特許 6361492 虚像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6361492

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】虚像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 21/26 20060101AFI20180712BHJP

   G02B 27/01 20060101ALI20180712BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20180712BHJP

   H04N 7/18 20060101ALI20180712BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20180712BHJP

   G01C 21/36 20060101ALI20180712BHJP

   G09B 29/10 20060101ALN20180712BHJP

【ＦＩ】

   G01C21/26 C

   G02B27/01

   B60K35/00 A

   H04N7/18 J

   H04N5/64 521P

   G01C21/36

   !G09B29/10 A

【請求項の数】5

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-257025(P2014-257025)

(22)【出願日】2014年12月19日

(65)【公開番号】特開2016-118423(P2016-118423A)

(43)【公開日】2016年6月30日

【審査請求日】2017年7月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000100768

【氏名又は名称】アイシン・エィ・ダブリュ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000992

【氏名又は名称】特許業務法人ネクスト

(72)【発明者】

【氏名】三宅 広之

【審査官】 東 勝之

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０８０３１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１９８９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０９０３２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／０４６４２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−２９２０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０１９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１７６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２２１５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ ２１／００ − ２１／３６

Ｇ０９Ｂ ２９／００ − ２９／１０

Ｂ６０Ｋ ３５／００

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

Ｈ０４Ｎ ５／６４

Ｈ０４Ｎ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に設置され、
映像を表示する映像表示面と、
前記映像表示面に表示された前記映像を前記車両の乗員に視認させることによって前記映像の虚像を生成する虚像生成手段と、
障害物が前記虚像の生成位置に接近することを検出した場合に、前記虚像の生成位置を変更する生成位置変更手段と、を有し、
前記虚像生成手段は、前記車両の進行方向前方に、前記車両が走行予定経路に沿って走行する為に道なり方向以外の方向に通過する地点である旋回対象地点がある場合には、該旋回対象地点の通過方向を案内する前記虚像を生成し、
前記生成位置変更手段は、
前記旋回対象地点から前記車両側の所定距離以内に前記旋回対象地点の通過方向と同方向に道路が接続された分岐点がある場合には、前記映像表示面に対する前記映像の表示位置を変更することなく、前記乗員から前記虚像までの距離を前記乗員から前記障害物までの距離よりも短い距離に変更することによって前記虚像の生成位置を前記障害物よりも前記乗員側に移動させ、
前記旋回対象地点から前記車両側の所定距離以内に前記旋回対象地点の通過方向と同方向に道路が接続された分岐点がない場合には、前記映像表示面に対する前記映像の表示位置を変更することによって、前記虚像の生成位置を前記障害物と重複しない位置に移動させることを特徴とする虚像表示装置。

【請求項2】

前記生成位置変更手段は、
前記旋回対象地点から前記車両側の所定距離以内に前記旋回対象地点の通過方向と同方向に道路が接続された分岐点がない場合には、前記乗員から前記虚像までの距離を変更することなく、前記虚像の生成位置を前記障害物と重複しない位置に移動させることを特徴とする請求項１に記載の虚像表示装置。

【請求項3】

前記生成位置変更手段によって前記虚像の生成位置を前記障害物よりも前記乗員側に移動させた場合に、生成される前記虚像を周辺環境に重畳させて前記乗員に視認させることにより案内を行う第１の虚像から、前記周辺環境に重畳させずに前記乗員に視認させることにより案内を行う第２の虚像へと切り替える虚像切替手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の虚像表示装置。

【請求項4】

前記旋回対象地点は、前記走行予定経路に沿って車両が走行する為に道なり方向以外に通過する必要のある分岐点であって、
前記虚像生成手段は、前記分岐点における前記車両の通過方向を案内する前記虚像を生成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の虚像表示装置。

【請求項5】

前記旋回対象地点は、道なり方向以外の方向に通過することによって前記走行予定経路の目的地又は経由地に進入する進入地点であって、
前記虚像生成手段は、前記進入地点における前記車両の通過方向を案内する前記虚像を生成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の虚像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の進行方向を案内する虚像を表示する虚像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、車両等の移動体の乗員に対して経路案内や障害物の警告等の運転情報を提供する情報提供手段として、様々な手段が用いられている。例えば、移動体に設置された液晶ディスプレイによる表示や、スピーカから出力する音声等である。そして、近年、このような情報提供手段の一つとして、ヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤという）のような人間の目の錯覚を利用して実際に映像が表示された位置と異なる空間上に映像を視認させる虚像表示装置がある。

【0003】

ここで、例えば移動体として特に車両に対して設置されたＨＵＤは、特開２００５−２０７７７６号公報に記載されているように、車両の乗員から見て車両のウィンドウ（例えばフロントウインドウ）の前方に、前方視野の前景に重畳して、運転情報（例えば、施設の案内画像）を虚像として生成することが可能である。また、車両の前方に前方車両などの障害物がある場合には、虚像の生成位置を障害物と重複しない位置に変更することについても行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−２０７７７６号公報（第１０−１１頁、図３）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、上記特許文献１に記載された虚像表示装置では、車両の前方に障害物がある場合に、虚像の生成位置を障害物と重複しない位置に変更することが記載されているが、虚像の生成位置を変更した結果、車両の乗員に対して案内の内容が誤認されてしまう虞があった。

【0006】

例えば、図２０に示すように交差点が連続する区間を車両１０１が走行する場合において、車両１０１の前方にある交差点１０２を右折する走行予定経路が設定されている場合に、交差点１０２を右折する案内の虚像１０３を表示する場合について説明する。図２０に示す例では、交差点１０２の手前側に右折可能な他の交差点１０４が存在する。従って、車両１０１の前方に障害物が出現して虚像１０３の生成位置を変更する場合に、図２１に示すように下方に生成位置を変更すると、車両１０１の乗員からは虚像１０３が交差点１０２ではなく交差点１０４に重畳して視認されることとなり、虚像１０３が交差点１０２ではなく交差点１０４を右折する案内として認識される虞がある。その結果、車両１０１は右折する交差点を誤認し、走行予定経路から外れてしまう場合もある。

【0007】

本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、他車両等の障害物が接近した場合であっても、ユーザに虚像を適切に視認させるとともに、虚像による案内の内容を誤認させることのない虚像表示装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するため本発明に係る虚像表示装置は、車両に設置され、映像を表示する映像表示面と、前記映像表示面に表示された前記映像を前記車両の乗員に視認させることによって前記映像の虚像を生成する虚像生成手段と、障害物が前記虚像の生成位置に接近することを検出した場合に、前記虚像の生成位置を前記障害物と重複しない位置へと移動させる生成位置制御手段と、を有し、前記虚像生成手段は、前記車両の進行方向前方に、前記車両が走行予定経路に沿って走行する為に道なり方向以外の方向に通過する地点である旋回対象地点がある場合には、該旋回対象地点の通過方向を案内する前記虚像を生成し、前記生成位置制御手段は、前記旋回対象地点から前記車両側の所定距離以内に前記旋回対象地点の通過方向と同方向に道路が接続された分岐点がある場合には、前記乗員から前記虚像までの距離である生成距離を変位させずに前記映像表示面に対する前記映像の表示位置を変位させることによって前記虚像の生成位置を移動させ、前記旋回対象地点から前記車両側の所定距離以内に前記旋回対象地点の通過方向と同方向に道路が接続された分岐点がない場合には、前記生成距離を変位させることによって前記虚像の生成位置を移動させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

前記構成を有する本発明に係る虚像表示装置によれば、虚像の生成位置に他車両等の障害物が接近した場合において、虚像の生成位置を上下左右方向に変更することによって虚像の案内内容が誤認される虞のある状況では、映像表示面に対する映像の表示位置を変更することなく、乗員から虚像までの距離を乗員から障害物までの距離よりも短い距離に変更するので、仮に虚像と障害物が重複しても虚像が障害物に埋め込まれて視認されることを防止できる。また、虚像の生成位置を変更しても前方環境において虚像が重畳する位置は変わらないので、分岐点が近接して配置されていたとしても虚像による案内の内容を誤認させることもない。一方で、虚像の生成位置を変更したとしても虚像の案内内容が誤認される虞のない状況では、映像表示面に対する映像の表示位置を変更することによって、虚像と障害物とを重複させないように構成するので、容易な制御で車両の乗員に虚像を適切に視認させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係るＨＵＤの車両への設置態様を示した図である。

【図2】本実施形態に係るＨＵＤの内部構成を示した図である。

【図3】プロジェクタの構成を示した図である。

【図4】スクリーンを示した図である。

【図5】スクリーンの傾斜態様を示した図である。

【図6】第１ミラー及び第２ミラーを示した図である。

【図7】第１ミラー及び第２ミラーを移動させることによる光路長の変更態様を示した図である。

【図8】虚像の生成距離を説明した図である。

【図9】車両の乗員から視認される虚像を示した図である。

【図10】本実施形態に係るＨＵＤの構成を示したブロック図である。

【図11】本実施形態に係る虚像生成処理プログラムのフローチャートである。

【図12】第１ミラー及び第２ミラーが基準位置にある場合に虚像を生成可能な範囲を示した図である。

【図13】旋回対象地点が無い場合に車両の乗員から視認できる虚像の一例を示した図である。

【図14】旋回対象地点が無い場合に車両の乗員から視認できる虚像の一例を示した図である。

【図15】車両の進行方向前方に割り込んだ障害物を示した図である。

【図16】車両の進行方向の道路状況が特殊道路条件を満たす場合の例について説明した図である。

【図17】車両の進行方向の道路状況が特殊道路条件を満たす場合の例について説明した図である。

【図18】映像の投射位置を変更することにより虚像の生成位置を変更する例について説明した図である。

【図19】生成距離Ｌを変更することにより虚像の生成位置を変更する例について説明した図である。

【図20】従来技術の問題点について説明した図である。

【図21】従来技術の問題点について説明した図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係る虚像表示装置について、車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置に具体化した一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0012】

先ず、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤという）１の構成について図１を用いて説明する。図１は本実施形態に係るＨＵＤ１の車両２への設置態様を示した図である。

【0013】

図１に示すようにＨＵＤ１は、車両２のダッシュボード３内部に設置されており、内部にプロジェクタ４やプロジェクタ４からの映像が投射されるスクリーン５を有する。そして、スクリーン５に投射された映像を、後述のようにＨＵＤ１が備えるミラーや凹面鏡６を介し、更に運転席の前方のフロントウィンドウ７に反射させて車両２の乗員８に視認させるように構成されている。尚、スクリーン５に投射される映像としては、車両２に関する情報や乗員８の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物（他車両や歩行者）に対する警告、ナビゲーション装置で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報（右左折方向を示す矢印等）、路面に表示する警告（追突注意、制限速度等）、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等がある。

【0014】

また、本実施形態のＨＵＤ１では、フロントウィンドウ７を反射して乗員８がスクリーン５に投射された映像を視認した場合に、乗員８にはフロントウィンドウ７の位置ではなく、フロントウィンドウ７の先の遠方の位置にスクリーン５に投射された映像が虚像９として視認されるように構成される。尚、乗員８が視認できる虚像９はスクリーン５に投射された映像であるが、凹面鏡６やミラーを介することによって上下方向や左右方向が反転する場合がある。尚、本実施形態では後述のように凹面鏡６と複数のミラーを介するが、ミラーの数を適正化することによりスクリーン５に投射された映像は、上下方向や左右方向が反転されることなく虚像９として視認されることとなる。また、フレネルレンズや凹面鏡６を介することによってサイズも変更する。

【0015】

ここで、虚像９を生成する位置、より具体的には乗員８から虚像９までの距離（以下、生成距離という）Ｌについては、ＨＵＤ１が備える凹面鏡６やフレネルレンズの曲率、スクリーン５と凹面鏡６との相対位置等によって適宜設定することが可能である。例えば、凹面鏡６やフレネルレンズの曲率が固定であれば、スクリーン５において映像の表示された位置から凹面鏡６までの光路に沿った距離によって生成距離Ｌが決定される。そして、本実施形態のＨＵＤ１では、後述のようにスクリーン５と凹面鏡６との間で光路の方向を変更するミラーの位置を移動させたり、傾斜したスクリーン５に対して映像を投影する位置を変えることによってその距離を変更可能に構成する。その結果、生成距離Ｌを適宜変更可能となる。例えば生成距離Ｌを２．５ｍ〜４０ｍの間で変更することが可能である。

【0016】

また、車両のフロントバンパの上方やルームミラーの裏側等にはフロントカメラ１０が設置される。フロントカメラ１０は、例えばＣＣＤ等の固体撮像素子を用いたカメラにより構成された撮像装置であり、光軸方向を車両の進行方向前方に向けて設置される。そして、フロントカメラ１０により撮像された撮像画像に対して画像処理が行われることによって、フロントウィンドウ７越しに乗員８に視認される前方環境（即ち虚像９が重畳される環境）の状況等が検出される。尚、フロントカメラ１０の代わりにミリ波レーダ等のセンサを用いても良い。

【0017】

次に、図２を用いてＨＵＤ１のより具体的な構成について説明する。図２は、本実施形態に係るＨＵＤ１の内部構成を示した図である。

【0018】

図２に示すようにＨＵＤ１は、プロジェクタ４と、スクリーン５と、凹面鏡６と、第１ミラー１１と、第２ミラー１２と、反射ミラー１３と、カバーガラス１５と、制御回路部１６と、ＣＡＮインターフェース１７とから基本的に構成されている。

【0019】

ここで、プロジェクタ４は光源としてＬＥＤ光源やランプ光源やレーザ光源を用いた映像投射装置であり、例えばレーザ走査式プロジェクタとする。尚、プロジェクタ４としてはＤＬＰプロジェクタや液晶プロジェクタやＬＣＯＳプロジェクタを用いても良い。尚、レーザ走査式プロジェクタ以外を用いた場合にはプロジェクタ４に対して別途投射レンズを配置する必要がある。

【0020】

図３はプロジェクタ４の構成を示した図である。図３に示すようにプロジェクタ４は、内部にレーザ光の光源１８を備えており、例えばレーザ走査式プロジェクタでは光源１８から出力されるレーザ光をＭＥＭＳミラー１９で反射させ、スクリーン５上に走査させることによってスクリーン５に所望の映像を投射する。

【0021】

一方、スクリーン５は、プロジェクタ４から投射された映像が投射される被投射媒体であり、例えばすりガラス等の拡散板やマイクロレンズアレイ等からなる透過型スクリーンが用いられる。ここで、図４はスクリーン５を示した図である。

【0022】

図４に示すようにスクリーン５は、映像が投射される映像投射面として被投射エリア２１を有しており、光源１８からの光を用いてプロジェクタ４から投射された映像が表示される。即ち、スクリーン５が映像の表示される映像表示面に相当する。尚、乗員８はプロジェクタ４によって投射された映像を投射側とは逆側から視認することとなる。

【0023】

また、プロジェクタ４とスクリーン５の代わりに乗員８に視認させる映像を表示する手段として液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等を用いても良い。その場合には、液晶ディスプレイのバックライトや有機ＥＬディスプレイの発光素子が光源に相当し、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイにおいて映像の表示される面が液晶表示面に相当する。

【0024】

また、スクリーン５は、スクリーン５と凹面鏡６とを結ぶ光源１８の光路２２に対して傾斜するように配置されている。より具体的には、生成される虚像９の下端が上端よりもユーザ側に位置する方向、即ち、図５に示すようにスクリーン５の上端が光源１８（プロジェクタ４）側となる方向に傾斜して配置されている。尚、スクリーン５の傾斜角θ（光路２２に対して垂直な面からの傾斜で定義する）は、生成距離Ｌを変更可能とする範囲（例えば２．５ｍ〜４０ｍ）や生成される虚像９を傾斜させる角度に基づいて適宜設定される。例えば３度とする。

【0025】

また、凹面鏡６は、スクリーン５に表示された映像を拡大して反射させて乗員８に視認させることによって、乗員８の前方に映像の虚像９（図１参照）を生成する投影鏡である。そして、フロントウィンドウ７とともに虚像生成手段を構成する。尚、凹面鏡６としては、球面凹面鏡や、非球面凹面鏡、若しくは投影映像の歪みを補正するための自由曲面鏡が用いられる。

【0026】

また、第１ミラー１１は、スクリーン５と凹面鏡６とを結ぶ光路２２に沿ってスクリーン５と凹面鏡６との間に配置され、スクリーン５から第１方向で入射する光路２２を、第１方向と異なる第２方向に変更する光の反射手段である。同じく第２ミラー１２は、スクリーン５と凹面鏡６とを結ぶ光路２２に沿ってスクリーン５と凹面鏡６との間に配置され、スクリーン５から第２方向で入射する光路２２を、第２方向と異なる第３方向に変更する光の反射手段である。特に本実施形態では、図６に示すように第１ミラー１１の反射面が第２ミラーの反射面となす角度が９０度で、更に、第１ミラー１１の反射面が第１方向となす角度が４５度、第２ミラー１２の反射面が第３方向となす角度が４５度となるように第１ミラー１１及び第２ミラー１２を配置する。即ち、本実施形態では特に第１方向と第３方向は互いに平行とされるとともに逆方向となるように構成する。

【0027】

また、第１ミラー１１及び第２ミラー１２は、第１方向に沿って一体に移動可能に構成されている。具体的には、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の背面側にあるミラー駆動モータ２３を駆動させることによって、図６に示すように第１ミラー１１及び第２ミラー１２を第１方向と平行な方向に対して前後方向に移動させることが可能となる。

【0028】

そして、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させることによって、スクリーン５から凹面鏡６までを結ぶ光路２２の光路長Ｘが変更されることとなる。具体的には図７に示すように第１ミラー１１及び第２ミラー１２を、スクリーン５に近づく方向へと移動させると光路長Ｘが短くなる。一方で、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を、スクリーン５から遠ざかる方向へと移動させると光路長Ｘが長くなる。具体的には光路長Ｘは、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の移動量の倍の距離を変位することとなる。即ち、第１ミラー１１及び第２ミラー１２をスクリーン５に近づく方向へと５ｍｍ移動させれば光路長Ｘは１ｃｍ短くなり、第１ミラー１１及び第２ミラー１２をスクリーン５から遠ざかる方向へと３ｍｍ移動させれば光路長Ｘは６ｍｍ長くなる。そして、光路長Ｘを変更させた結果、後述のように乗員８から虚像９までの距離である生成距離Ｌの長短を変更することが可能となる。

【0029】

尚、本実施形態では図６に示すように第１方向と第３方向が互いに平行で逆方向となるように構成しているが、必ずしも第１方向と第３方向が互いに平行で逆方向となるように構成する必要はない。具体的には、第１方向と第３方向が９０度以上異なる方向となるように第１ミラー１１及び第２ミラー１２を配置すれば、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させることによって、スクリーン５から凹面鏡６までを結ぶ光路２２の光路長Ｘを変更することが可能である。

【0030】

また、本実施形態では第１ミラー１１及び第２ミラー１２を第１方向に平行な方向へ移動させる構成としているが、必ずしも第１方向と平行な方向に移動させる必要はなく、第１方向と所定角度（例えば５度や１０度）異なる方向に移動させる構成としても良い。その場合であっても、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させることによって、スクリーン５から凹面鏡６までを結ぶ光路２２の光路長Ｘを変更することが可能である。

【0031】

また、ミラー駆動モータ２３はステッピングモータからなる。そして、ＨＵＤ１は、制御回路部１６から送信されるパルス信号に基づいてミラー駆動モータ２３を制御し、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の光路２２に沿った位置を適切に位置決めすることが可能となる。

【0032】

そして、上述のように光路２２に対して傾斜するようにスクリーン５を配置し、且つ第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を移動可能に構成した本実施形態のＨＵＤ１では、スクリーン５に対して投射される映像２６の位置を変更することや、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させることによって、図８に示すようにスクリーン５に投射された映像２６の虚像９が生成される位置（具体的には乗員８から虚像９までの距離である生成距離Ｌ）や虚像９の傾斜角を変更することが可能である。

【0033】

ここで、生成距離Ｌや虚像９の傾斜角は、スクリーン５から凹面鏡６までを結ぶ光路２２の光路長Ｘとスクリーン５において映像２６が表示される位置、より具体的にはスクリーン５において映像２６の表示された位置から凹面鏡までの光路２２に沿った距離に依存する。従って、本実施形態では、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を移動させたり、傾斜したスクリーン５に対して映像２６を投影する位置を変えることによって生成距離Ｌや虚像９の傾斜角を変更することが可能である。具体的には、スクリーン５に投射する映像２６の位置を上方に移動させたり、第１ミラー１１及び第２ミラー１２をスクリーン５から遠ざかる方向へと移動させると、スクリーン５において映像２６の表示された位置から凹面鏡までの光路２２に沿った距離が長くなり、その結果、生成距離Ｌが長くなる（即ち、乗員８からはより遠くに虚像９が視認されるようになる）。また、第１ミラー１１及び第２ミラー１２をスクリーン５から遠ざかる方向へと移動させると、地表面に対する虚像９の傾斜の角度φは小さくなる（即ち、より地表面に平行に近い虚像９となる）。一方で、スクリーン５に投射する映像２６の位置を下方に移動させたり、第１ミラー１１及び第２ミラー１２をスクリーン５に近づく方向へと移動させると、スクリーン５において映像２６の表示された位置から凹面鏡６までの光路２２に沿った距離が短くなり、その結果、生成距離Ｌが短くなる（即ち、乗員８からはより近くに虚像９が視認されるようになる）。また、第１ミラー１１及び第２ミラー１２をスクリーン５に近づく方向へと移動させると、地表面に対する虚像９の傾斜の角度φは大きくなる（即ち、より地表面に垂直に近い虚像９となる）。

【0034】

従って、ＨＵＤ１は、虚像９を生成する位置（具体的には乗員８から虚像９までの距離である生成距離Ｌ）を決定すると、決定された生成距離Ｌに対応する位置に虚像９を生成する為の光路長Ｘ（即ち、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置）やスクリーン５に対して映像２６を投射する位置を決定し、その後に決定された光路長Ｘとなるように第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させ、更にスクリーン５に対して映像２６を投射する位置も制御するように構成する。より具体的には、先ず第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を決定することによって生成距離Ｌを変更可能な下限値と上限値が設定され、その後にスクリーン５に対して映像２６を投射する位置を適宜変更することによって、設定された下限値から上限値までの範囲内で生成距離Ｌを変更可能に構成する。

【0035】

尚、生成距離Ｌは、上述したようにスクリーン５において映像２６の表示された位置から凹面鏡までの光路２２に沿った距離に依存するので、特にスクリーン５に対して表示する映像２６の位置が、凹面鏡６からの距離が変わる方向（即ちスクリーン５の短辺方向）に変位した場合に変位する。また、映像２６の表示位置の変位量に対する生成距離Ｌの変位量は、映像２６が表示される位置から凹面鏡６までの距離で異なる。即ち、映像２６が表示される位置が凹面鏡６から遠い（即ち光路長Ｘが長い場合やスクリーン５の上方に投射する場合）ほど、映像２６の表示位置の変位量に対する生成距離Ｌの変位量は大きくなる。即ち、光路長Ｘが短い場合やスクリーン５の下方では、映像２６の表示位置を変位させても生成距離Ｌは大きく変わらないが、光路長Ｘが長い場合やスクリーン５の上方では、映像２６の表示位置をわずかに変位させた場合でも、生成距離Ｌが大きく変位することとなる。

【0036】

また、生成距離Ｌを変更することが可能な範囲や虚像９の傾斜角度φを変更することが可能な範囲は、スクリーン５の傾斜角度θや第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動可能な範囲によって決定される。特に本実施形態では、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を最もスクリーン５側に移動させた状態では、傾斜角度φは９０度に極めて近い角度であって、映像２６の投射する位置に関わらず生成距離Ｌがほぼ２．５ｍとなるように設計する。一方、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を最もスクリーン５から離れた位置に移動させた状態では、傾斜角度φは０度に近い角度であって、被投射エリア２１の最も下方に投射された映像２６の虚像９の下端の生成距離Ｌが１５ｍであり、被投射エリア２１の最も上方に投射された映像２６の虚像９の上端の生成距離Ｌが４０ｍとなるように設計する。即ち、被投射エリア２１の下端から上端までに跨る映像２６を表示すると、乗員８からの距離が１５ｍから４０ｍの区間に跨る虚像９が生成されることとなる。

【0037】

ここで、スクリーン５に対して投射された映像２６は、凹面鏡６によって反射されるが、第１ミラー１１、第２ミラー１２、反射ミラー１３においても反射されるので、生成される虚像９はスクリーン５に対して投射された映像と上下左右は反転しない像となる。即ち、スクリーン５の上方に投射された映像２６ほど、その映像２６に基づいて生成される虚像９も乗員８から鉛直方向上側に視認され、スクリーン５の下方に投射された映像２６ほど、その映像２６に基づいて生成される虚像９も乗員８から鉛直方向下側に視認される。従って、乗員８から遠くの位置に生成される虚像９ほど乗員８からは上方に視認できる。ここで、車両の乗員８がフロントウィンドウ７越しに前方環境を視認する場合には、基本的に遠くに位置するものほど上方に見える。従って、スクリーン５を傾斜させることによって視認できる前方環境と虚像９とを対応させ、虚像９と前方環境との重畳表示を見やすくすることが可能となる。

【0038】

また、生成距離Ｌが長い虚像９ほど傾斜角φは小さくなるので、例えば車両の進行方向を案内する矢印や路面に表示する警告等の周辺環境に重畳させて乗員８に視認させることにより案内を行う虚像９を生成する場合には、生成距離Ｌを長く設定する（例えば２０ｍとする）ことによって、虚像９をできる限り路面（地表面）に沿って生成する。その結果、生成された虚像９を周辺環境に適切に重畳させることが可能となる。一方で、例えば車両の現在車速やＴＶ画面、地図画像等の周辺環境に重畳させずに乗員８に視認させることにより案内を行う虚像９を生成する場合には、生成距離Ｌを短く設定する（例えば２．５ｍとする）ことによって、虚像９を路面（地表面）に対してできる限り垂直に生成する。その結果、ユーザに見易い虚像９を生成することが可能となる。

【0039】

一方、反射ミラー１３は、図２に示すように第１ミラー１１及び第２ミラー１２によって反射された光源１８からの光を、凹面鏡６の方向に更に反射することによってＨＵＤ１内で光路２２を変更する光の反射手段である。

【0040】

また、カバーガラス１５は、ＨＵＤ１の上面に配置された透過性の板状部材である。そして、スクリーン５に表示された映像は凹面鏡６によって反射され、カバーガラス１５を介して乗員８に視認させる。尚、カバーガラス１５としてはフレネルレンズを用いても良い。また、カバーガラス１５としてフレネルレンズを用いる場合には、凹面鏡６の代わりに平面の鏡を用いることも可能である。

【0041】

また、制御回路部１６は、ＨＵＤ１の全体の制御を行う電子制御ユニットである。ここで、図１０は本実施形態に係るＨＵＤ１の構成を示したブロック図である。

【0042】

図１０に示すように制御回路部１６は、演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ３１、並びにＣＰＵ３１が各種の演算処理を行うにあたってワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ３２、制御用のプログラムのほか、後述の虚像生成処理プログラム（図１１参照）等が記録されたＲＯＭ３３、ＲＯＭ３３から読み出したプログラムや後述の位置設定テーブルを記憶するフラッシュメモリ３４等の内部記憶装置を備えている。また、制御回路部１６は、プロジェクタ４、ミラー駆動モータ２３とそれぞれ接続され、プロジェクタ４や各種モータの駆動制御を行う。

【0043】

また、ＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）インターフェース１７は、車両内に設置された各種車載器や車両機器の制御装置間で多重通信を行う車載ネットワーク規格であるＣＡＮに対して、データの入出力を行うインターフェースである。そして、ＨＵＤ１は、ＣＡＮを介して、各種車載器や車両機器の制御装置（例えば、ナビゲーション装置４８、ＡＶ装置４９等）と相互通信可能に接続される。それによって、ＨＵＤ１は、ナビゲーション装置４８やＡＶ装置４９等から取得した情報を投影可能に構成する。また、ＶＩＣＳ（登録商標）情報やプローブ情報等の交通情報についてもナビゲーション装置４８から取得可能となる。

【0044】

続いて、前記構成を有するＨＵＤ１においてＣＰＵ３１が実行する虚像生成処理プログラムについて図１１に基づき説明する。図１１は本実施形態に係る虚像生成処理プログラムのフローチャートである。ここで、虚像生成処理プログラムは車両のＡＣＣ電源がＯＮされた後に実行され、車両の乗員８に視認させる虚像９を生成するプログラムである。尚、以下の図１１にフローチャートで示されるプログラムは、ＨＵＤ１が備えているＲＡＭ３２やＲＯＭ３３に記憶されており、ＣＰＵ３１により実行される。

【0045】

先ず、虚像生成処理プログラムではステップ（以下、Ｓと略記する）１において、ＣＰＵ３１は、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を“基準位置”に設定する。ここで、“基準位置”は、被投射エリア２１の最も下方に投射された映像２６に基づいて生成される虚像９の下端の生成距離Ｌ（即ち被投射エリア２１内の映像２６の表示位置に基づく生成距離Ｌの変更可能範囲の下限）が１５ｍとなる光路長Ｘを実現する位置とする。例えば最もスクリーン５から離れた位置が“基準位置”となる。尚、前述したようにスクリーン５は光路２２に対して傾斜して配置されているので、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を“基準位置”に設定した場合には、被投射エリア２１の最も上方に投射された映像２６に基づいて生成される虚像９の上端の生成距離Ｌ（即ち被投射エリア２１内の映像２６の表示位置に基づく生成距離Ｌの変更可能範囲の上限）は、１５ｍより長い４０ｍとなる。即ち、被投射エリア２１の下端から上端までに跨る映像２６を表示すると、図１２に示すように乗員８からの距離が１５ｍから４０ｍの区間に跨る虚像９が生成されることとなる。

【0046】

尚、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の現在位置が、“基準位置（例えば最もスクリーン５から離れた位置）”に配置されていない場合には、ミラー駆動モータ２３を駆動させて、虚像９の生成距離Ｌが“基準距離”となる位置へと第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させる。また、本実施形態では“基準位置”を生成距離Ｌの変更可能範囲の下限が１５ｍとなる位置としているが、１５ｍ以外（例えば１０ｍや２０ｍ）としても良い。

【0047】

次に、Ｓ２においてＣＰＵ３１は、プロジェクタ４へと信号を送信し、プロジェクタ４によるスクリーン５への映像の投射を開始する。尚、プロジェクタ４により投射される映像としては、車両２に関する情報や乗員８の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物（他車両や歩行者）に対する警告、ナビゲーション装置４８で設定された案内経路（走行予定経路）や案内経路に基づく案内情報（車両の進行方向を示す矢印等）、路面に表示する警告（追突注意、制限速度等）、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ画面等がある。特に本実施形態では、ナビゲーション装置４８で設定された案内経路に基づく案内情報である車両の進行方向を示す矢印を出力する構成とする。

【0048】

その結果、例えばナビゲーション装置４８において案内経路が設定されており、車両の進行方向前方に“案内経路に沿って走行する為に道なり方向以外に通過する必要のある地点（以下、旋回対象地点という）”が存在しない場合には、図１３に示すように車両の進行方向前方に道なり方向を示す矢印の虚像９を生成する。また、本実施形態では特に矢印の虚像９を地面上、より具体的には虚像９の下端が地面上に位置するように虚像９を生成する。尚、１５ｍ〜４０ｍの範囲内のどの位置に虚像９を生成するかについては、被投射エリア２１に対して映像２６を投射する位置に基づいて詳細に設定することが可能である。基本的には、乗員から虚像９の下端までの距離が２０ｍとなる位置に映像２６を投射する。

【0049】

一方で車両の進行方向前方に旋回対象地点がある場合には、図１４に示すように車両の進行方向前方に道なり方向を示す矢印に替えて道なり方向以外の方向（例えば左折方向）を示す矢印の虚像９を生成する。尚、旋回対象地点としては、案内経路に沿って車両が走行する為に道なり方向以外に通過する必要のある分岐点や、道なり方向以外の方向に通過することによって目的地又は経由地に進入する進入地点が該当する。また、本実施形態では特に矢印の虚像９を旋回対象地点に重畳するように虚像９を生成する。それによって、右左折の対象となる分岐点や、目的地又は経由地への進入地点の位置を乗員８は明確に特定することが可能となる。但し、後述のように車両の進行方向前方に障害物が存在する場合には、虚像９の生成位置を上下左右方向に移動させたり（Ｓ７）、乗員から虚像９までの距離を障害物よりも短い距離（例えば２．５ｍ）となるように生成位置を変更する（Ｓ９）ように構成する。

【0050】

続いて、Ｓ３においてＣＰＵ３１は、フロントカメラ１０で撮像した撮像画像を取得する。その後、取得した撮像画像に対して画像処理を行うことによって車両の進行方向前方に位置する障害物や区画線を検出する。尚、障害物としては道路上を移動する移動体である他車両、自転車、歩行者等が該当する。

【0051】

その後、Ｓ４においてＣＰＵ３１は、車両の進行方向前方に割り込みを行った障害物、即ち虚像９の生成位置に接近する障害物があるか否か判定する。具体的には、図１５に示すように障害物（図１５に示す例では２輪車）５１が車両２の走行する車線５２の区画線５３を超えて車両２の走行する車線５２内に進入した場合に、車両の進行方向前方に割り込みを行った障害物があると判定する。尚、区画線５３が無い道路などでは、例えば車両から虚像９の生成位置までを結ぶ直線を設定し、該直線から所定距離（例えば５ｍ）以内に障害物が近付いた場合に、車両の進行方向前方に割り込みを行った障害物があると判定するように構成しても良い。

【0052】

そして、車両の進行方向前方に割り込みを行った障害物がある、即ち虚像９の生成位置に接近する障害物があると判定された場合（Ｓ４：ＹＥＳ）には、Ｓ５へと移行する。それに対して、車両の進行方向前方に割り込みを行った障害物が無い、即ち虚像９の生成位置に接近する障害物が無いと判定された場合（Ｓ４：ＮＯ）には、虚像９の生成位置を変更することなくスクリーン５への映像の投射を継続して行う。その後、Ｓ３へと戻る。

【0053】

Ｓ５においてＣＰＵ３１は、ＣＡＮを介してナビゲーション装置４８から車両の進行方向の道路状況（即ち虚像９を重畳させるエリアの道路状況）を取得する。具体的には、分岐点の有無、分岐点が存在する場合には分岐点の位置や形状を取得する。

【0054】

次に、Ｓ６においてＣＰＵ３１は、前記Ｓ５で取得した道路状況に基づいて、車両の進行方向の道路状況（即ち虚像９を重畳させるエリアの道路状況）が特殊道路条件を満たすか否かを判定する。ここで、特殊道路条件を満たす場合とは、旋回対象地点から車両側の所定距離（例えば３００ｍ）以内に旋回対象地点の通過方向と同方向に道路が接続された分岐点がある場合とする。例えば、図１６に示すように車両の進行方向前方に旋回対象地点として左折対象となる分岐点５５がある場合には、分岐点５５よりも車両側に他の左折可能な分岐点５６があって、且つ分岐点５５から分岐点５６までの距離Ｍが所定距離以内の場合に、特殊道路条件を満たすと判定される。また、図１７に示すように車両の進行方向前方に旋回対象地点として左折方向に通過することによって目的地５７に進入する進入地点がある場合には、進入地点よりも車両側に左折可能な分岐点５８があって、且つ進入地点から分岐点５８までの距離Ｎが所定距離以内の場合に、特殊道路条件を満たすと判定される。尚、所定距離は、固定の距離としても良いし、道路種別や車両の現在車速に応じて変更しても良い。

【0055】

そして、車両の進行方向の道路状況（即ち虚像９を重畳させるエリアの道路状況）が特殊道路条件を満たさないと判定された場合（Ｓ６：ＮＯ）には、虚像９の生成位置を上下左右方向に移動したとしても車両の乗員８に案内が誤認される虞がないと推定する。即ち、映像２６の投射位置を変更すれば乗員８から障害物が虚像９と重複して視認されることを回避でき、且つ虚像９が障害物の中に埋め込まれたように視認されることについても回避できると推定する。その後、Ｓ７へ移行する。

【0056】

一方、車両の進行方向の道路状況（即ち虚像９を重畳させるエリアの道路状況）が特殊道路条件を満たすと判定された場合（Ｓ６：ＹＥＳ）には、虚像９の生成位置を上下左右方向に移動した場合に車両の乗員８に案内が誤認される虞があると推定する。即ち、映像２６の投射位置でなく生成距離Ｌを変更することによって、虚像９が障害物の中に埋め込まれたように視認されることを回避するのが妥当であると推定する。その後、Ｓ８へと移行する。

【0057】

Ｓ７においてＣＰＵ３１は、スクリーン５に対して映像２６を投射する位置（即ちスクリーン５の映像２６の表示位置）を変更することによって、虚像９が生成される位置を障害物と重複しない位置へと移動させる。具体的には、図１８に示すように、スクリーン５に対して投射する映像２６の位置を、障害物５１から離れる方向となる右方又は左方へと移動させる。その結果、映像２６に基づいて生成される虚像９の位置は、生成距離Ｌを変更することなく右方又は左方へと移動することとなる。そして、図１８に示すように虚像９が生成される位置が移動すると、障害物５１が虚像９に接近した場合であっても障害物５１と虚像９とが光路上で重複することがない。即ち車両の進行方向前方を視認する乗員８に対して、虚像９と障害物５１とを重複させずに視認させることが可能となる。尚、前記Ｓ７において映像２６の投射位置を移動する距離は、障害物と虚像９とが光路上で重複しなくなる最短の距離とする。また、スクリーン５に対して投射する映像２６の位置を移動させる方向は、左右方向以外に下方や上方としても良い。但し、上方とすると旋回対象地点よりも遠方に虚像９が重畳されることとなり、旋回対象地点を車両が道なりに通り過ぎる虞があるので、上方以外の方向に移動させるのが望ましい。

【0058】

一方、Ｓ８においてＣＰＵ３１は、車両の乗員８から割り込みを行った障害物までの距離Ｒを取得する。具体的には、フロントカメラ１０で撮像した画像や車両に設置された測距センサ等のその他センサの検出結果に基づいて取得する。

【0059】

次に、Ｓ９においてＣＰＵ３１は、スクリーン５に対する映像２６の投射位置（即ち映像２６の表示位置）は固定した状態で、ミラー駆動モータ２３を駆動させ、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を“基準位置”から光路長Ｘが短くなる側へと移動させる。そして、生成距離Ｌが車両の乗員８から割り込みを行った障害物までの距離Ｒよりも短い距離となるように設定する。

【0060】

尚、生成距離Ｌは距離Ｒより短い距離に設定されれば良く、例えばＲ−１ｍに設定しても良いし、距離Ｒに関わらず設定可能な最小値（例えば２．５ｍ）としても良い。その結果、映像２６に基づいて生成される虚像９の位置は、乗員８から障害物５１よりも近くに視認されるようになる。従って、障害物が虚像９に接近し、障害物５１と虚像９とが光路上で重複した場合であっても、虚像９が障害物５１に埋め込まれて視認されることを防止できる。

【0061】

尚、前述したように乗員８から接近した位置に生成される虚像９は路面に対してほぼ垂直となる。例えば、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置を光路長Ｘが最小となる位置に変更した場合には、乗員８からの距離が２．５ｍの位置に路面に対してほぼ垂直な虚像９が生成されることとなる。

【0062】

尚、前記Ｓ９におけるミラー駆動モータ２３の駆動は、フラッシュメモリ３４から読み出した位置設定テーブルを用いて行う。ここで、位置設定テーブルは、設定可能な生成距離Ｌ毎（本実施形態では０．５ｍ毎）に対応付けて、第１ミラー１１及び第２ミラー１２の位置（即ち光路長Ｘ）が規定されている。そして、ＣＰＵ３１は、位置設定テーブルに基づいて第１ミラー１１及び第２ミラー１２を“基準位置”から“生成距離Ｌが距離Ｒより短くなる位置”へ移動させるのに必要なミラー駆動モータ２３の駆動量（パルス数）を決定する。その後、ＣＰＵ３１は、決定された駆動量だけミラー駆動モータ２３を駆動させる為のパルス信号をミラー駆動モータ２３へと送信する。そして、パルス信号を受信したミラー駆動モータ２３は、受信したパルス信号に基づいて駆動を行う。その結果、第１ミラー１１及び第２ミラー１２は“基準位置”から“生成距離Ｌが距離Ｒより短くなる位置”へと移動することとなる。

【0063】

尚、特に生成距離Ｌを設定可能な最小値（例えば２．５ｍ）とした場合には、ＣＰＵ３１は、プロジェクタ４へと信号を送信し、プロジェクタ４により投射される映像の内容を変更するように構成しても良い。具体的には、周辺環境に重畳させて乗員８に視認させることにより案内を行う虚像９（第１の虚像）を生成する為の映像から、周辺環境に重畳させずに乗員８に視認させることにより案内を行う虚像９（第２の虚像）を生成する為の映像へと切り替える。具体的には、周辺環境に重畳させずに乗員８に視認させることにより案内を行う虚像９として、特に車両周辺の地図情報及びナビゲーション装置４８で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報を出力する構成とする。

【0064】

その結果、虚像９を生成する位置を自車両の先端に近い２．５ｍ先の位置とし、前方環境と重畳した案内を行うことが難しい状況となった場合であっても、虚像の表示態様を切り替えることによって案内経路に沿った車両の進行方向を車両の乗員に把握させることが可能となる。

【0065】

以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るＨＵＤ１によれば、プロジェクタ４から、映像をスクリーン５に投射し、スクリーン５に投射された映像を車両２のフロントウィンドウ７に反射させて車両の乗員８に視認させることによって、車両の乗員８が視認する映像の虚像を生成する。また、ＨＵＤ１は、障害物５１が虚像９の生成位置に接近することを検出した場合であって、旋回対象地点から車両側の所定距離以内に旋回対象地点の通過方向と同方向に道路が接続された分岐点がある場合には、スクリーン５に対する映像の表示位置を変更することなく、乗員８から虚像９までの距離を乗員８から障害物５１までの距離よりも短い距離に変更することによって虚像９の生成位置を障害物５１よりも乗員側に移動させる（Ｓ９）。一方、旋回対象地点から車両側の所定距離以内に旋回対象地点の通過方向と同方向に道路が接続された分岐点がない場合には、スクリーン５に対する映像の表示位置を変更することによって、虚像９の生成位置を障害物５１と重複しない位置に移動させる（Ｓ７）ように構成する。その結果、虚像９の生成位置に他車両等の障害物が接近した場合において、虚像９の生成位置を上下左右方向に変更することによって虚像９の案内内容が誤認される虞のある状況では、スクリーン５に対する映像の表示位置を変更することなく、乗員から虚像９までの距離を乗員から障害物までの距離よりも短い距離に変更するので、仮に虚像９と障害物が重複しても虚像９が障害物に埋め込まれて視認されることを防止できる。また、虚像９の生成位置を変更しても前方環境において虚像９が重畳する位置は変わらないので、分岐点が近接して配置されていたとしても虚像９による案内の内容を誤認させることもない。一方で、虚像９の生成位置を変更したとしても虚像９の案内内容が誤認される虞のない状況では、スクリーン５に対する映像の表示位置を変更することによって、虚像９と障害物とを重複させないように構成するので、容易な制御で車両の乗員に虚像を適切に視認させることが可能となる。

【0066】

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態ではＨＵＤ１によって車両２のフロントウィンドウ７の前方に虚像を生成する構成としているが、フロントウィンドウ７以外のウィンドウの前方に虚像を生成する構成としても良い。また、ＨＵＤ１により映像を反射させる対象はフロントウィンドウ７自身ではなくフロントウィンドウ７の周辺に設置されたバイザー（コンバイナー）であっても良い。

【0067】

また、本実施形態では車両２に対してＨＵＤ１を設置する構成としているが、車両２以外の移動体に設置する構成としても良い。例えば、船舶や航空機等に対して設置することも可能である。また、アミューズメント施設に設置されるライド型アトラクションに設置しても良い。その場合には、ライドの周囲に虚像を生成し、ライドの乗員に対して虚像を視認させることが可能となる。

【0068】

また、本実施形態では旋回対象地点から車両側の所定距離以内に旋回対象地点の通過方向と同方向に道路が接続された分岐点がない場合には、生成距離Ｌを変位させずにスクリーン５に対する映像の表示位置のみを変更することによって、虚像９の生成位置を移動させる構成としているが、生成距離Ｌについても変位させる構成としても良い。

【0069】

また、本実施形態では第１ミラー１１及び第２ミラー１２を光路に沿って一体に移動させることによって、スクリーン５から凹面鏡６までを結ぶ光路２２の光路長Ｘを変更する構成としているが、第１ミラー１１や第２ミラー１２は固定とし、スクリーン５や凹面鏡６を光路に沿って移動させることによって、光路長Ｘを変更する構成としても良い。また、第１ミラー１１と第２ミラー１２は一体で移動可能な構成であれば、別々の駆動源で駆動させる構成としても良い。

【0070】

また、本実施形態では第１ミラー１１及び第２ミラー１２を第１方向に平行な方向へ移動させる構成としているが、必ずしも第１方向と平行な方向に移動させる必要はなく、第１方向と所定角度（例えば５度や１０度）異なる方向に移動させる構成としても良い。その場合であっても、第１ミラー１１及び第２ミラー１２を移動させることによって、スクリーン５から凹面鏡６までを結ぶ光路２２の光路長Ｘを変更することが可能である。

【0071】

また、本実施形態では、スクリーン５は、スクリーン５と凹面鏡６とを結ぶ光源１８の光路２２に対して傾斜するように配置されているが、光路２２に対して垂直となるように配置しても良い。その場合には、生成距離Ｌの変更は第１ミラー１１及び第２ミラー１２の移動のみによって行う。

【0072】

また、本実施形態では投射レンズが不要となるレーザ走査式プロジェクタを用いているが、レーザ走査式プロジェクタ以外のプロジェクタ（例えば、ＤＬＰプロジェクタ、液晶プロジェクタ、ＬＣＯＳプロジェクタ）を用いても良い。また、プロジェクタ４とスクリーン５の代わりに乗員８に視認させる映像を表示する手段として液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等を用いても良い。

【0073】

また、本実施形態ではＨＵＤ１のＣＰＵ３１が虚像生成処理プログラム（図１１）の各ステップを実行する構成としているが、ＨＵＤ１以外の車載器（例えばナビゲーション装置４８）や車両の制御を行うＥＣＵ等が一部または全部の処理を実行する構成としても良い。

【0074】

また、本発明に係る虚像表示装置を具体化した実施例について上記に説明したが、虚像表示装置は以下の構成を有することも可能であり、その場合には以下の効果を奏する。

【0075】

例えば、第１の構成は以下のとおりである。
車両に設置され、映像を表示する映像表示面と、前記映像表示面に表示された前記映像を前記車両の乗員に視認させることによって前記映像の虚像を生成する虚像生成手段と、障害物が前記虚像の生成位置に接近することを検出した場合に、前記虚像の生成位置を変更する生成位置変更手段と、を有し、前記虚像生成手段は、前記車両の進行方向前方に、前記車両が走行予定経路に沿って走行する為に道なり方向以外の方向に通過する地点である旋回対象地点がある場合には、該旋回対象地点の通過方向を案内する前記虚像を生成し、前記生成位置変更手段は、前記旋回対象地点から前記車両側の所定距離以内に前記旋回対象地点の通過方向と同方向に道路が接続された分岐点がある場合には、前記映像表示面に対する前記映像の表示位置を変更することなく、前記乗員から前記虚像までの距離を前記乗員から前記障害物までの距離よりも短い距離に変更することによって前記虚像の生成位置を前記障害物よりも前記乗員側に移動させ、前記旋回対象地点から前記車両側の所定距離以内に前記旋回対象地点の通過方向と同方向に道路が接続された分岐点がない場合には、前記映像表示面に対する前記映像の表示位置を変更することによって、前記虚像の生成位置を前記障害物と重複しない位置に移動させることを特徴とする。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、虚像の生成位置に他車両等の障害物が接近した場合において、虚像の生成位置を上下左右方向に変更することによって虚像の案内内容が誤認される虞のある状況では、映像表示面に対する映像の表示位置を変更することなく、乗員から虚像までの距離を乗員から障害物までの距離よりも短い距離に変更するので、仮に虚像と障害物が重複しても虚像が障害物に埋め込まれて視認されることを防止できる。また、虚像の生成位置を変更しても前方環境において虚像が重畳する位置は変わらないので、分岐点が近接して配置されていたとしても虚像による案内の内容を誤認させることもない。一方で、虚像の生成位置を変更したとしても虚像の案内内容が誤認される虞のない状況では、映像表示面に対する映像の表示位置を変更することによって、虚像と障害物とを重複させないように構成するので、容易な制御で車両の乗員に虚像を適切に視認させることが可能となる。

【0076】

また、第２の構成は以下のとおりである。
前記生成位置変更手段は、前記旋回対象地点から前記車両側の所定距離以内に前記旋回対象地点の通過方向と同方向に道路が接続された分岐点がない場合には、前記乗員から前記虚像までの距離を変更することなく、前記虚像の生成位置を前記障害物と重複しない位置に移動させることを特徴とする。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、乗員から虚像までの距離を変更することなく映像表示面に対する映像の表示位置を変更することのみによって、虚像と障害物とを重複させずに視認させることができるので、光路長の変更等の複雑な制御を行うことなく車両の乗員に虚像を適切に視認させることが可能となる。

【0077】

また、第３の構成は以下のとおりである。
前記生成位置変更手段によって前記虚像の生成位置を前記障害物よりも前記乗員側に移動させた場合に、生成される前記虚像を周辺環境に重畳させて前記乗員に視認させることにより案内を行う第１の虚像から、前記周辺環境に重畳させずに前記乗員に視認させることにより案内を行う第２の虚像へと切り替える虚像切替手段を有することを特徴とする。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、虚像を生成する位置を乗員に特に近い位置に移動させることによって、前方環境と重畳した案内を行うことが難しい状況となった場合であっても、虚像の表示態様を切り替えることによって案内経路に沿った車両の進行方向を車両の乗員に把握させることが可能となる。

【0078】

また、第４の構成は以下のとおりである。
前記旋回対象地点は、前記走行予定経路に沿って車両が走行する為に道なり方向以外に通過する必要のある分岐点であって、前記虚像生成手段は、前記分岐点における前記車両の通過方向を案内する前記虚像を生成することを特徴とする。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、車両が右左折する対象となる分岐点に近接して他の分岐点が配置されていたとしても、車両が右左折する対象となる分岐点を誤認させることがない。

【0079】

また、第５の構成は以下のとおりである。
前記旋回対象地点は、道なり方向以外の方向に通過することによって前記走行予定経路の目的地又は経由地に進入する進入地点であって、前記虚像生成手段は、前記進入地点における前記車両の通過方向を案内する前記虚像を生成することを特徴とする。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、目的地や経由地に近接して分岐点が配置されていたとしても、車両が分岐点で誤って右左折することを防止することが可能となる。

【符号の説明】

【0080】

１ ヘッドアップディスプレイ装置
２ 車両
３ ダッシュボード
４ プロジェクタ
５ スクリーン
６ フロントウィンドウ
７ 乗員
８ 虚像
９ フロントカメラ
１１ 第１ミラー
１２ 第２ミラー
１４ 凹面鏡
２１ 被投射エリア
２２ 光路
２３ ミラー駆動モータ
３１ ＣＰＵ
３２ ＲＡＭ
３３ ＲＯＭ
３４ フラッシュメモリ
５１ 障害物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】