JP7173042B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置に関する。
ＨＵＤ装置は、視認者（一般的に車両の運転者）に、車両の前景に重ねて画像を視認させるものである。このように、ＨＵＤ装置は、視認者に情報を呈示する画像を前景に重ねて表示することで、前景から視線を大きくずらすことなく画像の示す情報を視認者に認識させることができるため、視認者の視線移動の負荷を軽減し、安全な運転に寄与するものである。
特に、特許文献１に開示されるＨＵＤ装置は、車両が通過する予定の信号機の灯色状態を受信し、信号機の灯色状態を示す画像を表示するものであり、信号機の灯色状態をユーザに認識させやすくしている。
特開２０１６－１１２９８４号公報
しかしながら、灯色状態を単に画像で表示するだけでは、実景における信号機の灯色状態を認識する動作と、画像の灯色状態を認識する動作と、でユーザが行う動作が結局同じため、運転者が信号機の灯色状態を判断するのに同じ負荷がかかっていた。
本発明の１つの目的は、単に信号機の灯色状態をカラーの画像表示することに、代わりあるいは加えて、信号機の灯色状態を認識させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置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装置は、視認者が視認する画像までの距離である表示距離を調整可能であり、信号機の灯色状態に応じて画像の表示距離を変化させることで、表示距離の違いから信号機の灯色状態を認識させる、ことをその要旨とする。
本発明の第１の態様におけるヘッドアップディスプレイ装置は、視認者からの表示距離（１００）が可変の画像（７０）を表示可能な表示光（Ｌ）を被投影部に向けて投射する投射部（４０）と、車両が通過する予定の信号機の灯色状態（２１０，２２０）を取得する灯色情報取得部（２１）と、前記灯色情報取得部（２１）が取得した前記灯色状態に基づいて、前記画像（７０）の前記表示距離（１００）を変化させる表示距離調整部（３１）と、を備える、ものである。
第１の態様によれば、信号機の灯色状態に応じて、視認者が視認する画像の奥行き方向の表示位置（表示距離）を近傍又は遠方に少なくとも調整可能である。これにより、画像に信号機の灯色状態を示す画像が含まれる場合であれば、この灯色状態を示す画像の色の変化又は画像の表示距離の変化の異なるプロセスで、より確実に又はより強調して信号機の灯色状態を視認者に認識させることができる。また、画像に信号機の灯色状態を示す画像が含まれない場合であれば、実景に存在する実オブジェクトである信号機の灯色の変化又は画像の表示距離の変化の異なるプロセスで、より確実に又はより強調して信号機の灯色状態を視認者に認識させることができる。
第１の態様に従属する第２の態様におけるヘッドアップディスプレイ装置は、前記灯色情報取得部（２１）が前記灯色状態を取得した前記信号機までの距離（１３０）を取得する距離情報取得部（２２）をさらに備え、前記表示距離調整部（３１）は、前記距離情報取得部（２２）が取得した前記信号機までの距離（１３０）を参照し、前記灯色情報取得部（２１）が取得した前記灯色状態が第一の灯色状態（２１０）である場合、前記画像（７０）の少なくとも一部を前記信号機より手前に視認されるように表示し、前記灯色情報取得部（２１）が取得した前記灯色状態が第二の灯色状態（２２０）である場合、前記画像（７０）の少なくとも一部を前記信号機より奥側に視認されるように表示する、ものである。
第２の態様によれば、信号機の灯色状態に応じて、画像の表示位置を信号機の手前側又は奥側に切り替えることが可能である。これにより、画像が信号機より手前側に表示されているか、又は奥側に表示されているかで信号機の灯色状態を推定することが可能であり、単に画像の表示距離を遠近で切り替える場合よりも灯色状態を明確に判断しやすくすることができる。なお、画像の表示位置の手前側と奥側との間の距離は５［ｍ］以上離すことが好ましい。
また、第２の態様に従属する第３の態様におけるヘッドアップディスプレイ装置は、
前記第一の灯色状態（２１０）は、赤色であり、前記第二の灯色状態（２２０）は、青色である、ものである。
第３の態様では、信号機が赤色である場合に画像を信号機の手前側に表示するため、画像に目の焦点を合わせた場合、焦点があった位置より遠方に赤色の信号機が存在することになる。一般的に、目の焦点が合った位置（合焦位置）より遠方側の視認性が高いため、画像を視認していた場合でも赤色の信号機に注意を向けやすくすることができる。また、信号機が青色である場合に画像を信号機の奥側に表示するため、画像に目の焦点を合わせた場合、焦点があった位置より近傍に青色の信号機が存在することになる。合焦位置より近傍側の視認性が低いため、画像を視認していた場合、注意する必要性が低い青色の信号機に注意が向きにくくなり、視覚的注意が散漫になりにくくなる。
また、第２又は第３の態様に従属する第４の態様におけるヘッドアップディスプレイ装置は、
前記表示距離調整部（３１）は、前記画像（７０）の少なくとも一部を前記信号機より手前に視認されるように表示する場合、前記距離情報取得部（２２）が取得する前記信号機までの距離が短くなるに従い、前記表示距離（１００）を徐々に短くする、ものである。
第４の態様では、信号機までの距離が短くなるに従い、表示距離を徐々に短くする。言い換えると、信号機の位置に画像の表示距離が追従する。したがって、信号機が徐々に近づいてきた場合であっても、信号機と画像との距離が一定、又は変化しにくくなるため、信号機と画像との間の焦点移動を容易にすることができる。また、信号機より手前に画像を配置することで、第３の態様でも説明したように、画像を視認していた場合でも奥側の信号機に注意を向きやすくなっているが、この画像から奥側の信号機への焦点移動もスムーズに行わせることができる。
また、第２乃至４の態様に従属する第５の態様におけるヘッドアップディスプレイ装置は、
前記表示距離調整部（３１）は、前記画像の少なくとも一部を前記信号機より奥側に視認されるように表示する場合、前記距離情報取得部（２２）が取得する前記信号機までの距離が短くなった場合でも、前記表示距離（１００）を一定にする、ものである。
第５の態様では、信号機までの距離に依らず、表示距離を一定にする。言い換えると、信号機の位置に画像の表示距離が追従しない。したがって、信号機が徐々に近づいてきた場合であっても、車両と画像との距離が一定となるため、信号機の位置に依らず画像への焦点移動を容易にすることができる。また、信号機より奥側に画像を配置することで、第３の態様でも説明したように、画像を視認していた場合に手前側の信号機に注意が向きにくくなるが、信号機の位置によっては信号機の位置と画像の表示距離との間が大きくなることから画像と手前側の信号機との間の焦点移動もスムーズに行いにくくなるため、さらに信号機へ視覚的注意を向きにくくすることができる。
本発明の第１～第４の実施形態に係るＨＵＤ装置の構成と、このＨＵＤ装置が表示する画像を説明する図である。 上記実施形態のＨＵＤ装置における投射部の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態におけるＨＵＤ装置の主要な動作手順を示すフロー図である。 第１実施形態のＨＵＤ装置が表示する画像の表示例を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるＨＵＤ装置の主要な動作手順を示すフロー図である。 第２実施形態のＨＵＤ装置が表示する画像の表示例を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるＨＵＤ装置が表示する画像の表示例を示す図である。 本発明の第４実施形態におけるＨＵＤ装置が表示する画像の表示例を示す図である。
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は、本発明に係るヘッドアップディスプレイ（以下では、ＨＵＤとも呼ぶ）装置１０の、第１～第４の実施形態に対応する構成と、このＨＵＤ装置１０が表示する画像７０を説明する図である。なお、図１では、車両１の前後方向をＺ方向（前方向がＺ正方向）とし、車両１の左右方向（車両１の幅方向）に沿う方向をＸ方向（左方向がＸ正方向）とし、上下方向をＹ方向（上方向がＹ正方向）とする。
図１において、本実施形態のＨＵＤ装置１０は、通信インターフェース５に通信可能に連結されている。通信インターフェース５は、例えば、ＵＳＢポート、シリアルポート、パラレルポート、ＯＢＤＩＩ、及び／又は他の任意の適切な有線通信ポートなどの有線通信機能を含むことができる。車両１からのデータケーブルは、ＨＵＤ装置１０に情報を伝達するために、通信インターフェース５を介して、ＨＵＤ装置１０の情報取得部２０に連結される。なお、他の実施形態では、通信インターフェース５は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル、ＩＥＥＥ１００２．１１プロトコル、ＩＥＥＥ１００２．１６プロトコル、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃｅｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）プロトコル、共有無線アクセスプロトコル、ワイヤレスＵＳＢプロトコル、及び／又は他の任意の適切な無線電信技術を用いた無線通信インターフェースを含むことができる。
［ＨＵＤ装置１０の構成］
ＨＵＤ装置１０は、通信インターフェース５から各種情報を取得する入力インターフェースである情報取得部２０と、表示制御部３０と、表示光Ｌを投射する投射部４０と、を有する。例えば、通信インターフェース５には、車両１に設けられた車両ＥＣＵ、車載カメラ、センサ、車両内の他の車載機器、車両内の携帯機器、他車両（車車間通信Ｖ２Ｖ）、路上の通信インフラ（路車間通信Ｖ２Ｉ）、歩行者の携帯機器（車両と歩行者との通信Ｖ２Ｘ）などが情報を授受可能に接続され、ＨＵＤ装置１０は、通信インターフェース５に接続された情報取得部２０から各種情報を入力し、表示する画像７０に反映する。
本実施形態のＨＵＤ装置１０は、表示光Ｌを車両１の内部に設けられ、一部の光を透過し、一部の光を反射する被投影部２に向けて投射する。この被投影部２は、車両１のフロントウインドシールドの一部で構成されてもよく、コンバイナなどの専用部品であってもよい。視認者（車両１の運転者）の眼３を置くと想定される領域に、被投影部２に反射された表示光Ｌによりアイボックス４を形成する。運転者は、眼３をこのアイボックス４内に配置することでＨＵＤ装置１０が表示する画像７０の全体を視認することができ、眼３がアイボックス４から外れると画像７０の一部が視認できなくなる（視認しづらくなる）。本実施形態のＨＵＤ装置１０は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に画像７１，７２，７３が表示される位置を調整することができる。すなわち、ＨＵＤ装置１０は、特にアイボックス４から画像７１，７２，７３が結像されるまでの間の奥行き方向Ｚの距離である表示距離１００を調整することができ、３次元空間である画像表示領域８０内に画像７１，７２，７３を配置（表示）することができる。
表示制御部３０は、表示距離決定部３１と、表示データ生成部３２と、を有する。表示制御部３０は、情報取得部２０から取得した情報に基づいて、表示データを生成し、この表示データに基づいて投射部４０を駆動することで画像７０を表示する。
表示距離決定部３１は、画像７０の表示距離１００を決定するものであり、情報取得部２０が取得する情報に応じて、画像７０（詳細には、画像表示領域８０内の各画像７１，７２，７３）の表示距離１００を決定することが可能である。詳しくは、後述する。
表示データ生成部３２は、表示データを生成するものであり、この表示データに基づき、投射部４０が駆動する。前記表示データは、表示距離決定部３１が決定した表示距離１００に各画像７０を表示させるべく投射部４０を駆動するための表示距離データを含む。
［画像の説明］
図１の左図を用いて、本実施形態のＨＵＤ装置１０が表示する画像７０の例を説明する。画像７０は、例えば、平面的に表現される第一の２Ｄ画像７１，第二の２Ｄ画像７２と、立体的に表現される３Ｄ画像７３と、を有する。第一の２Ｄ画像７１は、図１の表示距離１０１のＸＹ平面に平面的に結像され、運転者に遠近感を感じさせない画像である。このような第一の２Ｄ画像７１によれば、概ね目の焦点を調整することなく表示全体を明確に認識することができる。また、第二の２Ｄ画像７２は、図１の表示距離１０３のＸＹ平面上に一端があり、表示距離１０３より運転者から離れた表示距離１０４のＸＹ平面上に他端があり、平面的に結像され、運転者に遠近感を感じさせる画像である。このような第二の２Ｄ画像７２は、運転者の目の焦点の調整により表示全体が明確に認識されるため、立体的な印象を与えることができる。３Ｄ画像７３の一例は、図１の表示距離１０２のＸＹ平面上に一端があり、表示距離１０２より運転者から離れた表示距離１０３のＸＹ平面上に他端があり、体積を有するような立体的なオブジェクトとして結像され、運転者に立体感を感じさせる画像である。なお、表示距離１００を長くするとは、言い換えるとアイボックス４からより離れた位置に画像７０を結像させることを示し、例えば、表示距離１０１に表示されている第一の２Ｄ画像７１、表示距離１０２と表示距離１０３との間に表示されている３Ｄ画像７３を、遠方側である表示距離１０４に近づけることを示す。また、表示距離１００を短くするとは、言い換えるとアイボックス４により近づけた位置に画像７０を結像させることを示し、例えば、表示距離１０４に表示されている第一の２Ｄ画像７１、表示距離１０２と表示距離１０３との間に表示されている３Ｄ画像７３を、近傍側である表示距離１０１に近づけることを示す。
［投射部４０の構成例］
次に、図２を参照する。図２は、図１の投射部４０の構成例を示す図である。本実施形態の投射部４０は、立体画像表示部４１と、リレー光学部４２と、から構成され、立体画像表示部４１が第１の３Ｄ実像４３を形成し、リレー光学部４２が第１の３Ｄ実像４３を拡大して第２の３Ｄ実像４４を結像し、この第２の３Ｄ実像４４の表示光Ｌを外部の被投影部２に向けて投射する。
図２の立体画像表示部４１は、３次元に形成される第１の３Ｄ実像４３を生成するものであり、画像投射部４５と、振動スクリーン４６と、を有する。
画像投射部４５は、表示制御部３０から入力される表示データに基づいてその表示データに含まれる映像を表す映像光（図示しない）を出射するプロジェクタであり、表示データに含まれる表示距離データに応じて、前記映像を表示するタイミングを調整し、振動スクリーン４６の振動位置に同期して投影する前記映像を高速に切り替える。言い換えると、画像投射部４５は、前記表示距離データに基づき、振動スクリーン４６の振動位置に適した前記映像を振動スクリーン４６に投影する。
振動スクリーン４６は、例えば、画像投射部４５の映像を一定の角度範囲に拡散させるポリカーボネート製の拡散フィルムであり、画像投射部４５からの前記映像光を受けて実像を結像し、画像投射部４５が出射する前記映像光の光軸に沿って往復運動する。振動スクリーン４６は、連続的または断続的に振動位置を示す信号を画像投射部４５に送信することが可能であり、画像投射部４５は、前記振動位置を示す信号を基準に、表示データに含まれる表示距離データに応じた位置に画像７０が視認されるように、前記映像を表示するタイミングを調整してもよい。
本実施形態では、表示制御部３０は、スクリーン振動方向における振動スクリーン４６の振幅を一定に保ちつつ、画像７０の奥行き方向Ｚの長さを調整する。すなわち、表示制御部３０は、振動スクリーン４６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、振動スクリーン４６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画像７０の奥行き方向Ｚにおける位置及び長さが調整される。具体的には、振動スクリーン４６は、６０[Ｈｚ]以上の周波数で振動し、この周期１／６０［ｓｅｃ］内で、画像投射部４５が複数フレームの異なる映像を投射することで各振動位置に複数フレームの異なる映像（実像）を結像する。すなわち、本実施形態では、複数フレームの実像が振動スクリーン４６の振動方向で重なることで第１の３Ｄ実像４３が生成される。なお、表示制御部３０は、振動スクリーン４６の振幅を変化させることで、画像７０の奥行き方向Ｚの長さを調整してもよい。
図２のリレー光学部４２は、立体画像表示部４１が生成した第１の３Ｄ実像４３の光を受け、この第１の３Ｄ実像４３を拡大した第２の３Ｄ実像４４を中間で結像した後、この第２の３Ｄ実像４４の光である表示光Ｌを被投影部２に向けて投射するものである。リレー光学部４２は、例えば、立体画像表示部４１が生成した第１の３Ｄ実像４３の光を受光するレンズ群からなる第１のリレー光学部４７と、第１のリレー光学部４７を通った光を反射し、第１のリレー光学部４７の光学的パワーと協働して第１の３Ｄ実像４３を拡大した第２の３Ｄ実像４４を結像させる第２のリレー光学部４８と、第２の３Ｄ実像４４の光である表示光Ｌを被投影部２に向けて反射する第３のリレー光学部４９と、から構成される。
第１のリレー光学部４７は、第１の３Ｄ実像４３における振動スクリーン４６の各振動位置に結像した各映像を、異なる倍率で拡大する機能を有し、図２では模式的に１枚のレンズに図示されているが、実際には図示しない複数の薄膜レンズを合成した合成レンズから構成される。
第２のリレー光学部４８は、例えば、正の光学的パワーを有する凹面の反射面を有するミラーで構成され、第１のリレー光学部４７から第１の３Ｄ実像４３の光を入射し、この入射した光を第３のリレー光学部４９に向けて反射し、第１のリレー光学部４７の光学的パワーと協働して第１の３Ｄ実像４３を拡大した第２の３Ｄ実像４４を、第２のリレー光学部４８と第３のリレー光学部４９との間で結像させる。なお、第２のリレー光学部４８が担う光学的作用を、第１のリレー光学部４７に持たせることで、第２のリレー光学部４８は、省略されてもよい。
第３のリレー光学部４９は、第２の３Ｄ実像４４の表示光Ｌを被投影部２に向けて反射させる凹面ミラーであり、被投影部２の曲面形状による像の歪みを補正する機能と、第２の３Ｄ実像４４を拡大する機能と、を有する。
以上が、３Ｄの画像７０を視認させる投射部４０の実施形態の構成であったが、これに限定されない。以下に、投射部４０の変形例を示す。
［投射部４０の変形例］
視認者からの表示距離が可変の画像を視認させる他の実施形態では、投射部４０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、特開２０１６－２１２３１８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３Ｄの実像を内部に表示する透過率調整スクリーン方式、特開２００４－１６８２３０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３Ｄの実像を内部に表示する方式、ライトフィールドディスプレイ方式などの公知の３Ｄ表示方式を採用してもよい。以上が、本発明の第１～第４の実施形態のＨＵＤ装置１０の構成である。
以下、第１～第４の実施形態を図３～図８を用いて具体的に説明する。
（第１の実施形態）
まず、図３，図４を参照する。図３は、第１実施形態におけるＨＵＤ装置１０の主要な動作手順を示すフロー図であり、図４は、図３のフロー図に対応した画像７５の表示例を示す図である。図４（ａ）は、信号機２００が第一の灯色状態２１０であった場合に図３におけるステップＳ１３が実行された画像７５の表示例を示し、図４（ｂ）は、信号機２００が第二の灯色状態２２０であった場合に図３におけるステップＳ１４が実行された画像７５の表示例を示す。
図３のステップＳ１１において、表示制御部３０は、灯色情報取得部２１を介して、車両が通過する予定の信号機の灯色状態を連続的及び／又は断続的に取得する。
続いて、ステップＳ１２において、表示距離決定部３１は、ステップＳ１１で灯色情報取得部２１が取得した灯色状態が、第一の灯色状態２１０（本実施形態では赤色）であるか、第二の灯色状態２２０（本実施形態では青色）であるかを判定する。
表示距離決定部３１は、信号機２００が赤色（第一の灯色状態２１０）であれば、ステップＳ１３に移行し、図４（ａ）に示すように、画像７５の表示距離１００を、第一の表示距離１１０に設定することで、投射部４０（立体画像表示部４１）が表示を更新（ステップＳ１５）し、また、信号機２００が青色（第二の灯色状態２２０）であれば、ステップＳ１４に移行し、図４（ｂ）に示すように、画像７５の表示距離１００を、第二の表示距離１２０に設定することで、投射部４０（立体画像表示部４１）が表示を更新（ステップＳ１５）する。
この場合、第一の表示距離１１０は、第二の表示距離１２０より短い。言い換えると、第一の表示距離１１０に表示される画像７５は、第二の表示距離１２０に表示される画像７５より車両１（車両１の運転者）の近傍に視認される。したがって、本実施形態のＨＵＤ装置１０によれば、取得した信号機２００の灯色状態に応じて、画像７５の表示距離１００が、近くなったり（第一の表示距離１１０）、遠くなったり（第二の表示距離１２０）する。運転者は、画像７５を視認するために、眼３の焦点距離を調整する必要があり、この眼３の焦点距離の移動により認識する画像７０の表示距離１００の違いから信号機２００の灯色状態を、推定することができる。したがって、画像７０に信号機２００の灯色状態を示す画像が含まれる場合であれば、この画像の色の変化又は画像７０の表示距離１００の変化の異なるプロセスで、より確実に又はより強調して信号機２００の灯色状態を認識させることができる。また、画像７０に信号機２００の灯色状態を示す画像が含まれない場合であれば、実景に存在する実オブジェクトである信号機２００の灯色の変化又は画像７０の表示距離１００の変化の異なるプロセスで、より確実に又はより強調して信号機２００の灯色状態を認識させることができる。
（第２の実施形態）
次に、図５，図６を参照する。図５は、第２実施形態におけるＨＵＤ装置１０の主要な動作手順を示すフロー図であり、図６は、図５のフロー図に対応した画像７５の表示例を示す図である。図６（ａ）は、信号機２００が第一の灯色状態２１０であった場合に図５におけるステップＳ２４が実行された画像７５の表示例を示し、図６（ｂ）は、信号機２００が第二の灯色状態２２０であった場合に図５におけるステップＳ２５が実行された画像７５の表示例を示す。第２の実施形態は、第一の表示距離１１０が車両１を基準にして信号機２００より近い位置に視認され、かつ第二の表示距離１２０が車両１を基準にして信号機２００より遠い位置に視認されることを、特定している点で第１の実施形態とは異なる。
図５のステップＳ２１において、表示制御部３０は、距離情報取得部２２を介して、車両が通過する予定の信号機２００と車両１との間の距離１３０を連続的及び／又は断続的に取得する。
続いて、ステップＳ２２において、表示制御部３０は、灯色情報取得部２１を介して、車両が通過する予定の信号機２００の灯色状態を連続的及び／又は断続的に取得する。
続いて、ステップＳ２３において、表示距離決定部３１は、ステップＳ１１で灯色情報取得部２１が取得した灯色状態が、第一の灯色状態２１０（本実施形態では赤色）であるか、第二の灯色状態２２０（本実施形態では青色）であるかを判定する。
表示距離決定部３１は、信号機２００が赤色（第一の灯色状態２１０）であれば、ステップＳ２４に移行し、図６（ａ）に示すように、画像７５の表示距離１００を、第一の表示距離１１０に設定することで、投射部４０（立体画像表示部４１）が表示を更新する（ステップＳ２６）。第一の表示距離１１０の決定において、表示距離決定部３１は、ステップＳ２１で距離情報取得部２２が取得した信号機２００と車両１との間の距離１３０を参照し、信号機２００と車両１との間の距離１３０位内の所定の距離を、画像７０の第一の表示距離１１０とする。具体的に例えば、表示距離決定部３１は、信号機２００と車両１との間の距離１３０と同じ距離、又は実空間座標で信号機２００より車両１側に近い領域内であり車両１から所定の距離だけ離れた距離、又は実空間座標で信号機２００を基準にして所定の距離だけ車両１側に近づいた距離を、画像７５の第一の表示距離１１０に設定する。
また、信号機２００が青色（第二の灯色状態２２０）であれば、ステップＳ２５に移行し、図６（ｂ）に示すように、画像７５の表示距離１００を、第二の表示距離１２０に設定することで、投射部４０（立体画像表示部４１）が表示を更新する（ステップＳ２６）。第二の表示距離１２０の決定において、表示距離決定部３１は、ステップＳ２１で距離情報取得部２２が取得した信号機２００と車両１との間の距離１３０を参照し、信号機２００と車両１との間の距離１３０より長い所定の距離を、第二の表示距離１２０とする。具体的に例えば、表示距離決定部３１は、実空間座標で信号機２００より車両１から離れた領域であり車両１から所定の距離だけ離れた距離、又は実空間座標で信号機２００を基準にして所定の距離だけ車両１から離れた距離を、画像７５の第二の表示距離１２０に設定する。
この場合、第一の表示距離１１０は、信号機２００と車両１との間の距離１３０より短く、また、第二の表示距離１２０は、信号機２００と車両１との間の距離１３０より長い。言い換えると、第一の表示距離１１０に表示される画像７５は、信号機２００と同じ距離又は信号機２００より車両１の近傍に視認され、第二の表示距離１２０に表示される画像７５は、信号機２００より車両１から遠方に視認される。したがって、本実施形態のＨＵＤ装置１０によれば、取得した信号機２００の灯色状態に応じて、画像７５の表示距離１００が、信号機２００より近くなったり（第一の表示距離１１０）、信号機２００より遠くなったり（第二の表示距離１２０）する。運転者は、画像７５を視認するために、眼の焦点距離を調整する必要があり、この眼の焦点距離移動により認識する画像７０の表示距離１００の違いから信号機２００の灯色状態を、推定することができる。したがって、画像７０に信号機２００の灯色状態を示す画像が含まれる場合であれば、この画像の色の変化又は画像７０の表示距離１００の変化の異なるプロセスで、より確実に又はより強調して信号機２００の灯色状態を認識させることができる。また、画像７０に信号機２００の灯色状態を示す画像が含まれない場合であれば、実景に存在する実オブジェクトである信号機２００の灯色の変化又は画像７０の表示距離１００の変化の異なるプロセスで、より確実に又はより強調して信号機２００の灯色状態を認識させることができる。単に画像の表示距離１００を遠近で切り替える第１の実施形態よりも灯色状態を明確に判断しやすくすることができる。なお、画像７０の表示距離１００の手前側（第一の表示距離１１０）と奥側（第二の表示距離１２０）との間の距離は５［ｍ］以上離すことが好ましい。
（第３の実施形態）
次に、図７を参照する。図７は、図５のステップＳ２４の処理を実行した際の画像７５の表示例を示す図であり、車両１が信号機２００に徐々に接近していく際の画像７５の表示の推移を示している。第３の実施形態の表示距離決定部３１は、実空間座標で信号機２００を基準にして一定の距離だけ離れた位置に画像７５が視認されるように、画像７５を表示する第一の表示距離１１０を設定するものである。
図５のステップＳ２４において、第３の実施形態の表示距離決定部３１は、ステップＳ２１で距離情報取得部２２が取得した信号機２００と車両１との間の距離を参照し、実空間座標で信号機２００の距離１３０を基準にして所定の距離Ｄ１だけ車両１側に近づいた位置を、画像７０を表示する第一の表示距離１１０とする。
具体的には、図７（ａ）に示すように、表示距離決定部３１は、車両１から信号機２００までの距離１３１が、画像表示領域８０内で予め定められた第一の距離１０５より所定の距離Ｄ１以上離れていた場合、画像７５の第一の表示距離１１１を第一の距離１０５に設定し続ける。すなわち、画像７５は、信号機２００の位置に依らずに一定の第一の距離１０５に表示される。例えば、第一の距離１０５は、図７（ａ）に示されるように、画像表示領域８０の最も車両１から離れた位置（端部）に設定されるが、これに限定されず、画像表示領域８０内の所定の位置であってもよい。
続いて、図７（ｂ）に示すように、表示距離決定部３１は、車両１から信号機２００までの距離１３２と、画像表示領域８０内で予め定められた第一の距離１０５との間の距離が所定の距離Ｄ１以内になった場合、又は第一の距離１０５より信号機２００が近づいた場合、信号機２００の距離１３２を基準にして所定の距離Ｄ１だけ車両１側に近づいた位置に、画像７５の第一の表示距離１１２を設定し続ける。すなわち、画像７５は、信号機２００が近付くと、実空間座標で信号機２００との距離が一定に保たれているように視認される。
続いて、図７（ｃ）に示すように、表示距離決定部３１は、車両１から信号機２００までの距離１３３が、画像表示領域８０内で予め定められた第二の距離１０６から所定の距離Ｄ１未満になった場合、画像７５の第一の表示距離１１３を第二の距離１０６に設定し続ける。すなわち、画像７５は、信号機２００の位置に依らずに一定の第二の距離１０６に表示される。例えば、第二の距離１０６は、図７（ｃ）に示されるように、画像表示領域８０の最も車両１に近い位置（端部）に設定されるが、これに限定されず、画像表示領域８０内の所定の位置であってもよい。
図７に示した第３の実施形態の処理をまとめると、（１）車両１から信号機２００までの距離１３１が、遠方である（予め定められた第一の距離１０５よりも距離Ｄ１以上離れている）場合、表示距離決定部３１は、画像７５を信号機２００の位置に依らずに一定の第一の距離１０５に表示させる。（２）車両１から信号機２００までの距離１３３が、近傍である（予め定められた第二の距離１０６よりも距離Ｄ１未満になる）場合、表示距離決定部３１は、画像７５を信号機２００の位置に依らずに一定の第二の距離１０６に表示させる。（３）車両１から信号機２００までの距離１３２が、所定の範囲（第一の距離１０５と距離Ｄ１との和未満であり、第二の距離１０６と距離Ｄ１との和以上の範囲）内である場合、表示距離決定部３１は、画像７５を信号機２００の位置に応じて、実空間座標で信号機２００との距離が一定に保たれているように表示させる。これにより、信号機２００と画像７５との距離を一定に保って表示し続けることができ、画像７５の表示内容とともに、信号機２００にも視覚的注意を向かせやすくすることができる。また、画像７５が信号機２００の位置に応じて変化するため、画像７５を視認することで信号機２００の接近も認識させることができる。
（第４の実施形態）
次に、図８を参照する。図８は、図５のステップＳ２５の処理を実行した際の画像７５の表示例を示す図であり、車両１が信号機２００に徐々に接近していく際の画像７５の表示の推移を示している。第４の実施形態の表示距離決定部３１は、信号機２００の位置によらず、画像７５を予め定められた第二の表示距離１２０に設定し続けるものである。
図５のステップＳ２５において、第４の実施形態の表示距離決定部３１は、画像７０を、信号機２００の距離１３１，１３２，１３３に依らず、予め定めた第二の表示距離１２１に表示させる。なお、第二の表示距離１２０は、信号機２００の距離１３０より車両１から離れた位置に設定されるが、画像表示領域８０よりも離れた位置に信号機２００が存在する場合（例えば、図８（ａ）に示した状態では）、例外的に、画像７０が表示される第二の表示距離１２０は、信号機２００の距離１３０よりも車両１に近い位置に設定されてもよい。
これにより、信号機２００の灯色状態が第二の灯色状態２２０である場合、画像７５を表示する第二の表示距離１２１を信号機２００の位置に依らず一定に保って表示し続けることで、画像７５の表示内容が視認しやすく、画像７５から信号機２００に視覚的注意を向きにくくすることができる。
なお、本発明は、以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。
［変形例］
上記実施形態では、灯色情報取得部２１は、信号機２００の第一の灯色状態２１０及び第二の灯色状態２２０を取得していたが、いずれか一方のみであってもよい。灯色情報取得部２１は、信号機２００の第一の灯色状態２１０又は第二の灯色状態２２０のいずれか一方のみを取得し、所定の灯色状態が取得できなければ、他方の灯色状態であると判定することも可能である。
また、上記実施形態では、灯色情報取得部２１は、信号機２００の実際の時間の灯色状態を取得するものであったが、第一の灯色状態２１０又は第二の灯色状態２２０になるまでの残り時間（灯色状態の変形例）を取得し、表示距離決定部３１は、第一の灯色状態２１０又は第二の灯色状態２２０になるまでの残り時間（灯色状態）に基づき、画像７０の表示距離１００を決定してもよい。また、灯色情報取得部２１は、第一の灯色状態２１０又は第二の灯色状態２２０になった後の経過時間（灯色状態の変形例）を取得し、表示距離決定部３１は、第一の灯色状態２１０又は第二の灯色状態２２０になった後の経過時間（灯色状態）に基づき、画像７０の表示距離１００を決定してもよい。
１ ：車両
２ ：被投影部
３ ：眼
４ ：アイボックス
５ ：通信インターフェース
１０ ：ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）
２０ ：情報取得部
２１ ：灯色情報取得部
２２ ：距離情報取得部
３０ ：表示制御部
３１ ：表示距離決定部
３２ ：表示データ生成部
４０ ：投射部
７０ ：画像
７１ ：第一の２Ｄ画像
７２ ：第二の２Ｄ画像
７３ ：３Ｄ画像
７５ ：画像
８０ ：画像表示領域
２００ ：信号機
２１０ ：第一の灯色状態
２２０ ：第二の灯色状態
Ｄ１ ：距離
Ｌ ：表示光

Claims (5)

  1. 視認者からの表示距離（１００）が可変の画像（７０）を表示可能な表示光（Ｌ）を被投影部に向けて投射する投射部（４０）と、
    車両が通過する予定の信号機の灯色状態（２１０，２２０）を取得する灯色情報取得部（２１）と、
    前記灯色情報取得部（２１）が取得した前記灯色状態に基づいて、前記画像（７０）の前記表示距離（１００）を変化させる表示距離調整部（３１）と、を備える、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 前記灯色情報取得部（２１）が前記灯色状態を取得した前記信号機までの距離（１３０）を取得する距離情報取得部（２２）をさらに備え、
    前記表示距離調整部（３１）は、前記距離情報取得部（２２）が取得した前記信号機までの距離（１３０）を参照し、前記灯色情報取得部（２１）が取得した前記灯色状態が第一の灯色状態（２１０）である場合、前記画像（７０）の少なくとも一部を前記信号機より手前に視認されるように表示し、前記灯色情報取得部（２１）が取得した前記灯色状態が第二の灯色状態（２２０）である場合、前記画像（７０）の少なくとも一部を前記信号機より奥側に視認されるように表示する、
    請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 前記第一の灯色状態（２１０）は、赤色であり、前記第二の灯色状態（２２０）は、青色である、
    請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 前記表示距離調整部（３１）は、前記画像（７０）の少なくとも一部を前記信号機より手前に視認されるように表示する場合、前記距離情報取得部（２２）が取得する前記信号機までの距離が短くなるに従い、前記表示距離（１００）を徐々に短くする、
    請求項２又は３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  5. 前記表示距離調整部（３１）は、前記画像の少なくとも一部を前記信号機より奥側に視認されるように表示する場合、前記距離情報取得部（２２）が取得する前記信号機までの距離が短くなった場合でも、前記表示距離（１００）を一定にする、
    請求項２乃至４のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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