特許 7437934 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-15

(45)【発行日】2024-02-26

(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 35/232 20240101AFI20240216BHJP

【ＦＩ】

B60K35/232

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019519592

(86)(22)【出願日】2018-05-15

(86)【国際出願番号】 JP2018018746

(87)【国際公開番号】W WO2018216553

(87)【国際公開日】2018-11-29

【審査請求日】2021-03-15

【審判番号】

【審判請求日】2022-11-30

(31)【優先権主張番号】P 2017100936

(32)【優先日】2017-05-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】舛屋 勇希

【合議体】

【審判長】山本 信平

【審判官】吉村 俊厚

【審判官】倉橋 紀夫

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／０５１５８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－３３５１４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

B60K35/00-37/20

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

視認者からの表示距離（８０）が異なる位置に虚像（７０）を表示可能な表示光（Ｌ）を被投影部に向けて投射する投射部（４０）と、
外部から情報を取得する情報取得部（２０）と、
前記情報取得部（２０）が取得した前記情報に基づいて、前記虚像（７０）を追加表示するか判定する表示追加判定部（３１）と、
前記投射部（４０）が表示する前記虚像（７０）の前記表示距離（８０）を調整することができ、
１）前記表示追加判定部（３１）が前記虚像（７０）を追加表示すると判定した場合、既に表示されている既存の虚像（７３）の表示距離（８５）と、追加表示される虚像（７４）の表示距離（８６）と、を異ならせ、
２）前記虚像（７４）を追加表示した後、所定時間が経過した場合、前記追加表示された虚像（７４）と前記既存の虚像（７３）との表示距離差（８７）を短くする、
表示距離決定部（３２）と、を備える、
ヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項2】

視認者からの表示距離（８０）が異なる位置に虚像（７０）を表示可能な表示光（Ｌ）を被投影部に向けて投射する投射部（４０）と、
外部から情報を取得する情報取得部（２０）と、
前記情報取得部（２０）が取得した前記情報に基づいて、前記虚像（７０）を追加表示するか判定する表示追加判定部（３１）と、
前記投射部（４０）が表示する前記虚像（７０）の前記表示距離（８０）を調整することができ、前記表示追加判定部（３１）が前記虚像（７０）を追加表示すると判定した場合、既に表示されている既存の虚像（７３）の表示距離（８５）と、追加表示される虚像（７４）の表示距離（８６）と、を異ならせる表示距離決定部（３２）と、を備え、
前記表示距離決定部（３２）は、前記既存の虚像（７３）の表示距離（８５）を異なる表示距離（８５ａ）に変化させ、変化させる前の前記既存の虚像の表示距離（８５）と同じになるように、前記追加表示される虚像（７４）の表示距離（８６）を決定する、
ヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項3】

視認者からの表示距離（８０）が異なる位置に虚像（７０）を表示可能な表示光（Ｌ）を被投影部に向けて投射する投射部（４０）と、
外部から情報を取得する情報取得部（２０）と、
前記情報取得部（２０）が取得した前記情報に基づいて、前記虚像（７０）を追加表示するか判定する表示追加判定部（３１）と、
前記投射部（４０）が表示する前記虚像（７０）の前記表示距離（８０）を調整することができ、前記表示追加判定部（３１）が前記虚像（７０）を追加表示すると判定した場合、既に表示されている既存の虚像（７３）の表示距離（８５）と、追加表示される虚像（７４）の表示距離（８６）と、を異ならせる表示距離決定部（３２）と、を備え、
前記表示距離決定部（３２）は、前記虚像（７４）を追加表示した後に前記追加表示された虚像（７４）を非表示とする条件が成立した場合、前記追加表示されていた虚像（７４）の表示距離（８６）に、前記既存の虚像（７３）の表示距離を近づける、
ヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項4】

前記表示距離決定部（３２）は、前記既存の虚像（７３）の表示距離（８５）を異なる表示距離（８５ａ）に変化させ、該表示距離（８５ａ）と異なるように、前記追加表示される虚像（７４）の表示距離（８６）を決定する、
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】

前記表示距離決定部（３２）は、前記追加表示される虚像（７４）の表示距離（８６）を、前記既存の虚像（７３）の表示距離（８５）よりも短くなるように決定する、
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。

【請求項6】

前記表示距離決定部（３２）は、前記虚像（７４）を追加表示した後に特定の条件が成立した場合、前記追加表示された虚像（７４）の表示距離（８６）と前記既存の虚像（７３）の表示距離（８５）とを同じにする、
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7】

前記表示距離決定部（３２）は、前記虚像（７４）を追加表示した後に特定の条件が成立した場合、前記追加表示された虚像（７４）の表示距離（８６）に前記既存の虚像（８５）の表示距離（１０１）を近づける、
請求項２または６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】

特許文献１に開示されるＨＵＤ装置は、視認者（一般的に車両の運転者）に、車両の前景に重ねて虚像を視認させるものである。このように、ＨＵＤ装置は、視認者に情報を呈示する虚像を前景に重ねて表示することで、前景から視線を大きくずらすことなく虚像の示す情報を視認者に認識させることができるため、視認者の視線移動の負荷を軽減し、安全な運転に寄与するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１０１３１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＨＵＤ装置は、入力される情報に応じて、車両が走行中であっても視認者に伝達する情報を増減させることがある。言い換えると、ＨＵＤ装置が表示する虚像は、車両走行中に増減する。例えば、視認者は、虚像が追加される位置をたまたま凝視していた場合、追加表示された虚像をすぐに認識することができるが、虚像が追加された位置を凝視していなかった場合、周辺視で何かしらの虚像が追加されたことが認識できたとしても追加された虚像を特定するのに、周辺視で虚像が追加されたと思われる領域に存在する複数の虚像に視線を移動させ、どの虚像が元々表示されていたか考える必要があり、追加された虚像を特定するために視認者にかかる負荷が大きく、対策が必要とされていた。

【0005】

本発明の１つの目的は、追加表示された虚像が呈示する情報を認識しやすく表示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、視認者が視認する虚像までの距離である表示距離を調整可能であり、追加表示する虚像の表示距離と、既に表示してあった既存の虚像の表示距離とを異ならせることで、追加表示された虚像を視認者に迅速に特定させることができ、虚像が呈示する情報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、
視認者からの表示距離（８０）が異なる位置に虚像（７０）を表示可能な表示光（Ｌ）を被投影部に向けて投射する投射部（４０）と、
外部から情報を取得する情報取得部（２０）と、
前記情報取得部（２０）が取得した前記情報に基づいて、前記虚像（７０）を追加表示するか判定する表示追加判定部（３１）と、
前記投射部（４０）が表示する前記虚像（７０）の前記表示距離（８０）を調整することができ、前記表示追加判定部（３１）が前記虚像（７０）を追加表示すると判定した場合、既に表示されている既存の虚像（７３）の表示距離（８５）と、追加表示される虚像（７４）の表示距離（８６）と、を異ならせる表示距離決定部（３２）と、を備える。

【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、追加表示される虚像と、既に表示されていた既存の虚像とが、異なる表示距離に表示される。言い換えると、視認者は、追加表示される虚像と、既に表示されていた既存の虚像とが奥行方向（典型的には車両の前後方向）に異なる位置で視認できる。この結果、追加表示された虚像と既存の虚像との区別がつきやすく、また、一方の虚像に目の焦点を合わせると、他方の虚像に焦点が合わなくなり視認性が低下するため、視認者の目にかかる負担、または虚像が呈示する情報を認識するための負担を軽減することができる。

【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、前記表示距離決定部（３２）は、前記既存の虚像（７３）の表示距離（８５）を異なる表示距離（８５ａ）に変化させ、該表示距離（８５ａ）と異なるように、前記追加表示される虚像（７４）の表示距離（８６）を決定してもよい。

【0010】

このように構成されたヘッドアップディスプレイ装置では、既存の虚像は、虚像が追加表示される際、既存の虚像がもともと表示されていた表示距離とは異なる表示位置に表示されることになる。したがって、虚像が追加表示された際、視認者が習慣的に既存の虚像がもともと表示されていた表示距離に目の焦点を合わせても、実際に表示される既存の虚像に焦点が合わない。すなわち、既存の虚像に対して視認者の目の焦点が瞬間的に合いにくくなるため、既存の虚像が凝視されにくくなり、追加表示された虚像に視認者の視覚的注意を向けやすい。

【0011】

また、第１または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、前記表示距離決定部（３２）は、前記既存の虚像（７３）の表示距離（８５）を異なる表示距離（８５ａ）に変化させ、変化させる前の前記既存の虚像の表示距離（８５）と同じになるように、前記追加表示される虚像（７４）の表示距離（８６）を決定してもよい。

【0012】

このように構成されたヘッドアップディスプレイ装置では、既存の虚像の表示距離を変化させ、既存の虚像がもともと表示されていた表示距離に合わせて、新たな虚像を追加表示する。したがって、虚像が追加表示された際、視認者が習慣的に既存の虚像がもともと表示されていた表示距離に目の焦点を合わせると、既存の虚像ではなく、追加された虚像に焦点が合う。すなわち、瞬間的に追加表示された虚像に焦点を合わせやすい。なお、追加表示する虚像の表示距離は、既存の虚像がもともと表示されていた表示距離と厳密に同じでなくてもよく、既存の虚像がもともと表示されていた表示距離の前後１．５［ｍ］以内に設定されていればよい。

【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、前記表示距離決定部（３２）は、前記追加表示される虚像（７４）の表示距離（８６）を、前記既存の虚像（７３）の表示距離（８５）よりも短くなるように決定してもよい。

【0014】

このように構成されたヘッドアップディスプレイ装置では、追加された虚像が、既存の虚像よりも手前側に視認されることとなる。手前側の虚像（表示）を凝視した場合の奥側の虚像（表示）は、奥側の虚像（表示）を凝視した場合の手前側の虚像（表示）に比べて、視覚的注意が向きにくい（言い換えると、誘目性が低い）。したがって、追加表示する虚像を、既存の虚像よりも手前側に視認させることで、既存の虚像に視覚的注意が向きにくく、追加表示した虚像に注意を向けさせる（注視させる）ことができ、追加表示した虚像が呈示する情報を認識させやすい。

【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、前記表示距離決定部（３２）は、前記虚像（７４）を追加表示した後に特定の条件が成立した場合、前記追加表示された虚像（７４）と前記既存の虚像（７３）との表示距離差（８７）を短くしてもよい。

【0016】

既存の虚像と追加表示の虚像とで表示距離差を設けておくと、一方の虚像（表示）に目の焦点が合っている際、他方の虚像（表示）に目の焦点が合いにくくなり、同時に双方の虚像の情報を認識しづらいが、第５の態様におけるヘッドアップディスプレイ装置では、既存の虚像と追加表示の虚像との表示距離差を短くするので、表示距離差が長い場合と比べて、一方の虚像（表示）に目の焦点が合っている際の他方の虚像（表示）の判読性が向上し、同時または迅速に双方の虚像が呈示する情報を認識させやすい。例えば虚像を追加してから所定の時間が経過することを上記特定の条件とすることで、虚像の追加表示直後は、既存の虚像との区別のしやすさを優先した表示を行いつつ、所定時間経過した後は、追加した虚像及び既存の虚像との表示距離差を小さくすることで、迅速に双方の虚像が呈示する情報を認識させやすい。

【0017】

また、第５の態様に従属する第６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、前記表示距離決定部（３２）は、前記虚像（７４）を追加表示した後に特定の条件が成立した場合、前記追加表示された虚像（７４）の表示距離（８６）と前記既存の虚像（７３）の表示距離（８５）とを同じにしてもよい。

【0018】

第６の態様におけるヘッドアップディスプレイ装置では、既存の虚像と追加表示の虚像とで表示距離差をなくすことで、一方の虚像（表示）に目の焦点が合えば、他方の虚像（表示）にも目の焦点が合うため、同時または迅速に双方の虚像が呈示する情報を認識させやすい。

【0019】

また、第５または６の態様に従属する第７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、前記表示距離決定部（３２）は、前記虚像（７４）を追加表示した後に特定の条件が成立した場合、前記追加表示された虚像（７４）の表示距離（８６）に前記既存の虚像（８５）の表示距離（１０１）を近づけてもよい。

【0020】

このように構成されたヘッドアップディスプレイ装置では、追加表示の虚像を固定しつつ、既存の虚像の表示距離を追加表示の虚像の表示距離に近づけていくため、追加表示の視認性を維持しつつ、既存の虚像と追加表示の虚像とで表示距離差をなくすことで、一方の虚像（表示）に目の焦点が合えば、他方の虚像（表示）にも目の焦点が合うため、同時または迅速に双方の虚像が呈示する情報を認識させやすい。

【0021】

また、第１乃至７の態様に従属する第８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、前記表示距離決定部（３２）は、前記虚像（７４）を追加表示した後、前記追加表示された虚像（７４）または前記既存の虚像（７３）のいずれか一方を非表示とする条件が成立した場合、残る虚像（７３，７４）の表示距離（８５，８６）を、前記虚像（７４）が追加表示される前の前記既存の虚像（７３）の表示距離（８５）に近づけてもよい。

【0022】

このように構成されたヘッドアップディスプレイ装置では、既存の虚像の表示距離を変化させ、追加表示の虚像が表示されていた表示距離に近づける。したがって、追加表示の虚像が削除された（非表示にされた）際、視認者が習慣的に追加表示の虚像が表示されていた表示距離に目の焦点を合わせると、追加表示の虚像が表示されていた表示距離付近の既存の虚像に視覚的注意を向かせやすい。すなわち、瞬間的に残った虚像に視覚的注意を向かせやすい。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１～第４の実施形態に係るＨＵＤ装置の構成と、このＨＵＤ装置が表示する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】本発明の第１実施形態におけるＨＵＤ装置の主要な動作手順を示すフロー図である。

【図4】第１実施形態のＨＵＤ装置が表示する虚像の表示例を示す図である。

【図5】本発明の第２実施形態におけるＨＵＤ装置の主要な動作手順を示すフロー図である。

【図6】第２実施形態のＨＵＤ装置が表示する虚像の表示例を示す図である。

【図7】本発明の第３実施形態におけるＨＵＤ装置の主要な動作手順を示すフロー図である。

【図8】第３実施形態のＨＵＤ装置が表示する虚像の表示例を示す図である。

【図9】本発明の第４実施形態におけるＨＵＤ装置の主要な動作手順を示すフロー図である。

【図10】第４実施形態のＨＵＤ装置が表示する虚像の表示例を示す図である。

【図11】第４実施形態の変形例のＨＵＤ装置が表示する虚像の表示例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

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。

【0025】

図１は、本発明に係るヘッドアップディスプレイ（以下では、ＨＵＤとも呼ぶ）装置１０の、第１～第４の実施形態に対応する構成と、このＨＵＤ装置１０が表示する虚像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。

【0026】

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。

【0027】

［ＨＵＤ装置１０の構成］
ＨＵＤ装置１０は、通信インターフェース５から各種情報を取得する入力インターフェースである情報取得部２０と、表示制御部３０と、表示光Ｌを投射する投射部４０と、を有する。例えば、通信インターフェース５には、車両１に設けられた車両ＥＣＵ、車載カメラ、センサ、他の車載機器、携帯機器、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。

【0028】

本実施形態のＨＵＤ装置１０は、表示光Ｌを車両１の内部に設けられ、一部の光を透過し、一部の光を反射する被投影部２に向けて投射する。この被投影部２は、車両１のフロントウインドシールドの一部で構成されてもよく、コンバイナなどの専用部品であってもよい。視認者の視点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Ｌによりアイボックス４を形成する。視認者は、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、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に虚像７１，７２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７１，７２が結像されるまでの間のＺ方向の距離である表示距離８０を調整することができ、３次元に虚像７１，７２を表示することができる。

【0029】

表示制御部３０は、表示追加判定部３１と、表示距離決定部３２と、表示データ生成部３３と、条件成立判定部３４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。特に、本実施形態における表示制御部３０は、虚像７０（詳細には、虚像７０内の各虚像７１，７２）の表示距離８０を調整することが可能である。

【0030】

表示追加判定部３１は、通信インターフェース５を介して情報取得部２０から取得した情報を入力し、既に表示されている虚像７０（後述する既存の虚像７３）に対して新たな虚像７０（後述する追加表示する虚像７４）を追加するかを判定する。なお、表示追加判定部３１は、例えば、情報取得部２０が新たに情報を取得した、取得した情報が所定の種類の情報であった、取得した情報が所定の条件を満たした情報であった、あるいは取得した複数の情報で所定の組み合わせが成立した場合、新たな虚像７０を追加する条件が満たされたと判定する。

【0031】

表示距離決定部３２は、虚像７０の表示距離８０を決定可能であり、表示追加判定部３１が虚像７０を追加表示すると判定した場合、既に表示されている既存の虚像７３の表示距離８５と、追加表示される虚像７４の表示距離８６とが異なるように、各虚像７０の表示距離８０を決定する（図４，図６，図１０，図１１参照）。虚像７０を追加表示する際の第１～第３実施形態、虚像７０を非表示にする際の第４実施形態を後で詳述する。

【0032】

表示データ生成部３３は、表示データを生成するものであり、この表示データに基づき、投射部４０が駆動する。前記表示データは、表示距離決定部３２が決定した表示距離８０に各虚像７０を表示させるべく投射部４０を駆動するための表示距離データを含む。

【0033】

［虚像の説明］
図１の左図を用いて、本実施形態のＨＵＤ装置１０が表示する虚像７０の例を説明する。虚像７０は、例えば、平面的に表現される２Ｄ虚像７１と、立体的に表現される３Ｄ虚像７２と、を有する。２Ｄ虚像７１の一例は、図１の表示距離８１のＸＹ平面に平面的に結像され、視認者に遠近感を感じさせない虚像である。このような２Ｄ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。また、２Ｄ虚像７１の別例は、図１の表示距離８３のＸＹ平面上に一端があり、表示距離８３より視認者から離れた表示距離８４のＸＹ平面上に他端があり、平面的に結像され、視認者に遠近感を感じさせる虚像である。このような別例の２Ｄ虚像７１は、視認者の目の焦点の調整により表示全体が明確に認識されるため、立体的な印象を与えることができる。３Ｄ虚像７２の一例は、図１の表示距離８２のＸＹ平面上に一端があり、表示距離８２より視認者から離れた表示距離８３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、視認者に立体感を感じさせる虚像である。なお、本発明のＨＵＤ装置１０は、追加表示する虚像の表示距離と、既に表示してあった既存の虚像の表示距離とを異ならせるものである。表示距離８０を長くするとは、言い換えるとアイボックス４からより離れた位置に虚像７０を結像させることを示し、例えば、表示距離８１に表示されている２Ｄ虚像７１、表示距離８２と表示距離８３との間に表示されている３Ｄ虚像７２を、遠方側である表示距離８４に近づけることを示す。また、表示距離８０を短くするとは、言い換えるとアイボックス４により近づけた位置に虚像７０を結像させることを示し、例えば、表示距離８４に表示されている２Ｄ虚像７１、表示距離８２と表示距離８３との間に表示されている３Ｄ虚像７２を、近傍側である表示距離８１に近づけることを示す。

【0034】

［投射部４０の構成例］
次に、図２を参照する。図２は、図１の投射部４０の構成例を示す図である。本実施形態の投射部４０は、立体画像表示部４１と、リレー光学部４２と、から構成され、立体画像表示部４１が第１の３Ｄ実像４３を形成し、リレー光学部４２が第１の３Ｄ実像４３を拡大して第２の３Ｄ実像４４を結像し、この第２の３Ｄ実像４４の表示光Ｌを外部の被投影部２に向けて投射する。

【0035】

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。

【0036】

画像投射部４５は、表示制御部３０から入力される表示データに基づいてその表示データに含まれる映像を表す映像光（図示しない）を出射するプロジェクタであり、表示データに含まれる表示距離データに応じて、前記映像を表示するタイミングを調整し、振動スクリーン４６の振動位置に同期して投影する前記映像を高速に切り替える。言い換えると、画像投射部４５は、前記表示距離データに基づき、振動スクリーン４６の振動位置に適した前記映像を振動スクリーン４６に投影する。

【0037】

振動スクリーン４６は、例えば、画像投射部４５の映像を一定の角度範囲に拡散させるポリカーボネート製の拡散フィルムであり、画像投射部４５からの前記映像光を受けて実像を結像し、画像投射部４５が出射する前記映像光の光軸に沿って往復運動する。振動スクリーン４６は、連続的または断続的に振動位置を示す信号を画像投射部４５に送信することが可能であり、画像投射部４５は、前記振動位置を示す信号を基準に、表示データに含まれる表示距離データに応じた位置に虚像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。

【0038】

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Ｌを出射せず、振動スクリーン４６がその振幅のうち第２の範囲に位置している期間においては表示光Ｌを出射する。第１の範囲及び第２の範囲の位置及び比率が調整されることで虚像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。

【0039】

図２のリレー光学部４２は、立体画像表示部４１が生成した第１の３Ｄ実像４３の光を受け、この第１の３Ｄ実像４３を拡大した第２の３Ｄ実像４４を中間で結像した後、この第２の３Ｄ実像４４の光である表示光Ｌを被投影部２に向けて投射するものである。リレー光学部４２は、例えば、立体画像表示部４１が生成した第１の３Ｄ実像４３の光を受光するレンズ群からなる第１のリレー光学部４７と、第１のリレー光学部４７を通った光を反射し、第１のリレー光学部４７の光学的パワーと協働して第１の３Ｄ実像４３を拡大した第２の３Ｄ実像４４を結像させる第２のリレー光学部４８と、第２の３Ｄ実像４４の光である表示光Ｌを被投影部２に向けて反射する第３のリレー光学部４９と、から構成される。

【0040】

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。

【0041】

第２のリレー光学部４８は、例えば、正の光学的パワーを有する凹面の反射面を有するミラーで構成され、第１のリレー光学部４７から第１の３Ｄ実像４３の光を入射し、この入射した光を第３のリレー光学部４９に向けて反射し、第１のリレー光学部４７の光学的パワーと協働して第１の３Ｄ実像４３を拡大した第２の３Ｄ実像４４を、第２のリレー光学部４８と第３のリレー光学部４９との間で結像させる。なお、第２のリレー光学部４８が担う光学的作用を、第１のリレー光学部４７に持たせることで、第２のリレー光学部４８は、省略されてもよい。

【0042】

第３のリレー光学部４９は、第２の３Ｄ実像４４の表示光Ｌを被投影部２に向けて反射させる凹面ミラーであり、被投影部２の曲面形状による像の歪みを補正する機能と、第２の３Ｄ実像４４を拡大する機能と、を有する。

【0043】

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。

【0044】

［投射部４０の変形例］
立体的な虚像を視認させる他の実施形態では、投射部４０は、パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式などを含む視差分割方式、ライトフィールド方式やホログラム方式を含む空間再生方式、特開２０１６－２１２３１８に開示されているように透過率を調整可能な調光層を有する複数のスクリーンを厚み方向に重ねて配置し、複数のスクリーンに向けてプロジェクタが投射像を高速で切り替えながら投影し、投射像の高速切り替えに応じて、複数のスクリーンがそれぞれ調光率を適宜調整することで３Ｄの実像を内部に表示する透過率調整スクリーン方式、特開２００４－１６８２３０に開示されているように複数の液晶表示素子を厚み方向に重ねることで３Ｄの実像を内部に表示する方式などを採用してもよい。以上が、本発明の第１～第４の実施形態のＨＵＤ装置１０の構成である。

【0045】

以下、第１～第４の実施形態を図３～図１０を用いて具体的に説明する。
（第１の実施形態）
まず、図３，図４を参照する。図３は、第１実施形態におけるＨＵＤ装置１０の主要な動作手順を示すフロー図であり、図４は、図３のフロー図に対応した虚像７３，７４の表示例を示す図である。図４（ａ）（ｂ）は、追加表示される虚像７４が表示される前の表示例を示し、図４（ｃ）（ｄ）は、図３におけるステップＳ１３が実行された後にステップＳ１５で表示更新された後の表示例を示す。図４（ａ）（ｃ）は、視認者が車両１の前方（Ｚ軸正方向）を見た際に視認する前景（他車両１００）と虚像７３，７４を示す図であり、図４（ｂ）（ｄ）は、虚像７３，７４の表示距離８０の違いを説明する図である。

【0046】

図４のステップＳ１１において、表示制御部３０は、情報取得部２０を介して新しい情報（図３（ｃ）において「６０ｋｍ／ｈ」と示される他車両１００の車速）を取得する。表示制御部３０は、情報取得部２０を介して、定期的及び／又は各種情報が発生した瞬間的に各種情報を取得する。

【0047】

続いて、ステップＳ１２において、表示追加判定部３１は、虚像７０を追加表示するか判定する。表示追加判定部３１は、取得した情報が所定の種類の情報であった、取得した情報が所定の条件を満たした情報であった、あるいは取得した複数の情報で所定の組み合わせが成立した場合、新たな虚像７０を追加する条件が満たしたと判定する。ステップＳ１２において「表示追加しないと判定した場合（ＮＯの場合）」は、ステップＳ１４に移行し、既に表示されている虚像７３の情報を更新した表示データを生成し、ステップＳ１５で表示を更新する。

【0048】

ステップＳ１２において「表示追加すると判定した場合（ＹＥＳの場合）」は、ステップＳ１３で、表示距離決定部３２は、既に表示されていた既存の虚像７３の表示距離８５を維持しつつ、追加表示する虚像７４の表示距離８６を、既存の虚像７３の表示距離８５と異なる表示距離に決定する。例えば、表示距離決定部３２は、図４（ｄ）に示すように、既存の虚像７３と追加表示する虚像７４との間に表示距離差８７を設けるように、既存の虚像７３の表示距離８５を変更することなく、追加表示する虚像７４の表示距離８６を決定する。そして、表示データ生成部３３は、表示距離決定部３２が決定した表示距離８５，８６で視認されるように表示データを生成し（ステップＳ１４）、表示制御部３０は、この表示データに基づき投射部４０を駆動することで表示を更新する（ステップＳ１５）。この際、表示距離決定部３２は、既存の虚像７３の表示距離８５よりも短くなるように追加表示する虚像７４の表示距離８６を決定するので、図３（ｃ）において「６０ｋｍ／ｈ」と示される他車両１００の車速を呈示する追加表示された虚像７４が、他車両１００の上下左右を囲み強調する既存の虚像７３より手前側に視認される。これにより、追加された虚像７４が、既存の虚像７３よりも手前側に視認されることとなり、追加表示した虚像７４に注意を向けさせる（注視させる）ことができ、追加表示した虚像７４が呈示する情報を認識させやすい。

【0049】

（第２の実施形態）
次に、図５，図６を参照する。図５は、第２の実施形態におけるＨＵＤ装置１０の主要な動作手順を示すフロー図であり、図６は、図５のフロー図に対応した虚像７３，７４の表示例を示す図である。図６（ａ）（ｂ）は、追加表示される虚像７４が表示される前の表示例を示し、図６（ｃ）（ｄ）は、図５におけるステップＳ２３が実行された後にステップＳ２５で表示更新された後の表示例を示す。第２の実施形態は、既存の虚像７３の表示距離８５を変更する点で第１の実施形態とは異なる。

【0050】

図５のステップＳ２１において、表示制御部３０は、情報取得部２０を介して新しい情報（図６（ｃ）において「６０ｋｍ／ｈ」と示される他車両１００の車速）を取得する。表示制御部３０は、情報取得部２０を介して、定期的及び／又は各種情報が発生した瞬間的に各種情報を取得する。

【0051】

続いて、ステップＳ２２において、表示追加判定部３１は、虚像７０を追加表示するか判定する。ステップＳ２２において「表示追加しないと判定した場合（ＮＯの場合）」は、ステップＳ２４に移行し、既に表示されている虚像７３の情報を更新した表示データを生成し、ステップＳ２５で表示を更新する。

【0052】

ステップＳ２２において「表示追加すると判定した場合（ＹＥＳの場合）」は、ステップＳ２３で、表示距離決定部３２は、既に表示されていた既存の虚像７３の表示距離８５を表示距離８５ａに変更しつつ、追加表示する虚像７４の表示距離８６を、既存の虚像７３の新たな表示距離８５ａと異なる表示距離に決定する。例えば、表示距離決定部３２は、図６（ｄ）に示すように、既存の虚像７３と追加表示する虚像７４との間に表示距離差８７を設けるように、既存の虚像７３の表示距離８５を変更しつつ、追加表示する虚像７４の表示距離８６を決定する。そして、表示データ生成部３３は、表示距離決定部３２が決定した表示距離８５，８６で視認されるように表示データを生成し（ステップＳ２４）、表示制御部３０は、この表示データに基づき投射部４０を駆動することで表示を更新する（ステップＳ２５）。この際、表示距離決定部３２は、既存の虚像７３の表示距離８５を長くした表示距離８５ａに変更し、既存の虚像７３の表示距離８５よりも短くなるように追加表示する虚像７４の表示距離８６を決定する。すなわち、第２の実施形態では、既存の虚像７３の表示距離８５を維持する第１の実施形態に比べて、既存の虚像７３と追加表示される虚像７４との表示距離差８７が大きくなるため、より既存の虚像７３と追加表示された虚像７４とを区別しやすくなる。

【0053】

また、既存の虚像７３と追加表示する虚像７４とが情報を付加する実景における対象物（図６では他車両）１００が同一対象である場合、追加表示する虚像７４を他車両１００の視認者側の先端（他車両の背面ボディ）より手前側に視認させ、既存の虚像７３を他車両１００の奥行き方向（Ｚ軸方向）の１／２の位置より奥側（Ｚ軸正方向）に視認させる。これにより、視認者から見て手前側に視認される追加表示される虚像７４から奥側に視認される既存の虚像７３に向かって、追加表示される虚像７４，他車両１００，既存の虚像７３の順に視覚的注意が向きにくくなる。したがって、最も注意を促すべき実景における他車両１００に視認者の視覚的注意を向いている場合であっても、他車両１００の視認者側の先端より奥側に視認される既存の虚像７３に視覚的注意が向きにくくなり、他車両１００の視認者側の先端より手前側に追加表示された虚像７４に視覚的注意を向けやすい。既存の虚像７４と追加表示された虚像７３とを迅速に区別させ、追加表示された虚像７３が呈示する情報を認識させやすい。なお、表示制御部３０は、追加表示する虚像７４を他車両１００の視認者側の先端（他車両の背面ボディ）より手前側に視認させ、既存の虚像７３を他車両１００の奥行き方向の先端より奥側（Ｚ軸正方向）に視認させることが好ましい。これにより、さらに追加表示された虚像７４と既存の虚像７３とを区別させやすい。

【0054】

（第３の実施形態）
次に、図７，図８を参照する。図７は、第３の実施形態におけるＨＵＤ装置１０の主要な動作手順を示すフロー図であり、図８は、図７のフロー図に対応した虚像７３，７４の表示例を示す図である。図８（ａ）（ｂ）は、追加表示される虚像７４が表示される前の表示例を示し、図８（ｃ）（ｄ）は、図７におけるステップＳ３３が実行された後にステップＳ３７で表示更新された後の表示例を示し、図８（ｅ）（ｆ）は、図７におけるステップＳ３５が実行された後にステップＳ３７で表示更新された後の表示例を示す。第３の実施形態は、条件成立判定部３４が、特定条件が成立したと判定した場合に、追加表示された虚像７４と既存の虚像７３との表示距離差８７を短くする処理（後述するステップＳ３４，Ｓ３５）を有する点で、第１，第２の実施形態とは異なる。

【0055】

図７のステップＳ３１において、表示制御部３０は、情報取得部２０を介して新しい情報（図８（ｃ）において「６０ｋｍ／ｈ」と示される他車両１００の車速）を取得する。

【0056】

続いて、ステップＳ３２において、表示追加判定部３１は、虚像７０を追加表示するか判定する。ステップＳ３２において「表示追加しないと判定した場合（ＮＯの場合）」は、ステップＳ３３を実行することなく、ステップＳ３４に移行する。ステップＳ３４以降の処理は後述する。

【0057】

ステップＳ３２において「表示追加すると判定した場合（ＹＥＳの場合）」は、ステップＳ３３で、表示距離決定部３２は、既に表示されていた既存の虚像７３の表示距離８５を維持しつつ、追加表示する虚像７４の表示距離８６を、既存の虚像７３の表示距離８５と異なる表示距離に決定する。例えば、表示距離決定部３２は、図８（ｄ）に示すように、既存の虚像７３と追加表示する虚像７４との間に表示距離差８７を設けるように、既存の虚像７３の表示距離８５を変更することなく、追加表示する虚像７４の表示距離８６を決定する。そして、表示データ生成部３３は、表示距離決定部３２が決定した表示距離８５，８６で視認されるように表示データを生成し（ステップＳ３６）、表示制御部３０は、この表示データに基づき投射部４０を駆動することで表示を更新する（ステップＳ３７）。

【0058】

第３実施形態で特有の処理であるステップＳ３４，Ｓ３５を説明する。
ステップＳ３４で、条件成立判定部３４は、虚像７４が追加表示された後、特定条件が成立したかを判定し、例えば、虚像７４が追加表示された後に所定の時間以上経過した場合に、前記特定条件が成立したと判定する。ステップＳ３４において「所定の時間以上経過していないと判定した場合（ＮＯの場合）」は、ステップＳ３５を実行することなく、ステップＳ３６に移行する。

【0059】

ステップＳ３４において「所定の時間以上経過したと判定した場合（ＹＥＳの場合）」は、ステップＳ３５で、表示距離決定部３２は、追加表示した虚像７４と既存の虚像７３との間の表示距離差８７を短くする。例えば、表示距離決定部３２は、既存の虚像７３の表示距離８５を変更することなく、追加表示した虚像７４を、既存の虚像７３に近づける（図８（ｄ）の表示距離８６から図８（ｆ）の表示距離８６ａに変更する）。そして、表示データ生成部３３は、表示距離決定部３２が決定した表示距離８５，８６で視認されるように表示データを生成し（ステップＳ３６）、表示制御部３０は、この表示データに基づき投射部４０を駆動することで表示を更新する（ステップＳ３７）。なお、他の方法として、表示距離決定部３２は、追加表示した虚像７４の表示距離８６を変更することなく、既存の虚像７３の表示距離８５を、追加表示した虚像７４に近づけてもよく、または既存の虚像７３の表示距離８５と追加表示した虚像７４の表示距離８６の双方変更することで表示距離差８７を近づけてもよい。このように、既存の虚像７３と追加表示の虚像７４との表示距離差８７を短くするので、表示距離差８７が長い場合と比べて、一方の虚像（表示）に目の焦点が合っている際の他方の虚像（表示）の判読性が向上し、同時または迅速に双方の虚像が呈示する情報を認識させやすい。

【0060】

なお、図８（ｆ）では、図７でステップＳ３７を実行した後であっても追加表示した虚像７４と既存の虚像７３との間に表示距離差８７を設けていたが、表示距離差８７を設けなくてもよい。言い換えると、ステップＳ３４において「所定の時間以上経過したと判定した場合（ＹＥＳの場合）」は、ステップＳ３５で、表示距離決定部３２は、追加表示した虚像７４と既存の虚像７３との間の表示距離差８７をなくしてもよい。言い換えると、追加表示された虚像７４の表示距離８６と既存の虚像７３の表示距離８５とを同じにしてもよい。

【0061】

（第４の実施形態）
次に、図９，図１０を参照する。図９は、第４の実施形態におけるＨＵＤ装置１０の主要な動作手順を示すフロー図であり、図１０は、図９のフロー図に対応した虚像７３，７４の表示例を示す図である。図１０（ａ）（ｂ）は、虚像７４が追加表示される前の表示例を示し、図１０（ｃ）（ｄ）は、虚像７４が追加表示された後の表示例を示し、図１０（ｅ）（ｆ）は、図９におけるステップＳ４５が実行された後にステップＳ４７で表示更新された後の表示例を示す。第４の実施形態は、条件成立判定部３４が、追加表示されていた虚像７４が非表示となる特定条件が成立したと判定した場合に、残る既存の虚像７３の表示距離８５ａを、元々既存の虚像７３が表示されていた表示距離８５にする処理（後述するステップＳ４４，Ｓ４５）を有するものである。

【0062】

図９のステップＳ４１において、表示制御部３０は、情報取得部２０を介して新しい情報（図１０（ｃ）において「６０ｋｍ／ｈ」と示される他車両１００の車速）を取得する。

【0063】

続いて、ステップＳ４２において、表示追加判定部３１は、虚像７０を追加表示するか判定する。ステップＳ４２において「表示追加しないと判定した場合（ＮＯの場合）」は、ステップＳ４３を実行することなく、ステップＳ４４に移行する。ステップＳ４４以降の処理は後述する。

【0064】

ステップＳ４２において「表示追加すると判定した場合（ＹＥＳの場合）」は、ステップＳ４３で、表示距離決定部３２は、ステップＳ４３で、表示距離決定部３２は、既に表示されていた既存の虚像７３の表示距離８５を表示距離８５ａに変更しつつ、追加表示する虚像７４の表示距離８６を、既存の虚像７３の新たな表示距離８５ａと異なる表示距離に決定する。例えば、表示距離決定部３２は、図６（ｄ）に示すように、既存の虚像７３と追加表示する虚像７４との間に表示距離差８７を設けるように、既存の虚像７３の表示距離８５を変更しつつ、追加表示する虚像７４の表示距離８６を決定する。そして、表示データ生成部３３は、表示距離決定部３２が決定した表示距離８５，８６で視認されるように表示データを生成し（ステップＳ４６）、表示制御部３０は、この表示データに基づき投射部４０を駆動することで表示を更新する（ステップＳ４７）。

【0065】

第４の実施形態で特有の処理であるステップＳ４４，Ｓ４５を説明する。
ステップＳ４４で、条件成立判定部３４は、虚像７４が追加表示された後、追加表示された虚像７４を非表示とする特定条件が成立したかを判定し、例えば、虚像７４が追加表示された後に所定の時間以上経過した場合に、前記特定条件が成立したと判定する。ステップＳ４４において「特定条件が成立していない場合（ＮＯの場合）」は、ステップＳ４５を実行することなく、ステップＳ４６に移行する。

【0066】

ステップＳ４４において「特定条件が成立した場合（ＹＥＳの場合）」は、ステップＳ４５で、表示距離決定部３２は、残る既存の虚像７３の表示距離８５ａを、元々既存の虚像７３が表示されていた表示距離８５にする（図１０（ｄ）の表示距離８５ａから図１０（ｆ）の表示距離８５に戻す）。そして、表示データ生成部３３は、表示距離決定部３２が決定した表示距離８５で虚像７３が視認されるように、また虚像７４が非表示とされるように表示データを生成し（ステップＳ４６）、表示制御部３０は、この表示データに基づき投射部４０を駆動することで表示を更新する（ステップＳ４７）。この表示更新において、虚像７４が非表示となり、虚像７３が表示距離８５に表示される。

【0067】

なお、第４実施形態の変形例として、条件成立判定部３４が、虚像７４が追加表示された後に、既存表示されていた虚像７３が非表示となる特定条件が成立したと判定した場合に、残る追加表示された虚像７３の表示距離８６を、元々既存の虚像７３が表示されていた表示距離８５にしてもよい。図１１は、第４実施形態の変形例における虚像７３，７４の表示例を示す図である。図１１（ａ）（ｂ）は、虚像７４が追加表示される前の表示例を示し、図１１（ｃ）（ｄ）は、虚像７４が追加表示された後の表示例を示し、図１１（ｅ）（ｆ）は、図９におけるステップＳ４５が実行された後にステップＳ４５で表示更新された後の表示例を示す。ステップＳ４４において「特定条件が成立した場合（ＹＥＳの場合）」は、ステップＳ４５で、表示距離決定部３２は、残る追加表示されていた虚像７４の表示距離８６を、元々既存の虚像７３が表示されていた表示距離８５にする（図１１（ｄ）の表示距離８６から図１１（ｆ）の表示距離８５に変更する）。そして、表示データ生成部３３は、表示距離決定部３２が決定した表示距離８５で虚像７４が視認され、虚像７５が非表示になるように表示データを生成し（ステップＳ４６）、表示制御部３０は、この表示データに基づき投射部４０を駆動することで表示を更新する（ステップＳ４７）。この表示更新において、虚像７３が非表示となり、虚像７４が表示距離８５に表示される。

【0068】

［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。

【0069】

上記実施形態では、条件成立判定部３４が判定する特定条件は、表示が継続された時間が所定時間より長いことであったが、これに限られない。例えば、条件成立判定部３４が判定する特定条件は、情報取得部２０を介して、特定の種類の情報を入力したこと、あるいは逆に特定の種類の情報を入力しないことであってもよい。また、情報取得部２０を介して入力する情報が、所定の閾値に達する等の条件を満たすことであってもよい。また、情報取得部２０を介して入力する複数の情報が特定の組み合わせを満たしたことを条件としてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0070】

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】

【0071】

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、１０…ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）、２０…情報取得部、３０…表示制御部、３１…表示追加判定部、３２…表示距離決定部、３３…表示データ生成部、３４…条件成立判定部、４０…投射部、４１…立体画像表示部、４２…リレー光学部、４３…第１の３Ｄ実像、４４…第２の３Ｄ実像、４５…画像投射部、４６…振動スクリーン、７０…虚像、８０…表示距離、８７…表示距離差、１００…対象物（他車両）、Ｌ…表示光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】