、案内表示動画データ生成手段１００１が、内蔵するメモリに保存された第１曲がり地点に関する案内表示の動画データにおける第１曲がり地点に関する情報を第ｎ曲がり地点（ｎ＞１）に関する情報に書き換えることで、第ｎ曲がり地点（ｎ＞１）に関する案内表示の動画データを作成する。

なお、図１６のフローチャートにおけるステップＳ２５〜ステップＳ２９の一連の処理と同様の処理を、ＨＵＤ装置１００で実施される表示処理の前処理として実施して、任意の曲がり地点に関する案内表示動画データを作成しメモリに保存しておき、表示処理のときに当該案内表示動画データをメモリから読み出し、任意の曲がり地点に関する情報を第ｎ曲がり地点に関する情報に書き換えることで第ｎ曲がり地点に関する案内表示動画データを作成しても良い。

また、図１４では、案内表示の輝度を４段階に制御している、これに限らず、要は、複数段階であれば良い。例えば２段階に制御する場合には、低い方の輝度で表示エリアに対する案内表示の進入動作及び脱出動作を行い、高い方の輝度で案内表示全体を表示エリア内で移動させれば良い。

また、図１３、図１６のフローチャートでは、案内表示と表示エリアとの位置関係に応じて案内表示の輝度を制御しているが、これに限らず、要は、案内表示と表示エリアとの位置関係に応じて案内表示の特性を制御すれば良い。「案内表示の特性」とは、案内表示における視覚刺激性に影響を与える性質を意味し、例えば案内表示の明るさ（明度、輝度、照度）、形状、色、大きさ、表示エリア内における位置の少なくとも１つを意味する。

いずれにしても、案内表示の表示エリアへの進入中に案内表示の視覚刺激性を段階的に強くすることが好ましく、案内表示の表示エリアからの脱出中に案内表示の視覚刺激性を段階的に弱くすることが好ましく、案内表示全体が表示エリア内にあるとき案内表示の視覚刺激性を最も強くすることが好ましい。

案内表示の形状については、単純な形状よりも複雑な形状の方が視覚刺激性が強い。

案内表示の色については、無彩色でのトーン差（黒と白の混合率の差）で制御する場合は黒の混合率が高いほど視覚刺激性が強く、無彩色と有彩色の間で制御する場合は有彩色の方が無彩色よりも視覚刺激性が強い。

案内表示の大きさについては、案内表示が大きいほど視覚刺激性が強い。案内表示の表示エリア内における位置については、表示エリアの端よりも中央の方が視覚刺激性が強く、案内表示の表示エリア内にある部分が大きいほど視覚刺激性が強い。

＜実施例３＞
以下に、実施例３のＨＵＤ装置１００−３について説明する。

車両の運転者は主にフロントウインドシールド５０越しの視界内の情報を頼りに車両の運転操作を行うが、安全運転を促進するためには、特に他車両、歩行者、障害物等の対象物の位置を運転者に正確に認識させることが要求される。

そこで、実施例３のＨＵＤ装置１００−３では、対象物を指示するための指示表示を表示エリア内に虚像として表示する（例えば図１１参照）

実施例３のＨＵＤ装置１００−３は、この「指示表示」を表示するための構成として、上述したＨＵＤ装置１００の基本的な構成に加えて、図１７に示されるように、対象物の位置を検出する検出系としてのレーザレーダ３００を備えるとともに、ＦＰＧＡ６００に必要な構成、機能が盛り込まれている。

なお、「検出系」は、「指示表示」を表示するための専用のものでなくても良く、例えば車両の自動制御（例えばオートブレーキ、オートステアリング等）に用いられる検出装置を利用しても良い。このような「検出装置」を利用する場合には、ＨＵＤ装置は、検出系を備える必要がない。

また、「検出系」や「検出装置」としては、要は、車両の前方（斜め前方を含む）における対象物の有無及び位置を検出できるものであれば良く、レーザレーダ（例えば半導体レーザを光源に用いるレーダ）の代わりに、ＬＥＤを光源に用いたレーダ、ミリ波レーダ、赤外線レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、あるいはこれらの組み合わせを用いても良い。

レーザレーダ３００は、例えば自動車のフロントバンパー、バックミラー付近等に装着されており、検出結果である対象物の３次元位置情報（距離画像とも呼ぶ）を車両情報入力部８００を介して画像データ生成部８０４に送る。

レーザレーダ３００は、少なくとも１つのレーザ光源（例えば半導体レーザ）を含む投光系と、該投光系から投光され対象物で反射された光を受光する少なくとも１つの受光素子（例えばフォトダイオード）を含む受光系と、対象物までの距離を演算する処理系とを有する。レーザレーダ３００の投光範囲は、自車両前方及び斜め前方の所定範囲となっている。レーザレーダ３００の測距方式は、レーザ光源の発光タイミングと受光素子の受光タイミングとの時間差を算出し該時間差から対象物までの距離を求める直接ＴＯＦ方式であっても良いし、受光素子の受光信号を複数の位相信号に分割し該複数の位相信号を用いた演算によって上記時間差を算出し、該時間差から対象物までの距離を求める間接ＴＯＦ方式であっても良い。また、投光系は、走査型及び非走査型のいずれであっても良い。

図１７には、実施例３において、画像データ生成部８０４及び制御部８０６０として機能するＦＰＧＡ６００の構成例がブロック図にて示されている。図１７において、各矢印は、データの流れを示す。

ＨＵＤ装置１００−３において、画像データ生成部８０４は、対象物位置情報取得手段１０１０と、指示方向設定手段１０１１、直接指示可否判定手段１０１２と、表示位置設定手段１０１３と、指示表示データ生成手段１０１４とを含む。

対象物位置情報取得手段１０１０は、レーザレーダ３００から車両情報入力部８００を介して対象物の３次元位置情報を取得し、該３次元位置情報を指示方向設定手段１０１１及び直接指示可否判定手段１０１２に送信する。

指示方向設定手段１０１１は、受信した対象物の３次元位置情報に基づいて指示表示の指示方向を設定し、その設定情報を指示表示データ生成手段１０１４に送信する。

直接指示可否判定手段１０１２は、受信した対象物の３次元位置情報に基づいて、表示エリア内において指示表示で対象物を直接指示可能か否かを判定し、その判定結果である直接指示の可否を表示位置設定手段１０１３に送信する。具体的には、直接指示可否判定手段１０１２は、対象物の３次元位置情報と既知の表示エリアの３次元位置情報を比較し、対象物の少なくとも一部が表示エリア内に入っているとき、もしくは対象物が表示エリアの外縁に接触しているときに「直接指示可」と判定し、それ以外のとき「直接指示不可」と判定する。なお、「直接指示可」とは、指示表示を表示エリア内において先端が対象物に接触するよう表示可能であることを意味する。

表示位置設定手段１０１３は、受信した直接指示の可否に基づいて指示表示の表示位置（以下では「指示表示位置」とも呼ぶ）を設定し、その設定情報を指示表示データ生成手段１０１４に送信する。

指示表示データ生成手段１０１４は、指示表示の形状、明るさ、色等の表示態様を示すデータと、受信した指示方向及び表示位置の設定情報とに基づいて指示表示のデータである指示表示データを生成し、制御部８０６０に送信する。「指示表示データ」は、指示表示の表示態様、指示方向及び表示位置に関する情報を含むデータである。

制御部８０６０は、受信した指示表示データに基づいてＬＤドライバ６１１１及びＭＥＭＳコントローラ６１５を制御して、指示表示を表示エリア内に虚像として表示する。

このようにして、自車両の前方風景に重なる表示エリア（図９参照）内に対象物（例えば前方車両）の位置を指し示す指示表示が表示されれば、運転者は対象物の位置を正確に認識（把握）できる。

ここで、指示表示は、例えば図１１等に示されるような矢印、Ｖ字等の任意の一方向を指し示すことができる表示であれば良い。本明細書では、指示表示が指し示す一方向を「指示方向」と呼んでいる。指示表示の大きさは、表示エリア内に表示可能な大きさであれば良い。なお、図１１等では、指示表示は、対象物の、自車両の進行方向に直交する面内における２次元位置を示す２次元形状のみを有するかの如く図示されているが、実際には、対象物の、車両の進行方向に直交する面内における２次元位置及び車両の進行方向の１次元位置を示す３次元形状を有しているため、運転者からは、指示表示が対象物の３次元位置を指示しているように見える。

次に、実施例３のＨＵＤ装置１００−３で実施される表示処理について図１８を参照して説明する。図１８のフローチャートは、ＣＰＵ６０２によって実行される処理アルゴリズムに基づいている。この表示処理は、ＨＵＤ装置１００が搭載される自動車（自車両）の電気系統がＯＮになったときに開始される。

最初のステップＳ４１では、対象物があるか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ６０２が、レーザレーダ３００から「対象物あり」の検出結果を受信したときに「対象物あり」と判断する。ステップＳ４１での判断が肯定されるとステップＳ４２に移行し、否定されるとステップＳ５４に移行する。

ステップＳ４２では、対象物の位置情報を取得する。具体的には、レーザレーダ３００が対象物の３次元位置情報を検出し、該３次元位置情報を対象物位置情報取得手段１０１０及びＣＰＵ６０２に送信する。対象物位置情報取得手段１０１０は、受信した対象物の３次元位置情報を指示方向設定手段１０１１及び直接指示可否判定手段１０１２に送信する。ＣＰＵ６０２は、受信した対象物の３次元位置情報をＲＡＭ６０６に保存する。

次のステップＳ４３では、指示表示の指示方向を設定する。具体的には、指示方向設定手段１０１１が、受信した対象物の３次元位置情報に基づいて指示表示の指示方向を対象物の方を向くように設定し、その設定情報を指示表示データ生成手段１０１４に送信する。

次のステップＳ４４では、直接指示可否判定手段１０１２が、表示エリア内において指示表示で対象物を直接指示可能か否かを判断する。ステップＳ４４での判断が肯定されるとステップＳ４５に移行し、否定されるとステップＳ４６に移行する。

ステップＳ４５では、表示位置設定手段１０１３が、指示表示の表示位置を対象物を直接指示する位置（例えば図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）、図２０（Ａ）参照）に設定し、その設定情報を指示表示データ生成手段１０１４に送信する。なお、「対象物を直接指示する位置」とは、運転者から見て、指示表示の先端が対象物に接触する位置のみならず近接する位置も含む。ステップＳ４５が実行されると、ステップＳ４７に移行する。

ステップＳ４６では、指示表示の表示位置を表示エリア内における対象物に近い位置（図１９（Ｄ）、図２０（Ｂ）参照）に設定し、その設定情報を指示表示データ生成手段１０１４に送信する。ステップＳ４６が実行されると、ステップＳ４７に移行する。

なお、ステップＳ４５において、指示表示は、例えば視認者Ａの視点位置と、対象物の任意の位置（例えば対象物の中心や、対象物の中心を通る鉛直線上における該対象物の下端位置）とを結ぶ線分上に該線分に対して指示方向（例えば矢印の向き）が平行となるよう表示される。また、ステップＳ４６において、指示表示は、例えば視認者Ａの視点位置と、対象物の任意の位置（例えば対象物の中心や、対象物の中心を通る鉛直線上における該対象物の下端位置）とを結ぶ線分上に該線分に対して指示方向（例えば矢印の向き）が対象物の方を向くように角度を成して表示される。ステップＳ４５、ステップＳ４６のいずれの場合も、図１９や図２０に示されるように、指示表示を表示エリア内における当該線分上で対象物に最も近い位置に表示することが好ましい。

ステップＳ４７では、指示表示データを作成する。具体的には、指示表示データ生成手段１０１４が、指示表示の表示形態、受信した指示方向及び表示位置の設定情報に基づいて指示表示データを作成し、制御部８０６０に送信する。

次のステップＳ４８では、ＣＰＵ６０２が、指示表示が表示されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ５０に移行し、否定されるとステップＳ４９に移行する。

ステップＳ４９では、最初に作成された指示表示データに基づいて指示表示を虚像として表示する。具体的には、制御部８０６０が、受信した最初の指示表示データに基づいてＬＤ６１１１及びＭＥＭＳコントローラ６１５を制御して、指示表示を表示エリア内において対象物を指し示すよう表示する。

ステップＳ５０では、最新の指示表示データに基づいて指示表示の指示方向及び表示位置の少なくとも一方を変更する。具体的には、制御部８０６０が、受信した最新の指示表示データに基づいてＬＤ６１１１及びＭＥＭＳコントローラ６１５を制御して、指示表示の指示方向及び表示位置の少なくとも一方を変更して、表示エリア内における指示表示の指示方向及び表示位置の少なくとも一方を対象物の移動に追従させる。

次のステップＳ５１では、当該対象物があるか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ６０２が、レーザレーダ３００から「当該対象物あり」の検出結果を受信したときに「当該対象物あり」と判断する。ステップＳ５１での判断が肯定されるとステップＳ５２に移行し、否定されるとステップＳ５４に移行する。

ステップＳ５２では、当該対象物の位置情報を取得する。具体的には、レーザレーダ３００が当該対象物の３次元位置情報を検出し、該３次元位置情報をＣＰＵ６０２に送信する。ＣＰＵ６０２は、受信した対象物の３次元位置情報をＲＡＭ６０６に保存する。

次のステップＳ５３では、当該対象物が自車両に対して相対的に移動したか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ６０２が前回取得した３次元位置情報と新たに取得した３次元位置情報を比較することにより当該対象物の移動の有無を判定する。なお、例えば、自車両が停止し、かつ対象物が停止した移動物体もしくは静止物体である場合や、自車両と対象物が同一方向に同一の速さで移動している場合には、対象物が自車両に対して相対的に移動していないことになる。ステップＳ５３での判断が肯定されるとステップＳ４３に戻り、否定されるとステップＳ５２に戻る。

ステップＳ５４では、ＣＰＵ６０２が、指示表示が表示されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ５５に移行し、否定されるとステップＳ５６に移行する。

ステップＳ５５では、ＣＰＵ６０２が、指示表示を非表示とする。指示表示により指示すべき対象物が存在しない場合に指示表示を表示させる必要がなく、また対象物があたかも存在するかの如く誤解を招くからである。具体的には、ＣＰＵ６０２がＦＰＧＡ６００に非表示の要求を送信する。ステップＳ５５が実行されると、ステップＳ５６に移行する。

ステップＳ５６では、処理終了か否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ４１に戻る。ここでは、ＨＵＤ装置１００が搭載される自動車（自車両）の電気系統がＯＮのままのときは処理を継続させ、ＯＦＦになったときに処理を終了させる。

＜実施例４＞
以下に、実施例４のＨＵＤ装置１００−４について説明する。実施例４は、実施例３と同様に図１１に示されるような対象物を指示するための指示表示を表示エリア内に表示する場合の実施例である。実施例４では、実施例３と異なる点を主に説明し、実施例３と共通する点の説明を一部省略する。

実施例４では、ＦＰＧＡ６００の構成が実施例３と一部異なり、その他の構成は同じである。

図２１には、実施例４において、画像データ生成部８０４及び制御部８０６０として機能するＦＰＧＡ６００の構成例がブロック図にて示されている。図２１において、各矢印は、データの流れを示す。

実施例４において、画像データ生成部８０４は、対象物位置情報取得手段１０１０と、指示方向設定手段１０１１と、指示表示データ生成手段１０２０とを含む。

対象物位置情報取得手段１０１０は、レーザレーダ３００から車両情報入力部８００を介して対象物の３次元位置情報を取得し、該３次元位置情報を指示方向設定手段１０１１及び後述する制御部８０６０の直接指示可否判定手段１０２１に送信する。

指示方向設定手段１０１１は、受信した対象物の３次元位置情報に基づいて指示表示の指示方向を設定し、その設定情報を指示表示データ生成手段１０２０に送信する。

指示表示データ生成手段１０２０は、指示表示の表示態様（形状、明るさ、色等）のデータと、受信した指示方向の設定情報とに基づいて指示表示のデータである指示表示データを生成し、後述する制御部８０６０の表示制御手段１０２２に送信する。すなわち、「指示表示データ」は、指示表示の表示態様及び指示方向に関する情報を含むデータである。

実施例４において、制御部８０６０は、直接指示可否判定手段１０２１と、表示制御手段１０２２とを含む。

直接指示可否判定手段１０２１は、受信した対象物の３次元位置情報に基づいて、表示エリア内において指示表示で対象物を直接指示可能か否かを判定し、その判定結果である直接指示の可否及び受信した対象物の３次元位置情報を表示制御手段１０２２に送信する。具体的には、直接指示可否判定手段１０２１は、対象物の３次元位置情報と、既知の表示エリアの３次元位置情報を比較し、対象物の少なくとも一部が表示エリア内に入っているとき、もしくは対象物が表示エリアの外縁に接触しているときに「直接指示可」と判定し、それ以外のとき「直接指示不可」と判定する。なお、「直接指示可能」とは、指示表示を表示エリア内において先端が対象物に接触もしくは近接するよう表示可能であることを意味する。

表示制御手段１０２２は、受信した直接指示の可否及び対象物の３次元位置情報に基づいて指示表示の表示位置（以下では「指示表示位置」とも呼ぶ）を設定し、その設定情報及び受信した指示表示データに基づいて、ＬＤドライバ６１１１及びＭＥＭＳコントローラ６１５を制御して、指示表示を表示エリア内に虚像として表示する。

次に、実施例４のＨＵＤ装置１００−４で実施される表示処理について図２２を参照して説明する。図２２のフローチャートは、ＣＰＵ６０２によって実行される処理アルゴリズムに対応している。この表示処理は、ＨＵＤ装置１００が搭載される自動車（自車両）の電気系統がＯＮになったときに開始される。

最初のステップＳ６１では、対象物があるか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ６０２が、レーザレーダ３００から「対象物あり」の検出結果を受信したときに「対象物あり」と判断する。ステップＳ６１での判断が肯定されるとステップＳ６２に移行し、否定されるとステップＳ７５に移行する。

ステップＳ６２では、対象物の位置情報を取得する。具体的には、レーザレーダ３００が対象物の３次元位置情報を検出し、該３次元位置情報を対象物位置情報取得手段１０１０及びＣＰＵ６０２に送信する。対象物位置情報取得手段１０１０は、受信した対象物の３次元位置情報を指示方向設定手段１０１１及び直接指示可否判定手段１０２１に送信する。ＣＰＵ６０２は、受信した対象物の３次元位置情報をＲＡＭ６０６に保存する。

次のステップＳ６３では、指示表示の指示方向を設定する。具体的には、指示方向設定手段１０１１が、受信した対象物の３次元位置情報に基づいて指示表示の指示方向を対象物の方を向くように設定し、その設定情報を指示表示データ生成手段１０２０に送信する。

次のステップＳ６４では、指示表示データを作成する。具体的には、指示表示データ生成手段１０２０が、指示表示の表示態様及び受信した指示方向の設定情報に基づいて指示表示データを作成し、表示制御手段１０２２に送信する。

次のステップＳ６５では、直接指示可否判定手段１０２１が、指示表示で対象物を直接指示可能か否かを判断する。ステップＳ６５での判断が肯定されるとステップＳ６６に移行し、否定されるとステップＳ６７に移行する。

ステップＳ６６では、表示制御手段１０２２が、指示表示が表示されているか否かを判断する。ここでの判断が否定されるとステップＳ６８に移行し、肯定されるとステップＳ６９に移行する。

ステップＳ６８では、指示表示を対象物を直接指示する位置（例えば図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）、図２０（Ａ）参照）に表示する。具体的には、表示制御手段１０２２が、受信した指示表示データ及び対象物の３次元位置情報に基づいてＬＤ６１１１及びＭＥＭＳコントローラ６１５を制御して、指示表示を表示エリア内において対象物を直接指示する位置に表示する。ステップＳ６８が実行されると、ステップＳ７２に移行する。

ステップＳ６９では、指示表示を対象物を直接指示する位置（例えば図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）、図２０（Ａ）参照）に移動させる。具体的には、表示制御手段１０２２が、受信した指示表示データ及び対象物の３次元位置情報に基づいてＬＤ６１１１及びＭＥＭＳコントローラ６１５を制御して、指示表示を表示エリア内において対象物を直接指示する位置に移動させる。ステップＳ６９が実行されると、ステップＳ７２に移行する。

ステップＳ６７では、表示制御手段１０２２が、指示表示が表示されているか否かを判断する。ここでの判断が否定されるとステップＳ７０に移行し、肯定されるとステップＳ７１に移行する。

ステップＳ７０では、指示表示を表示エリア内における対象物に近い位置（図１９（Ｄ）、図２０（Ｂ）参照）に表示する。具体的には、表示制御手段１０２２が、受信した指示表示データ及び対象物の３次元位置情報に基づいてＬＤ６１１１及びＭＥＭＳコントローラ６１５を制御して、指示表示を表示エリア内における対象物に近い位置に表示する。ステップＳ７０が実行されると、ステップＳ７２に移行する。

ステップＳ７１では、指示表示を表示エリア内における対象物に近い位置（図１９（Ｄ）、図２０（Ｂ）参照）に移動させる。具体的には、表示制御手段１０２２が、受信した指示表示データ及び対象物の３次元位置情報に基づいてＬＤ６１１１及びＭＥＭＳコントローラ６１５を制御して、指示表示を表示エリア内における対象物に近い位置に移動させる。ステップＳ７１が実行されると、ステップＳ７２に移行する。

なお、ステップＳ６８、ステップＳ６９において、指示表示は、例えば視認者Ａの視点位置と、対象物の任意の位置（例えば対象物の中心や、対象物の中心を通る鉛直線上における該対象物の下端位置）とを結ぶ線分上に該線分に対して指示方向（例えば矢印の向き）が平行となるよう表示される。また、ステップＳ７０、ステップＳ７１において、指示表示は、例えば視認者Ａの視点位置と、対象物の任意の位置（例えば対象物の中心や、対象物の中心を通る鉛直線上における該対象物の下端位置）とを結ぶ線分上に該線分に対して指示方向（例えば矢印の向き）が対象物の方を向くように角度を成して表示される。ステップＳ６８、ステップＳ６９、ステップＳ７０、ステップＳ７１のいずれの場合も、図１９や図２０に示されるように、指示表示を表示エリア内における当該線分上で対象物に最も近い位置に表示することが好ましい。

ステップＳ７２では、当該対象物があるか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ６０２が、レーザレーダ３００から「当該対象物あり」の検出結果を受信したときに「当該対象物あり」と判断する。ステップＳ７２での判断が肯定されるとステップＳ７３に移行し、否定されるとステップＳ７５に移行する。

ステップＳ７３では、当該対象物の位置情報を取得する。具体的には、レーザレーダ３００が当該対象物の３次元位置情報を検出し、該３次元位置情報をＣＰＵ６０２に送信する。ＣＰＵ６０２は、受信した対象物の３次元位置情報をＲＡＭ６０６に保存する。

次のステップＳ７４では、当該対象物が自車両に対して相対的に移動したか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ６０２が前回取得した３次元位置情報と新たに取得した３次元位置情報を比較することにより当該対象物の移動の有無を判定する。なお、例えば、自車両が停止し、かつ対象物が停止した移動物体もしくは静止物体である場合や、自車両と対象物が同一方向に同一の速さで移動している場合には、対象物が自車両に対して相対的に移動していないことになる。ステップＳ７４での判断が肯定されるとステップＳ６３に戻り、否定されるとステップＳ７３に戻る。

ステップＳ７５では、ＣＰＵ６０２が、指示表示が表示されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ７６に移行し、否定されるとステップＳ７７に移行する。

ステップＳ７６では、指示表示を非表示とする。指示表示により指示すべき対象物が存在しない場合に指示表示を表示させる必要がなく、また対象物があたかも存在するかの如く誤解を招くからである。具体的には、ＣＰＵ６０２がＦＰＧＡ６００に非表示の要求を送信する。ステップＳ７６が実行されると、ステップＳ７７に移行する。

ステップＳ７７では、処理終了か否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ６１に戻る。ここでは、ＨＵＤ装置１００が搭載される自動車（自車両）の電気系統がＯＮのままのときは処理を継続させ、ＯＦＦになったときに処理を終了させる。

なお、実施例３、実施例４において、表示エリア内に指示表示を表示する際、指示表示を初期状態で表示エリア内の初期位置（例えば表示エリアの下辺中点近傍）に表示し、その後、表示エリア内において初期位置から上述した線分上を対象物の位置に応じた距離だけ移動させ停止させても良い（図２３参照）。

以上説明した実施例１〜４において、表示エリアに少なくとも一部が表示される可動表示（虚像）の特性を可動表示と表示エリアとの位置関係に応じて制御することは、表示エリアに対応する画像領域３０ａを含む領域に形成される、可動表示の画像の特性を該画像と画像領域３０ａとの位置関係に応じて制御することにより実現される。

以上説明した本実施形態のＨＵＤ装置１００（実施例１〜４のＨＵＤ装置１００−１〜１００−４）は、可動な虚像の少なくとも一部を表示エリア内に表示する表示装置において、虚像と表示エリアとの位置関係に応じて虚像の特性を制御可能なＦＰＧＡ６００（制御装置）を備える表示装置である。

この場合、虚像の一部が表示エリア内にあり、かつ他の一部が表示エリア外にある場合や、表示エリア内にある虚像が表示エリアから外れそうな場合でも、虚像の特性（特に視覚刺激性）を制御することにより、表示エリアを目立たなくすることができる。この結果、ユーザ（例えば運転者）に表示エリアが知覚されるのを抑制することができる。

より詳細には、本実施形態のＨＵＤ装置１００は、可動表示の少なくとも一部を虚像として表示エリア内に表示する表示装置であって、光により画像領域３０ａ（所定領域）を含む領域に可動表示の画像を形成し、該画像のうち画像領域３０ａに入る少なくとも一部を形成する光をフロントウインドシールド５０（透過反射部材）に照射して該少なくとも一部の虚像を表示エリア内に表示する、画像データ生成部８０４及び画像描画部８０６として機能する表示系を備え、該表示系は、可動表示の画像と画像領域３０ａとの位置関係に応じて該画像の特性を制御可能なＦＰＧＡ６００（制御装置）を含む表示装置である。ここで、「可動表示」とは、可動性を有する表示を意味する。「可動表示の画像」とは、可動表示の動画のフレーム毎の画像や、可動表示の移動経路上の位置毎の画像を意味する。

この場合、画像の一部が画像領域３０ａ内にあり、かつ他の一部が画像領域３０ａ外にある場合や、画像領域３０ａ内にある画像が画像領域３０ａから外れそうな場合でも、画像の特性（特に視覚刺激性）を制御することにより、画像領域３０ａに対応する表示エリアを目立たなくすることができる。この結果、ユーザ（例えば運転者）に表示エリアが知覚されるのを抑制することができる。

また、画像の特性は、画像の明るさ（明度、輝度、照度）、色、形状、大きさ、位置の少なくとも１つを含むことが好ましい。

また、ＦＰＧＡ６００は、例えば可動表示がＨＵＤ装置１００に対して相対的に移動する対象物を指示するための指示表示である場合に、画像領域３０ａ内にある可動表示の画像が画像領域３０ａから食み出さないように該画像の位置を制御すること、すなわち表示エリア内にある可動表示の虚像が表示エリアから食み出さないように該虚像の位置を制御することが好ましい。

なお、上記指示表示以外の表示エリア内に全体を表示させることが望まれる可動表示（例えば路面に重畳される進行方向を案内する表示等）についても、可動表示の画像が画像領域３０ａから食み出さないように該画像の位置を制御することが好ましい。

また、ＦＰＧＡ６００は、当該ＨＵＤ装置１００に対する対象物の相対的な位置を検出するレーザレーダ３００（検出手段）での検出結果に基づいて、表示エリア内において指示表示で対象物を直接指示可能か否かを判定する直接指示可否判定手段１０１２（判定手段）と、該直接指示可否判定手段１０１２での判定結果及び上記検出結果に基づいて、指示表示の表示位置を設定する表示位置設定手段１０１３（手段）と、設定された表示位置に基づいて指示表示の画像データを生成する指示表示データ生成手段１０１４（画像データ生成手段）と、該画像データに基づいて虚像を表示エリア内に表示する、制御部８０６０を有する表示手段と、を含むことが好ましい。

また、表示位置設定手段１０１３は、上記判定結果が肯定的である場合に表示位置を対象物を直接指示する位置に設定し、上記判定結果が否定的である場合に表示位置を表示エリア内において対象物に近い位置に設定することが好ましい。

また、ＦＰＧＡ６００は、指示表示の画像データを生成する指示表示データ生成手段１０２０（画像データ生成手段）と、当該ＨＵＤ装置１００に対する対象物の相対的な位置を検出するレーザレーダ３００（検出手段）での検出結果に基づいて、表示エリア内において指示表示で対象物を直接指示可能か否かを判定する直接指示可否判定手段１０２１と、該直接指示可否判定手段１０２１での判定結果、上記検出結果及び画像データに基づいて、虚像を表示エリア内に表示する、表示制御手段１０２２を含む表示手段と、を含むことが好ましい。

また、表示制御手段１０２２は、上記判定結果が肯定的である場合に指示表示を対象物を直接指示する位置に表示させ、上記判定結果が否定的である場合に指示表示を表示エリア内において対象物に近い位置に表示させることが好ましい。

また、ＦＰＧＡ６００は、レーザレーダ３００での検出結果に基づいて、指示表示の指示方向を設定する指示方向設定手段１０１１を更に含み、指示表示データ生成手段は、設定された指示方向に基づいて指示表示の画像データを生成することが好ましい。

また、ＦＰＧＡ６００は、例えば可動表示が表示エリアを縦断又は横断する移動表示（例えば移動する案内表示）である場合に、可動表示の画像が画像領域３０ａの外縁を通過中に該画像の特性（特に視覚刺激性）を制御すること、すなわち可動表示の虚像が表示エリアの外縁を通過中に該虚像の特性（特に視覚刺激性）を制御することが好ましい。

この場合、可動表示の一部が表示エリア内に表示されないときに（可動表示が途切れるときに）、表示エリアの外縁が目立たなくなるよう可動表示の画像や虚像の視覚刺激性を制御することができる。

なお、表示エリアを縦断又は横断する移動表示以外の表示エリアの外縁を通過する移動表示（例えば表示エリアの特定の一辺を通過して表示エリアの内外を往復する案内表示等）であっても良い。

また、ＦＰＧＡ６００は、可動表示（例えば移動する案内表示）の画像が画像領域３０ａへ進入中に該画像の視覚刺激性（例えば輝度）を段階的に強くすること、すなわち可動表示（例えば移動する案内表示）の虚像が表示エリアへ進入中に該虚像の視覚刺激性（例えば輝度）を段階的に強くすることが好ましい。

また、ＦＰＧＡ６００は、可動表示（例えば移動する案内表示）の画像が画像領域３０ａから脱出中に該画像の視覚刺激性（例えば輝度）を段階的に弱くすること、すなわち可動表示（例えば移動する案内表示）の虚像が表示エリアから脱出中に該虚像の視覚刺激性（例えば輝度）を段階的に弱くすることが好ましい。

また、ＦＰＧＡ６００は、可動表示（例えば移動する案内表示）の画像全体が画像領域３０ａ内にあるとき該画像が画像領域３０ａの外縁を通過中よりも該画像の視覚刺激性を強くすること、すなわち可動表示（例えば移動する案内表示）の虚像全体が表示エリア内にあるとき該虚像が表示エリアの外縁を通過中よりも該虚像の視覚刺激性を強くすることが好ましい。

この場合、ユーザに表示エリアが知覚されるのを抑制しつつ可動表示（例えば移動する案内表示）の内容を確実に通知することができる。

また、ＦＰＧＡ６００は、画像領域３０ａを含む領域における可動表示（例えば移動する案内表示）の画像の位置を検知する案内表示位置検知手段９０３（検知手段）と、該案内表示位置検知手段９０３での検知結果に基づいて、画像の視覚刺激性（例えば輝度）を制御する案内表示輝度制御手段９０４と、を含むことが好ましい。

すなわち、ＦＰＧＡ６００は、表示エリアを含む領域における可動表示（例えば移動する案内表示）の虚像の位置を検知する検知手段と、該検知手段での検知結果に基づいて、虚像の視覚刺激性（例えば輝度）を制御する手段と、を含むことが好ましい。

また、ＨＵＤ装置１００と、ＨＵＤ装置１００が搭載される車両（移動体）と、を備える移動体装置（車両装置）によれば、運転者に表示エリアの存在による違和感を極力感じさせることなく可動表示が示す情報を通知することが可能となる。

本実施形態（実施例３及び実施例４）の表示方法は、可動な虚像の少なくとも一部を表示エリア内に表示する表示方法であって、虚像は、対象物を指示するための指示表示であり、対象物の位置を検出する工程と、該検出する工程での検出結果に基づいて、表示エリア内において対象物を指示表示で直接指示可能か否かを判定する工程と、該判定する工程での判定結果及び検出結果に基づいて、指示表示を表示エリア内に表示する工程と、を含む表示方法である。

詳述すると、本実施形態（実施例３及び実施例４）の表示方法は、可動表示の少なくとも一部を虚像として表示エリア内に表示する表示方法であって、可動表示は、対象物を指示するための指示表示であり、対象物の位置を検出する工程と、該検出する工程での検出結果に基づいて、表示エリア内において指示表示で対象物を直接指示可能か否かを判定する工程と、該判定する工程での判定結果及び検出結果に基づいて、指示表示を虚像として表示エリア内に表示する工程と、を含む表示方法である。

本実施形態（実施例３及び実施例４）の表示方法によれば、表示エリア内における直接指示の可否に基づいて対象物に対する指示表示の表示位置を制御できるので、指示表示が表示エリア内から食み出すのを抑制できる。この結果、ユーザ（例えば運転者）に表示エリアが知覚されるのを抑制することができる。さらに、指示表示の少なくとも一部が表示エリアに表示されなくなるのを抑制できる。

また、表示する工程では、判定結果が肯定的である場合に指示表示を、表示エリア内において対象物を直接指示する位置に表示し、判定結果が否定的である場合に表示位置を表示エリア内において対象物に近い位置に表示することが好ましい。

本実施形態（実施例１及び実施例２）の表示方法は、可動な虚像の少なくとも一部を表示エリア内に表示する表示方法であって、虚像は、表示エリアの外縁を通過する移動表示であり、虚像が外縁を通過開始するタイミングを検出する第１の検出工程と、虚像が外縁を通過終了するタイミングを検出する第２の検出工程と、第１及び第２の検出工程での検出結果に基づいて、虚像の特性を制御する工程と、を含む表示方法である。

詳述すると、本実施形態（実施例１及び実施例２）の表示方法は、光により画像領域３０ａ（所定領域）を含む領域に可動表示の画像を形成し、該画像のうち画像領域３０ａに入る少なくとも一部を形成する光をフロントウインドシールド５０（透過反射部材）に照射して該少なくとも一部の虚像を表示エリア内に表示する表示方法であって、可動表示は、表示エリアの外縁を通過する移動表示であり、画像が表示エリアの外縁に対応する画像領域３０ａの外縁を通過開始するタイミングを検出する第１の検出工程と、画像が画像領域３０ａの外縁を通過終了するタイミングを検出する第２の検出工程と、第１及び第２の検出工程での検出結果に基づいて、画像の特性を制御する工程と、を含む表示方法である。

本実施形態（実施例１及び実施例２）の表示方法によれば、移動表示が表示エリアの外縁を通過中における移動表示の特性（視覚刺激性）を制御できるので、表示エリアの存在を目立たなくすることができる。この結果、ユーザ（例えば運転者）に表示エリアが知覚されるのを抑制することができる。

また、虚像は、表示エリアを縦断又は横断する移動表示であり、制御する工程では、虚像が表示エリアへ進入中に虚像の視覚刺激性を段階的に強くし、虚像が表示エリアから脱出中に虚像の視覚刺激性を段階的に弱くすることが好ましい。

詳述すると、可動表示は、表示エリアを縦断又は横断する移動表示であり、制御する工程では、可動表示の画像が画像領域３０ａへ進入中に該画像の視覚刺激性を段階的に強くし、該画像が画像領域３０ａから脱出中に該画像の視覚刺激性を段階的に弱くすることが好ましい。

また、制御する工程では、虚像の全体が表示エリア内にあるとき、表示エリアの外縁を通過中よりも虚像の視覚刺激性を強くすることが好ましい。

詳述すると、制御する工程では、可動表示の画像の全体が画像領域３０ａ内にあるとき、画像領域３０ａの外縁を通過中よりも該画像の視覚刺激性を強くすることが好ましい。

なお、上記実施例１、２では、案内表示は、車両に搭載されたカーナビ２００からのナビ情報（次の曲がり地点に関する情報）に基づいて表示されているが、車両に持ち込まれるＧＰＳ機能を有する装置（車両の位置情報を取得する装置）としての例えばスマートフォン、タブレット等の端末からのナビ情報に基づいて表示することとしても良い。

また、上記実施例１、２では、表示エリア内に表示する案内表示を、車両の次の曲がり地点に関する案内表示としているが、これに限らず、要は、車両の移動予定ルートに関連する案内表示であれば良く、例えば該移動予定ルート沿いやその付近にある店、施設、家等に関する案内表示であっても良い。

また、上記実施例３、４において、指示表示を表示エリアに初めて表示するときや、指示表示を非表示から表示に切り換えるときに、指示表示を表示エリア内の基準位置（例えば表示エリアの下辺中点近傍）に表示した後、指示表示を表示エリア内における対象物の位置に応じた位置に移動させて（ポップアップさせて）も良い（図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）参照）。

また、上記実施例３、４は、対象物が単一の場合を想定したものとなっているが、実際には、対象物は複数であることが多く、その場合、複数の対象物と自車両との位置関係の変化に応じて指示表示により指示する対象物（指示対象）を切り換えることが好ましい。例えば、レーザレーダ３００等で検出された複数の対象物のうち自車両に最も近い対象物を指示対象に決定し、該指示対象に対して指示表示を表示エリア内で追従指示させ、指示対象が変更になったきに変更後の指示対象に対して指示表示を表示エリア内で追従指示させることとしても良い。また、複数の対象物をそれぞれ複数の指示表示で表示エリア内において追従指示させることとしても良い。この場合、指示すべき優先度が高い対象物を指示する指示表示ほど視覚刺激性が強くなるよう表示しても良い。

また、上記実施例３、４では、指示表示の指示方向を表示位置とは別に予め３次元位置情報に基づいて設定しているが、指示表示の表示位置を設定もしくは制御するときに、表示位置に応じて指示方向を設定しても良い。

また、上記実施形態におけるＦＰＧＡ６００の構成は、上記各実施例で説明した構成に限定されず、適宜変更可能である。

また、上記実施例１、２において、案内表示は、車両が自動運転されるときの次の曲がり地点に関する案内表示であっても良い。

また、上記実施形態のＨＵＤ装置において、光学系は、凹面ミラー４０（凹面鏡）から構成されているが、これに限らず、例えば、凸面鏡から構成されても良いし、曲面鏡（凹面鏡や凸面鏡）と、該曲面鏡とスクリーン３０との間に配置された折り返しミラーとを含んで構成されても良い。

また、上記実施形態では、スクリーンの画像領域、フレーム領域がそれぞれ透光部材、遮光部材で構成されているが、これに代えて、画像領域を光反射部材で構成し、かつフレーム領域を光吸収部材又は透光部材で構成しても良い。この場合、スクリーンの画像領域で反射された光を透過反射部材に導く光学系を設計する必要がある。

また、上記実施形態では、光走査装置は、走査ミラー２０を有しているが、有していなくても良い。

また、上記実施形態では、光源としてＬＤ（端面発光レーザ）を用いているが、例えば面発光レーザ等の他のレーザ等を用いても良い。

また、上記実施形態では、ＨＵＤ装置は、カラー画像に対応するように構成されているが、モノクロ画像に対応するように構成されても良い。

また、透過反射部材は、車両のフロントウインドシールドに限らず、例えばサイドウインドシールド、リアウインドシールド等であっても良く、要は、透過反射部材は、虚像を視認する視認者が搭乗する車両に設けられ、該視認者が車両の外部を視認するための窓部材（ウインドシールド）であることが好ましい。

また、上記実施形態では、本発明の表示装置の一例として自動車に搭載されるＨＵＤ装置について説明したが、これに限られない。本発明の表示装置は、要は、車両、船舶、航空機等の移動体や静止物体を含む物体に搭載されるものでも良いし、単独で用いられるものでも良い。例えば車両は、４輪の自動車に限らず、自動二輪車、自動三輪車等であっても良い。この場合、透過反射部材としてのウインドシールドもしくはコンバイナを装備する必要がある。なお、車両の動力源としては、例えばエンジン、モータ、これらの組み合わせ等が挙げられる。

また、本発明は、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）や、プロンプタ等の表示エリア内に虚像を表示する装置全般に適用可能である。

また、上記実施形態に記載した具体的な数値、形状等は、一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更である。

以下に、発明者らが上記実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。

近年、視認者が少ない視線移動で情報・警告を認知できる情報表示装置として、視認者の前方に虚像を表示する装置の開発が盛んに行われている。例えば、情報表示装置として、前方の風景に重なるように虚像（図形、文字、記号を含む）を表示し、その虚像を移動体の移動に伴う時間経過によって変化させるナビゲーションシステムが開示されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、交差点までの距離に応じて表示像の大きさを変化させることで、交差点位置に表示像が存在するように知覚できるとされている。

しかしながら、描画している情報を現実空間に整合するように調整して３次元的に表現しても、情報表示装置の表示領域がユーザに視認され平面ディスプレイであることが知覚されると表示の立体感が損なわれる。

表示方式のハードウェア的工夫（レーザ走査式を使用する等）で、見た目上の表示領域（画角）を意識させないことは可能となるが、ＡＲ（拡張現実）表現では、例えば虚像を表示可能な表示領域の外の対象を指し示したい場合や、表示領域を縦断もしくは横断する移動表示を表示したい場合がある。

この際に、表示領域のエッジで表示が切れてしまうと、ユーザに表示領域が知覚される。この場合、ＡＲ（拡張現実）表現に重要な立体感が阻害されてしまう。

そこで、発明者らは、この表示領域（表示エリア）をユーザに意識（知覚）させないために、上記実施形態を発案するに至った。

１００…ＨＵＤ装置、２００…カーナビ（ＧＰＳ機能を有する装置）、３００…レーザレーダ（検出手段）、６００…ＦＰＧＡ（制御装置、表示系の一部）、１０…光走査装置（表示系の一部、形成手段の一部）、３０…スクリーン（表示系の一部）、４０…凹面ミラー（表示系の一部）。

特開２００６‐１７６２６号公報

Claims (11)

1. 可動な虚像の少なくとも一部を表示エリア内に表示する表示装置において、
   前記虚像と前記表示エリアとの位置関係に応じて前記虚像の特性を制御可能な制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記虚像が前記表示エリアの外縁を通過中に、前記虚像の特性を制御し、前記虚像が前記外縁を通過開始するタイミング及び通過終了するタイミングを算出する算出手段と、を含み、
   前記制御装置は、前記算出手段の算出結果に基づいて、前記虚像が前記表示エリアへ進入中に、前記虚像の視覚刺激性を段階的に強くすることを特徴とする表示装置。
2. 前記特性は、前記虚像の明るさ、色、形状、大きさ、位置の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記制御装置は、前記虚像が前記表示エリアから脱出中に、前記虚像の視覚刺激性を段階的に弱くすることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記制御装置は、前記虚像の全体が前記表示エリア内にあるとき、前記虚像が前記外縁を通過中よりも前記虚像の視覚刺激性を強くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
5. 前記制御装置は、
   前記虚像の画像データを生成する画像データ生成手段と、
   前記虚像の位置を検知する検知手段と、
   前記検知手段での検知結果に基づいて前記虚像の視覚刺激性を制御するための制御情報を生成する手段と、
   前記画像データ及び前記制御情報に基づいて前記虚像を前記表示エリア内に表示する表示手段と、を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
6. 前記制御装置は、
   前記算出手段での算出結果に基づいて前記虚像の視覚刺激性を制御するための制御情報を生成する手段と、
   前記制御情報に基づいて前記虚像の画像データを生成する画像データ生成手段と、
   前記画像データに基づいて前記虚像を前記表示エリア内に表示する表示手段と、を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 前記虚像は、前記表示エリアを縦断又は横断する移動表示であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の表示装置と、
   前記表示装置が搭載される物体と、を備える物体装置。
9. 可動な虚像の少なくとも一部を表示エリア内に表示する表示方法であって、
   前記虚像は、前記表示エリアの外縁を通過する移動表示であり、
   前記虚像が前記外縁を通過開始するタイミングを検出する第１の検出工程と、
   前記虚像が前記外縁を通過終了するタイミングを検出する第２の検出工程と、
   前記第１及び第２の検出工程での検出結果に基づいて、前記虚像の特性を制御する工程と、を含み、
   前記虚像は、前記表示エリアを縦断又は横断する移動表示であり、
   前記制御する工程では、前記虚像が前記表示エリアへ進入中に前記虚像の視覚刺激性を段階的に強くすることを特徴とする表示方法。
10. 前記制御する工程では、前記虚像が前記表示エリアから脱出中に前記虚像の視覚刺激性を段階的に弱くすることを特徴とする請求項９に記載の表示方法。
11. 前記制御する工程では、前記虚像の全体が前記表示エリア内にあるとき、前記外縁を通過中よりも前記虚像の視覚刺激性を強くすることを特徴とする請求項９又は１０に記載の表示方法。

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