特許 7509070 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】

(24)【登録日】2024-06-24

(45)【発行日】2024-07-02

(54)【発明の名称】虚像表示装置

(51)【国際特許分類】

   B60K 35/232 20240101AFI20240625BHJP

   G02B 27/01 20060101ALI20240625BHJP

   G08G 1/16 20060101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

B60K35/232

G02B27/01

G08G1/16 C

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021055567

(22)【出願日】2021-03-29

(65)【公開番号】P2022152702

(43)【公開日】2022-10-12

【審査請求日】2023-06-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】山口 昌之

(72)【発明者】

【氏名】成瀬 洋一

(72)【発明者】

【氏名】大山 貢司

【審査官】鈴木 貴晴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０５６８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２２０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２２８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２６０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１９３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１５８１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ３５／００－３７／２０

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

Ｇ０８Ｇ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両（Ａ）の乗員によって視認可能な虚像（Ｖｉ）を表示する虚像表示装置であって、
前記虚像として結像される虚像光を反射する凹面鏡の姿勢変化により、前記虚像が表示される画角（ＶＡ）の位置を、第１位置（ＶＰ１）、および前記第１位置の上方となる第２位置（ＶＰ２）を含む複数の位置間で切り替える切替機構（６３）と、
前記切替機構による前記画角の位置の切り替えに応じて、前記第１位置、および前記第２位置のそれぞれに紐づく前記虚像を表示させる表示制御部（７３）と、を備え、
前記第１位置における前記虚像は、前記車両の前景に重畳されない非重畳コンテンツ（ＣＴｎ）であり、前記第２位置における前記虚像は、前記前景に重畳される重畳コンテンツ（ＣＴｓ）であり、
前記表示制御部は、
前記切替機構が前記第１位置から前記第２位置へと前記画角を移動させる間は、前記非重畳コンテンツを非表示とし、前記重畳コンテンツの表示を禁止し、
前記画角の前記第２位置への移動が完了すると、前記非重畳コンテンツの非表示状態を維持して、前記重畳コンテンツを表示する虚像表示装置。

【請求項2】

前記表示制御部は、前記画角が前記第２位置へ移動された後は、前記車両の走行シーンに応じて、前記画角が移動される間であっても、前記非重畳コンテンツの非表示状態を維持して、前記重畳コンテンツの表示を許可する請求項１に記載の虚像表示装置。

【請求項3】

前記表示制御部は、前記車両の速度、あるいは前記車両の走行位置に応じて、前記切替機構に対して、前記画角の移動の切替えタイミングを決定する請求項１または請求項２に記載の虚像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書による開示は、車両の乗員によって視認可能な虚像を表示する虚像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

虚像表示装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の虚像表示装置では、プロジェクタによって、スクリーンに画像が形成される。スクリーンの画像は、ミラーで反射され、フレネルレンズによって拡大され、車両のフロントウインドウに投射される。そして、フロントウインドウに投射された画像は、虚像として車両の前景に重畳されるようにして、乗員によって視認されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－７８７２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、虚像表示装置においては、通常、所定の情報を前景に対して非重畳表示とする場合には、虚像を視認者の手前側に表示すると共に、前景に対して重畳表示とする場合は、虚像を視認者の遠方側に表示することから、総じて大画面の表示が必要となる。

【0005】

特許文献１では、例えば、フレネルレンズによる画像の拡大を図るようにしているが、光学系での拡大手法には自ずと限界があり、装置自体（ミラー、フレネルレンズ、および構成部材を収容する筐体等）の大型化が必要となる。

【0006】

本開示の目的は、上記問題に鑑み、装置の大型化を伴うことなく、重畳表示にあたって、表示される虚像自体が大画面であるように視認させることのできる虚像表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

【0008】

本開示では、車両（Ａ）の乗員によって視認可能な虚像（Ｖｉ）を表示する虚像表示装置であって、
虚像として結像される虚像光を反射する凹面鏡の姿勢変化により、虚像が表示される画角（ＶＡ）の位置を、第１位置（ＶＰ１）、および第１位置の上方となる第２位置（ＶＰ２）を含む複数の位置間で切り替える切替機構（６３）と、
切替機構による画角の位置の切り替えに応じて、第１位置、および第２位置のそれぞれに紐づく虚像を表示させる表示制御部（７３）と、を備え、
第１位置における虚像は、車両の前景に重畳されない非重畳コンテンツ（ＣＴｎ）であり、第２位置における虚像は、前景に重畳される重畳コンテンツ（ＣＴｓ）であり、
表示制御部は、
切替機構が第１位置から第２位置へと画角を移動させる間は、非重畳コンテンツを非表示とし、重畳コンテンツの表示を禁止し、
画角の第２位置への移動が完了すると、非重畳コンテンツの非表示状態を維持して、重畳コンテンツを表示することを特徴としている。

【0009】

この開示によれば、装置全体を大型化することなく、切替機構によって、第１位置における虚像と、第２位置における虚像とを表示することができる。そして、第１位置と第２位置との間で画角が移動される間は、重畳コンテンツの表示が禁止されるので、視認者にとっては、虚像が移動されていることは認識されない。よって、表示される虚像は、あたかも第１位置における非重畳コンテンツと、第２位置における重畳コンテンツとを含む領域に形成された大画面であるように視認される。

【0010】

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の第１実施形態によるＨＵＤの虚像表示機能を説明するための図である。

【図2】表示システムの電気的な構成を示すブロック図である。

【図3】ルックアップテーブルの一例を示す図である。

【図4】第１実施形態における表示制御部にて実施される表示制御処理の詳細を示すフローチャートである。

【図5】車間維持制御における非重畳コンテンツを示す説明図である。

【図6】車間維持制御における画角の移動を示す説明図である（非表示）。

【図7】車間維持制御における重畳コンテンツを示す説明図である。

【図8】車間維持制御において、再び非重畳コンテンツ表示に戻った状態を示す説明図である。

【図9】車間距離に応じて変化される重畳コンテンツを示す説明図である。

【図10】第２実施形態における表示制御部にて実施される表示制御処理の詳細を示すフローチャートである。

【図11】ターンバイターンにおける非重畳コンテンツを示す説明図である。

【図12】非重畳コンテンツにおけるアイコンを示す説明図である。

【図13】ターンバイターンにおける画角の移動を示す説明図である（非表示）。

【図14】ターンバイターンにおける遠方に対応する重畳コンテンツを示す説明図である。

【図15】ターンバイターンにおける近方に対応する重畳コンテンツを示す説明図である。

【図16】第３実施形態における車間維持制御時のアイコンを示す説明図である。

【図17】第４実施形態における表示システムの電気的な構成を示すブロック図である。

【図18】その他の実施形態における重畳コンテンツを示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態および変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

【0013】

（第１実施形態）
本開示の第１実施形態による虚像表示装置を図１～図９に示す。虚像表示装置の機能は、図１および図２に示すヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤ）１００に実装されている。ＨＵＤ１００は、メータ表示装置３０等と共に、表示システム１１０を構成している。表示システム１１０は、車両Ａにおいて用いられ、ＨＵＤ１００による虚像表示と、メータ表示装置３０による画面表示等とを連携させて、車両Ａに関連する種々の情報をドライバに提示する。

【0014】

ＨＵＤ１００およびメータ表示装置３０は、車両Ａに搭載された車載ネットワークの通信バスに通信可能に接続されている。車載ネットワークの通信バスには、カメラＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１、ナビゲーションＥＣＵ２２、および運転支援ＥＣＵ２３等の他の車載ＥＣＵが更に接続されている。通信バスにノードとして接続されたこれらの構成は、相互に通信可能である。

【0015】

カメラＥＣＵ２１は、プロセッサ、ＲＡＭ、およびストレージ等を有する処理装置であり、車両Ａに搭載された一つ、または複数の車載カメラと電気的に接続されている。カメラＥＣＵ２１には、車載カメラによって撮像された車両周囲の映像データが入力される。カメラＥＣＵ２１は、車両Ａの前方を撮影する車載カメラ（以下、フロントカメラ）の映像を解析し、前走車Ａｆ（図６参照）までの距離、自車左右の区画線の相対位置、および自車前方の道路標識等を検出する。カメラＥＣＵ２１は、前走車Ａｆおよび区画線等の検出情報を運転支援ＥＣＵ２３に提供する。カメラＥＣＵ２１は、標識認識（Traffic Sign Recognition）機能によって認識した道路標識の認識情報を、ＨＵＤ１００およびメータ表示装置３０に提供する。標識認識を用いたドライバへの支援表示は、ロードサインアシスト（Road Sign Assist ＲＳＡ）である。

【0016】

ナビゲーションＥＣＵ２２は、プロセッサ、ＲＡＭ、およびストレージ等を有する処理装置であり、乗員によって設定された目的地までのルート案内を実施する。ナビゲーションＥＣＵ２２は、ルート案内の実施中に、直進、右左折、分岐、および合流等を案内する案内エリアに接近すると、当該案内エリアについての経路情報を、ＨＵＤ１００およびメータ表示装置３０に提供する。例えば、右左折の際のドライバへの支援表示は、ターンバイターン（Turn By Turn ＴＢＴ）である。

【0017】

運転支援ＥＣＵ２３は、プロセッサ、ＲＡＭ、およびストレージ等を有する処理装置であり、車両Ａのドライバの運転を支援する複数の支援機能を実現する。一例として、運転支援ＥＣＵ２３は、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）、およびＬＤＷ（Lane Departure Warning）等の運転支援機能を有している。

【0018】

運転支援ＥＣＵ２３は、ＡＣＣ機能により、目標車速で車両Ａを定速走行させるか、またはカメラＥＣＵ２１から取得する前走車Ａｆの検出情報に基づき、前走車Ａｆとの車間距離を維持しつつ、車両Ａを前走車Ａｆに追従走行させる。運転支援ＥＣＵ２３は、ＡＣＣ機能が動作している場合、ＡＣＣ機能の制御状態を示すステータス情報を、ＨＵＤ１００およびメータ表示装置３０へ提供する。

【0019】

運転支援ＥＣＵ２３は、ＬＤＷ機能により、カメラＥＣＵ２１から取得する区間線の検出情報に基づき、区画線からはみ出すような自車車線からの自車の逸脱を判定する。運転支援ＥＣＵ２３は、自車車線からの自車の逸脱を判定した場合、車線逸脱情報をＨＵＤ１００およびメータ表示装置３０へ提供し、ドライバへの車線逸脱警告を実施する。

【0020】

次に、メータ表示装置３０、およびＨＵＤ１００の構成の詳細を順に説明する。

【0021】

メータ表示装置３０は、車両Ａに搭載される複数の表示デバイスのうちの一つであり、表示画面への画像の表示によってドライバに情報を提示する。メータ表示装置３０は、コンビネーションメータに相当する構成であり、表示画面を運転席へ向けた姿勢で、インスツルメントパネル９に収容されている。一例として、メータ表示装置３０は、車両Ａの車室内にて、運転席に着座したドライバから視認容易な正面位置に設置されている。メータ表示装置３０は、メータディスプレイ３１、およびメータＥＣＵ３２を備えている。

【0022】

メータディスプレイ３１は、例えば、液晶ディスプレイ、または有機ＥＬディスプレイ等である。メータディスプレイ３１は、メータＥＣＵ３２から取得する映像データに基づき、スピードメータ画像、タコメータ画像、ナビ地図画像、および運転支援画像等を、表示画面に表示する。

【0023】

メータＥＣＵ３２は、表示システム１１０において、ＨＣＵ（Human Machine Interface Control Unit）として機能し、車両Ａのユーザインターフェース機能を統括する電子制御装置である。メータＥＣＵ３２は、メータディスプレイ３１、ＨＵＤ１００、およびセンターディスプレイ等の表示デバイスによる表示を統合的に制御する。メータＥＣＵ３２は、通信バスに出力される種々の情報に基づき、メータディスプレイ３１に提供する映像データを生成する。

【0024】

メータＥＣＵ３２は、処理部、ＲＡＭ、ストレージ、入出力インターフェース、およびこれらを接続するバス等を備えたコンピュータを主体として含む構成である。メータＥＣＵ３２は、後述するヘッドアップＥＣＵ７０と連携し、虚像表示のための演算処理を実行する。具体的に、メータＥＣＵ３２は、虚像Ｖｉの表示に用いられる画像データを生成し、生成した画像データを、ＨＵＤ１００に逐次出力する。具体的に、メータＥＣＵ３２は、ＡＣＣステータス、車線逸脱警告（ＬＤＷ）、標識認識支援表示（ＲＳＡ）、およびターンバイターン表示（ＴＢＴ）等の虚像表示に用いられる画像データを生成し、ＨＵＤ１００に提供する。

【0025】

ＨＵＤ１００は、車両Ａに搭載される複数の表示デバイスのうちの一つであり、ドライバ前方の空間中に結像させる虚像Ｖｉにより、ドライバに情報を提示する。ＨＵＤ１００は、インスツルメントパネル９の内部に設けられた収容空間に収容されている。ＨＵＤ１００は、虚像Ｖｉとして結像される光（以下、虚像光Ｌｖｉ）を、ウィンドシールドＷＳの投影範囲ＰＡへ向けて投影する。ウィンドシールドＷＳに投影された虚像光Ｌｖｉは、投影範囲ＰＡにおいて運転席側へ反射され、ドライバによって知覚される。ドライバは、投影範囲ＰＡを通して見える前景に、虚像Ｖｉが重畳された表示を視認する。

【0026】

ＨＵＤ１００は、ＰＧＵ（Picture Generation Unit）６１、拡大光学系６２、アクチュエータ６３、およびヘッドアップＥＣＵ７０を備えている。

【0027】

ＰＧＵ６１は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル、およびバックライトを有している。ＰＧＵ６１は、ＬＣＤパネルの表示面を拡大光学系６２へ向けた姿勢にて、ＨＵＤ１００の筐体に固定されている。ＰＧＵ６１は、映像データの各フレーム画像をＬＣＤパネルの表示面に表示し、当該表示面をバックライトによって透過照明することで、虚像Ｖｉとして結像される虚像光Ｌｖｉを拡大光学系６２へ向けて射出する。

【0028】

拡大光学系６２は、合成樹脂、またはガラス等からなる基材の表面にアルミニウム等の金属を蒸着させた凹面鏡を、少なくとも一つ含む構成である。拡大光学系６２は、ＰＧＵ６１から射出された光を反射によって広げつつ、上方の投影範囲ＰＡに投影する。

【0029】

アクチュエータ６３は、ウィンドシールドＷＳのうちで投影範囲ＰＡとなる領域を機械的に移動させる機構である。投影範囲ＰＡは、虚像光Ｌｖｉが投影される範囲であり、ドライバからの見た目上で虚像Ｖｉが表示される範囲である。アクチュエータ６３は、拡大光学系６２の凹面鏡に規定された回転軸まわりに凹面鏡を回動させ、拡大光学系６２からウィンドシールドＷＳへ向かう虚像光Ｌｖｉの射出方向を変化させる。アクチュエータ６３は、凹面鏡の姿勢変化により、虚像光Ｌｖｉの投影範囲ＰＡ、ひいてはドライバによって視認される画角ＶＡの位置を、少なくとも上下方向ＵＳ（図１参照）に移動させる。アクチュエータ６３は、本開示の切替機構に対応する。

【0030】

詳記すると、虚像Ｖｉを結像可能な空間中の仮想範囲を結像面ＩＳとすると、画角ＶＡは、運転者のアイポイントＥＰと結像面ＩＳの外縁とを結ぶ仮想線に基づき規定される視野角である。画角ＶＡは、アイポイントＥＰから見て、運転者が虚像Ｖｉを視認できる角度範囲となる。ＨＵＤ１００では、垂直方向における垂直画角（例えば２°程度）よりも、水平方向における水平画角（例えば６°程度）の方が大きくされている。画角ＶＡが上下方向ＵＳに移動することによれば、画角ＶＡ内となる前方範囲が変化する。一例として、アクチュエータ６３が画角ＶＡを最も下方（例えば俯角３°程度）に位置させた場合、１０数ｍ～２０数ｍの前方範囲が、画角ＶＡ内の範囲となる。対して、アクチュエータ６３が画角ＶＡを最も上方（例えば俯角１°程度）に位置させた場合、３０ｍ～８０ｍ程度の前方範囲が、画角ＶＡ内の範囲となる。

【0031】

ここで、前後方向ＺＧ、および左右方向Ｙｏは、水平面上に静止させた車両Ａを基準として規定される。具体的に、前後方向ＺＧは、車両Ａの長手方向（進行方向）に沿って規定される。また左右方向Ｙｏは、車両Ａの幅方向に沿って規定される。更に、上下方向ＵＳは、前後方向ＺＧ、および左右方向Ｙｏを規定した水平面の鉛直方向に沿って規定される。尚、記載の簡略化のため、各方向を示す符号の記載は、適宜省略する。

【0032】

ヘッドアップＥＣＵ７０は、ＰＧＵ６１およびアクチュエータ６３を統合制御するＨＵＤ１００の制御回路である。ヘッドアップＥＣＵ７０は、処理部、ＲＡＭ、ストレージ、入出力インターフェース、およびこれらを接続するバス等を備えたコンピュータを主体として含む構成である。ヘッドアップＥＣＵ７０には、ＰＧＵ６１（ＬＣＤパネル、バックライト）、およびアクチュエータ６３を駆動するための駆動回路が更に設けられている。

【0033】

ヘッドアップＥＣＵ７０は、画角ＶＡの位置に関連付けて、虚像Ｖｉとして表示するコンテンツを変更する。具体的に、ヘッドアップＥＣＵ７０は、アクチュエータ６３の駆動制御により、虚像Ｖｉが表示される画角ＶＡの位置を、通常位置ＶＰ１、および重畳位置ＶＰ２を含む複数の位置間で切り替える。ヘッドアップＥＣＵ７０は、アクチュエータ６３による画角ＶＡの位置の切り替えに応じて、通常位置ＶＰ１および重畳位置ＶＰ２のそれぞれに紐づく虚像Ｖｉを表示させる。通常位置ＶＰ１は、本開示の第１位置に対応し、重畳位置ＶＰ２は、本開示の第２位置に対応する。

【0034】

通常位置ＶＰ１は、主に非重畳コンテンツＣＴｎを虚像Ｖｉとして表示する画角位置である。非重畳コンテンツＣＴｎは、前景に重畳表示される表示物のうちで、後述する重畳コンテンツＣＴｓを除いた表示物で（非ＡＲ表示物）ある。非重畳コンテンツＣＴｎは、重畳コンテンツＣＴｓとは異なり、重畳対象を特定されないで、投影範囲ＰＡ（画角ＶＡ）内の特定位置に表示される。故に、非重畳コンテンツＣＴｎは、ウィンドシールドＷＳ等の車両構成に相対固定されているようにドライバに視認される。通常位置ＶＰ１に非重畳コンテンツＣＴｎによって車速等の車両情報を表示させた状態が、ＨＵＤ１００による虚像表示の基準状態となる（図５等参照）。

【0035】

重畳位置ＶＰ２は、主に重畳コンテンツＣＴｓを虚像Ｖｉとして表示する画角位置である。重畳位置ＶＰ２は、通常位置ＶＰ１よりも上方に規定される。重畳コンテンツＣＴｓは、拡張現実（Augmented Reality，ＡＲ）表示に用いられるＡＲ表示物である。重畳コンテンツＣＴｓの表示位置は、例えば路面の特定位置、前方車両、歩行者、および道路標識等、前景中に存在する特定の重畳対象に関連付けられている。重畳コンテンツＣＴｓは、画角ＶＡ内にある特定の重畳対象に重畳表示され、当該重畳対象に相対固定されているように、重畳対象を追って、ドライバの見た目上で移動可能である。重畳コンテンツＣＴｓの形状は、重畳対象の相対位置および形状に合わせて、所定の周期で更新され続ける。重畳コンテンツＣＴｓは、非重畳コンテンツＣＴｎよりも水平に近い姿勢で表示され、例えばドライバから見た奥行き方向に延伸した表示形状とされる。一例として、ドライバに通知すべき特定のイベントが発生した場合に、ＨＵＤ１００は、通常位置ＶＰ１から重畳位置ＶＰ２に画角ＶＡを移動させ、重畳コンテンツＣＴｓを表示する。

【0036】

以上のように、画角位置およびコンテンツを連携させた虚像表示制御を実現するため、ヘッドアップＥＣＵ７０は、ストレージに記憶されたプログラム（虚像表示プログラム）を処理部によって実行し、複数の機能部を備える。具体的に、ヘッドアップＥＣＵ７０は、情報取得部７１、データ収容部７２、および表示制御部７３等の機能部を備える。

【0037】

情報取得部７１は、通信バスおよびメータＥＣＵ３２と接続されている。情報取得部７１は、カメラＥＣＵ２１による道路標識の認識情報、ナビゲーションＥＣＵ２２による経路情報、並びに運転支援ＥＣＵ２３によるステータス情報および車線逸脱情報等を、通信バスから取得する。情報取得部７１には、メータＥＣＵ３２によって生成される虚像表示のための画像データが逐次入力される。情報取得部７１は、ＡＲスイッチ６８と電気的に接続されている。ＡＲスイッチ６８は、ドライバによって操作され、重畳コンテンツＣＴｓを用いたＡＲ表示のオンおよびオフを切り替えるスイッチである。情報取得部７１は、ＡＲスイッチ６８におけるオンおよびオフの状態を検知する。

【0038】

データ収容部７２は、表示制御部７３によって参照される複数のデータを収容する記憶領域である。データ収容部７２は、ＲＡＭ内に確保された記憶領域であってもよく、ストレージ内の一部の記憶領域であってもよい。データ収容部７２には、ルックアップテーブル８１、ミラー位置データ８２、８３およびグラフィックデータ８４、８５が表示制御部７３によって参照可能に準備にされている。

【0039】

ルックアップテーブル８１（図２中のLook up Table参照）は、画角位置とコンテンツとを紐付ける情報である（図３参照）。ミラー位置データ８２（図２中のMirror Position Data A参照）は、画角ＶＡを通常位置ＶＰ１に設定する場合の凹面鏡の角度位置を規定する情報である。ミラー位置データ８３（図２中のMirror Position Data B参照）は、画角ＶＡを重畳位置ＶＰ２に設定する場合の凹面鏡の角度位置を規定する情報である。各ミラー位置データ８２、８３は、ドライバのアイポイントＥＰの位置に合うように、ドライバによる調整が可能な値であってよい。グラフィックデータ８４（図２中のGraphic Data A参照）は、画角ＶＡが通常位置ＶＰ１にある場合に使用される画像データである。グラフィックデータ８５（図２中のGraphic Data B参照）は、画角ＶＡが重畳位置ＶＰ２にある場合に使用される画像データである。

【0040】

尚、図３中の「〇」および「◎」において、「◎」は、グラフィックデータ８４、あるいはグラフィックデータ８５を表示するにあたって、グラフィックデータ８５を優先することを意味している。また、図３中の「－」は、非表示とすることを意味している。

【0041】

表示制御部７３は、ＰＧＵ６１およびアクチュエータ６３を統合制御する制御部であり、ＰＧＵ６１へ向けて出力する映像データおよび制御信号と、アクチュエータ６３へ向けて出力する駆動信号とを生成する。表示制御部７３は、情報取得部７１にて把握されるＡＲスイッチ６８のオンおよびオフ状態に基づき、重畳位置ＶＰ２に画角ＶＡを移動させる作動の有効および無効を切り替える。表示制御部７３は、ＡＲスイッチ６８がオフ状態である場合、画角ＶＡを通常位置ＶＰ１に固定し、非重畳コンテンツＣＴｎを表示すると共に、重畳コンテンツＣＴｓの表示を中断する。

【0042】

表示制御部７３は、情報取得部７１にて取得される情報と、ルックアップテーブル８１の内容とに基づき、画角ＶＡの位置を決定すると共に、決定した画角位置に基づき、虚像表示させるコンテンツを選択する。表示制御部７３は、コンテンツの選択結果に基づき、映像データの生成に使用する画像の素材データを、各グラフィックデータ８４、８５から抽出する。表示制御部７３は、各グラフィックデータ８４、８５から生成した画像データと、メータＥＣＵ３２より提供される画像データとを適宜組み合わせ、映像データの各フレーム画像を生成する。表示制御部７３は、連続した多数のフレーム画像よりなる映像データを、ＰＧＵ６１に逐次出力する。

【0043】

メータＥＣＵ３２は、ＨＵＤ１００でのアクチュエータ６３による画角ＶＡの位置の切り替えに連携させて、メータディスプレイ３１の表示画面の表示を変更する。メータＥＣＵ３２は、画角ＶＡの移動後に表示させる重畳コンテンツＣＴｓに関連する詳細情報を表示画面に表示させている。詳細情報は、重畳コンテンツＣＴｓと同種の情報であって、重畳コンテンツＣＴｓよりも詳細な内容を、ドライバに提示する。

【0044】

尚、ドライバは、事前に通常位置ＶＰ１、および重畳位置ＶＰ２に表示させるコンテンツを選択可能となっている。また、ドライバは、ＡＲスイッチ６８によって、通常位置ＶＰ１、および重畳位置ＶＰ２での表示（ＡＲ表示）をするか否かを選択可能となっている。また、ドライバは、運転中にも、通常位置ＶＰ１、および重畳位置ＶＰ２で表示するか否かを選択可能となっている。

【0045】

次に、通常位置ＶＰ１から重畳位置ＶＰ２へ画角ＶＡを移動させて、非重畳コンテンツＣＴｎ、および重畳コンテンツＣＴｓを表示する際の制御内容について、図４～図９に基づき、以下説明する。図４～図９では、ＡＣＣステータス（定速走行あるいは追従走行）の変更通知を行う場合を事例として説明する。

【0046】

尚、運転支援ＥＣＵ２３にてＡＣＣ機能が作動されていない場合、基本の表示形態として、通常位置ＶＰ１（ウィンドシールドＷＳの下側）に、虚像Ｖｉとして非重畳コンテンツＣＴｎが表示される（図５）。非重畳コンテンツＣＴｎは、例えば、走行中の車速ＣＴｎ１（６０ｋｍ／ｈ）を示すものとなっている。そして、ドライバによって、ＡＣＣ機能（目標車速、および目標車間距離）の設定が行われると、非重畳コンテンツＣＴｎには、ＡＣＣ機能が設定されたことを示すアイコンＣＴｎ２が追加表示される（図５）。

【0047】

図４に示す制御フローチャートにおいて、表示制御部７３は、Ｓ１０１にて、ＡＲスイッチ６８のオンオフを示す信号を検出し、Ｓ１０２に進む。Ｓ１０２では、表示制御部７３は、Ｓ１０１にて検出した信号に基づき、ＡＲ機能がオン状態にあるか否かを判定する。Ｓ１０２にて、ＡＲ機能がオフ状態にあると判定した場合、Ｓ１１１に進む。一方、Ｓ１０２にて、ＡＲ機能がオン状態にあると判定した場合、Ｓ１０３に進む。

【0048】

Ｓ１０３では、表示制御部７３は、情報取得部７１にて取得される種々の情報に基づき、ルックアップテーブル８１を参照することで、画角ＶＡの位置と、虚像表示するコンテンツ（ここでは、ＡＣＣにかかるコンテンツ）とを決定し、Ｓ１０４に進む。Ｓ１０４では、表示制御部７３は、Ｓ１０３での決定に基づき、画角ＶＡの位置を切り替える切替作動の要否を判定する。Ｓ１０４にて、切替作動が不要であり、現在の画角位置を維持すると判定した場合、Ｓ１１１に進む。一方、Ｓ１０４にて、切替動作が必要と判定した場合、Ｓ１０５に進む。

【0049】

Ｓ１０５にて、表示制御部７３は、非重畳コンテンツＣＴｎを一旦、非表示とすると共に、Ｓ１０６にて、図６に示すように、非表示の状態で、画角ＶＡの位置を重畳位置ＶＰ２に移動させる。この場合の重畳位置ＶＰ２の上端位置（画角ＶＡの上端位置）は、前走車Ａｆの後端位置である（図７）。

【0050】

Ｓ１０７では、表示制御部７３は、重畳位置ＶＰ２を判定する。つまり、Ｓ１０７にて、重畳位置ＶＰ２への移動が完了したと判定した場合、Ｓ１０８に進む。尚、重畳位置ＶＰ２への移動が完了していない場合は、表示制御部７３は、Ｓ１０６、Ｓ１０７を繰り返す。

【0051】

Ｓ１０８では、表示制御部７３は、図７に示すように、重畳コンテンツＣＴｓを表示させる。ＡＣＣにおける重畳コンテンツＣＴｓは、例えば、車両Ａ（自車）と前走車Ａｆとの車間距離を示す画像となっており、両サイドに形成される車線ＣＴｓ１と、車間距離を示す横バーＣＴｓ２とから形成されている。重畳コンテンツＣＴｓにおいては、横バーＣＴｓ２の本数が多いほど、車間距離が相対的に長いことを示すようになっている（図９）。

【0052】

そして、Ｓ１０９で、表示制御部７３は、重畳コンテンツＣＴｓを表示させた後の経過時間が所定時間経過したかを判定し、否定判定するとＳ１０８に戻り、肯定判定するとＳ１１０に移行して、重畳コンテンツＣＴｓを非表示とする。つまり、重畳コンテンツＣＴｓは、ドライバに対して、所定時間だけ表示されるものとなっている。Ｓ１１０の後は、Ｓ１１１に移行する。

【0053】

Ｓ１１１では、表示制御部７３は、画角ＶＡの位置を通常位置ＶＰ１に移動させると共に、Ｓ１１２で、図８に示すように、通常位置ＶＰ１において、非重畳コンテンツＣＴｎ（車速表示）を表示させる（基本の表示形態に戻す）。

【0054】

以上のように、本実施形態によれば、装置全体を大型化することなく、アクチュエータ６３（切替機構）によって、通常位置ＶＰ１（第１位置）における虚像Ｖｉと、重畳位置ＶＰ２（第２位置）における虚像Ｖｉとを表示することができる。そして、通常位置ＶＰ１と重畳位置ＶＰ２との間で画角ＶＡが移動される間は、重畳コンテンツＣＴｓの表示が禁止されるので、ドライバ（視認者）にとっては、虚像Ｖｉが移動されていることは認識されない。よって、表示される虚像Ｖｉは、あたかも通常位置ＶＰ１における非重畳コンテンツＣＴｎと、重畳位置ＶＰ２における重畳コンテンツＣＴｓとを含む領域に形成された大画面であるように視認される。

【0055】

（第２実施形態）
第２実施形態を図１０～図１５に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、ターンバイターン表示（経路案内表示）を行う場合を事例として説明する。図１０に示す制御フローチャートは、上記第１実施形態で説明した図４に対して、Ｓ１０９を廃止し、Ｓ１０８Ａ、Ｓ１０８Ｂを追加したものとなっている。

【0056】

非重畳コンテンツＣＴｎは、図１１に示すように、上記第１実施形態と同一であり、例えば、走行中の車速ＣＴｎ１（６０ｋｍ／ｈ）を示すものとなっている。そして、図１２に示すように、ドライバの設定によって、ナビゲーションＥＣＵ２２による目的への経路案内が実施されている場合に、非重畳コンテンツＣＴｎには、経路案内機能が設定されたことを示すアイコンＣＴｎ３が追加表示される。

【0057】

図１０に示す制御フローチャートのＳ１０１～Ｓ１０８において、表示制御部７３は、Ｓ１０４で、例えば、車両Ａが交差点に接近して、右左折（ここでは右折）に伴う画角ＶＡの位置の切替作動が必要か否かを判定する（ルックアップテーブル８１、図３のＴＢＴ）。表示制御部７３は、Ｓ１０４で、画角ＶＡの位置の切替作動が必要であると判定すると、図１３に示すように、Ｓ１０５で、非重畳コンテンツＣＴｎを一旦、非常時とすると共に、Ｓ１０６で、画角ＶＡの位置を重畳位置ＶＰ２（上側に）移動させる。

【0058】

そして、画角ＶＡの重畳位置ＶＰ２への移動が完了すると（Ｓ１０７）、表示制御部７３は、図１４に示すように、Ｓ１０８で、ターンバイターンにおける重畳コンテンツＣＴｓを表示させる。ターンバイターンにおける重畳コンテンツＣＴｓは、例えば、接近する交差点において曲がるべき方向を示す案内方向ＣＴｓ３となっている。案内方向ＣＴｓ３は、例えば、複数（ここでは３つ）の平面的な三角形の図形が、左右方向Ｙｏに並ぶデザインとなっており、各三角形の頂角が、曲がるべき方向に向いたものとなっている。重畳コンテンツＣＴｓは、順次、接近する交差点の手前側に位置するように重畳配置される。

【0059】

そして、Ｓ１０８Ａで、表示制御部７３は、走行シーンに応じて、即ち、このターンバイターンでは、重畳コンテンツＣＴｓを移動させながら表示する。つまり、車両Ａの走行に伴って、実際の交差点は、相対的に車両Ａに接近してくるため（実際は、車両Ａが交差点に接近する）、常に、重畳コンテンツＣＴｓが、接近する交差点の手前位置となるように、最初の表示位置に対して、順次、下側に移動させながら表示する。これに伴って、図１５に示すように、案内方向ＣＴｓ３は、順次、大きくなるように表示されていく。

【0060】

次に、Ｓ１０８Ｂで、表示制御部７３は、重畳対象が終わったか、即ち、交差点を右折して通過完了したかを判定し、肯定判定すると、Ｓ１１０に移行し、重畳コンテンツＣＴｓを非常時とする。尚、Ｓ１０８Ｂで否定判定をすると、Ｓ１０８Ａ、Ｓ１０８Ｂを繰り返す。そして、表示制御部７３は、Ｓ１１１で、画角ＶＡを通常位置ＶＰ１に戻し、Ｓ１１２で、非重畳コンテンツＣＴｎを表示する（図１１に戻る）。

【0061】

以上のように、本実施形態では、表示制御部７３は、画角ＶＡが移動される間であっても、車両Ａの走行シーンに応じて、即ち、本ターンバイターン（経路案内）では、重畳コンテンツＣＴｓの表示を許可するようにしている。つまり、経路案内中に、交差点で曲がる動作が完了するまでは、重畳コンテンツＣＴｓの案内方向ＣＴｓ３が順に上側から下側に向けて移動するようにして表示されるので、ドライバは、案内方向ＣＴｓ３を適切に視認することができ、案内される経路に沿った（間違いのない）走行が可能となる。

【0062】

尚、表示制御部７３は、例えば、ターンバイターンにおいて、車両Ａの速度、あるいは車両Ａの走行位置に応じて、アクチュエータ６３（切替機構）に対して、画角ＶＡの移動の切替えタイミングを決定するとよい。

【0063】

また、表示制御部７３は、例えば、ターンバイターンにおいて、アクチュエータ６３が通常位置ＶＰ１から重畳位置ＶＰ２へと画角ＶＡを移動させるときは、重畳コンテンツＣＴｓの表示を禁止すると共に、アクチュエータ６３が重畳位置ＶＰ２から通常位置ＶＰ１へと画角ＶＡを移動させるときは、重畳コンテンツＣＴｓの表示を継続させるとよい。

【0064】

例えば、交差点の３００ｍ手前で非重畳コンテンツＣＴｎ（通常位置ＶＰ１）を非表示とし、画角ＶＡを重畳位置ＶＰ２へ移動させる。その後、１００ｍ手前から２０ｍ手前にかけて、重畳コンテンツＣＴｓの表示を継続しつつ、徐々に表示領域を下側へ移動させるとよい。このようにすることで、車両Ａの速度が速い場合には、ドライバの視線はそもそも遠方にあることから、交差点まで３００ｍ地点では、ドライバに認識しやすい遠方を視認させることができる。そして、交差点に近づくにつれて、重畳コンテンツＣＴｓの表示領域を徐々に下側に移動させることで、ドライバに適した地点（遠方ではなく、近方）に視認させることができる。

【0065】

（第３実施形態）
第３実施形態を図１６に示す。第３実施形態は、通常位置ＶＰ１（下側位置）における画角ＶＡと、重畳位置ＶＰ２（上側位置）における画角ＶＡとが重なり合う重なり領域ＶＰ３が形成されるようになっている。そして、表示制御部７３は、画角ＶＡの移動中において、重なり領域に非重畳コンテンツＣＴｎの少なくとも一部の表示を継続する。非重畳コンテンツＣＴｎの少なくとも一部の表示は、例えば、上記第１実施形態におけるＡＣＣステータスにおけるアイコンＣＴｎ２とすることができる。アイコンＣＴｎ２は、重なり領域ＶＰ３の、例えば、左端に表示される。

【0066】

これにより、画角ＶＡが移動される間に、基本的な、重畳コンテンツＣＴｓが非表示とされるが、アイコンＣＴｎ２は、ドライバから見て常に同じ位置に表示され、認識される。よって、重畳コンテンツＣＴｓが非表示状態で移動していることが、視認者に認識されない（バレない）ようにすることができ、虚像Ｖｉ表示にあたって、大画面が用いられていると、錯覚させることができる。

【0067】

（第４実施形態）
第４実施形態を図１７に示す。第４実施形態は、第１実施形態の変形例である。第４実施形態の表示システム２１０は、メータ表示装置３０、およびＨＵＤ２００等によって構成されている。第４実施形態では、メータ表示装置３０から、虚像表示に用いる画像データをＨＵＤ２００に出力する機能が省略されている。虚像表示に用いられる画像データは、ヘッドアップＥＣＵ７０によって全て生成される。

【0068】

ＨＵＤ２００は、投影ユニット２６０、ミラーアクチュエータ２６３、およびユニットアクチュエータ２６４を備えている。投影ユニット２６０は、ＰＧＵ６１および拡大光学系６２を一体的に含む構成である。投影ユニット２６０は、虚像光Ｌｖｉ（図１参照）の射出方向を上下に移動可能な状態で、ＨＵＤ２００の筐体に支持されている。

【0069】

ミラーアクチュエータ２６３およびユニットアクチュエータ２６４は、第１実施形態のアクチュエータ６３（図２参照）に相当する構成であり、ウィンドシールドＷＳのうちで投影範囲ＰＡ（図１参照）となる領域を機械的に移動させる機構である。ミラーアクチュエータ２６３は、投影ユニット２６０に組み込まれた機構であり、拡大光学系６２の凹面鏡に規定された回転軸まわりに凹面鏡を回動させる。ユニットアクチュエータ２６４は、投影ユニット２６０に規定された回転軸まわりに、投影ユニット２６０の全体をＨＵＤ２００の筐体に対し回動させる。ミラーアクチュエータ２６３およびユニットアクチュエータ２６４は、互いに連携し、拡大光学系６２からウィンドシールドＷＳへ向かう虚像光Ｌｖｉの射出方向を変化させる。

【0070】

これにより、上記第１～第３実施形態と同様に、虚像Ｖｉの位置を変更することができる。特に、ミラーアクチュエータ２６３およびユニットアクチュエータ２６４を用いることにより、虚像Ｖｉの移動範囲を大きくすることができ、ドライバに対して、更に大画面を用いた印象を与えることができる。

【0071】

（その他の実施形態）
以上、本開示による複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記各実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態および組み合わせに適用することができる。

【0072】

上記各実施形態では、ＡＣＣステータスの変更通知、あるいはターンバイターン表示における例を説明したが、これに限らず、車線逸脱警告（ＬＤＷ）、あるいは標識認識支援表示（ＲＳＡ）等にも適用可能である。車線逸脱警告では、重畳コンテンツＣＴｓとして、車両Ａが車線において逸脱しそうな側から、車線の中央側に移動するように警告するものとすることができる。また、標識認識支援表示では、重畳コンテンツＣＴｓとして、フロントカメラにて認識した標識（例えば、速度制限標識）を表示するものとすることができる。

【0073】

また、通常位置ＶＰ１と、重畳位置ＶＰ２とで虚像Ｖｉの表示位置を変えるにあたって、それぞれの位置に適した虚像Ｖｉのひずみ補正が存在する。よって、ひずみ補正のテーブルとして、それぞれの位置に対応したひずみ補正値を持たせるとよい。

【0074】

また、第２実施形態のターンバイターンにおける重畳コンテンツＣＴｓとして、複数（３つ）の平面的な三角形の図形を用いたが、図１８に示すように、両サイドの三角形を立体表示としてもよい。これにより、表示領域が移動したとしても、拡張現実空間において平面的な表示ではなく、立体感を伴う表示が可能となって、違和感を、感じにくくすることができる。

【0075】

また、ＨＵＤ１００のＰＧＵ６１には、ＬＣＤパネルおよびバックライトに替えて、ＥＬ（Electro Luminescence）パネルが設けられていてもよい。また、ＥＬパネルに替えて、プラズマディスプレイパネル、ブラウン管およびＬＥＤ等の表示器を用いたＰＧＵ６１が採用されてもよい。更に、ＬＣＤパネルおよびバックライトに替えて、レーザプロジェクタまたはＤＬＰ（Digital Light Processing，登録商標）とスクリーンとが設けられていてもよい。こうした構成を採用したＰＧＵ６１では、スクリーンに描画された表示像が、拡大光学系６２によってウィンドシールドＷＳに投影され、虚像Ｖｉとして結像される。加えて、拡大光学系６２に採用される光学要素は、凹面鏡に限定されず、種々のミラー、レンズおよびホログラフィック光学素子等、適宜変更されてよい。

【0076】

また、上記各実施形態のヘッドアップＥＣＵ７０およびメータＥＣＵ３２に設けられる処理部は、ＲＡＭと結合された演算処理のためのハードウェアである。処理部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の演算コアを少なくとも一つ含む構成である。処理部は、例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）および他の専用機能を備えたＩＰコア等を更に含む構成であってよい。一方、ＲＡＭは、映像生成のためのビデオＲＡＭを含む構成であってよい。処理部は、ＲＡＭへのアクセスにより、本開示の虚像表示方法を実現するための種々の処理を実行する。ストレージは、不揮発性の記憶媒体を含む構成である。各ＥＣＵ３２、７０のストレージには、処理部によって実行される種々のプログラム（表示制御プログラム等）が格納されている。

【0077】

また、上記各実施形態にて、ヘッドアップＥＣＵ７０およびメータＥＣＵ３２によって提供されていた各機能は、ソフトウェアおよびそれを実行するハードウェア、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの複合的な組合せによっても提供可能である。更に、こうした機能がハードウェアとしての電子回路によって提供される場合、各機能は、多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によっても提供可能である。

【0078】

また、上記の虚像表示方法を実現可能なプログラム等を記憶する記憶媒体の形態も、適宜変更されてよい。例えば記憶媒体は、回路基板上に設けられた構成に限定されず、メモリカード等の形態で提供され、スロット部に挿入されて、ＨＣＵの制御回路に電気的に接続される構成であってよい。更に、記憶媒体は、ＨＣＵへのプログラムのコピー基となる光学ディスクおよびハードディスクドライブ等であってもよい。

【0079】

また、本開示に記載の制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つないしは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置およびその手法は、専用ハードウェア論理回路により、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置およびその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【符号の説明】

【0080】

６３ アクチュエータ（切替機構）
７３ 表示制御部
Ａ 車両
Ｖｉ 虚像
ＶＡ 画角
ＶＰ１ 通常位置（第１位置）
ＶＰ２ 重畳位置（第２位置）
ＶＰ３ 重なり領域
ＣＴｎ 非重畳コンテンツ
ＣＴｓ 重畳コンテンツ

【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】