WO2018088362A1 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

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WO2018088362A1
WO2018088362A1 PCT/JP2017/039948 JP2017039948W WO2018088362A1 WO 2018088362 A1 WO2018088362 A1 WO 2018088362A1 JP 2017039948 W JP2017039948 W JP 2017039948W WO 2018088362 A1 WO2018088362 A1 WO 2018088362A1
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WO
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virtual image
area
display
vehicle
real scene
Prior art date
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PCT/JP2017/039948
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English (en)
French (fr)
Inventor
誠 秦
勇希 舛屋
Original Assignee
日本精機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a head-up display that displays a virtual image.
  • the head-up display is an augmented reality (AR) that adds information to the actual scene or emphasizes a specific object in the actual scene by displaying a virtual image superimposed on the scenery (real scene) in front of the vehicle.
  • AR augmented reality
  • the head-up display includes an image display unit having a display surface, and the relay optical system corresponds to the display surface by projecting the display surface on a windshield (an example of a transmissive reflection unit) positioned in front of the viewer.
  • a virtual virtual image displayable area is generated on the back side (outside of the vehicle) of the windshield as viewed from the viewer, and the image display unit displays an image on the display surface. Display a virtual image of the image.
  • the head-up display of Patent Document 1 generates the virtual image displayable area at a position overlapping a specific real scene area when viewed from the viewer, and the real scene information in front of the vehicle is obtained by a real scene information acquisition unit including a camera having an image sensor. And the image display unit adjusts the position of the image displayed on the display surface based on the real scene information, thereby displaying a virtual image at a desired position in the specific real scene area.
  • FIG. 10 is a diagram showing a real scene and a virtual image viewed by a viewer through the windshield.
  • the head-up display projects the display surface of the image display unit on a specific area 510r on the windshield 510 viewed from the viewer, and displays a virtual image corresponding to the display surface at a position overlapping the specific real scene area 520r in the real scene 520.
  • a possible region 530r is generated, and the image is displayed on the display surface, whereby the virtual image 531 is displayed at a position overlapping the specific real scene region 520r as viewed from the viewer.
  • the displayable area 530d deviates from a specific actual scene area 520r as viewed from the viewer. This is because the head-up display continues to display the display surface of the image display unit in the specific area 510r on the windshield 510 regardless of whether the vehicle is running normally or in a pitch-down state. Yes, the display can be continued in the specific area 510r on the windshield 510, but the display in the specific actual scene area 520r cannot be continued.
  • the virtual image displayable region 530d is shown in FIG.
  • the display can be continued in the specific actual scene area 520r without change, but the display cannot be continued in the specific area 510r on the windshield 510. In either case, there is a risk of giving the viewer the impression that the area where the virtual image 531 is displayed is limited.
  • One object of the present invention is to provide a head-up display that makes it difficult to feel the narrowness of the display area.
  • the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
  • the head-up display according to the present invention is a head-up display that projects a display light onto a transmission / reflection part to display a virtual image in a virtual image displayable region that is superimposed on a real scene outside the vehicle.
  • the virtual image display area that defines the range for displaying the virtual image in the virtual image displayable area is enlarged, so that the virtual image is viewed from the viewer. Since the range of the real scene displayed in a superimposed manner is expanded, the gist is to make it difficult for the viewer to hold the impression that the real scene range in which the virtual image is displayed is narrow.
  • the head-up display according to the first aspect of the present invention is mounted on a vehicle, and projects a first display light (210) on a transmission / reflection portion, thereby superimposing a first virtual image on a real scene outside the vehicle.
  • a head-up display that displays a first virtual image (V1) in a possible area (310), having a first image display surface (13) corresponding to the first virtual image displayable area,
  • a first image display unit (10) that emits the first display light from the image display surface, and a relay optical system that directs the first display light emitted from the first image display unit to the transmission and reflection unit;
  • a virtual image display region that defines a range in which the first virtual image is displayed in the first virtual image displayable region ( 311) with a control unit (70) for enlargingIn the first aspect, when the relative position between the transmission / reflection part and the real scene as viewed from the viewer is shifted, a virtual image is displayed
  • position information acquisition means (73) which acquires the vehicle attitude
  • the virtual image display area may be enlarged based on the vehicle attitude information.
  • the virtual image display area can be enlarged based on the vehicle posture.
  • the viewpoint information acquisition means (73) which acquires the viewpoint information (7G) containing the information regarding a viewer's viewpoint position is further provided, and the said control part is the said viewpoint information which the said viewpoint information acquisition means acquired.
  • the virtual image display area may be enlarged based on the above. In the third aspect, the virtual image display area can be enlarged based on the viewpoint position of the viewer.
  • control unit may increase the enlargement amount of the virtual image display region as the relative positional deviation amount between the transmission / reflection unit and the real scene increases.
  • the virtual image is displayed because the enlargement amount of the virtual image display area is too small. It is possible to prevent the viewer from feeling distracted because the area is narrow or the amount of enlargement of the virtual image display area is too large, and the virtual image display area can be appropriately enlarged.
  • the said control part determines the expansion direction which expands the said virtual image display area according to the relative displacement direction of the said transmission / reflection part and the said real scene, or another expansion of the said virtual image display area An enlargement direction in which the enlargement amount is larger than the direction may be determined.
  • the enlargement direction for enlarging the virtual image display area is determined according to the relative displacement direction between the transmission / reflection part and the real scene, the virtual image display area can be enlarged only in a necessary direction, which is unnecessary. It is possible to prevent the viewer from being distracted by enlarging the virtual image display area in the direction.
  • the virtual image display area is greatly enlarged in the necessary direction and small in the other directions, so that the virtual image is surely displayed in the necessary direction and is visually recognized in the other directions. Information can be provided to the viewer while suppressing distraction of the viewer.
  • the virtual image display area has a fixed positional relationship with the vehicle as viewed from the viewer in a normal state before a relative positional shift between the transmission / reflection part and the real scene occurs.
  • the controller is set so as to be superimposed on a specific area of the actual scene, and the controller controls at least one of the specific areas of the actual scene when viewed from the viewer when a relative displacement between the transmission / reflection section and the actual scene occurs.
  • the virtual image display area may be enlarged so that the parts overlap.
  • a part of the specific area of the actual scene that is in a certain positional relationship with the vehicle even when the relative position shift between the transmission / reflection part and the actual scene occurs when viewed from the viewer.
  • the display of the virtual image can be continued.
  • the virtual image display area is in a fixed positional relationship with the vehicle as viewed from the viewer in a normal state before a relative positional deviation between the transmission / reflection part and the real scene occurs.
  • the controller is set so as to be superimposed on a specific area of the actual scene, and the control unit, when relative displacement between the transmission and reflection unit and the actual scene occurs, at least all of the specific area of the actual scene as viewed from the viewer
  • the virtual image display area may be enlarged so as to overlap.
  • even when a relative positional shift between the transmission / reflection part and the actual scene occurs when viewed from the viewer the entire specific area of the actual scene in a certain positional relationship with the vehicle is used.
  • the display of the virtual image can be continued.
  • control unit may reduce the enlarged virtual image display area when the relative displacement between the transmission / reflection part and the real scene continues for a predetermined time. In the eighth aspect, it is possible to suppress distraction of the viewer, which is caused by continuing to enlarge the virtual image display area.
  • the virtual image display area is in a fixed positional relationship with the vehicle as viewed from the viewer in a normal state before relative displacement between the transmission / reflection portion and the real scene occurs.
  • the controller is set so as to be superimposed on a specific area of the real scene, and the control unit displays the enlarged virtual image display area from the viewer when the relative displacement between the transmission / reflection section and the real scene continues for a predetermined time.
  • the virtual image display area may be reduced so as to overlap the entire specific area of the real scene.
  • the display of the virtual image is continued in the entire specific area of the real scene that is in a certain positional relationship with the vehicle while suppressing the distraction of the viewer, which is caused by continuing to enlarge the virtual image display area. Can do.
  • the second display light (220) is projected onto the transmission / reflection section, whereby the second distance from the viewer is arranged at a position different from the first virtual image displayable region.
  • a head-up display that displays a second virtual image (V2) in a virtual image displayable region (320), and adjusting the angle of the first virtual image displayable region in real space to adjust the first virtual image displayable region (320).
  • An angle adjustment unit capable of adjusting a relative angle between the virtual image displayable region and the second virtual image displayable region, wherein the angle adjustment unit is a relative between the transmission reflection unit and the real scene as viewed from a viewer;
  • the angle of the first virtual image displayable area may be adjusted in a direction in which the change in the angle of the first virtual image displayable area with respect to the real scene, which is caused by an actual position shift, is reduced.
  • the first virtual image and the second virtual image can be displayed at positions at different distances from the viewer, the first virtual image displayable area in which the first virtual image is displayed, By adjusting the relative angle with the second virtual image displayable area where the second virtual image is displayed, the first virtual image and the second virtual image can be easily differentiated, and the viewer feels a stereoscopic effect. Further, even when the relative position between the transmission / reflection part and the real scene as viewed from the viewer is generated, the angle of the first virtual image displayable area with respect to the real scene is maintained or the angle is changed. Can be suppressed.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of angles formed by the first and second virtual image displayable areas when the pitch angle of the vehicle is substantially parallel to the road surface by the head-up display shown in FIG.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating an example of the angle of the reflection portion
  • FIG. 5B is a diagram illustrating an example of the angle of the reflecting portion
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of angles formed by first and second virtual image displayable areas when the vehicle pitch angle is directed upward in the vertical direction by the head-up display shown in FIG. FIG.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a pitch angle of a vehicle
  • FIG. 5B is a diagram illustrating an example of an angle of a reflection portion
  • FIG. 5C is a diagram illustrating an arrangement of first and second virtual image displayable areas.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of angles formed by the first and second virtual image displayable areas when the vehicle pitch angle is directed downward in the vertical direction by the head-up display shown in FIG. Is an example of the pitch angle of the vehicle
  • (b) is an example of the angle of the reflecting portion
  • (c) is a diagram showing the arrangement of the first and second virtual image displayable areas. It is a figure which shows a mode that the virtual scene which the real view and the modification of the head-up display shown by FIG.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a positional shift between a real scene and a front windshield (transmission reflection unit) according to a vehicle posture and a positional shift between a specific area of a real scene and a virtual image display area caused by the positional shift in a conventional head-up display. It is.
  • the virtual first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 generated by the head-up display (hereinafter referred to as HUD) 100 of the present invention will be described.
  • the left-right direction facing the front of the vehicle 1 is defined as the X axis (the right direction is the X axis positive direction), and the vertical
  • the direction is defined as the Y-axis (the upper side in the vertical direction is the positive Y-axis direction), and the front-rear direction is defined as the Z-axis (the rear direction is the positive Z-axis direction).
  • the HUD 100 is stored in a dashboard 3 of a vehicle (one application example of a moving body) 1, for example.
  • the HUD 100 projects display light 200 (first display light 210 and second display light 220) indicating vehicle information or the like on a part of a front windshield (an example of a transmission / reflection part) 2 of the vehicle 1.
  • the front windshield 2 generates a predetermined eye box (not shown) by reflecting the first display light 210 and the second display light 220 toward the viewer side.
  • the viewer places the first viewpoint (position of the viewer's eyes) 4 in the eye box, so that the first virtual image displayable region 310 virtually generated by the HUD 100 in front of the front windshield 2 is provided.
  • the first virtual image V1 and the second virtual image V2 can be visually recognized on the second virtual image displayable area 320.
  • the first virtual image displayable area 310 shown in FIG. 1 is from the center of the first virtual image displayable area 310.
  • An angle 310a formed between the display area on the viewer side and the line of sight axis 4a is provided to be an acute angle, and extends over a predetermined range (positions 5a to 5b in FIG. 1) of the road surface 5W that is an information addition target in the actual scene 5.
  • the first virtual image V1 that is visually recognized by being superimposed is displayed.
  • the first virtual image displayable area 310 is parallel to the road surface 5W in FIG.
  • the first virtual image displayable area 310 may be provided with an inclination of ⁇ 10 degrees (CCW direction in FIG. 1) to +45 degrees (CW direction in FIG. 1) from an angle parallel to the road surface 5W in FIG. .
  • the second virtual image displayable area 320 shown in FIG. 1 is, for example, the second virtual image displayable area
  • An angle 320a formed between the display area vertically below the center of 320 and the visual axis 4b is provided to be larger than an angle 310a formed between the first virtual image displayable area 310 and the visual axis 4a.
  • the virtual image V2 is displayed.
  • the second virtual image displayable area 320 is substantially parallel to a direction (XY plane) perpendicular to the traveling direction of the vehicle 1 in FIG. In the direction) 5 [m] to 10 [m] away from each other.
  • the second virtual image displayable area 320 may be provided with an inclination of about ⁇ 10 degrees from an angle parallel to a direction (XY plane) perpendicular to the traveling direction of the vehicle 1 in FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a landscape and a first virtual image V1 and a second virtual image V2 that can be seen by a viewer sitting in the driver's seat of the vehicle 1 including the HUD 100 shown in FIG.
  • the HUD 100 is an area in which the first virtual image V1 can be displayed.
  • the first virtual image displayable area 310 that is rectangular when viewed from the viewer and the second virtual image V2 can be displayed.
  • the second virtual image displayable area 320 having a rectangular shape that overlaps the virtual image displayable area 310 is generated.
  • the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 themselves are not visible to the viewer or difficult to be viewed by the viewer, and are displayed on the first virtual image displayable area 310.
  • the viewer visually recognizes the first virtual image V1 and the second virtual image V2 displayed on the second virtual image displayable area 320.
  • the first virtual image V1 displayed in the first virtual image displayable area 310 is displayed in the vicinity of or superimposed on the information addition target 5W in the real scene 5, and this information addition target 5W is emphasized or information is displayed.
  • an arrow image that adds information that guides the route to the destination on the road surface (information addition target object) 5W, or a white line (information) during lane departure warning (LDW: Lane Depth Warning) (Additional object) It is a linear image that emphasizes 5W.
  • LDW Lane Depth Warning
  • the information addition target 5W is, for example, a road surface, an obstacle present on or near the road surface, a traffic sign, a traffic sign, a traffic signal, a building, and the like.
  • the second virtual image V2 displayed in the second virtual image displayable area 320 does not emphasize a specific target (information addition target 5W) of the real scene 5, and for example, a vehicle such as the vehicle speed of the vehicle 1 For example, information or information indicating the distance to the branch point.
  • the first virtual image displayable area 310 normally includes a virtual image display area 311 that is an area for displaying the first virtual image V1, a virtual image blank area 312 that surrounds the virtual image display area 311 at least in the vertical direction (Y-axis direction), Consists of The virtual image display area 311 is superimposed on the specific area 5r of the real scene 5 having a fixed positional relationship with the vehicle 1 through the area 2r of the front windshield 2 as viewed from the viewer.
  • the HUD 100 displays the first virtual image V1 on the information addition object 5W in the specific area 5r of the real scene 5 viewed from the viewer, and superimposes it on the virtual image blank area 312 to specify the real scene 5
  • the first virtual image V1 is not displayed on the information addition object 5W outside the region 5r.
  • information that does not emphasize a specific target (information addition target 5W) of the real scene 5 as displayed in the second virtual image displayable area 320 is displayed as a virtual image. May be.
  • the information addition object 5W existing in the real scene 5 superimposed on the virtual image blank area 312 is viewed from the viewer, the information addition object 5W is emphasized when the urgency is high and the importance is high.
  • An image to which information is added may be displayed as the first virtual image V1.
  • the area 2r of the front windshield 2 in which the virtual image display area 311 is reflected is also referred to as a reference projection area 2r
  • the specific area 5r of the real scene 5 in which the virtual image display area 311 is normally overlapped is also referred to as a reference real scene area 5r.
  • the HUD 100 of the present invention performs an enlargement process for enlarging the virtual image display area 311 that is a range in which the first virtual image V1 is displayed when a positional deviation occurs between the reference projection area 2r viewed from the viewer and the reference actual scene area 5r. Execute. This enlargement process will be described later.
  • various detection units provided in the vehicle 1 will be described.
  • Various detection units to be described below may be provided in the HUD 100.
  • the vehicle 1 or the HUD 100 may be detachably wired or wirelessly connected.
  • the sensor unit may be wired or wirelessly connected to the vehicle 1 or the HUD 100, or a portable terminal having various detection units may be wired or wirelessly connected.
  • the real scene information 6F includes at least position information of the information addition target 5W that is emphasized or loaded with information when the first virtual image V1 is displayed in the real scene 5 in front of the vehicle 1, for example, It is obtained from a navigation system having a plurality of cameras, infrared sensors, GPS and an electronic compass.
  • the information addition target 5W is, for example, a road surface, an obstacle present on or near the road surface, a traffic sign, a traffic sign, a traffic signal, a building, and the like.
  • the vehicle 1 in FIG. 1 is equipped with a viewpoint information detection unit (positional deviation information acquisition means) 7 that acquires viewpoint information 7G of the viewer of the HUD 100.
  • the viewpoint information 7G includes at least position information in the vertical direction (Y-axis direction) of the viewer's viewpoint, and positions in the left-right direction (X-axis direction) and the depth direction (Z-axis direction). Information may be included, for example, obtained from a camera, an infrared camera, or the like.
  • the vehicle attitude detection unit 8 analyzes, for example, a triaxial acceleration sensor (not shown) and the triaxial acceleration detected by the triaxial acceleration sensor, so that the pitch angle (vehicle attitude) of the vehicle 1 with respect to the horizontal plane is used.
  • the vehicle attitude information 8G positional displacement information G described later
  • the vehicle attitude detection unit 8 may be configured by a height sensor (not shown) disposed in the vicinity of the suspension of the vehicle 1 in addition to the above-described triaxial acceleration sensor.
  • the vehicle posture detection unit 8 estimates the pitch angle of the vehicle 1 as described above by analyzing the height of the vehicle 1 from the ground detected by the height sensor, and information on the pitch angle of the vehicle 1. Is output to the HUD 100 (control unit 70). Further, the vehicle posture detection unit 8 may include an imaging camera (not shown) that images the outside of the vehicle 1 and an image analysis unit (not shown) that analyzes the captured image. At this time, the vehicle posture detection unit 8 estimates the pitch angle (vehicle posture) of the vehicle 1 from the time change of the landscape included in the captured image. Note that the method by which the vehicle attitude detection unit 8 obtains the pitch angle of the vehicle 1 is not limited to the method described above, and the pitch angle of the vehicle 1 may be obtained using a known sensor or analysis method.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the HUD 100 shown in FIG.
  • the HUD 100 in FIG. 1 includes, for example, a first image display unit 10, a second image display unit 20, a reflection unit 30, an actuator 40, a display synthesis unit 50, a concave mirror 60, and a control unit 70.
  • the HUD 100 is generally housed in the dashboard of the vehicle 1, but the first image display unit 10, the second image display unit 20, the reflection unit 30, the actuator 40, the display composition unit 50, and the concave mirror 60. And all or a part of the control unit 70 may be arranged outside the dashboard.
  • the HUD 100 (control unit 70) is connected to a bus 9 including an in-vehicle LAN (Local Area Network) mounted on the vehicle 1 and inputs the above-described real scene information 6F, viewpoint information 7G, and vehicle attitude information 8G. can do.
  • a bus 9 including an in-vehicle LAN (Local Area Network) mounted on the vehicle 1 and inputs the above-described real scene information 6F, viewpoint information 7G, and vehicle attitude information 8G. can do.
  • the first image display unit 10 in FIG. 3 receives, for example, a first projection unit 11 including a projector using a reflective display device such as DMD or LCoS, and projection light from the first projection unit 11. Then, the first image 14 is displayed, and the first screen 12 that emits the first display light 210 indicating the first image 14 toward the reflection unit 30 is mainly configured.
  • the first image display unit 10 is virtually generated in front of the viewer by displaying the first image 14 on the first screen 12 based on image data D input from the control unit 70 described later.
  • the first virtual image V1 is displayed on the first virtual image displayable area 310.
  • FIG. 4 is a front view of the first screen 12 shown in FIG.
  • the left-right direction of the first screen 12 is defined as the dx axis (the left direction is the positive direction of the dx axis).
  • the direction is defined as the dy axis (the downward direction is the positive direction of the dy axis).
  • the position in the X-axis direction of the first virtual image V1 that the viewer shown in FIG. 2 visually recognizes from the driver's seat of the vehicle 1 is that of the first image 14 displayed on the first screen 12 shown in FIG. This corresponds to the position in the dx axis direction.
  • the position in the Y-axis direction of the first virtual image V1 viewed by the viewer shown in FIG. 2 from the driver's seat of the vehicle 1 is displayed on the first screen 12 shown in FIG. This corresponds to the position of the image 14 in the dy-axis direction.
  • the real space described above is determined by the arrangement of the optical members in the HUD 100 (the first image display unit 10, the second image display unit 20, the reflection unit 30, the actuator 40, the display synthesis unit 50, the concave mirror 60), and the like.
  • the relationship between the above XY coordinate axes and the dxdy coordinate axes used in the description of the first screen 12 is not limited to the above.
  • the first screen 12 in FIG. 3 has an area 13 in which the first image 14 can be displayed, as shown in FIG. Of the first screen 12, an area 13 where the first image 14 can be displayed is referred to as a first image display surface 13, for example.
  • the first virtual image displayable area 310 corresponds to the first image display surface 13 of the first image display unit 10, and the size of the first virtual image displayable area 310 and the first virtual image in real space.
  • the position where the displayable area 310 is generated is adjusted according to the size of the first image display surface 13 on the first screen 12 and the position of the first image display surface 13 on the first screen 12. Is possible.
  • the surface of the first screen 12 has a predetermined line with respect to the visual axis 4a, for example, when the line connecting the center of the first image display surface 13 of the first screen 12 and the viewpoint 4 is the visual axis 4a. It is arranged at an angle of
  • the first image display surface 13 includes an image display area 13a and an image blank area 13b that is an area around the image display area 13a including at least the vertical direction (dy direction) of the image display area 13a.
  • the first image display unit 10 of the present embodiment normally displays the first image 14 in the image display area 13a, and when the enlargement process described later is executed, the first image 14 is also displayed in the image blank area 13b. indicate.
  • the second image display unit 20 in FIG. 3 has the same configuration as the first image display unit 10 described above, and a second screen 22 having a second projection unit 21 and a second image display surface 23.
  • the second image 24 is displayed on the second image display surface 23. Description of each configuration is omitted.
  • the surface of the second screen 22 has a predetermined line with respect to the visual axis 4b, for example, when the line connecting the center of the second image display surface 23 of the second screen 22 and the viewpoint 4 is the visual axis 4b. It is arranged at an angle of
  • the reflecting unit (relay optical system) 30 in FIG. 3 is formed of, for example, a flat plate mirror, and is inclined on the optical path of the first display light 210 from the first image display unit 10 toward the viewpoint 4, The first display light 210 emitted from the first image display unit 10 is reflected toward the display composition unit 50.
  • the reflection unit 30 includes an actuator 40 that rotates the reflection unit 30.
  • the reflection part 30 may have a curved surface instead of a plane.
  • the actuator 40 is, for example, a stepping motor or a DC motor. Under the control of the control unit 70 described later, the viewpoint information 7G detected by the viewpoint information detection unit 7 and / or the vehicle attitude detected by the vehicle attitude detection unit 8 The angle and position of the first virtual image displayable area 310 are adjusted by rotating the reflecting unit 30 based on the information 8G.
  • the display combining unit (relay optical system) 50 shown in FIG. 3 includes, for example, a flat half mirror in which a transflective layer such as a metal reflective film or a dielectric multilayer film is formed on one surface of a translucent substrate. Is done.
  • the display combining unit 50 reflects the first display light 210 from the first image display unit 10 reflected by the reflection unit 30 toward the concave mirror 60, and the second combination from the second image display unit 20.
  • the display light 220 is transmitted to the concave mirror 60 side.
  • the transmittance of the display combining unit 50 is, for example, 50%, but the luminance of the first virtual image V1 and the second virtual image V2 may be adjusted by appropriately adjusting.
  • the concave mirror 60 in FIG. 3 is arranged to be inclined on the optical path of the first display light 210 and the second display light 220 from the first image display unit 10 and the second image display unit 20 toward the viewpoint 4. Then, the first display light 210 and the second display light 220 emitted from the first image display unit 10 and the second image display unit 20 are reflected toward the front windshield 2.
  • the optical path length of the first display light 210 from the first screen 12 of the first image display unit 10 to the concave mirror 60 is the first optical path length from the second screen 22 of the second image display unit 20 to the concave mirror 60.
  • the first virtual image V ⁇ b> 1 generated by the first image display unit 10 is arranged so as to be longer than the optical path length of the second display light 220, whereby the second image display unit 20 generates the second virtual image V ⁇ b> 1. Is formed at a position farther from the eye box than the virtual image V2.
  • the concave mirror 60 typically transmits the first display light 210 and the second display light 220 generated by the first image display unit 10 and the second image display unit 20 with a front windshield (transmission reflection).
  • the first virtual image V1 and the second virtual image V2 have a function of forming an image at a position away from the viewer by a predetermined distance.
  • FIG. 5 shows a schematic configuration example of the control unit 70 of FIG.
  • the control unit 70 includes, for example, a processing unit 71, a storage unit 72, and an interface 73.
  • the processing unit 71 is configured with, for example, a CPU and a RAM
  • the storage unit 72 is configured with, for example, a ROM
  • the interface 73 is configured with an input / output communication interface connected to the bus 9.
  • the interface 73 can acquire the vehicle information, the above-described actual scene information 6F, the viewpoint information 7G, the vehicle attitude information 8G, and the like via the bus 9, and the storage unit 72 can input the input vehicle information and the actual scene information 6F, Data for generating image data D based on viewpoint information 7G and vehicle attitude information 8G, and data for generating drive data T based on input viewpoint information 7G and vehicle attitude information 8G can be stored.
  • the processing unit 71 can generate image data D and drive data T by reading data from the storage unit 72 and executing a predetermined operation.
  • the interface 73 can acquire viewpoint information 7G (position displacement information G described later) including information related to the position of the viewer's viewpoint from the viewpoint information detection unit 7 via the bus 9, for example.
  • Vehicle posture information 8G (position displacement information G described later) including information related to the posture of the vehicle 1 can be obtained from the detection unit 8, and functions as viewpoint information acquisition means, vehicle posture information acquisition means, and position deviation information acquisition means. Also have.
  • the control unit 70 may be provided inside the HUD 100, and a part or all of the functions may be provided on the vehicle 1 side outside the HUD 100.
  • the positional deviation information G is information that can be estimated as to whether or not misregistration occurs between the reference projection area 2r of the front windshield 2 and the reference actual scene area 5r of the actual scene 5 when viewed from the viewer.
  • the above-described viewpoint information 7G relating to the viewpoint position of the viewer of the HUD 100 detected by the viewpoint information detector 7 and the vehicle attitude information 8G including information relating to the pitch angle of the vehicle 1 detected by the vehicle attitude detector 8. is there.
  • the viewer's viewpoint position moves in the vertical direction, the actual scene 5 visually recognized by the viewer via the reference projection area 2r of the front windshield 2 is different from the reference actual scene area 5r, and indicates the viewer's viewpoint position.
  • the viewpoint information 7G it is possible to estimate whether or not a positional deviation occurs between the reference projection area 2r of the front windshield 2 and the reference actual scene area 5r of the actual scene 5 viewed from the viewer.
  • the pitch angle with respect to the road surface of the vehicle 1 changes from the horizontal
  • the actual scene 5 visually recognized by the viewer through the reference projection area 2r of the front windshield 2 is different from the reference actual scene area 5r
  • the pitch of the vehicle 1 Based on the vehicle attitude information 8G including information related to the corners, it is possible to estimate whether or not a positional deviation occurs between the reference projection area 2r of the front windshield 2 and the reference actual scene area 5r of the actual scene 5 viewed from the viewer.
  • the first image display unit 10 executes an enlargement process for enlarging the virtual image display area 311 that displays the first virtual image V1.
  • the positional deviation information G may be information obtained using a technique already known before the present application.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the HUD 100 of the present embodiment.
  • the HUD 100 is, for example, when the vehicle 1 is activated, when electric power is supplied to the electronic device of the vehicle 1, or when a predetermined time has elapsed since the activation of the vehicle 1 or the electric power supply of the electronic device of the vehicle 1. The processing described below is started.
  • step S1 the processing unit 71 acquires positional deviation information G (viewpoint information 7G, vehicle attitude information 8G) from the interface 73.
  • step S ⁇ b> 2 the processing unit 71 is in a state in which a shift (position shift) occurs in the relative position between the real scene 5 and the front windshield (transmission reflection unit) 2 based on the position shift information G acquired in step S ⁇ b> 1.
  • the processing unit 71 determines whether or not the actual scene 5 through the reference projection area 2r of the front windshield 2 viewed from the viewer becomes the specific area 5r. If the processing unit 71 determines that no positional deviation occurs based on the positional deviation information G (NO in step S2), the processing unit 71 does not proceed to the enlargement process S3, returns to step S1, and determines that positional deviation occurs (step). If YES in S2, the process proceeds to enlargement process S3.
  • step S ⁇ b> 3 a of the enlargement process S ⁇ b> 3 the processing unit 71 sets the enlargement amount of the virtual image display area 311 according to the positional deviation information G. Specifically, the processing unit 71 sets the enlargement amount of the virtual image display area 311 according to the movement amount of the viewpoint of the viewer based on the predetermined viewpoint position based on the viewpoint information 7G, and sets the predetermined viewpoint position. When the movement amount of the viewer's viewpoint with reference to is large, the enlargement amount of the virtual image display area 311 is also set large.
  • the processing unit 71 sets the enlargement amount of the virtual image display area 311 according to the size of the pitch angle of the vehicle 1 with reference to the road surface 5W based on the vehicle attitude information 8G, and the pitch angle of the vehicle 1 is large. In this case, the enlargement amount of the virtual image display area 311 is also set large.
  • the processing unit 71 sets the enlargement amount of the virtual image display area 311 so as to overlap at least part of the reference real scene area 5r of the real scene 5 viewed from the viewer.
  • the enlargement amount of the virtual image display area 311 may be set so as to be superimposed on the whole.
  • step S3a of the enlargement process S3 it is preferable that the processing unit 71 also sets the enlargement direction of the virtual image display area 311 according to the positional deviation information G. Specifically, based on the viewpoint information 7G, the processing unit 71 looks at the virtual image display area 311 from the viewer when the viewer's viewpoint moves upward (Y-axis positive direction) based on a predetermined viewpoint position. When the viewer's viewpoint is moved downward (Y-axis negative direction) when moving upward (Y-axis positive direction), the virtual image display area 311 is expanded downward (Y-axis negative direction) when viewed from the viewer.
  • the processing unit 71 moves the virtual image display area 311 to the viewer.
  • the virtual image display area 311 is expanded downward (Y-axis negative direction) when viewed from the viewer. To do.
  • step S ⁇ b> 3 b the processing unit 71 updates the display of the first image display unit 10 and enlarges the virtual image display region 311 on the first image display surface 13, so that the first virtual image displayable region 310 is displayed.
  • the virtual image display area 311 for displaying the first virtual image V1 is enlarged.
  • step S4 the processing unit 71 determines whether the positional deviation detected in step S2 is continuing or not based on the newly acquired positional deviation information G. If the processing unit 71 determines that the displacement detected in step S2 has not continued (No in step S4), the processing unit 71 proceeds to step S6, reduces the virtual image display area 311 to the original size, and updates the display. (Step S7).
  • step S4 determines that the positional deviation detected in step S2 is continuing (YES in step S4), the processing unit 71 determines the duration of the positional deviation in step S5, and a predetermined time (for example, 3 minutes) or longer.
  • a predetermined time for example, 3 minutes
  • the process proceeds to step S6, the virtual image display area 311 is reduced, and the display is updated (step S7).
  • the reduced virtual image display area 311 is reduced so as to overlap with the reference real scene area 5r when viewed from the viewer.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the positional relationship between the real scene 5, the first virtual image displayable area 310, and the virtual image display area 311 viewed from a viewer sitting in the driver's seat of the vehicle 1 including the HUD 100 shown in FIG.
  • FIG. 7A shows a normal state, and the virtual image display area 311 is superimposed on the specific area 5r of the real scene 5 viewed through the area 2r of the front windshield 2 when viewed from the viewer.
  • the first virtual image V1 is displayed on the information addition object 5W in the virtual image display area 311.
  • FIG. 7B shows a state in which the vehicle 1 is in a pitch-down state and the HUD 100 executes an enlargement process, and a region where the solid line hatching is performed is the reference actual scene region 5r, and a dotted line hatching is performed.
  • the area is the reference projection area 2r
  • the filled area is the enlarged virtual image display area 311d.
  • the HUD 100 executes the above-described enlargement processing S3 to change the virtual image display area 311 that is an area for displaying the first virtual image V1 into a virtual image display area 311d that is enlarged upward as viewed from the viewer.
  • the first virtual image V1 can be continuously displayed on the real scene 5 through the reference projection area 2r on the front windshield 2 where the first virtual image V1 was displayed in the normal state, and the vehicle Since the first virtual image V1 can continue to be displayed even for the reference real scene area 5r that is in a fixed positional relationship with 1, the first virtual image V1 is suddenly not displayed in the reference real scene area 5r on the real scene 5.
  • the first virtual image V1 can be prevented from being displayed in the reference projection area 2r on the front windshield 2, and the area where the first virtual image V1 is displayed (virtual image display area 311) is narrow. It is difficult for viewers to feel it.
  • the control unit 70 When the control unit 70 acquires the positional deviation information G and determines that the enlargement process is necessary, the control unit 70 performs the first operation on the information addition target 5W of the real scene 5 superimposed on the enlarged virtual image display region 311d as viewed from the viewer.
  • the virtual image V1 is immediately displayed. As a result, even when a positional deviation occurs between the front windshield 2 and the real scene 5 viewed from the viewer, it can be immediately displayed in the enlarged virtual image display area 311d, and information can be quickly transmitted to the viewer. it can.
  • the control unit 70 acquires the positional deviation information G and determines that enlargement processing is necessary, the control unit 70 enlarges an area (an increasing area) when enlarging the virtual image display area 311 before enlargement to the virtual image display area 311d.
  • the visibility (luminance, lightness, saturation) of the first virtual image V1 newly displayed on the screen may be gradually increased with time. Thereby, a viewer's confusion resulting from the instantaneous increase of the displayed first virtual image V1 can be suppressed.
  • FIG. 7C shows a state in which the virtual image display area 311 is reduced in steps S6 and S7 after the positional deviation has continued for a predetermined time in step S5 described above, and the hatched area of the solid line is the reference actual scene area 5r.
  • the dotted hatched area is the reference projection area 2r, and the filled area is the virtual image display area 311dx reduced in steps S6 and S7.
  • the processing unit 71 gradually reduces the virtual image display area 311d with the passage of time so as to be superimposed on the reference real scene area 5r of the real scene 5. .
  • the display can be continued in the reference real scene area 5r that is in a fixed positional relationship with the vehicle 1, and the area where the first virtual image V1 is displayed (the virtual image display area 311) is reduced. Therefore, it can suppress that a viewer becomes distracted.
  • the angle of the first virtual image displayable area 310 with respect to the actual scene (road surface) 5 changes according to the position (height) of the viewer's viewpoint and the pitch angle of the vehicle 1.
  • the processing unit 71 of the present embodiment adjusts the angle of the first virtual image displayable area 310 according to the viewpoint information 7G and the vehicle attitude information 8G to be acquired, so that the real scene 5 of the first virtual image displayable area 310 is adjusted. Reducing or canceling unintended angle changes with respect to. The method is described below.
  • the control unit 70 determines drive data T including the drive amount of the actuator 40 corresponding to the acquired viewpoint information 7G and / or vehicle attitude information 8G. Specifically, the control unit 70 reads table data stored in advance in the storage unit 72 and determines drive data T corresponding to the acquired viewpoint information 7G and / or vehicle attitude information 8G. Note that the control unit 70 may obtain the drive data T from the viewpoint information 7G or / and the vehicle attitude information 8G by calculation using a preset calculation formula.
  • the control unit 70 drives the actuator 40 based on the determined drive data T.
  • the control unit 70 drives the actuator 40 to rotate the reflecting unit 30 located on the optical path of the first display light 210 emitted from the first image display unit 10.
  • the relative angle 330 of the 1st image display part 10 with respect to the 2nd virtual image displayable area 320 changes.
  • the control unit 70 determines that the first virtual image displayable area 310 is in the real scene 5 even when the position (height) of the viewpoint of the viewer changes or when the vehicle posture of the vehicle 1 changes.
  • the reflecting unit 30 may be rotated by controlling the actuator 40 so as to be parallel to the road surface.
  • FIG. 8A, 8B, and 8C are diagrams showing how the angle 330 formed by the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 generated by the HUD 100 of the present embodiment is changed.
  • FIG. 8A, FIG. 8B, and FIG. 8C are diagrams showing the pitch angle (vehicle posture) indicating how much the pitch angle of the vehicle 1 is inclined with respect to the road surface 5W formed of the XZ plane.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating an angle 330 formed by the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 when the vehicle 1 is in a vehicle posture 1r parallel to the road surface 5W.
  • the reflecting unit 30 may, for example, drive data T determined in step S02 shown in FIG.
  • the angle 30r shown in (b) of FIG. 8A based on the first virtual image displayable area 310 is, for example, substantially parallel to the road surface 5W as shown in (c) of FIG. 8A.
  • the angle 330 that is adjusted and formed by the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 is an angle 330r of approximately 90 degrees.
  • a vehicle posture 1r in which the vehicle 1 shown in FIG. 8A is parallel to the road surface 5W is also referred to as a reference vehicle posture 1r below.
  • the angle 30r of the reflecting portion 30 shown in FIG. 8A (b) is also referred to as a reference angle 30r.
  • an angle 330r formed by the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 as illustrated in (c) of FIG. 8A is also referred to as a reference angle 330r below.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating an angle 330 formed by the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 when the front of the vehicle 1 is tilted upward in the vertical direction.
  • the reflector 30 is, for example, step S02 shown in FIG.
  • the angle 30u is rotated clockwise (CW direction) with respect to the reference angle 30r as shown in (b) of FIG. 8B, and the first virtual image displayable area 310 is obtained.
  • FIG. 8C is a diagram illustrating an angle 330 formed by the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 when the front of the vehicle 1 is tilted downward in the vertical direction.
  • the reflecting unit 30 is, for example, the step shown in FIG.
  • the angle 30d is rotated counterclockwise (CCW direction) with respect to the reference angle 30r, and the first virtual image can be displayed.
  • the region 310 is adjusted so as to be substantially parallel to the road surface 5W as shown in FIG. 8C (c), and the first virtual image displayable region 310 and the second virtual image displayable region 320 are formed.
  • the angle 330 is an angle 330d smaller than the reference angle 330r.
  • the angle 330 formed by the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 is the vehicle 1. It changes according to the vehicle posture. As in the example shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C, for example, as the front of the vehicle 1 goes upward in the vertical direction, the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 are The formed angle 330 is increased. On the other hand, for example, as the front of the vehicle 1 moves downward in the vertical direction, the angle 330 formed by the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 increases.
  • the angle 330 formed by the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 changes based on the vehicle posture of the vehicle 1, which of the visible virtual images is the first virtual image. Since the viewer can recognize whether the information is displayed in the displayable area 310 or the second virtual image displayable area 320, each of the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 The first virtual image V ⁇ b> 1 and the second virtual image V ⁇ b> 2 displayed on the screen can be recognized more three-dimensionally.
  • the first virtual image displayable area 310 is generated by being inclined in the horizontal direction from the second virtual image displayable area 320, and the angle with respect to the actual scene is adjusted by driving the actuator 40.
  • the angle adjustment with respect to the real scene of the virtual image displayable area (first virtual image displayable area 310) inclined in the horizontal direction is the angle adjustment with respect to the real scene of the virtual image displayable area (first virtual image displayable area 310) inclined in the vertical direction.
  • the impression given to the viewer with respect to a certain angle change of the virtual image displayable area is larger.
  • the first virtual image V1 displayed in the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 310 are adjusted by adjusting the angle of the horizontal virtual image displayable area (first virtual image displayable area 310). It becomes easy to distinguish the second virtual image V2 displayed in the virtual image displayable area 320, and the first virtual image V1 displayed in each of the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320.
  • the second virtual image V2 can be recognized more three-dimensionally.
  • the actuator 40 rotates the reflecting unit 30 positioned on the optical path of the first display light 210 up to the display combining unit 50 that directs the first display light 210 and the second display light 220 in the same direction.
  • the angle 330 formed by the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 is changed, but the display combining unit 50 may be rotated by the actuator 40.
  • the actuator 40 rotates the reflecting unit 30 positioned on the optical path of the first display light 210 up to the display combining unit 50 that directs the first display light 210 and the second display light 220 in the same direction.
  • the HUD 100 of the present invention rotates the display surface (first screen 12) of the first image display unit 10 with the actuator 40, whereby the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area.
  • the angle 330 formed with 320 may be changed.
  • the actuator 40 does not need to use the center of the display surface (first screen 12) of the reflection unit 30, the display synthesis unit 50, and the first image display unit 10 as the rotation axis AX.
  • the position (including the end) may be used as the rotation axis AX.
  • the rotation axis AX may be provided at a position separated from each optical member.
  • FIG. 10 shows an example in which the real scene and the first virtual image V1 and the second virtual image V2 displayed by the modified example of the HUD 100 shown in FIG. 2 are visually recognized when facing the front of the vehicle 1 from the driver's seat.
  • the HUD 100 of the present invention can display a first virtual image displayable area 310 generated by the first image display unit 10 and a second virtual image display generated by the second image display unit 20.
  • the region 320 may be viewed with a distance.
  • the HUD 100 in this modified example includes a region on the display combining unit 50 where the first display light 210 is incident from the first image display unit 10 and a second display from the second image display unit 20. You may comprise by separating
  • the first image display unit 10 that generates the first virtual image displayable region 310 and the second image display unit 20 that generates the second virtual image displayable region 320 are provided.
  • the image display unit may be a single unit.
  • the HUD 100 in this modified example projects projection light from a single projection unit (not shown) onto a plurality of screens (display surfaces) (not shown), and rotates one of the screens with an actuator, thereby The angle 330 formed by the virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 may be adjusted.
  • the angle 330 formed by the first virtual image displayable area 310 and the second virtual image displayable area 320 is adjusted by adjusting the angle of the first virtual image displayable area 310 with respect to the real scene.
  • the first virtual image displayable area 310 is adjusted.
  • the angle 330 formed by the second virtual image displayable area 320 may be adjusted.
  • the first image display unit 10 may be a transmissive display panel such as a liquid crystal display element, a self-luminous display panel such as an organic EL element, or a scanning display device that scans with laser light. Good.
  • HUD head Up display
  • 200 ... Display light, 210 ... First display light, 220 ... Second display light, 310 ... First virtual image displayable area, 311 ... Virtual image display area, 312 ... Virtual image blank area, 320 ... First 2 Virtual image display area, V1 ... first virtual image V2 ... second virtual image, 330 ... angle, AX ... rotary shaft, D ... image data, G ... positional displacement information, 7G ... viewpoint information, 8G ... vehicle attitude information

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Abstract

虚像の表示領域の狭さを感じさせにくくすることができる。　透過反射部２に表示光２１０を投影することで、車両１の外部の実景５に重畳する虚像表示可能領域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１であって、制御部７０は、視認者４から見た透過反射部２と実景５との相対的な位置にずれが生じる際、虚像表示可能領域３１０のうち第１の虚像Ｖ１を表示する範囲を定める虚像表示領域３１１を通常の広さより拡大する。

Description

ヘッドアップディスプレイ
　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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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3919961A4 (en) * 2019-01-31 2022-03-30 JVCKenwood Corporation HEAD-UP DISPLAY DEVICE
WO2023054307A1 (ja) * 2021-09-30 2023-04-06 日本精機株式会社 表示制御装置、ヘッドアップディスプレイ装置、及び表示制御方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017064797A1 (ja) * 2015-10-15 2017-04-20 日立マクセル株式会社 情報表示装置
KR101979277B1 (ko) * 2017-07-25 2019-05-16 엘지전자 주식회사 차량용 사용자 인터페이스 장치 및 차량
JP6753428B2 (ja) * 2018-04-27 2020-09-09 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置
KR102116783B1 (ko) * 2018-10-10 2020-05-29 네이버랩스 주식회사 영상을 지면에 위치시켜 운전자의 시점에 증강현실을 구현하는 3차원 증강현실 헤드업 디스플레이
JP7332448B2 (ja) * 2019-11-27 2023-08-23 京セラ株式会社 ヘッドアップディスプレイシステム及び移動体
JP2022154082A (ja) * 2021-03-30 2022-10-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 表示補正システム、表示システム、表示補正方法、及びプログラム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006142897A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Nissan Motor Co Ltd 車両用表示装置、および車両用表示装置の制御方法
JP2010070066A (ja) * 2008-09-18 2010-04-02 Toshiba Corp ヘッドアップディスプレイ
JP2010156608A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Toshiba Corp 車載用表示システム及び表示方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19540108C2 (de) * 1995-10-27 1998-08-06 Ldt Gmbh & Co Vorrichtung zur Darstellung eines ersten Bildes in einem durch eine durchsichtige Scheibe sichtbaren zweiten Bild
JP4686586B2 (ja) * 2008-09-19 2011-05-25 株式会社東芝 車載用表示装置及び表示方法
JP2012035745A (ja) 2010-08-06 2012-02-23 Toshiba Corp 表示装置、画像データ生成装置及び画像データ生成プログラム
JP5344069B2 (ja) * 2011-08-29 2013-11-20 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置
TW201409077A (zh) * 2012-08-21 2014-03-01 Automotive Res & Testing Ct 影像分割式虛像顯示裝置
JP6458998B2 (ja) * 2015-05-13 2019-01-30 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006142897A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Nissan Motor Co Ltd 車両用表示装置、および車両用表示装置の制御方法
JP2010070066A (ja) * 2008-09-18 2010-04-02 Toshiba Corp ヘッドアップディスプレイ
JP2010156608A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Toshiba Corp 車載用表示システム及び表示方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3919961A4 (en) * 2019-01-31 2022-03-30 JVCKenwood Corporation HEAD-UP DISPLAY DEVICE
US11812200B2 (en) 2019-01-31 2023-11-07 Jvckenwood Corporation Head-up display apparatus
WO2023054307A1 (ja) * 2021-09-30 2023-04-06 日本精機株式会社 表示制御装置、ヘッドアップディスプレイ装置、及び表示制御方法

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