特開 2018-197008 ヘッドアップディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-197008(P2018-197008A)

(43)【公開日】2018年12月13日

(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   B60K 35/00 20060101AFI20181116BHJP

   G02B 27/01 20060101ALI20181116BHJP

   G09G 5/00 20060101ALI20181116BHJP

   G09G 5/36 20060101ALI20181116BHJP

   G09G 5/377 20060101ALI20181116BHJP

   G09G 5/38 20060101ALI20181116BHJP

   G09B 29/00 20060101ALI20181116BHJP

   G01C 21/36 20060101ALI20181116BHJP

【ＦＩ】

   B60K35/00 A

   G02B27/01

   G09G5/00 510A

   G09G5/00 530M

   G09G5/36 510B

   G09G5/36 520F

   G09G5/36 520M

   G09G5/38 B

   G09G5/36 520G

   G09B29/00 A

   G09B29/00 F

   G01C21/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-101417(P2017-101417)

(22)【出願日】2017年5月23日

(71)【出願人】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】村澤 透

【テーマコード（参考）】

2C032

2F129

2H199

3D344

5C182

【Ｆターム（参考）】

2C032HB22

2C032HC08

2C032HC23

2C032HC24

2C032HC27

2F129AA03

2F129CC14

2F129CC15

2F129CC28

2F129EE08

2F129EE29

2F129EE69

2F129EE78

2F129FF02

2F129GG17

2F129HH14

2F129HH20

2H199DA02

2H199DA03

2H199DA12

2H199DA15

2H199DA36

3D344AA21

3D344AA26

3D344AA30

3D344AB01

3D344AC25

5C182AA04

5C182AA05

5C182AA26

5C182AA28

5C182AB26

5C182AB31

5C182AC35

5C182AC42

5C182AC46

5C182BA01

5C182BC22

5C182BC25

5C182CA32

5C182CB13

5C182CB14

5C182CB42

5C182CB54

(57)【要約】

【課題】
虚像で表示された地図画像上の特定の位置を認識しやすくすることができる。
【解決手段】
虚像７０の奥行き方向Ｚの表示距離９５を調整可能なヘッドアップディスプレイ装置において、運転者の左右方向Ｘを軸として水平方向に対して傾いて配置される平面状のベース虚像１１０上に地物虚像１２０，１３０を描画した地図虚像１００を表示し、第１の指示虚像２０１を、地図虚像１００上の特定の位置Ｔに接近するように鉛直方向Ｚの上側から下側に向けて徐々に表示位置を制御し、地図虚像１００上の特定の位置２０２の周辺に、第１の指示虚像２０１の接近に伴い拡大する第２の指示虚像２０２を表示する。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載され、運転者の前方に、地図虚像（１００）と、前記地図虚像（１００）上の所定の指示位置（Ｔ）を指示する第１の指示虚像（２０１）と、を含む立体的な虚像（７０）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記虚像（７０）を表示可能な表示光（５０）を被投影部に向けて投射する投射部（４０）と、
地図データを取得する地図データ取得部（２０）と、
前記地図データを用いて、少なくとも前記運転者の左右方向を軸として水平方向に対して傾いて配置される平面状のベース虚像（１１０）上に地物虚像（１２０，１３０）を描画した前記地図虚像（１００）を生成する地図虚像制御部（３１）と、
前記第１の指示虚像（２０１）の表示を制御する指示虚像制御部（３２）と、を備え、
前記指示虚像制御部（３２）は、前記第１の指示虚像（２０１）が前記指示位置（Ｔ）に徐々に接近するように少なくとも鉛直方向の上側から下側に向けて表示位置を制御し、前記第１の指示虚像（２０１）が前記指示位置（Ｔ）に近付くと、前記地図虚像（１００）上の前記指示位置（Ｔ）の周辺に第２の指示虚像（２０２）を表示し、前記第１の指示虚像（２０１）が前記指示位置（Ｔ）に近付くにつれて、前記第２の指示虚像（２０２）を拡大させる、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項2】

前記指示虚像制御部（３２）は、前記指示位置（Ｔ）に接近させる際、前記第１の指示虚像（２０１）を鉛直方向の上側から下側に向けて徐々に表示位置を制御しつつ、奥行き方向の近傍側から遠方側に向けて徐々に表示位置を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項3】

前記指示虚像制御部（３２）は、前記指示位置（Ｔ）に接近させる際、奥行き方向の近傍側から遠方側に向けて徐々に表示位置を減速させながら制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項4】

前記指示虚像制御部（３２）は、前記第１の指示虚像（２０１）が所定の位置（Ａ１）に到達するまで、前記第２の指示虚像（２０２）を表示させない、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項5】

前記指示虚像制御部（３２）は、前記指示位置（Ｔ）に接近させる際、前記第１の指示虚像（２０１）を徐々に縮小させながら表示位置を制御する、
ことを特徴とする請求項１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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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虚像を視認させるものである。特許文献１に開示されるＨＵＤ装置は、地図画像を虚像として車両の前景に重ねて表示することで、運転者は、視線を前景に向けたまま地図を視認することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７−０７２５２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的に、ＨＵＤ装置で表示する虚像は、実景を背景として表示されるため、車内に配置されたディスプレイに表示される画像と比べて、背景に対する画像のコントラストが低くなりやすい。そのため、車内に設けられたナビゲーションシステム同様に、ＨＵＤ装置でも、地図画像上の特定の位置（指示位置）を強調するために、地図画像上の指示位置を強調する指示画像を虚像で表示した場合、指示画像及び指示画像で指示された地図画像上の指示位置が認識しづらいといった問題があった。

【0005】

本発明の１つの目的は、虚像で表示された地図画像上の特定の位置を認識しやすい表示をすることができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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、虚像の奥行き方向の表示距離を調整可能なヘッドアップディスプレイ装置において、運転者の左右方向を軸として水平方向に対して傾いて配置される平面状のベース虚像上に地物虚像を描画した地図虚像を表示し、第１の指示虚像を、地図虚像上の特定の位置に接近するように鉛直方向の上側から下側に向けて徐々に表示位置を制御し、地図虚像上の特定の位置の周辺に、第１の指示虚像の接近に伴い拡大する第２の指示虚像を表示することで、地図画像上の特定の位置を認識しやすくする、ことをその要旨とする。

【0007】

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、
車両に搭載され、運転者の前方に、地図虚像（１００）と、前記地図虚像（１００）上の所定の指示位置（Ｔ）を指示する第１の指示虚像（２０１）と、を含む立体的な虚像（７０）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記虚像（７０）を表示可能な表示光（５０）を被投影部に向けて投射する投射部（４０）と、
地図データを取得する地図データ取得部（２０）と、
前記地図データを用いて、少なくとも前記運転者の左右方向を軸として水平方向に対して傾いて配置される平面状のベース虚像（１１０）上に地物虚像（１２０，１３０）を描画した前記地図虚像（１００）を生成する地図虚像制御部（３１）と、
前記第１の指示虚像（２０１）の表示を制御する指示虚像制御部（３２）と、を備え、
前記指示虚像制御部（３２）は、前記第１の指示虚像（２０１）が前記指示位置（Ｔ）に徐々に接近するように少なくとも鉛直方向の上側から下側に向けて表示位置を制御し、前記第１の指示虚像（２０１）が前記指示位置（Ｔ）に近付くと、前記地図虚像（１００）上の前記指示位置（Ｔ）の周辺に第２の指示虚像（２０２）を表示し、前記第１の指示虚像（２０１）が前記指示位置（Ｔ）に近付くにつれて、前記第２の指示虚像（２０２）を拡大させる、ものである。

【0008】

このように構成されたヘッドアップディスプレイ装置によれば、第１の指示虚像の移動に伴い視認者の視覚的注意を地図虚像に向けることができ、さらに、第１の指示虚像の接近に伴う第２の指示虚像の拡大により地図上の特定位置を認識しやすく表示することができる。また、第１の指示虚像を鉛直方向の上側から下側に向けて表示位置を徐々に変化させる態様とすることで、視認者は、第１の指示虚像が移動中であっても、概ね地図上のどの辺りを指示するか推定しやすくなり、視覚的注意が散漫になりにくく、結果として視認者の視覚的注意を地図上の特定位置に向かせやすくすることができる。

【0009】

また、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のように、前記指示虚像制御部（３２）は、前記指示位置（Ｔ）に接近させる際、前記第１の指示虚像（２０１）を鉛直方向の上側から下側に向けて徐々に表示位置を制御しつつ、奥行き方向の近傍側から遠方側に向けて徐々に表示位置を制御してもよい。

【0010】

この態様によれば、第１の指示虚像の奥行き方向の表示位置も徐々に地図虚像の特定位置に近づくので、目の焦点を合わせながら第１の指示虚像を視線で追うことで、立体的に表現された地図虚像上の特定の位置（指示位置）にも目の焦点が合っていくため、地図虚像上の特定の位置を認識させやすくすることができる。

【0011】

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のように、前記指示虚像制御部（３２）は、前記指示位置（Ｔ）に接近させる際、奥行き方向の近傍側から遠方側に向けて徐々に表示位置を減速させながら制御してもよい。

【0012】

この態様によれば、第１の指示虚像が指示位置に接近する第１の指示虚像の移動の後半では、第１の指示虚像の奥行き方向の単位時間における移動量が少なくなるため、第１の指示虚像を視認する視認者の目の焦点の移動量も少なくすることができる。すなわち、第１の指示虚像が指示位置に近付く第１の指示虚像の移動の後半では、第１の指示虚像や指示位置への目の焦点の移動が少なくて済むため、指示位置を視認者に認識させやすくすることができる。

【0013】

また、第１乃至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のように、前記指示虚像制御部（３２）は、前記第１の指示虚像（２０１）が所定の位置（Ａ１）に到達するまで、前記第２の指示虚像（２０２）を表示させないようにしてもよい。

【0014】

この態様によれば、第１の指示虚像が地図虚像上の特定の位置に近付いてから第２の指示虚像が表示される。言い換えると、第１指示画像を追う視認者の視線が地図虚像上の特定の位置に近付いてから第２の指示虚像が表示されるため、第２の指示虚像に視覚的注意を向けやすくなり、延いては、地図虚像上の特定の位置を認識させやすくすることができる。

【0015】

また、第１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のように、前記指示虚像制御部（３２）は、前記指示位置（Ｔ）に接近させる際、前記第１の指示虚像（２０１）を徐々に縮小させながら表示位置を制御してもよい。

【0016】

一般的に、視認していた画像が縮小すると、視覚的注意は視認していた画像を中心により狭い範囲に集中されやすい。したがって、第４の態様によれば、第１の指示虚像が指示位置に接近するのに伴い縮小することで、視認者の視覚的注意は視認していた第１の指示虚像を中心に集中するため、第１の指示虚像に接近した地図虚像上の指示位置を認識しやすくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置の構成と、このＨＵＤ装置が表示する虚像を説明する図である。

【図2】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。

【図3】上記実施形態のＨＵＤ装置が表示する地図虚像及び指示虚像の表示例を示す図である。

【図4】上記実施形態のＨＵＤ装置が表示する地図虚像と指示虚像との位置関係を示す図であり、上図が表示領域に表示されるベース虚像の斜視図であり、下図が表示領域に表示されるベース虚像をＸ軸から見た図である。

【図5】上記実施形態のＨＵＤ装置が表示する第１の指示虚像の移動の態様と第２の指示虚像の拡大の態様を示した図である。

【図6A】上記実施形態のＨＵＤ装置が表示する第１の指示虚像の移動の態様の変形例を示す図である。

【図6B】上記実施形態のＨＵＤ装置が表示する第１の指示虚像の移動の態様の変形例を示す図である。

【図6C】上記実施形態のＨＵＤ装置が表示する第１の指示虚像の移動の態様の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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。

【0019】

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の実施形態に対応する構成と、このＨＵＤ装置１０が表示する虚像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。

【0020】

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、ＩＥＥＥ８０２．１６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。

【0021】

［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５０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、地図データベース６と、車両１の位置情報を取得する位置情報取得部７と、経路案内するナビゲーションシステム８と、スマートフォン等の携帯端末９と、車両１に設けられた車両ＥＣＵ、車載カメラ、センサ、他の車載機器、他車両、路上の通信インフラ、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、表示する虚像７０に反映する。なお、情報取得部２０は、本発明の地図データを外部から取得可能な地図データ取得部としての機能を有していてもよい。

【0022】

本実施形態のＨＵＤ装置１０は、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、表示光５０を投射する。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（例えば、車両１の運転者）の視点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５０によりアイボックス４を形成する。運転者は、視点３をこのアイボックス４内に配置することでＨＵＤ装置１０が表示する虚像７０の全体を視認することができ、視点３がアイボックス４から外れると虚像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、表示領域９０内で、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に虚像７０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から虚像７０が結像されるまでの間のＺ軸方向の距離である表示距離９５を調整することができる。

【0023】

地図データベース６は、地図情報を備えたデータベースである。地図データベース６は、例えば、車両１に搭載されたＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）内に記憶される。地図情報には、例えば、道路や建物等の地物の位置情報、形状情報等が含まれる。なお、地図データベース６は、通信インターフェース５と通信可能な情報処理センター等の施設のコンピュータに記憶されてもよい。

【0024】

位置情報取得部７は、現時点の車両１の位置を表す位置情報である現在地を取得する。位置情報取得部７は、複数のＧＮＳＳ衛星からの信号を受信し、それらの信号に基づいて現在地を取得する。

【0025】

［虚像７０の説明］
図１の左図を用いて、本実施形態のＨＵＤ装置１０が表示する虚像７０の例を説明する。図１に示す虚像７０は、例えば、奥行き感を表現しない２Ｄ虚像の第１の虚像７１と、奥行き感を表現する３Ｄ虚像の第２の虚像７２，第３の虚像７３と、を有する。第１の虚像７１の一例は、図１の表示距離９６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２Ｄ虚像である。このような第１の虚像７１の一例によれば、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。３Ｄ虚像の一例である第２の虚像７２は、図１の表示距離９８のＸＹ平面上に一端があり、表示距離９８より運転者から離れた表示距離９９のＸＹ平面上に他端があり、平面的に結像され、運転者に奥行き感を感じさせる。このような第２の虚像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。また、３Ｄ虚像の別例である第３の虚像７３は、図１の表示距離９７のＸＹ平面上に一端があり、表示距離９７より運転者から離れた表示距離９８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。

【0026】

表示制御部３０は、地図虚像制御部３１と、指示虚像制御部３２と、駆動部３３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を駆動することで虚像７０を表示する。本実施形態における表示制御部３０では、地図虚像制御部３１が後述する地図虚像１００の表示データを生成し、指示虚像制御部３２が後述する指示虚像２００の表示データを生成し、駆動部３３が表示データに基づき投射部４０を駆動する。

【0027】

地図虚像制御部３１は、位置情報取得部７により特定された現時点で車両１が所在する現在位置に基づいて地図データベース６を参照し、その現在位置が含まれる地図データを情報取得部（地図データ取得部）２０から取得し、描画を行うことで、その周辺の地図画像を生成する。地図虚像制御部３１は、生成した地図画像を表示データとして投射部４０に出力する。なお、地図虚像制御部３１は、地図画像を、情報取得部２０を介して、ナビゲーションシステム８や携帯端末９から取得し、取得した地図画像を適切なデータ形式に変換した後、表示データとして投射部４０に出力してもよい。

【0028】

指示虚像制御部３２は、地図虚像制御部３１が生成する地図虚像１００上の特定の位置（後述する指示位置Ｔ）を指示する第１の指示虚像２０１と、第２の指示虚像２０２とを制御するものである。指示虚像制御部３２は、図示しない操作部による運転者の操作に基づき適宜設定された興味対象場所（ＰＯＩ：Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）に関する情報（ＰＯＩ情報）を、情報取得部２０を介して取得し、このＰＯＩ情報に基づく地図虚像１００上の地点を指示位置Ｔに指定し、指示位置Ｔを指示する第１の指示虚像２０１と、第２の指示虚像２０２とを制御する表示データを生成し、投射部４０に出力する。

【0029】

駆動部３３は、地図虚像制御部３１及び指示虚像制御部３２が生成した表示データに基づき、投射部４０を駆動する。前記表示データは、地図虚像１００及び指示虚像２００を、３次元の表示領域９０に表示させるべく、３次元の表示位置データを含む。

【0030】

［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５０を外部の被投影部２に向けて投射する。

【0031】

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。

【0032】

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位置データに応じて、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、前記表示位置データに基づき、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。

【0033】

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る。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位置データに応じた位置に虚像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。

【0034】

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、虚像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５０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５０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虚像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、虚像７０の奥行き方向Ｚの長さを調整してもよい。

【0035】

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５０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５０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。

【0036】

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。

【0037】

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状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。

【0038】

第３のリレー光学部４９は、第２の３Ｄ実像４４の表示光５０を被投影部２に向けて反射させる凹状の反射面を有するミラーであり、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。

【0039】

以上が、３Ｄの虚像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。

【0040】

［投射部４０の変形例］
立体的な虚像７０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などを採用してもよい。以上が、本実施形態のＨＵＤ装置１０の構成である。

【0041】

以下、本発明の実施形態を図３〜図５を用いて具体的に説明する。
まず、図３を参照する。図３は、車両１の運転者が前方（Ｚ軸正方向）を向いた際に視認する本実施形態のＨＵＤ装置１０が表示する地図虚像１００及び指示虚像２００の表示例を示す図である。ＨＵＤ装置１０が表示する地図虚像１００は、図３（ａ）に示す立体的に表現される３Ｄ地図虚像１０１と、図３（ｂ）に示す平面的に表現される２Ｄ地図虚像１０２と、に分類される。３Ｄ地図虚像１０１は、平面状のベース虚像１１０と、該ベース虚像１１０上に立体的に描画される３Ｄ地物虚像１２０と、で構成される。また、２Ｄ地図虚像１０２は、平面状のベース虚像１１０と、該ベース虚像１１０上に平面的に描画される２Ｄ地物虚像１３０と、で構成される。ＨＵＤ装置１０は、３Ｄ地図虚像１０１及び２Ｄ地図虚像１０２の何れか一方のみ表示するものであってもよく、または３Ｄ地図虚像１０１と２Ｄ地図虚像１０２の双方を表示するものであってもよい。なお、図３〜図５では、車両１の左右方向Ｘと平行な方向をｄｘ軸とし、ベース虚像１１０の面と平行であり、ｄｘ軸と垂直な方向をｄｙ軸とする。

【0042】

次に、図４を参照する。図４は、３次元空間における地図虚像１００と指示虚像２００との位置関係を示す図であり、上図が表示領域９０に表示されるベース虚像１１０の斜視図であり、下図が表示領域９０に表示されるベース虚像１１０をＸ軸から見た図である。地図虚像１００のベース虚像１１０は、表示距離９７のＸＹ平面上に一辺があり、表示距離９７より運転者から離れた表示距離９９のＸＹ平面上に対辺がある矩形の平面であり、遠方側が近傍側より鉛直方向Ｙの上側に位置するように、車両１の左右方向Ｘを軸に水平方向（ＸＺ平面）に対して傾いて配置される。具体的に例えば、ベース虚像１１０は、水平方向（ＸＺ平面）に対して角度１１１だけ傾いている。角度１１１は、例えば、３０〜９０度（ｄｅｇｒｅｅ）である。このように配置されたベース虚像１１０を基準に３Ｄ地物虚像１２０や２Ｄ地物虚像１３０を表示することで、運転者に奥行き感を感じさせることができ、地図虚像１００が表す地図の空間的な認識をしやすくすることができる。

【0043】

指示虚像２００は、地図虚像１００上の特定の位置（指示位置Ｔ）を指示するものであり、地図虚像１００の指示位置Ｔの鉛直方向Ｙの上側に表示される第１の指示虚像２０１と、地図虚像１００の指示位置Ｔの周辺に表示される第２の指示虚像２０２と、を有する。

【0044】

第１の指示虚像２０１は、ピン形状やアロー形状からなる指向性を有する画像で描画され、指示位置Ｔから離れた位置に表示された後、表示制御部３０の指示虚像制御部３２の制御のもと、徐々に指示位置Ｔに接近していき、指示位置Ｔの近傍で停止する。指示位置Ｔが、図４に示すように、表示距離９８のＸＹ平面とベース虚像１１０とが交わる線上にある場合、第１の指示虚像２０１は、指示位置Ｔの鉛直方向Ｙの上側に表示され、徐々に指示位置Ｔに近付くように、移動方向Ａに沿って鉛直方向Ｙの下側に向けて徐々に移動する。第１の指示虚像２０１が、指示位置Ｔに近付くと、指示位置Ｔを中心にした円形状の第２の指示虚像２０２が表示され、第２の指示虚像２０２は、第１の指示虚像２０１の接近に伴って大きさが徐々に拡大する。

【0045】

図５は、第１の指示虚像２０１の移動の態様と第２の指示虚像２０２の拡大の態様を示した図である。表示制御部３０は、地図虚像１００を表示した後、まず始めに、図５（ａ）に示すように、第１の指示虚像２０１を、指示位置Ｔの鉛直方向Ｙの上側の特定の位置Ａ１に表示し、その後、表示位置を位置Ａ２、Ａ３の順に鉛直方向Ｙの下側に向けて移動させる。表示制御部３０は、第１の指示虚像２０１が位置Ａ１の下側に位置する位置Ａ２に到達すると、図５（ｂ）に示すように、ベース虚像１１０上の指示位置Ｔを中心にした円形状の第２の指示虚像２０２を表示させる。表示制御部３０は、第１の指示虚像２０１を位置Ａ２より下側に移動させるに従い、図５（ｃ）に示すように、指示位置Ｔを中心として第２の指示虚像２０２を徐々に拡大させ、第１の指示虚像２０１が指示位置Ｔの位置Ａ４より鉛直方向Ｙの上側に位置する特定の位置Ａ３に到達すると移動を停止させ、この第１の指示虚像２０１の停止に伴い、図５（ｄ）に示すように、第２の指示虚像２０２の拡大も停止させる。すなわち、位置Ａ３に表示された第１の指示虚像２０１は、位置Ａ４に位置する指示位置Ｔの鉛直方向Ｙの直上に浮遊しているように運転者に視認される。なお、拡大を停止させた後の第２の指示虚像２０２の幅（ｄｘ軸方向の長さ）は、同時に表示される第１の指示虚像２０１の幅と同等である。

【0046】

［変形例］
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。以下に、変形例の一例を記す。

【0047】

図６Ａ，図６Ｂ，図６Ｃは、本発明のＨＵＤ装置１０が表示する第１の指示虚像２０１の表示位置の遷移態様の変形例を示す図である。なお、図６Ａ，図６Ｂ，図６Ｃそれぞれに示す変形例は、第１の指示虚像２０１の表示位置が符号２０１ａ→２０１ｂ→２０１ｃ→２０１ｄの順に変化する点と、第１の指示虚像２０１が位置Ａ１〜位置Ａ３まで鉛直方向Ｙの下側に移動しつつ、表示距離９６〜９８まで奥行き方向Ｚの奥側（運転者から見て遠方側）に移動する点で共通する。

【0048】

図６Ａに示すように、表示制御部３０は、第１の指示虚像２０１の移動の始点の位置２０１ａから終点の位置２０１ｄまで結ばれた直線の移動方向Ａに沿って第１の指示虚像２０１を移動させてもよい。すなわち、表示制御部３０は、第１の指示虚像２０１の鉛直方向Ｙの単位時間当たりの移動量（移動速度）と奥行き方向Ｚの単位時間当たりの移動量（移動速度）との割合を一定にしてもよい。

【0049】

また、図６Ｂに示すように、表示制御部３０は、始めに第１の指示虚像２０１を拡大表示しておき（図６Ｂの符号２０１ａ参照）、徐々に縮小させながら終点の位置２０１ｄまで移動方向Ａに沿って移動させてもよい。

【0050】

また、図６Ｃに示すように、表示制御部３０は、第１の指示虚像２０１の移動の始点の位置２０１ａから終点の位置２０１ｄまで結ばれた曲線の移動方向Ａに沿って第１の指示虚像２０１を移動させてもよい。すなわち、表示制御部３０は、第１の指示虚像２０１の鉛直方向Ｙの単位時間当たりの移動量（移動速度）と奥行き方向Ｚの単位時間当たりの移動量（移動速度）との割合を徐々に変化させてもよい。例えば、表示制御部３０は、第１の指示虚像２０１の鉛直方向Ｙの移動速度を一定に保ちつつ、奥行き方向Ｚの移動速度を徐々に減速させていってもよい。これにより、表示制御部３０は、第１の指示虚像２０１の鉛直方向Ｙの単位時間当たりの移動量（移動速度）を基準とした奥行き方向Ｚの単位時間当たりの移動量（移動速度）の割合を、徐々に小さくなるように変化させてもよい。これにより、第１の指示虚像２０１が指示位置Ｔに接近する移動の後半では、第１の指示虚像２０１の奥行き方向Ｚの移動量が少なくなるため、第１の指示虚像２０１を視認する運転者の目の焦点の移動量も少なくすることができる。すなわち、第１の指示虚像２０１が指示位置Ｔに近付いた際、第１の指示虚像２０１や指示位置Ｔへの目の焦点の移動が少なくなるため、指示位置Ｔを運転者に認識させやすくすることができる。

【0051】

なお、第１の指示虚像２０１の鉛直方向Ｙの移動速度を徐々に加速していき、奥行き方向Ｚの移動速度を徐々に減速させていってもよい。

【0052】

なお、指示虚像制御部３２は、情報取得部２０から取得したＰＯＩ情報の種類に応じて、第１の指示虚像２０１又は／及び第２の指示虚像２０２の形状や太さ、色などの表示態様を変化させてもよい。また、指示虚像制御部３２は、ＰＯＩ情報の種類に応じた第１の指示虚像２０１又は／及び第２の指示虚像２０２の表示態様を、運転者の操作に応じて変更できるように構成されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、車両などの移動体に搭載される虚像表示装置として適用可能である。

【符号の説明】

【0054】

１ ：車両
２ ：被投影部
３ ：視点
４ ：アイボックス
５ ：通信インターフェース
６ ：地図データベース
７ ：位置情報取得部
１０ ：ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）
２０ ：情報取得部（地図データ取得部）
３０ ：表示制御部
３１ ：地図虚像制御部
３２ ：指示虚像制御部
３３ ：駆動部
４０ ：投射部
５０ ：表示光
７０ ：虚像
９０ ：表示領域
９５ ：表示距離
１００ ：地図虚像
１０１ ：３Ｄ地図虚像
１０２ ：２Ｄ地図虚像
１１０ ：ベース虚像
１１１ ：角度
１２０ ：３Ｄ地物虚像
１３０ ：２Ｄ地物虚像
２００ ：指示虚像
２０１ ：第１の指示虚像
２０２ ：第２の指示虚像
Ａ ：移動方向
Ｔ ：指示位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】