JP7254832B2 - ヘッドアップディスプレイ、車両用表示システム、及び車両用表示方法 - Google Patents

ヘッドアップディスプレイ、車両用表示システム、及び車両用表示方法 Download PDF

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Description

本開示は、ヘッドアップディスプレイ、車両用表示システム及び車両用表示方法に関する。
現在、自動車の自動運転技術の研究が各国で盛んに行われており、自動運転モードで車両（以下、「車両」は自動車のことを指す。）が公道を走行することができるための法整備が各国で検討されている。ここで、自動運転モードでは、車両システムが車両の走行を自動的に制御する。具体的には、自動運転モードでは、車両システムは、カメラ、レーダ（例えば、レーザレーダやミリ波レーダ）等のセンサから得られる車両の周辺環境を示す情報（周辺環境情報）に基づいてステアリング制御（車両の進行方向の制御）、ブレーキ制御及びアクセル制御（車両の制動、加減速の制御）のうちの少なくとも１つを自動的に行う。一方、以下に述べる手動運転モードでは、従来型の車両の多くがそうであるように、運転者が車両の走行を制御する。具体的には、手動運転モードでは、運転者の操作（ステアリング操作、ブレーキ操作、アクセル操作）に従って車両の走行が制御され、車両システムはステアリング制御、ブレーキ制御及びアクセル制御を自動的に行わない。尚、車両の運転モードとは、一部の車両のみに存在する概念ではなく、自動運転機能を有さない従来型の車両も含めた全ての車両において存在する概念であって、例えば、車両制御方法等に応じて分類される。
このように、将来において、公道上では自動運転モードで走行中の車両（以下、適宜、「自動運転車」という。）と手動運転モードで走行中の車両（以下、適宜、「手動運転車」という。）が混在することが予想される。
将来の自動運転社会では、車両と人間との間の視覚的コミュニケーションが益々重要になっていくことが予想される。例えば、車両と当該車両の乗員との間の視覚的コミュニケーションが益々重要になっていくことが予想される。この点において、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を用いて車両と乗員との間の視覚的コミュニケーションを実現することができる。ヘッドアップディスプレイは、ウインドシールドやコンバイナに画像や映像を投影させ、その画像をウインドシールドやコンバイナを通して現実空間と重畳させて乗員に視認させることで、いわゆるＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）を実現することができる。
ヘッドアップディスプレイの一例として、特許文献１には、透明な表示媒体を用いて立体的な虚像を表示するための光学系を備える表示装置が開示されている。当該表示装置は、ウインドシールドまたはコンバイナ上で、運転手の視界内に光を投射する。投射された光の一部はウインドシールドまたはコンバイナを透過するが、他の一部はウインドシールドまたはコンバイナに反射される。この反射光は運転者の目に向かう。運転者は、目に入ったその反射光を、ウインドシールドやコンバイナ越しに見える実在の物体を背景に、ウインドシールドやコンバイナを挟んで反対側（自動車の外側）にある物体の像のように見える虚像として知覚する。
また、太陽光などの外光がヘッドアップディスプレイの内部に入り込むと、当該外光が表示器で集光されて局所的な温度上昇を引き起こし、画像表示の乱れや表示器の熱損壊につながる可能性がある。このような問題を防ぐため、表示器の放熱性を高める構成や、表示器から反射部の間に赤外線を反射するプレートを設ける構成が知られている（特許文献２参照）。しかしながら、特許文献２では、表示器の温度上昇を抑制するための部品が別途必要であり、高コスト化につながる。
日本国特開２０１８－４５１０３号公報 日本国特開２００５－３１３７３３号公報
本開示は、画像生成にかかる処理負荷を抑えつつ、乗員に与える違和感を軽減することが可能なヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。
本開示は、利便性が向上したヘッドアップディスプレイ及び車両用表示システムを提供することを目的とする。
本開示は、路面描画装置により表示された光パターン及びヘッドアップディスプレイにより表示された画像を車両の乗員が認識しやすいヘッドアップディスプレイ、車両用表示システム及び車両用表示方法を提供することを目的とする。
本開示は、乗員に対して表示する画像生成の品質を低下させずに外光による熱害の発生を防止することが可能なヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係るヘッドアップディスプレイは、
車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
前記所定の画像を生成するための光を出射して前記光をウインドシールドまたはコンバイナへ照射する画像生成部と、
前記画像生成部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記所定の画像により形成され前記ウインドシールドまたは前記コンバイナを通して前記乗員に視認される虚像オブジェクトの表示態様を、所定の条件に応じて、平面画像と立体画像とのいずれかにするかを選択するように前記画像生成部を制御する。
車両の周辺に存在する対象物に関連付けて虚像オブジェクトの表示態様を平面画像として投影した場合、３次元物体である対象物に対して２次元オブジェクトが表示されるため、乗員に違和感を与えてしまうことがある。一方で、乗員の視野領域内に投影されるすべての虚像オブジェクトを３次元オブジェクトとして画像生成しようとすると、画像生成のための処理負荷が高くなってしまう。そのような状態において、上記構成によれば、所定の条件に応じて、虚像オブジェクトの表示態様を平面画像と立体画像とで切り替えることができる。それにより、虚像オブジェクトの画像を生成する際の処理負荷を抑えつつ、乗員に与える違和感を軽減することができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記所定の条件は、前記乗員から前記虚像オブジェクトまでの距離、前記現実空間内の対象物の属性、前記乗員の視野領域における前記虚像オブジェクトが配置されるエリア、前記車両の走行シーンの少なくとも一つを含んでもよい。
上記構成によれば、虚像オブジェクトの投影距離や対象物の属性等の状況に応じて虚像オブジェクトの表示態様を適切に決定することができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記所定の条件が前記乗員から前記虚像オブジェクトまでの距離である場合には、
前記制御部は、前記距離が閾値以下であるときは前記表示態様を前記立体画像とし、前記距離が前記閾値よりも大きいときは前記表示態様を前記平面画像とするように、前記画像生成部を制御してもよい。
上記構成によれば、虚像オブジェクトの投影距離に応じて、立体画像として表示される虚像オブジェクトと平面画像として表示される虚像オブジェクトとを適切に切り替えることができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記所定の条件が前記対象物の属性である場合には、
前記制御部は、重要度が高い前記対象物に対しては前記虚像オブジェクトの前記表示態様を前記立体画像とし、重要度が低い前記対象物に対しては前記虚像オブジェクトの前記表示態様を前記平面画像とするように、前記画像生成部を制御してもよい。
上記構成によれば、対象物の重要度が高い場合、例えば、乗員にとって緊急度が高い対象物である場合には、虚像オブジェクトの表示態様を立体画像とすることで、対象物を乗員に視認させやすくなる。また、対象物の重要度が低い場合には、虚像オブジェクトの表示態様を平面画像とすることで、画像生成にかかる処理負荷を軽減することができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記所定の条件が前記乗員の前記視野領域における前記虚像オブジェクトが配置されるエリアである場合には、
前記制御部は、前記虚像オブジェクトが前記視野領域の中心エリアに位置するときは前記表示態様を前記立体画像とし、前記虚像オブジェクトが前記視野領域の中心エリア以外のエリアに位置するときは前記表示態様を前記平面画像とするように、前記画像生成部を制御してもよい。
上記構成によれば、乗員の視野領域における虚像オブジェクトの位置に応じて、立体画像として表示される虚像オブジェクトと平面画像として表示される虚像オブジェクトとを適切に切り替えることができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記所定の条件が前記車両の前記走行シーンである場合には、
前記制御部は、前記車両が一般道を走行しているときは前記表示態様を前記立体画像とし、前記車両が高速道路を走行しているときは前記表示態様を前記平面画像とするように、前記画像生成部を制御してもよい。
上記構成によれば、車両の走行シーンに応じて、立体画像として表示される虚像オブジェクトと平面画像として表示される虚像オブジェクトとを適切に切り替えることができる。
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係るヘッドアップディスプレイは、
車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
前記所定の画像を生成するための光を出射して前記光をウインドシールドまたはコンバイナへ照射する画像生成部と、
前記画像生成部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記現実空間内の対象物に基づいて、前記所定の画像により形成され前記ウインドシールドまたは前記コンバイナを通して前記乗員に視認される虚像オブジェクトの表示態様を変更するように前記画像生成部を制御し、
前記表示態様を変更する際に、前記乗員から前記対象物までの距離である第一距離が所定の閾値以下である場合には、前記乗員から前記虚像オブジェクトまでの距離である第二距離が前記第一距離に対応して変更され、前記第一距離が前記所定の閾値よりも大きい場合には、前記第二距離が一定とされる。
車両の周辺に存在する各対象物に関連付けて虚像オブジェクトを表示する場合、乗員の違和感を軽減するため、対象物の距離に応じて各虚像オブジェクトの距離を変更することが望ましい。ただし、すべての対象物の距離に応じて各虚像オブジェクトの距離を可変とすると、高い処理負荷がかかってしまう。そのような状態において、上記構成によれば、対象物の距離が閾値以下である場合には、虚像オブジェクトの距離が対象物の距離に対応して変更され、対象物の距離が閾値よりも大きい場合には、虚像オブジェクトの距離が一定とされる。これにより、オブジェクトの画像を生成する際の処理負荷を抑えつつ、乗員に与える違和感を軽減することができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記第一距離が前記所定の閾値よりも大きい場合には、前記第二距離は前記所定の閾値以上の距離となるように設定されてもよい。
上記構成によれば、距離が一定とされる虚像オブジェクトを閾値以上の距離に表示させることで、乗員に与える違和感を軽減することができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記所定の閾値は、所定の条件に応じて、変更可能であってもよい。
上記構成によれば、違和感の軽減と処理負荷の抑制とのバランスを考慮しつつ、適切な閾値を決定することができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記所定の条件は、前記車両の周囲の照度を含み、
前記照度が大きくなるにつれて前記所定の閾値を大きくしてもよい。
上記構成によれば、車両の周辺が明るい場合には、乗員は遠くまでクリアに視認することができるため、照度が大きくなるにつれて閾値を大きくして、乗員に与える違和感をできるだけ軽減することが好ましい。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記所定の条件は、前記車両の走行速度を含み、
前記走行速度が大きくなるにつれて前記所定の閾値を大きくしてもよい。
上記構成によれば、車両の走行速度が大きくなるにつれて閾値を大きくすることで、遠距離にある対象物や虚像オブジェクトについても乗員に正確に把握させることができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記第一距離が前記所定の閾値よりも大きい場合には、前記第一距離に応じて、表示される前記虚像オブジェクトの大きさを変更してもよい。
上記構成によれば、距離が一定とされる虚像オブジェクトの大きさを可変とすることで、遠い位置の虚像オブジェクトについても遠近感のある表示が疑似的に可能となる。
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係るヘッドアップディスプレイは、
車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
前記所定の画像を生成するための光を出射して前記光をウインドシールドまたはコンバイナへ照射する画像生成部と、
前記画像生成部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記所定の画像により形成され前記ウインドシールドまたは前記コンバイナを通して前記乗員に視認される虚像オブジェクトが、前記車両の周辺に存在する対象物に重なるように前記乗員に視認されると判断した場合であって、
前記乗員に対する前記対象物の距離情報に基づいて、前記乗員に対する前記対象物の距離より前記乗員に対する前記虚像オブジェクトの距離が大きくなると判断した場合は、
前記虚像オブジェクトにおける少なくとも前記対象物と重なる領域について前記所定の画像の表示が薄くなるように、前記画像生成部を制御する。
車両の周辺に存在する対象物が虚像オブジェクトより近くに位置する状態では、虚像オブジェクトが対象物と重なって視認されると、虚像オブジェクトが対象物に埋め込まれているように見えるため、乗員に違和感を与えてしまう。また、車両の乗員にとって対象物と虚像オブジェクトのどちらが近いのか認識しにくい。そのような状態において、上記構成によれば、虚像オブジェクトにおける対象物と重なる領域を乗員に対して薄く認識させることができる。それにより、乗員は対象物が近くに位置していることを認識しやすくなり、乗員に与える違和感を軽減することができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記制御部は、前記所定の画像が前記対象物と関連する場合は、前記重なる領域について前記所定の画像の表示を薄くせず標準濃度となるように、前記画像生成部を制御してもよい。
上記構成によれば、虚像オブジェクトが対象物と関連している場合に、虚像オブジェクトを薄くせず標準濃度で視認させることで、虚像オブジェクトを乗員に積極的に認識させることができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記制御部は、前記虚像オブジェクトの一部のみが前記対象物に重なる場合に、前記所定の画像の全部が薄くなるように、前記画像生成部を制御してもよい。
上記構成によれば、虚像オブジェクトの一部のみが対象物に重なる場合であっても、虚像オブジェクトの全部を薄く認識させることで、対象物を乗員に視認させやすくなる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記制御部は、複数の前記虚像オブジェクトが前記対象物に重なる場合に、前記複数の虚像オブジェクトを形成する複数の前記所定の画像のうち少なくとも一つが薄くなるように、前記画像生成部を制御してもよい。
上記構成によれば、複数の虚像オブジェクトが対象物に重なる場合に、少なくとも一つの虚像オブジェクトを薄く視認させることで、乗員へ与える違和感を軽減することができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記制御部は、前記複数の虚像オブジェクトにおけるそれぞれの重なり度合または重要度に基づいて、複数の前記所定の画像のうち薄くする所定の画像を決定してもよい。
上記構成によれば、薄く視認させる虚像オブジェクトを状況に応じて適切に決定することができる。
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係るヘッドアップディスプレイは、
車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
前記所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部と、
前記画像生成部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記車両の外部の路面に向けて光パターンを照射するように構成された路面描画装置により前記車両の乗員から視認できない死角領域に前記光パターンの少なくとも一部が照射されるとの情報に基づいて、前記光パターンに対応した所定の画像を生成するように前記画像生成部を制御する。
上記構成によれば、路面描画装置が照射した光パターンが車両の乗員から視認できない場合に、光パターンに対応した所定の画像がヘッドアップディスプレイにより表示されるため、車両の乗員は車外に照射された光パターンを正確に認識することができる。すなわち、利便性が向上したヘッドアップディスプレイを提供することができる。
また、前記情報が前記光パターンの一部のみが前記死角領域に照射されることを含む場合に、前記制御部は、前記光パターンの全体に対応した所定の画像を生成するように前記画像生成部を制御してもよい。
上記構成によれば、光パターンの一部のみが視認できない場合であっても、光パターンの全体に対応した画像がヘッドアップディスプレイにより表示されるため、車両の乗員は車外に照射された光パターンをより正確に認識することができる。
また、前記死角領域に対応して前記路面描画装置による光の出射角度、または、前記路面描画装置による路面上の光の照射範囲が規定されており、前記情報は前記路面描画装置による光の出射角度、または、前記路面描画装置による路面上の光の照射範囲に基づいてもよい。
上記のように予め死角領域に対応する路面描画装置による光の出射角度、または、路面描画装置による路面上の光の照射範囲が規定されていれば、実際に路面描画された光パターンを検出して乗員から視認できるか否かを判断する必要がない。
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る車両用表示システムは、
車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイと、
前記車両に設けられ、前記車両の外部の路面に向けて光パターンを照射するように構成された路面描画装置と、
少なくとも前記ヘッドアップディスプレイの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記路面描画装置により前記車両の乗員から視認できない死角領域に前記光パターンの少なくとも一部が照射されるとの情報に基づいて、前記光パターンに対応した所定の画像を生成するように前記ヘッドアップディスプレイを制御する。
上記構成によれば、路面描画装置が照射した光パターンが車両の乗員から視認できない場合に、光パターンに対応した所定の画像がヘッドアップディスプレイにより表示されるため、車両の乗員は車外に照射された光パターンを正確に認識することができる。すなわち、利便性が向上した車両用表示システムを提供することができる。
また、前記情報が前記光パターンの一部のみが前記死角領域に照射されることを含む場合に、前記制御部は、前記光パターンの全体に対応した所定の画像を生成するように前記ヘッドアップディスプレイを制御してもよい。
上記構成によれば、光パターンの一部のみが視認できない場合であっても、光パターンの全体に対応した画像がヘッドアップディスプレイにより表示されるため、車両の乗員は車外に照射された光パターンをより正確に認識することができる。
また、前記死角領域に対応して前記路面描画装置による光の出射角度、または、前記路面描画装置による路面上の光の照射範囲が規定されており、前記制御部は、前記路面描画装置による光の出射角度、または、前記路面描画装置による路面上の光の照射範囲に基づいて、前記路面描画装置により前記車両の乗員から視認できない死角領域に前記光パターンの少なくとも一部が照射されるか否かを判断してもよい。
上記のように予め死角領域が規定されていれば、実際に路面描画された光パターンを検出して乗員から視認できるか否かを判断する必要がない。
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係るヘッドアップディスプレイは、
車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
前記所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部と、
前記画像生成部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記車両の外部の路面に向けて光パターンを照射するように構成された路面描画装置により照射される前記光パターンの色情報に基づいて、前記光パターンに対応した所定の画像を前記光パターンの色とは異なる色で生成するように前記画像生成部を制御する。
上記構成によれば、路面描画された光パターンと対応した所定の画像を表示することで、表示された光パターン及び画像を車両の乗員が認識しやすい。さらに、光パターンと所定の画像は異なる色で視認されるので、乗員が視認する際の視認性が良好である。
また、前記制御部は、前記光パターンの色情報が白色を示す情報である場合、前記所定の画像を白色とは異なる色で生成するように前記画像生成部を制御してもよい。
路面描画は、車外のドライバーや歩行者等への誤認識を防ぐため、白色での表示に限定される場合がある。そのような場合でも、上記構成によれば、所定の画像を白色とは異なる色で表示されるので、乗員が視認する際の視認性が更に向上する。
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る車両用表示システムは、
車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイと、
前記車両に設けられ、前記車両の外部の路面に向けて光パターンを照射するように構成された路面描画装置と、
前記ヘッドアップディスプレイ及び前記路面描画装置の少なくとも一方の動作を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記所定の画像と前記光パターンとが互いに対応するように、かつ、前記所定の画像と前記光パターンとが異なる色となるように、前記動作を制御する。
上記構成によれば、路面描画された光パターンと対応した所定の画像を表示することで、表示された光パターン及び画像を車両の乗員が認識しやすい。さらに、光パターンと所定の画像は異なる色で視認されるので、乗員が視認する際の視認性が良好である。
また、前記制御部は、前記光パターンの色が白色である場合、前記所定の画像を白色とは異なる色で生成するように前記ヘッドアップディスプレイを制御してもよい。
路面描画は、車外のドライバーや歩行者等への誤認識を防ぐため、白色での表示に限定される場合がある。そのような場合でも、上記構成によれば、所定の画像を白色とは異なる色で表示されるので、乗員が視認する際の視認性が更に向上する。
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る車両用表示方法は、
車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイと、
前記車両に設けられ、前記車両の外部の路面に向けて光パターンを照射するように構成された路面描画装置と、を用いて表示を行う車両用表示方法であって、
前記所定の画像と前記光パターンとが互いに対応するように、かつ、前記所定の画像と前記光パターンとが異なる色となるように、前記ヘッドアップディスプレイに前記所定の画像を表示させるとともに前記路面描画装置に前記光パターンを表示させる。
上記構成によれば、路面描画された光パターンと対応した所定の画像を表示することで、表示された光パターン及び画像を車両の乗員が認識しやすい。さらに、光パターンと所定の画像は異なる色で視認されるので、乗員が視認する際の視認性が良好である。
また、前記光パターンを白色で表示させ、前記所定の画像を白色とは異なる色で表示させてもよい。
路面描画は、車外のドライバーや歩行者等への誤認識を防ぐため、白色での表示に限定される場合がある。そのような場合でも、上記構成によれば、所定の画像を白色とは異なる色で表示されるので、乗員が視認する際の視認性が更に向上する。
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係るヘッドアップディスプレイは、
車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
前記所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部と、
前記画像生成部により出射された光がウインドシールドまたはコンバイナへ照射されるように前記光を反射させる反射部と、
前記反射部の向きおよび前記画像生成部の少なくとも一方を揺動させるための駆動部と、
前記画像生成部の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記駆動部による前記反射部の向きおよび前記画像生成部の少なくとも一方の揺動に応じて前記画像生成部における光の出射位置を変更させる。
上記構成によれば、車両外部から入射した太陽光等の外光が反射部により反射されて画像生成部に照射された場合であっても、反射部の向きおよび画像生成部の少なくとも一方が揺動されるため画像生成部における外光が照射される位置を変動させることができる。これにより、画像生成部に外光が局所的に照射され続けることを防ぐことができ、画像生成部における過度の温度上昇が抑制され、熱による画像生成部の劣化を抑制することができる。このように反射部または画像生成部を揺動させるという簡便な方法により、画像生成部の温度上昇の抑制を低コストで実現することができる。
また、反射部の向きおよび画像生成部の少なくとも一方が揺動されても、その揺動に応じて画像生成部における光の出射位置が変更されるため、ウインドシールドまたはコンバイナに対する画像形成位置が所望の位置となるように制御され、車両の乗員に対して違和感を生じさせることが抑制される。
すなわち、上記構成によれば、乗員に対して表示する画像生成の品質を低下させずに外光による熱害の発生を防止することができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記反射部は凹面鏡を含んでもよい。
上記構成によれば、外光が凹面鏡により反射されて集光された状態で画像生成部に照射された場合であっても、熱による画像生成部の劣化を抑制することができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイは、
前記画像生成部の温度上昇を検出可能な熱センサをさらに備え、
前記駆動部は、前記熱センサによる温度上昇の検出に応じて、前記反射部の向きおよび前記画像生成部の少なくとも一方を揺動させてもよい。
上記構成によれば、外光が画像生成部に照射されて温度が上昇した状態となったときに反射部の向きおよび画像生成部の少なくとも一方が揺動される。すなわち、駆動部に不必要な動作を行わせることを防ぎ、駆動部の寿命を長くすることができる。また、駆動部の消費エネルギーを低減することができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイは、
前記反射部に入射される外光を検出可能な光センサをさらに備え、
前記駆動部は、前記光センサによる外光の検出に応じて、前記反射部の向きおよび前記画像生成部の少なくとも一方を揺動させてもよい。
上記構成によれば、外光が反射部により反射されて画像生成部に照射される状態となったときに反射部の向きおよび画像生成部の少なくとも一方が揺動される。すなわち、駆動部に不必要な動作を行わせることを防ぎ、駆動部の寿命を長くすることができる。また、駆動部の消費エネルギーを低減することができる。
また、本開示のヘッドアップディスプレイは、
前記画像生成部における前記光の出射位置は、前記反射部および前記画像生成部の少なくとも一方の移動前において前記画像生成部に入射する外光の集光領域と前記反射部および前記画像生成部の少なくとも一方の移動後における前記外光の集光領域とが重ならない位置に変更されてもよい。
上記構成によれば、画像生成部の局所的な温度上昇を確実に防止することができる。
また、上記目的を達成するために、本開示の一態様に係るヘッドアップディスプレイは、
車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
前記所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部と、
前記画像生成部により出射された光がウインドシールドまたはコンバイナへ照射されるように、前記光を反射させる反射部と、
前記画像生成部から出射された前記光を透過して前記反射部へ入射させる光学部材と、
前記光学部材を揺動させるための駆動部と、
前記画像生成部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記駆動部による前記光学部材の揺動に応じて前記画像生成部における光の出射位置を変更させる。
上記構成によれば、乗員に対して表示する画像生成の品質を低下させずに外光による熱害の発生を防止することができる。
本開示によれば、画像生成にかかる処理負荷を抑えつつ、乗員に与える違和感を軽減することが可能なヘッドアップディスプレイを提供することができる。
本開示によれば、利便性が向上したヘッドアップディスプレイ及び車両用表示システムを提供することができる。
本開示によれば、表示された光パターン及び画像を車両の乗員が認識しやすいヘッドアップディスプレイ、車両用表示システム及び車両用表示方法を提供することができる。
本開示によれば、乗員に対して表示する画像生成の品質を低下させずに外光による熱害の発生を防止することが可能なヘッドアップディスプレイを提供することができる。
車両用表示システムを備えた車両用システムのブロック図である。 車両用表示システムに含まれる本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の模式図である。 第一実施形態に係るＨＵＤにより、虚像オブジェクトが車両外部の現実空間と重畳されるように表示された状態の視野領域の第一例を示す図である。 車両の乗員の視点から対象物までの距離と、閾値との関係を示す模式図である。 ＨＵＤにより、虚像オブジェクトが車両外部の現実空間と重畳されるように表示された状態の視野領域の第二例を示す図である。 ＨＵＤにより、虚像オブジェクトが車両外部の現実空間と重畳されるように表示された状態の視野領域の第三例を示す図である。 ＨＵＤにより、虚像オブジェクトが車両外部の現実空間と重畳されるように表示された状態の視野領域の第四例を示す図である。 ＨＵＤにより、虚像オブジェクトが車両外部の現実空間と重畳されるように表示された状態の視野領域の第四例を示す図である。 変形例に係るＨＵＤの模式図である。 第二実施形態に係るＨＵＤにより、虚像オブジェクトが車両外部の現実空間と重畳されるように表示された状態の視野領域の第一例を示す図である。 車両の乗員の視点から対象物までの距離と、閾値との関係を示す模式図である。 第三実施形態に係るＨＵＤの制御を説明するためのフローチャートである。 第三実施形態に係るＨＵＤにより、虚像オブジェクトが車両外部の現実空間と重畳されるように表示された状態の視野領域の例を示す図である。 第三実施形態に係るＨＵＤにより、虚像オブジェクトが車両外部の現実空間と重畳されるように表示された状態の視野領域の例を示す図である。 第三実施形態に係るＨＵＤにより、虚像オブジェクトが車両外部の現実空間と重畳されるように表示された状態の視野領域の別の例を示す図である。 第三実施形態に係るＨＵＤにより、虚像オブジェクトが車両外部の現実空間と重畳されるように表示された状態の視野領域のさらに別の例を示す図である。 第四実施形態において、運転者から見た車両前方の一例を示す図である。 第四実施形態において、車両の前方の死角領域に照射された光パターンを車両の上方から視た模式図である。 図１７の光パターンに対応する画像が表示されたウインドシールドの一例を示す図である。 その一部が車両の前方の死角領域に照射された光パターンを車両の上方から視た模式図である。 図１９の光パターンに対応する画像が表示されたウインドシールドの一例を示す図である。 第五実施形態において、互いに対応する光パターンと虚像オブジェクトとが重複されて表示されたウインドシールドの一例を示す図である。 図２１の光パターン及び虚像オブジェクトの例を示す図である。 ウインドシールドに表示される、互いに対応する光パターン及び虚像オブジェクトの他の例を示す図である。 ウインドシールドに表示される、互いに対応する光パターン及び虚像オブジェクトの他の例を示す図である。 ウインドシールドに表示される、互いに対応する光パターン及び虚像オブジェクトの他の例を示す図である。 第六実施形態に係るＨＵＤのＨＵＤ本体部の構成を示す模式図である。 第六実施形態に係るＨＵＤ本体部に搭載された、反射部の向きの揺動と画像生成部における光の出射位置との関係を示す模式図である。 第六実施形態の変形例に係る画像生成部の揺動と光の出射位置との関係を示す模式図である。
以下、本発明の実施形態（以下、本実施形態という。）について図面を参照しながら説明する。本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。
また、本実施形態の説明では、説明の便宜上、「左右方向」、「上下方向」、「前後方向」について適宜言及する場合がある。これらの方向は、図２に示すＨＵＤ（Ｈｅａｄ－Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）４２について設定された相対的な方向である。ここで、「左右方向」は、「左方向」及び「右方向」を含む方向である。「上下方向」は、「上方向」及び「下方向」を含む方向である。「前後方向」は、「前方向」及び「後方向」を含む方向である。左右方向は、図２では示されていないが、上下方向及び前後方向に直交する方向である。
最初に、図１を参照して、本実施形態に係る車両システム２について以下に説明する。図１は、車両システム２のブロック図である。当該車両システム２が搭載された車両１は、自動運転モードで走行可能な車両（自動車）である。
図１に示すように、車両システム２は、車両制御部３と、車両用表示システム４（以下、単に「表示システム４」という。）と、センサ５と、カメラ６と、レーダ７とを備える。さらに、車両システム２は、ＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）８と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）９と、無線通信部１０と、記憶装置１１と、ステアリングアクチュエータ１２と、ステアリング装置１３と、ブレーキアクチュエータ１４と、ブレーキ装置１５と、アクセルアクチュエータ１６と、アクセル装置１７とを備える。
車両制御部３は、車両の走行を制御するように構成されている。車両制御部３は、例えば、少なくとも一つの電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成されている。電子制御ユニットは、１以上のプロセッサと１以上のメモリを含むコンピュータシステム（例えば、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ）等）と、トランジスタ等のアクティブ素子及びパッシブ素子から構成される電子回路を含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びＴＰＵ（Ｔｅｎｓｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のうちの少なくとも一つを含む。ＣＰＵは、複数のＣＰＵコアによって構成されてもよい。ＧＰＵは、複数のＧＰＵコアによって構成されてもよい。メモリは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を含む。ＲＯＭには、車両制御プログラムが記憶されてもよい。例えば、車両制御プログラムは、自動運転用の人工知能（ＡＩ）プログラムを含んでもよい。ＡＩプログラムは、多層のニューラルネットワークを用いた教師有り又は教師なし機械学習（特に、ディープラーニング）によって構築されたプログラム（学習済みモデル）である。ＲＡＭには、車両制御プログラム、車両制御データ及び/又は車両の周辺環境を示す周辺環境情報が一時的に記憶されてもよい。プロセッサは、ＲＯＭに記憶された各種車両制御プログラムから指定されたプログラムをＲＡＭ上に展開し、ＲＡＭとの協働で各種処理を実行するように構成されてもよい。また、コンピュータシステムは、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の非ノイマン型コンピュータによって構成されてもよい。さらに、コンピュータシステムは、ノイマン型コンピュータと非ノイマン型コンピュータの組み合わせによって構成されてもよい。
表示システム４は、ヘッドランプ２０と、路面描画装置４５と、ＨＵＤ４２と、表示制御部４３とを備える。
ヘッドランプ２０は、車両の前面における左側と右側に配置されており、ロービームを車両の前方に照射するように構成されたロービームランプと、ハイビームを車両１の前方に照射するように構成されたハイビームランプとを備える。ロービームランプとハイビームランプの各々は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の１以上の発光素子と、レンズ及びリフレクタ等の光学部材を有する。
路面描画装置４５は、ヘッドランプ２０の灯室内に配置されている。路面描画装置４５は、車両の外部の路面に向けて光パターンを出射するように構成されている。路面描画装置４５は、例えば、光源部と、駆動ミラーと、レンズやミラー等の光学系と、光源駆動回路と、ミラー駆動回路とを有する。光源部は、レーザ光源又はＬＥＤ光源である。例えば、レーザ光源は、赤色レーザ光と、緑色レーザ光と、青色レーザ光をそれぞれ出射するように構成されたＲＧＢレーザ光源である。駆動ミラーは、例えば、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、ガルバノミラー、ポリゴンミラー等である。光源駆動回路は、光源部を駆動制御するように構成されている。光源駆動回路は、表示制御部４３から送信された所定の光パターンに関連する信号に基づいて、光源部の動作を制御するための制御信号を生成した上で、当該生成された制御信号を光源部に送信するように構成されている。ミラー駆動回路は、駆動ミラーを駆動制御するように構成されている。ミラー駆動回路は、表示制御部４３から送信された所定の光パターンに関連する信号に基づいて、駆動ミラーの動作を制御するための制御信号を生成した上で、当該生成された制御信号を駆動ミラーに送信するように構成されている。光源部がＲＧＢレーザ光源である場合、路面描画装置４５は、レーザ光を走査することで様々の色の光パターンを路面上に描画することが可能となる。例えば、光パターンは、車両の進行方向を示す矢印形状の光パターンであってもよい。
また、路面描画装置４５の描画方式は、ラスタースキャン方式、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式又はＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）方式であってもよい。ＤＬＰ方式又はＬＣＯＳ方式が採用される場合、光源部はＬＥＤ光源であってもよい。また、路面描画装置の描画方式として、プロジェクション方式が採用されてもよい。プロジェクション方式が採用される場合、光源部は、マトリクス状に並んだ複数のＬＥＤ光源であってもよい。路面描画装置４５は、左右のヘッドランプの灯室内にそれぞれ配置されてもよいし、車体ルーフ上、バンパーまたはグリル部に配置されてもよい。
ＨＵＤ４２は、少なくとも一部が車両の内部に位置する。具体的には、ＨＵＤ４２は、車両の室内の所定箇所に設置されている。例えば、ＨＵＤ４２は、車両のダッシュボード内に配置されてもよい。ＨＵＤ４２は、車両と乗員との間の視覚的インターフェースとして機能する。ＨＵＤ４２は、所定の情報（以下、ＨＵＤ情報という。）が車両の外部の現実空間（特に、車両の前方の周辺環境）と重畳されるように当該ＨＵＤ情報を乗員に向けて表示するように構成されている。このように、ＨＵＤ４２は、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）ディスプレイとして機能する。ＨＵＤ４２によって表示されるＨＵＤ情報は、例えば、車両の走行に関連した車両走行情報及び／又は車両の周辺環境に関連した周辺環境情報（特に、車両の外部に存在する対象物に関連した情報）である。
図２に示すように、ＨＵＤ４２は、ＨＵＤ本体部４２０を備えている。ＨＵＤ本体部４２０は、ハウジング４２２と出射窓４２３を有する。出射窓４２３は可視光を透過させる透明板である。ＨＵＤ本体部４２０は、ハウジング４２２の内側に、画像生成部（ＰＧＵ：Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）４２４と、ＨＵＤ制御部（制御部の一例）４２５と、レンズ４２６と、スクリーン４２７と、凹面鏡（反射部の一例）４２８とを有する。
画像生成部４２４は、光源と、光学部品と、表示デバイスとを有する。光源は、例えば、レーザ光源又はＬＥＤ光源である。レーザ光源は、例えば、赤色レーザ光と、緑色レーザ光と、青色レーザ光をそれぞれ出射するように構成されたＲＧＢレーザ光源である。光学部品は、プリズム、レンズ、拡散板、拡大鏡等を適宜有する。表示デバイスは、液晶ディスプレイ、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）等である。画像生成部４２４の描画方式は、ラスタースキャン方式、ＤＬＰ方式又はＬＣＯＳ方式であってもよい。ＤＬＰ方式又はＬＣＯＳ方式が採用される場合、ＨＵＤ４２の光源はＬＥＤ光源であってもよい。なお、液晶ディスプレイ方式が採用される場合、ＨＵＤ４２の光源は白色ＬＥＤ光源であってもよい。
ＨＵＤ制御部４２５は、画像生成部４２４、レンズ４２６、スクリーン４２７の動作を制御するように構成されている。ＨＵＤ制御部４２５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサとメモリが搭載され、メモリから読みだしたコンピュータプログラムをプロセッサが実行して、画像生成部４２４、レンズ４２６、スクリーン４２７の動作を制御する。ＨＵＤ制御部４２５は、表示制御部４３から送信された画像データに基づいて、画像生成部４２４の動作を制御するための制御信号を生成した上で、当該生成された制御信号を画像生成部４２４に送信するように構成されている。また、ＨＵＤ制御部４２５は、表示制御部４３から送信された画像データに基づいて、レンズ４２６、スクリーン４２７の位置を調整するための各制御信号を生成した上で、当該生成された制御信号をそれぞれレンズ４２６、スクリーン４２７に送信するように構成されている。また、ＨＵＤ制御部４２５は、凹面鏡４２８の向きを変更するように制御してもよい。
レンズ４２６は、画像生成部４２４から出射された光の光路上に配置されている。レンズ４２６は、例えば凸レンズを含み、画像生成部４２４により生成された画像を所望の大きさでスクリーン４２７に投影するように構成されている。また、レンズ４２６は、駆動部を含み、ＨＵＤ制御部４２５により生成された制御信号により短時間の応答速度で平行移動して画像生成部４２４との距離を変更できるように構成されている。
スクリーン４２７は、画像生成部４２４から出射された光の光路上に配置されている。画像生成部４２４から出射された光がレンズ４２６を透過してスクリーン４２７上に投影される。また、スクリーン４２７は、駆動部を含み、ＨＵＤ制御部４２５により生成された制御信号により短時間の応答速度で平行移動して画像生成部４２４及びレンズ４２６との距離を変更できるように構成されている。
なお、画像生成部４２４が、レンズ４２６とスクリーン４２７とを内包していてもよい。また、レンズ４２６およびスクリーン４２７が設けられていなくてもよい。
凹面鏡４２８は、画像生成部４２４から出射された光の光路上に配置されている。凹面鏡４２８は、画像生成部４２４により出射されてレンズ４２６及びスクリーン４２７を透過した光をウインドシールド１８に向けて反射する。凹面鏡４２８は、虚像を形成するために凹状に湾曲した反射面を有し、スクリーン４２７上に結像した光の像を所定の倍率で反射させる。
ＨＵＤ本体部４２０から出射された光は、ウインドシールド１８（例えば、車両１のフロントウィンドウ）に照射される。次に、ＨＵＤ本体部４２０からウインドシールド１８に照射された光の一部は、乗員の視点Ｅに向けて反射される。この結果、乗員は、ＨＵＤ本体部４２０から出射された光（所定の画像）をウインドシールド１８の前方の所定の距離において形成された虚像として認識する。このように、ＨＵＤ４２によって表示される画像がウインドシールド１８を通して車両１の前方の現実空間に重畳される結果、乗員は、所定の画像により形成される虚像オブジェクトＩが車両外部に位置する道路上に浮いているように視認することができる。
また、虚像オブジェクトＩの距離（乗員の視点Ｅから虚像までの距離）は、レンズ４２６及びスクリーン４２７の位置を調整することによって適宜調整可能である。虚像オブジェクトＩとして２Ｄ画像（平面画像）を形成する場合には、所定の画像を任意に定めた単一距離の虚像となるように投影する。虚像オブジェクトＩとして３Ｄ画像（立体画像）を形成する場合には、互いに同一または互いに異なる複数の所定の画像をそれぞれ異なる距離の虚像となるように投影する。
表示制御部４３は、路面描画装置４５、ヘッドランプ２０及びＨＵＤ４２の動作を制御するように構成されている。表示制御部４３は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成されている。電子制御ユニットは、１以上のプロセッサと１以上のメモリを含むコンピュータシステム（例えば、ＳｏＣ等）と、トランジスタ等のアクティブ素子及びパッシブ素子から構成される電子回路を含む。プロセッサは、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ及びＴＰＵのうちの少なくとも一つを含む。メモリは、ＲＯＭと、ＲＡＭを含む。また、コンピュータシステムは、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の非ノイマン型コンピュータによって構成されてもよい。
本実施形態では、車両制御部３と表示制御部４３は、別個の構成として設けられているが、車両制御部３と表示制御部４３は一体的に構成されてもよい。この点において、表示制御部４３と車両制御部３は、単一の電子制御ユニットにより構成されていてもよい。また、表示制御部４３は、ヘッドランプ２０と路面描画装置４５の動作を制御するように構成された電子制御ユニットと、ＨＵＤ４２の動作を制御するように構成された電子制御ユニットの２つの電子制御ユニットによって構成されてもよい。また、ＨＵＤ４２の動作を制御するＨＵＤ制御部４２５が表示制御部４３の一部として構成されていてもよい。
センサ５は、加速度センサ、速度センサ及びジャイロセンサのうち少なくとも一つを含む。センサ５は、車両の走行状態を検出して、走行状態情報を車両制御部３に出力するように構成されている。センサ５は、運転者が運転席に座っているかどうかを検出する着座センサ、運転者の顔の方向を検出する顔向きセンサ、外部天候状態を検出する外部天候センサ及び車内に人がいるかどうかを検出する人感センサ等をさらに備えてもよい。
カメラ６は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（相補型ＭＯＳ）等の撮像素子を含むカメラである。カメラ６は、一以上の外部カメラ６Ａと、内部カメラ６Ｂとを含む。外部カメラ６Ａは、車両の周辺環境を示す画像データを取得した上で、当該画像データを車両制御部３に送信するように構成されている。車両制御部３は、送信された画像データに基づいて、周辺環境情報を取得する。ここで、周辺環境情報は、車両の外部に存在する対象物（歩行者、他車両、標識等）に関する情報を含んでもよい。例えば、周辺環境情報は、車両の外部に存在する対象物の属性に関する情報と、車両に対する対象物の距離や位置に関する情報とを含んでもよい。外部カメラ６Ａは、単眼カメラとしても構成されてもよいし、ステレオカメラとして構成されてもよい。
内部カメラ６Ｂは、車両の内部に配置されると共に、乗員を示す画像データを取得するように構成されている。内部カメラ６Ｂは、乗員の視点Ｅをトラッキングするトラッキングカメラとして機能する。ここで、乗員の視点Ｅは、乗員の左目の視点又は右目の視点のいずれかであってもよい。または、視点Ｅは、左目の視点と右目の視点を結んだ線分の中点として規定されてもよい。表示制御部４３は、内部カメラ６Ｂによって取得された画像データに基づいて、乗員の視点Ｅの位置を特定してもよい。乗員の視点Ｅの位置は、画像データに基づいて、所定の周期で更新されてもよいし、車両の起動時に一回だけ決定されてもよい。
レーダ７は、ミリ波レーダ、マイクロ波レーダ及びレーザーレーダ（例えば、ＬｉＤＡＲユニット）のうちの少なくとも一つを含む。例えば、ＬｉＤＡＲユニットは、車両の周辺環境を検出するように構成されている。特に、ＬｉＤＡＲユニットは、車両の周辺環境を示す３Ｄマッピングデータ（点群データ）を取得した上で、当該３Ｄマッピングデータを車両制御部３に送信するように構成されている。車両制御部３は、送信された３Ｄマッピングデータに基づいて、周辺環境情報を特定する。
ＨＭＩ８は、運転者からの入力操作を受付ける入力部と、走行情報等を運転者に向けて出力する出力部とから構成される。入力部は、ステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル、車両の運転モードを切替える運転モード切替スイッチ等を含む。出力部は、各種走行情報を表示するディスプレイ（ＨＵＤを除く）である。ＧＰＳ９は、車両の現在位置情報を取得し、当該取得された現在位置情報を車両制御部３に出力するように構成されている。
無線通信部１０は、車両の周囲にいる他車に関する情報（例えば、走行情報等）を他車から受信すると共に、車両に関する情報（例えば、走行情報等）を他車に送信するように構成されている（車車間通信）。また、無線通信部１０は、信号機や標識灯等のインフラ設備からインフラ情報を受信すると共に、車両１の走行情報をインフラ設備に送信するように構成されている（路車間通信）。また、無線通信部１０は、歩行者が携帯する携帯型電子機器（スマートフォン、タブレット、ウェアラブルデバイス等）から歩行者に関する情報を受信すると共に、車両の自車走行情報を携帯型電子機器に送信するように構成されている（歩車間通信）。車両は、他車両、インフラ設備又は携帯型電子機器とアドホックモードにより直接通信してもよいし、アクセスポイントを介して通信してもよい。さらに、車両は、図示しない通信ネットワークを介して他車両、インフラ設備又は携帯型電子機器と通信してもよい。通信ネットワークは、インターネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）及び無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）のうちの少なくとも一つを含む。無線通信規格は、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＬＰＷＡ、ＤＳＲＣ（登録商標）又はＬｉ－Ｆｉである。また、車両１は、他車両、インフラ設備又は携帯型電子機器と第５世代移動通信システム（５Ｇ）を用いて通信してもよい。
記憶装置１１は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の外部記憶装置である。記憶装置１１には、２次元又は３次元の地図情報及び／又は車両制御プログラムが記憶されてもよい。例えば、３次元の地図情報は、３Ｄマッピングデータ（点群データ）によって構成されてもよい。記憶装置１１は、車両制御部３からの要求に応じて、地図情報や車両制御プログラムを車両制御部３に出力するように構成されている。地図情報や車両制御プログラムは、無線通信部１０と通信ネットワークを介して更新されてもよい。
車両が自動運転モードで走行する場合、車両制御部３は、走行状態情報、周辺環境情報、現在位置情報、地図情報等に基づいて、ステアリング制御信号、アクセル制御信号及びブレーキ制御信号のうち少なくとも一つを自動的に生成する。ステアリングアクチュエータ１２は、ステアリング制御信号を車両制御部３から受信して、受信したステアリング制御信号に基づいてステアリング装置１３を制御するように構成されている。ブレーキアクチュエータ１４は、ブレーキ制御信号を車両制御部３から受信して、受信したブレーキ制御信号に基づいてブレーキ装置１５を制御するように構成されている。アクセルアクチュエータ１６は、アクセル制御信号を車両制御部３から受信して、受信したアクセル制御信号に基づいてアクセル装置１７を制御するように構成されている。このように、車両制御部３は、走行状態情報、周辺環境情報、現在位置情報、地図情報等に基づいて、車両の走行を自動的に制御する。つまり、自動運転モードでは、車両の走行は車両システム２により自動制御される。
一方、車両１が手動運転モードで走行する場合、車両制御部３は、アクセルペダル、ブレーキペダル及びステアリングホイールに対する運転者の手動操作に従って、ステアリング制御信号、アクセル制御信号及びブレーキ制御信号を生成する。このように、手動運転モードでは、ステアリング制御信号、アクセル制御信号及びブレーキ制御信号が運転者の手動操作によって生成されるので、車両の走行は運転者により制御される。
次に、車両の運転モードについて説明する。運転モードは、自動運転モードと手動運転モードとからなる。自動運転モードは、完全自動運転モードと、高度運転支援モードと、運転支援モードとからなる。完全自動運転モードでは、車両システム２がステアリング制御、ブレーキ制御及びアクセル制御の全ての走行制御を自動的に行うと共に、運転者は車両を運転できる状態にはない。高度運転支援モードでは、車両システム２がステアリング制御、ブレーキ制御及びアクセル制御の全ての走行制御を自動的に行うと共に、運転者は車両を運転できる状態にはあるものの車両１を運転しない。運転支援モードでは、車両システム２がステアリング制御、ブレーキ制御及びアクセル制御のうち一部の走行制御を自動的に行うと共に、車両システム２の運転支援の下で運転者が車両を運転する。一方、手動運転モードでは、車両システム２が走行制御を自動的に行わないと共に、車両システム２の運転支援なしに運転者が車両を運転する。
（第一実施形態）
次に、図３～図７を参照して、第一実施形態に係るＨＵＤ４２を用いた虚像オブジェクトの生成に関する制御の例を説明する。
（第一例）
図３は、第一実施形態の第一例において、ＨＵＤ４２により、乗員の視野領域Ｖに虚像オブジェクトが投影された状態を示す図である。図４は、視点Ｅから対象物までの距離と、閾値との関係を示す模式図である。
図３に示す例では、乗員の視野領域Ｖ内には、車両１が走行する走行車線（自車線）Ｒ１を走行している前走車Ｃ１と、対向車線Ｒ２を走行している対向車Ｃ２とが存在している。また、走行車線Ｒ１の左側の歩道Ｒ３上には、歩行者Ｐ１，Ｐ２が存在している。
このような状況において、ＨＵＤ４２のＨＵＤ制御部４２５は、対象物である歩行者Ｐ１，Ｐ２の存在を車両１の乗員に注意喚起するため、歩行者Ｐ１，Ｐ２の位置に関連付けて虚像オブジェクトを視野領域Ｖ内に表示するための画像を生成するように画像生成部４２４を制御する。まず、ＨＵＤ制御部４２５は、視野領域Ｖにおける各歩行者Ｐ１，Ｐ２の位置情報を取得する。各歩行者Ｐ１，Ｐ２の位置情報には、車両１の乗員の視点Ｅ（図２参照）から対象物である各歩行者Ｐ１，Ｐ２までの距離の情報が含まれる。各歩行者Ｐ１，Ｐ２の位置や距離は、例えば、レーダ７や外部カメラ６Ａにより取得された車両の周辺環境を示すデータから算出される。なお、レーダ７が車両１のヘッドランプ２０の内部に搭載されている場合など、レーダ７や外部カメラ６Ａと視点Ｅとの距離が離れている場合には、レーダ７等から対象物までの距離に、レーダ７等から視点Ｅまでの距離を加算して、視点Ｅから対象物までの距離を算出し得る。
次に、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅから対象物までの距離が所定の閾値以下であるか否かを判断する。例えば、図４に示すように、視点Ｅから歩行者Ｐ１までの距離Ｌ１および視点Ｅから歩行者Ｐ２までの距離Ｌ２が、視点Ｅから所定の閾値ＰＤまでの距離（閾値距離）ＬＤ以下であるか否かを判断する。本例では、視点Ｅから歩行者Ｐ１までの距離Ｌ１は、閾値距離ＬＤ以下であり、視点Ｅから歩行者Ｐ２までの距離Ｌ２は閾値距離ＬＤよりも大きいものとする。
対象物の距離判定の結果、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅからの距離が閾値以下である対象物に対しては虚像オブジェクトを立体画像で生成し、視点Ｅからの距離が閾値よりも大きい対象物に対しては虚像オブジェクトを平面画像で生成するよう制御する。具体的には、図３に示すように、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅからの距離が閾値距離ＬＤ以下である歩行者Ｐ１の頭上には、立体画像としての虚像オブジェクト３Ｉ（以下、立体虚像オブジェクト３Ｉとする）を投影するように、レンズ４２６及びスクリーン４２７の位置を調整する。一方で、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅからの距離が閾値距離ＬＤよりも大きい歩行者Ｐ２の頭上には、平面画像としての虚像オブジェクト２Ｉ（以下、平面虚像オブジェクト２Ｉとする）を表示するように、レンズ４２６及びスクリーン４２７の位置を調整する。なお、レンズ４２６及びスクリーン４２７の位置を調整することで、平面虚像オブジェクト２Ｉと立体虚像オブジェクト３Ｉとを切り替えるのではなく、画像生成部４２４から出射される出射光を調整することで、平面虚像オブジェクト２Ｉと立体虚像オブジェクト３Ｉとを切り替えてもよい。
ところで、車両１の周辺に存在する対象物に関連付けて平面虚像オブジェクト２Ｉを表示した場合、３次元物体である対象物に対して２次元オブジェクトである平面虚像オブジェクトが表示されるため、乗員に違和感を与えてしまう可能性がある。一方で、乗員の視野領域Ｖ内に投影されるすべての虚像オブジェクトを３次元オブジェクト（立体虚像オブジェクト）として画像生成しようとすると、高い処理負荷がかかり現実的ではない。
そこで、本実施形態に係るＨＵＤ４２によれば、ＨＵＤ制御部４２５は、虚像オブジェクトの表示態様を、所定の条件に応じて、平面画像と立体画像とのいずれかにするかを選択するように画像生成部を制御する。なお、ここでの「画像生成部」には、画像生成部４２４、レンズ４２６及びスクリーン４２７の少なくとも一つが含まれる。このように、本実施形態では、所定の条件に応じて、視野領域Ｖ内に表示される虚像オブジェクトを、平面虚像オブジェクト２Ｉと立体虚像オブジェクト３Ｉとで切り替えることができる。これにより、虚像オブジェクトの画像を生成する際の処理負荷を抑えつつ、乗員に与える違和感を軽減することができる。
特に、第一例においては、視点Ｅから虚像オブジェクトまでの距離を平面虚像オブジェクト２Ｉと立体虚像オブジェクト３Ｉとを切り替えるための条件としている。そして、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅから虚像オブジェクトまでの距離（視点Ｅから対象物のまでの距離に相当）が閾値以下であるときに立体虚像オブジェクト３Ｉを投影し、当該距離が閾値よりも大きいときに平面虚像オブジェクト２Ｉを表示するように、画像生成部を制御する。これにより、虚像オブジェクトの投影距離に応じて、平面虚像オブジェクト２Ｉと立体虚像オブジェクト３Ｉとを適切に切り替えることができる。
（第二例）
図５は、第一実施形態の第二例において、ＨＵＤ４２により、乗員の視野領域Ｖに虚像オブジェクトが投影された状態を示す図である。
図５に示す例では、乗員の視野領域Ｖ内において、車両１が走行する走行車線Ｒ１上には障害物Ｍ１が存在し、対向車線Ｒ２上には障害物Ｍ２が存在している。また、走行車線Ｒ１の左側の歩道Ｒ３上には歩行者Ｐ３が存在し、対向車線Ｒ２上には歩行者Ｐ４が存在している。
このような状況において、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅから対象物までの距離に関わらず、各対象物の属性に応じて、虚像オブジェクトの表示態様を切り替えるようにしてもよい。各対象物の属性とは、例えば、各対象物の重要度である。対象物の重要度とは、例えば、車両１の乗員に対して危険を注意喚起するための緊急性の高低である。本例では、走行車線Ｒ１上に存在する障害物Ｒ１は、他車線Ｒ２上に存在する障害物Ｒ２よりも視点Ｅからの距離が離れており、走行車線Ｒ１上の障害物Ｍ１は重要度（緊急度）が高く、他車線Ｒ２上の障害物Ｍ２は重要度（緊急度）が低いものとする。この場合、図５に示すように、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅから各障害物Ｍ１，Ｍ２までの距離に関わらず、重要度の高い障害物Ｍ１の上部には立体虚像オブジェクト３Ｉを表示させ、重要度の低い障害物Ｍ２の上部には平面虚像オブジェクト２Ｉを表示させる。
また、本例では、視野領域Ｖ内に、複数の歩行者Ｐ３，Ｐ４が存在しており、歩道Ｒ３上の歩行者Ｐ３は、他車線Ｒ２上の歩行者Ｐ４よりも、車両１の近くにいる。そして、他車線Ｒ２上の歩行者Ｐ４は、他車線Ｒ２から走行車線Ｒ１へと入ろうとしているものとする。この場合、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅからの距離が近い歩道Ｒ３上の歩行者Ｐ３よりも視点Ｅからの距離が遠い他車線Ｒ２上の歩行者Ｐ４の方が、重要度（緊急度）が高いと判断する。したがって、図５に示すように、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅから各歩行者Ｐ３，Ｐ４までの距離に関わらず、重要度が高い歩行者Ｐ４の頭上には立体虚像オブジェクト３Ｉを表示させ、重要度の低い歩行者Ｐ３の頭上には平面虚像オブジェクト２Ｉを表示させる。
以上説明したように、第二例においては、各対象物の属性（例えば、重要度）を、平面虚像オブジェクト２Ｉと立体虚像オブジェクト３Ｉとを切り替えるための条件としている。そして、ＨＵＤ制御部４２５は、重要度が高い対象物に対しては立体虚像オブジェクト３Ｉを表示し、重要度が低い対象物に対しては平面虚像オブジェクト２Ｉを表示するように、画像生成部を制御する。このように、対象物の重要度が高い場合、例えば、乗員にとって緊急度が高い対象物である場合には、当該対象物に関連付けて立体虚像オブジェクト３Ｉを表示することで、対象物を乗員に視認させやすくなる。また、対象物の重要度が低い場合には、当該対象物に関連付けて平面虚像オブジェクト２Ｉを表示することで、オブジェクトの画像生成にかかる処理負荷を軽減することができる。
（第三例）
図６は、第一実施形態の第三例において、ＨＵＤ４２により、乗員の視野領域Ｖに虚像オブジェクトが表示された状態を示す図である。
図６に示す例では、乗員の視野領域Ｖを、例えば、中心エリアＥ１と、中心エリアＥ１以外の周辺エリアＥ２の２つのエリアに区画している。
このような状況において、ＨＵＤ制御部４２５は、視野領域Ｖの区画エリアＥ１，Ｅ２に応じて、虚像オブジェクトの表示態様を切り替えるようにしてもよい。すなわち、図６に示すように、中心エリアＥ１内に表示されるオブジェクトは立体虚像オブジェクト３Ｉとなり、周辺エリアＥ２内に表示されるオブジェクトは平面虚像オブジェクト２Ｉとなる。
このように、第三例では、視野領域Ｖにおける虚像オブジェクトが配置されるエリアを平面虚像オブジェクト２Ｉと立体虚像オブジェクト３Ｉとを切り替えるための条件としている。これにより、視野領域Ｖにおける虚像オブジェクトの配置エリアに応じて、平面虚像オブジェクト２Ｉと立体虚像オブジェクト３Ｉとを適切に切り替えることができる。そのため、第三例の構成によっても、第一例と同様に、処理負荷を抑えつつ、乗員に与える違和感を軽減することができる。
（第四例）
図７Ａ、図７Ｂは、第一実施形態の第四例において、ＨＵＤ４２により、乗員の視野領域Ｖに虚像オブジェクトが表示された状態を示す図である。
図７Ａに示す例では、車両１が一般道を走行している状態を示している。そして、乗員の視野領域Ｖ内において、複数の歩行者Ｐ５，Ｐ６が存在している。一方、図７Ｂに示す例では、車両１が高速道路（有料道路）を走行している状態を示している。
このような状況において、ＨＵＤ制御部４２５は、車両１の走行シーンに応じて、虚像オブジェクトの表示態様を切り替えるようにしてもよい。すなわち、図７Ａに示すように、車両１が一般道を走行している場合には、ＨＵＤ制御部４２５は、立体虚像オブジェクト３Ｉを表示するように画像生成部を制御する。具体的には、ＨＵＤ制御部４２５は、一般道の走行車線Ｒ１上に車両１の進行方向を示す矢印オブジェクトを立体虚像オブジェクト３Ｉとして表示させるとともに、各歩行者Ｐ５，Ｐ６の頭上に注意喚起のためのオブジェクト（例えば、ビックリマーク型のオブジェクト）を立体虚像オブジェクト３Ｉとして表示させる。
一方、図７Ｂに示すように、車両１が高速道路を走行している場合には、ＨＵＤ制御部４２５は、平面虚像オブジェクトを表示するように画像生成部を制御する。具体的には、ＨＵＤ制御部４２５は、高速道路の走行車線Ｒ１上に車両１の進行方向を示す矢印オブジェクトを平面虚像オブジェクト２Ｉとして表示させる。
以上説明したように、第四例においては、車両１の走行シーンを、平面虚像オブジェクト２Ｉと立体虚像オブジェクト３Ｉとを切り替えるための条件としている。これにより、車両１の走行シーンに応じて、平面虚像オブジェクト２Ｉと立体虚像オブジェクト画像３Ｉとを適切に切り替えることができる。例えば、車両１が一般道（市街地）を走行している場合には、乗員に注意喚起をすべき対象物（歩行者など）が存在するため、立体画像オブジェクト３Ｉを表示することが好ましい。一方、車両１が高速道路を走行している場合には、歩行者等は存在しないため、平面虚像オブジェクト２Ｉを表示させれば十分な場合が多い。このように、第四例の構成によっても、第一例と同様に、処理負荷を抑えつつ、乗員に与える違和感を軽減することができる。
なお、車両１の走行シーン（一般道であるか高速道路であるか）は、車両１の走行速度に応じて判別してもよく、ＧＰＳ９で取得される車両の現在位置情報や、無線通信部１０で取得される情報（ＥＴＣ情報やＶＩＣＳ（登録商標）情報）等に基づいて判別してもよい。
図８は、変形例に係るＨＵＤ１４２の構成を示す模式図である。
図８に示すように、変形例に係るＨＵＤ１４２は、ＨＵＤ本体部４２０と、コンバイナ１４３とによって構成されている。コンバイナ１４３は、ウインドシールド１８とは別体の構造物として、ウインドシールド１８の内側に設けられている。コンバイナ１４３は、例えば、透明なプラスチックディスクであって、ウインドシールド１８の代わりに凹面鏡４２８により反射された光が照射される。これにより、ウインドシールド１８に光を照射した場合と同様に、ＨＵＤ本体部４２０からコンバイナ１４３に照射された光の一部は、乗員の視点Ｅに向けて反射される。この結果、乗員は、ＨＵＤ本体部４２０からの出射光（所定の画像）をコンバイナ１４３（およびウインドシールド１８）の前方の所定の距離において形成された虚像として認識することができる。
このようなコンバイナ１４３を備えたＨＵＤ１４２の場合も、虚像オブジェクトの表示態様を、所定の条件に応じて、平面画像と立体画像とのいずれかにするかを選択するようにすることで、虚像オブジェクトの画像を生成する際の処理負荷を抑えつつ、乗員に与える違和感を軽減することができる。
（第二実施形態）
次に、図９および図１０を参照して、第二実施形態に係るＨＵＤ４２を用いた虚像オブジェクトの生成に関する制御の例を説明する。
図９は、第二実施形態の第一例において、ＨＵＤ４２により、乗員の視野領域Ｖに虚像オブジェクトが投影された状態を示す模式図である。図１０は、視点Ｅから対象物までの距離と、閾値との関係を示す模式図である。
図９に示す例では、乗員の視野領域Ｖ内には、車両１が走行する走行車線（自車線）Ｒ１を走行している前走車Ｃ１１および前走車Ｃ１１の前方を走行している前走車Ｃ１２と、対向車線Ｒ２を走行している対向車Ｃ１３および対向車Ｃ１３の後方（車両１から見て前方）を走行している対向車Ｃ１４とが存在している。
このような状況において、ＨＵＤ４２のＨＵＤ制御部４２５は、対象物である前走車Ｃ１１，Ｃ１２および対向車Ｃ１３，Ｃ１４の存在を車両１の乗員に注意喚起するため、各車両Ｃ１１～Ｃ１４の位置に関連付けて虚像オブジェクトを投影するための画像を生成するように画像生成部４２４を制御する。このとき、まず、ＨＵＤ制御部４２５は、視野領域Ｖにおける各車両Ｃ１１～Ｃ１４の位置情報を取得する。各車両Ｃ１１～Ｃ１４の位置情報には、車両１の乗員の視点Ｅ（図２参照）から対象物である各車両Ｃ１１～Ｃ１４までの距離（第一距離の一例）の情報が含まれる。すなわち、図１０に示すように、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅから前走車Ｃ１１までの距離Ｌ１１、視点Ｅから前走車Ｃ１２までの距離Ｌ１２、視点Ｅから対向車Ｃ１３までの距離Ｌ１３、および視点Ｅから対向車Ｃ１４までの距離Ｌ１４をそれぞれ取得する。各車両Ｃ１１～Ｃ１４の位置や距離は、例えば、レーダ７や外部カメラ６Ａにより取得された車両の周辺環境を示すデータから算出される。なお、レーダ７が車両１のヘッドランプ２０の内部に搭載されている場合など、レーダ７や外部カメラ６Ａと視点Ｅとの距離が離れている場合には、レーダ７等から対象物までの距離に、レーダ７等と視点Ｅとの距離を加算して、視点Ｅから対象物までの距離を算出し得る。
次に、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅから対象物までの距離が所定の閾値以下であるか否かを判断する。例えば、図１０に示すように、ＨＵＤ制御部４２５は、前走車Ｃ１１の距離Ｌ１１、前走車Ｃ１２の距離Ｌ１２、対向車Ｃ１３の距離Ｌ１３、および対向車Ｃ１４の距離Ｌ１４のそれぞれが、視点Ｅから所定の位置ＰＤでの距離ＬＤ（所定の閾値の一例）以下であるか否かを判断する。本例では、前走車Ｃ１１の距離Ｌ１１および対向車Ｃ１３の距離Ｌ１３は、閾値距離ＬＤ以下であり、前走車Ｃ１２の距離Ｌ１２および対向車Ｃ１４の距離Ｌ１４は閾値距離ＬＤよりも大きいものとする。
対象物の距離判定の結果、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅからの距離が閾値以下である対象物に対しては、当該対象物の距離に対応する位置に虚像オブジェクトの位置を設定するように、画像生成部４２４を制御する。すなわち、ＨＵＤ制御部４２５は、対象物の距離に対応して視点Ｅから虚像オブジェクトまでの距離（第二距離の一例）を設定する。例えば、前走車Ｃ１１の距離Ｌ１１は閾値距離ＬＤ以下であるため、ＨＵＤ制御部４２５は、前走車Ｃ１１の距離Ｌ１１に対応する位置に虚像オブジェクトＩ１の位置Ｐ１１を設定する。また、対向車Ｃ１３の距離Ｌ１３も閾値距離ＬＤ以下であるため、ＨＵＤ制御部４２５は、対向車Ｃ１３の距離Ｌ１３に対応する位置に虚像オブジェクトＩ３の位置Ｐ１３を設定する。
一方、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅからの距離が閾値よりも大きい対象物に対しては、虚像オブジェクトを配置する位置を一定とするように、画像生成部４２４を制御する。例えば、前走車Ｃ１２の距離Ｌ１２は閾値距離ＬＤよりも大きいため、ＨＵＤ制御部４２５は、前走車Ｃ１２の位置に関わらずに設定される位置Ｐａを虚像オブジェクトが表示される位置と設定する。また、対向車Ｃ１４の距離Ｌ１４も閾値距離ＬＤよりも大きいため、対向車Ｃ１４の位置に関わらずに設定される位置Ｐａを虚像オブジェクトが表示される位置と設定する。すなわち、視点Ｅからの距離が所定の閾値よりも大きい対象物の場合には、当該対象物に関連する虚像オブジェクトは予め決められた固有の位置Ｐａ（視点Ｅから距離Ｌａの位置）に表示される。
ところで、車両１の周辺に存在する各対象物（例えば、車両Ｃ１１～Ｃ１４）に関連付けて虚像オブジェクトを表示する場合、車両１の乗員の違和感を軽減するため、対象物の距離に応じて各虚像オブジェクトの距離を変更することが望ましい。ただし、すべての対象物の距離に応じて各虚像オブジェクトの距離を可変とすると、高い処理負荷がかかってしまう。
そこで、第二実施形態に係るＨＵＤ４２によれば、ＨＵＤ制御部４２５は、対象物に基づいて、虚像オブジェクトの表示態様を変更する際に、視点Ｅから対象物までの距離が所定の閾値以下である場合には、視点Ｅから虚像オブジェクトまでの距離を対象物の距離に対応して変更し、視点Ｅから対象物までの距離が所定の閾値よりも大きい場合には、虚像オブジェクトの距離を一定とするように、画像生成部４２４を制御する。これにより、視点Ｅに近い距離の虚像オブジェクトは対象物の距離に対応して変更されるため、乗員に与える違和感を防止することができる。一方、視点Ｅから遠い距離の虚像オブジェクトはその配置が一定であるため、虚像オブジェクトの画像を生成する際の処理負荷を抑えることができる。なお、人間の目は、物体が遠くにあるほど正確な距離感を把握しにくくなるため、視点Ｅから遠い距離にある虚像オブジェクトについてその位置を一定としても、乗員に与える違和感は大きくない。
また、第二実施形態においては、視点Ｅから対象物までの距離が閾値よりも大きい場合には、視点Ｅから虚像オブジェクトまでの固定距離Ｌａは閾値の距離ＬＤ以上となるように設定される。視点Ｅから遠い距離にある対象物に対して表示される虚像オブジェクトが、視点Ｅから近い距離にある対象物に対して表示される虚像オブジェクトよりも近くに投影されると、乗員に違和感を与えてしまう。そこで、本実施形態においては、固定距離Ｌａを閾値の距離ＬＤ以上となるように設定することで、乗員に与える違和感を軽減することができる。
なお、閾値ＰＤ（閾値距離ＬＤ）は、所定の条件に応じて、変更可能であってもよい。例えば、車両１の周囲の照度が大きくなるにつれて閾値ＰＤ（閾値距離ＬＤ）を大きくしてもよい。車両１の周辺が明るい場合には、乗員は遠くまでクリアに視認することができるため、照度が大きくなるにつれて閾値を大きくして、乗員に与える違和感をできるだけ軽減することが好ましい。このように、本実施形態では、違和感の軽減と処理負荷の抑制とのバランスを考慮しつつ、適切な閾値を決定することができる。
また、車両１の走行速度が大きくなるにつれて閾値ＰＤ（閾値距離ＬＤ）を大きくしてもよい。車両１の車速が大きい場合には、遠距離にある対象物や虚像オブジェクトについても乗員に正確に把握させることが必要となるため、車速が大きくなるにつれて閾値を大きくすることが好ましい。この場合も、違和感の軽減と処理負荷の抑制とのバランスを考慮しつつ、適切な閾値を決定することができる。
また、第二実施形態において、視点Ｅから対象物までの距離が閾値よりも大きい場合には、当該距離に応じて、表示される虚像オブジェクトの大きさを変更してもよい。例えば、視点Ｅから前走車Ｃ１２までの距離Ｌ１２は、視点Ｅから対向車Ｃ１４までの距離Ｌ１４よりも短い。そこで、ＨＵＤ制御部４２５は、図９に示すように、前走車Ｃ１２に対応する虚像オブジェクトＩ２を、虚像オブジェクトＩ２と同一の距離で表示される対向車Ｃ１４に対応する虚像オブジェクトＩ４よりも大きく表示するように、画像生成部４２４を制御する。これにより、乗員は、虚像オブジェクトＩ２が、あたかも虚像オブジェクトＩ４よりも手前に配置されているかのように錯覚し得る。すなわち、距離が一定とされる虚像オブジェクトＩ２，Ｉ４の大きさを可変とすることで、視点Ｅから遠い距離にある虚像オブジェクトについても遠近感のある表示が疑似的に可能となる。
図８に示すようなコンバイナ１４３を備えたＨＵＤ１４２の場合も、ＨＵＤ制御部４２５は、視点Ｅから対象物までの距離が所定の閾値以下である場合には、視点Ｅから虚像オブジェクトまでの距離を対象物の距離に対応して変更し、視点Ｅから対象物までの距離が所定の閾値よりも大きい場合には、虚像オブジェクトの距離を一定とする。これにより、処理負荷を抑えつつ、乗員に与える違和感を防止することができる。
（第三実施形態）
次に、図１１～図１３を参照して、第三実施形態に係るＨＵＤ４２を用いた虚像オブジェクトの生成に関する制御を説明する。
図１１は、第三実施形態に係るＨＵＤ４２の制御を説明するためのフローチャートである。図１２および図１３は、ＨＵＤ４２により、虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３が車両１の外部の現実空間と重畳されるように表示された状態での乗員の視野領域Ｖの一例を示す図である。なお、図１２および図１３に示す視野領域Ｖ内には、車両１の一部（ボンネットなど）が含まれている。
図１１に示すように、まず、ＨＵＤ４２のＨＵＤ制御部４２５は、表示制御部４３または車両制御部３から、車両１の前方の所定位置に虚像オブジェクトを表示するためのオブジェクト表示信号を受信する（ステップＳ１）。オブジェクト表示信号には、車両前方に表示される各虚像オブジェクトの表示態様（形状や色など）とともに、各虚像オブジェクトの位置情報が含まれている。位置情報には、車両１の周辺の上下左右方向における虚像オブジェクトの表示位置とともに、車両１の前後方向における虚像オブジェクトの表示位置が含まれている。前後方向における虚像オブジェクトの表示位置は、例えば、車両１の乗員の視点Ｅ（図２参照）から虚像オブジェクトまでの距離により特定される。虚像オブジェクトは、例えば、車両１の前方において、視点Ｅから５ｍ～１０ｍ離れた位置に表示され得る。本例では、虚像オブジェクトとして、図１２等に示すように、例えば、車両１が走行中の道路の法定速度の情報を示す法定速度オブジェクトＩ１、現在の車両１の走行速度の情報を示す車速オブジェクトＩ２、および車両１の進行方向を示す方向指示オブジェクトＩ３が車両１の前方に表示され得る。ＨＵＤ制御部４２５は、表示制御部４３または車両制御部３から、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３の位置情報（視点Ｅから各虚像オブジェクトまでの距離を含む）を取得する。
次に、ＨＵＤ制御部４２５は、表示制御部４３または車両制御部３から、車両１の周辺に存在する車や歩行者などの物体（以下、対象物とする）の位置情報を受信する（ステップＳ２）。対象物の位置情報には、車両１の周辺の上下左右方向における対象物の位置とともに、車両１の前後方向における対象物の位置が含まれている。前後方向における対象物の位置は、例えば、車両１の乗員の視点Ｅから対象物までの距離により特定される。対象物の位置や距離は、例えば、レーダ７や外部カメラ６Ａにより取得された車両の周辺環境を示すデータから算出される。なお、レーダ７が車両１のヘッドランプ２０の内部に搭載されている場合など、レーダ７や外部カメラ６Ａと視点Ｅとの距離が離れている場合には、レーダ７等から対象物までの距離に、レーダ７等から視点Ｅまでの距離を加算して、視点Ｅから対象物までの距離を算出し得る。本例では、図１２等に示すように、対象物として前走車Ｃが車両１の前方に存在しているものとする。ＨＵＤ制御部４２５は、表示制御部４３または車両制御部３から、前走車Ｃの位置情報（視点Ｅから前走車Ｃまでの距離を含む）を取得する。
次に、ＨＵＤ制御部４２５は、ステップＳ１で受信した各虚像オブジェクトの位置情報およびステップＳ２で受信した対象物の位置情報に基づいて、虚像オブジェクトが対象物に重なるようにして車両１の乗員に視認されるか否かを判断する（ステップＳ３）。具体的には、ＨＵＤ制御部４２５は、例えば、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３の位置情報、および前走車Ｃの位置情報に基づいて、視点Ｅと前走車Ｃとを繋ぐ領域内に各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３の少なくとも一部が存在するか否かを判断する。
ステップＳ３において、虚像オブジェクトが対象物に重ならずに乗員に視認されると判断された場合には（ステップＳ３のＮｏ）、ＨＵＤ制御部４２５は、虚像オブジェクトの全体を標準濃度（標準輝度）で生成する（ステップＳ４）。具体的には、視点Ｅと前走車Ｃとを繋ぐ領域内に各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３が存在しないと判断された場合には、ＨＵＤ制御部４２５は、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３の全体を標準濃度で生成する。
一方、ステップＳ３において、各虚像オブジェクトが対象物に重なるように乗員に視認されると判断された場合には（ステップＳ３のＹｅｓ）、ＨＵＤ制御部４２５は、乗員の視点Ｅと各虚像オブジェクトとの距離が、当該視点Ｅと対象物との距離よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ５）。すなわち、視点Ｅと前走車Ｃとの間に各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３の少なくとも一部が存在すると判断された場合には、ＨＵＤ制御部４２５は、図１２に示す各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３と乗員の視点Ｅとの距離が、対象物である前走車Ｃと視点Ｅとの距離よりも大きいか否かを判断する。すなわち、ＨＵＤ制御部４２５は、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３が、当該各オブジェクトＩ１～Ｉ３と重なって乗員に視認される前走車Ｃよりも遠くに位置するか否かを判断する。
ステップＳ５において、乗員の視点Ｅと虚像オブジェクトとの距離が、当該視点Ｅと対象物との距離以下であると判断された場合には（ステップＳ５のＮｏ）、ＨＵＤ制御部４２５は、虚像オブジェクトの全体を標準濃度で生成する（ステップＳ４）。例えば、視点Ｅと各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３との距離が視点Ｅと前走車Ｃとの距離以下である場合、すなわち、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３が前走車Ｃよりも視点Ｅの近くに位置している場合には、ＨＵＤ制御部４２５は、図１２に示すように、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３の全体を標準濃度で生成する。
一方、ステップＳ５において、乗員の視点Ｅと虚像オブジェクトとの距離が、当該視点Ｅと対象物との距離よりも大きいと判断された場合には（ステップＳ５のＹｅｓ）、ＨＵＤ制御部４２５は、当該虚像オブジェクトが対象物と関連する虚像オブジェクトであるか否かを判断する（ステップＳ６）。すなわち、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３が前走車Ｃよりも視点Ｅから遠くに位置している場合には、ＨＵＤ制御部４２５は、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３が前走車Ｃと関連する虚像オブジェクトであるか否かを判断する。
ステップＳ６において、虚像オブジェクトが対象物と関連する虚像オブジェクトであると判断された場合には（ステップＳ６のＹｅｓ）、ＨＵＤ制御部４２５は、当該虚像オブジェクトの全体を標準濃度で生成する（ステップＳ４）。例えば、複数の虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３のいずれかが前走車Ｃと関連する虚像オブジェクトである場合には、ＨＵＤ制御部４２５は、当該虚像オブジェクトの全体を標準濃度で生成する。
一方、ステップＳ６において、虚像オブジェクトが対象物と関連する虚像オブジェクトではないと判断された場合には（ステップＳ６のＮｏ）、ＨＵＤ制御部４２５は、当該虚像オブジェクトと対象物との重なり度合（重なり面積）が所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ７）。すなわち、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３が前走車Ｃと関連する虚像オブジェクトではないと判断された場合には、ＨＵＤ制御部４２５は、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３と前走車Ｃとの上下左右方向における重なり度合が所定値以上であるか否かを判断する。本例においては、各虚像オブジェクト（法定速度オブジェクトＩ１、車速オブジェクトＩ２および方向指示オブジェクトＩ３）はいずれも車両１の走行に関連するオブジェクトであり、前走車Ｃに関連するオブジェクトではない。そのため、ＨＵＤ制御部４２５は、ステップＳ７において、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３のいずれについても、前走車Ｃとの重なり度合が所定値以上であるか否かを判断する。
ステップＳ７において、虚像オブジェクトと対象物との重なり度合が所定値以上ではないと判断された場合には（ステップＳ７のＮｏ）、ＨＵＤ制御部４２５は、当該虚像オブジェクトの全体を標準濃度で生成する（ステップＳ４）。本例においては、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３のうち、法定速度オブジェクトＩ１および車速オブジェクトＩ２は、前走車Ｃとの重なり度合が所定値よりも小さいものとする。この場合、図１３に示すように、前走車Ｃとの重なり度合が所定値よりも小さい法定速度オブジェクトＩ１および車速オブジェクトＩ２は、その全体が標準濃度で生成される。
一方、ステップＳ７において、虚像オブジェクトと対象物との重なり度合が所定値以上であると判断された場合には（ステップＳ７のＹｅｓ）、ＨＵＤ制御部４２５は、当該虚像オブジェクトにおいて対象物と重なる部分を標準濃度よりも薄く表示する（ステップＳ８）。本例においては、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３のうち、方向指示オブジェクトＩ３は、前走車Ｃとの重なり度合が所定値以上であるとする。この場合、図１３に示すように、前走車Ｃとの重なり度合が所定値以上である方向指示オブジェクトＩ３は、前走車Ｃと重なった部分が標準濃度よりも薄く表示されるとともに、前走車Ｃと重ならない部分が標準濃度で生成される。なお、方向指示オブジェクトＩ３と前走車Ｃとの境界をぼかすように表示してもよい。
なお、車両１の周辺に対象物が存在しない場合には、ステップＳ３以降の処理を経ることなく、ＨＵＤ制御部４２５は、虚像オブジェクトの全体を標準濃度で生成し得る。
ところで、車両１の周辺に存在する対象物（前走車Ｃ等）が虚像オブジェクト（虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３等）より近くに位置する状態では、虚像オブジェクトが対象物と重なって視認されると、虚像オブジェクトが対象物に埋め込まれているように見えるため、乗員に違和感を与えてしまう。また、虚像オブジェクトが対象物と重なって視認されると、乗員にとって、対象物と虚像オブジェクトのどちらが近いのかが認識しにくい場合がある。
そこで、本実施形態に係るＨＵＤ４２によれば、ＨＵＤ制御部４２５は、虚像オブジェクトが、対象物に重なるように乗員に視認されると判断した場合であって、乗員に対する対象物の距離情報に基づいて、乗員に対する対象物の距離より乗員に対する虚像オブジェクトの距離が大きくなると判断した場合は、虚像オブジェクトにおける少なくとも対象物と重なる領域について虚像オブジェクトを生成するための画像の表示が薄くなるように、画像生成部４２４を制御する。この構成によれば、虚像オブジェクト（例えば、虚像オブジェクトＩ３）における対象物（例えば、前走車Ｃ）と重なる領域を乗員に対して薄く認識させることができる。それにより、乗員は前走車Ｃが近くに位置していることを認識しやすくなり、乗員に与える違和感を軽減することができる。
また、ＨＵＤ制御部４２５は、画像生成部４２４で生成される虚像オブジェクトの画像が対象物と関連する場合は、虚像オブジェクトと対象物とが重なる領域について当該画像の表示を薄くせず標準濃度となるように、画像生成部４２４を制御する。この構成によれば、虚像オブジェクトが対象物と関連している場合には、虚像オブジェクトが対象物と重なって視認されていたとしても虚像オブジェクトを薄くせず標準濃度で視認させることで、虚像オブジェクトを乗員に積極的に認識させることができる。
また、ＨＵＤ制御部４２５は、複数の虚像オブジェクトが対象物に重なる場合に、複数の虚像オブジェクトを形成する複数の画像のうち少なくとも一つが薄くなるように、画像生成部４２４を制御してもよい。例えば、図１１のフローチャートに基づいて説明したように、複数の虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３が前走車Ｃに重なる場合に、ＨＵＤ制御部４２５は、複数の虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３のうち方向指示オブジェクトＩ３を形成する画像のみが薄くなるように、画像生成部４２４を制御し得る。この構成によれば、複数の虚像オブジェクトが対象物に重なる場合に、少なくとも一つの虚像オブジェクトを薄く視認させることで、乗員へ与える違和感を軽減することができる。
また、ＨＵＤ制御部４２５は、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３における前走車Ｃとの重なり度合に基づいて、複数の虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３のうち画像を薄くする少なくとも一つの虚像オブジェクトを決定し得る。この構成によれば、薄く視認させる虚像オブジェクトを状況に応じて適切に決定することができる。
上記実施形態においては、ＨＵＤ制御部４２５は、虚像オブジェクトの一部のみが対象物に重なる場合に、その重なる部分に対応する画像の領域を標準濃度（標準輝度）よりも薄く表示するように画像生成部４２４を制御しているが、この例に限られない。ＨＵＤ制御部４２５は、例えば、対象物と重なる部分に対応する虚像オブジェクトの画像を非表示とするように画像生成部４２４を制御してもよい。なお、「標準輝度よりも薄く表示する」とは、画像の輝度を小さくすることを指し、輝度をゼロにすることを含む。具体的には、図１４に示すように、ＨＵＤ制御部４２５は、方向指示オブジェクトＩ３の前走車Ｃと重なる部分を非表示としてもよい。
また、ＨＵＤ制御部４２５は、虚像オブジェクトの一部のみが対象物に重なる場合であっても、当該虚像オブジェクトを生成するための画像の全部を薄くするように、または当該虚像オブジェクトの画像の全部を非表示とするように、画像生成部４２４を制御してもよい。具体的には、図１５に示すように、ＨＵＤ制御部４２５は、前走車Ｃと重なる方向指示オブジェクトＩ３の全体を非表示とする（または薄くする）ようにしてもよい。この構成によれば、虚像オブジェクトの一部のみが対象物に重なる場合であっても、虚像オブジェクトの全部を薄く認識させる、または虚像オブジェクトの全体を非表示とすることで、対象物を乗員に視認させやすくなる。
また、上記実施形態では、ＨＵＤ制御部４２５は、各虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３における前走車Ｃとの重なり度合に基づいて、複数の虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３のうち画像を薄くする少なくとも一つの虚像オブジェクト（例えば、方向指示オブジェクトＩ３）を決定しているが、この例に限られない。ＨＵＤ制御部４２５は、各虚像オブジェクトの重要度に基づいて、複数の虚像オブジェクトのうち画像を薄くする少なくとも一つの虚像オブジェクトを決定してもよい。本例では、複数の虚像オブジェクトＩ１～Ｉ３のうち法定速度オブジェクトＩ１と車速オブジェクトＩ２は、方向指示オブジェクトＩ３よりも重要度が高いものとする。その場合、ＨＵＤ制御部４２５は、重要度の低い方向指示オブジェクトＩ３を、画像を薄くする虚像オブジェクトと決定することができる。この構成によっても、薄く視認させる虚像オブジェクトを状況に応じて適切に決定することができる。
図８に示すようなコンバイナ１４３を備えたＨＵＤ１４２の場合も、所定の条件に基づいて、虚像オブジェクトにおける少なくとも対象物と重なる領域について虚像オブジェクトを生成するための画像の表示が薄くなるようにすることで、乗員に与える違和感を軽減することができる。
（第四実施形態）
次に、図１６から図２０を参照して第四実施形態に係る表示システム４の動作の一例について以下に説明する。図１６は、運転者からみた車両前方の一例を示す図である。図１７は、車両の前方の死角領域に照射された光パターンを車両の上方から視た模式図である。図１８は、図１７の光パターンに対応する画像が表示されたウインドシールドの一例を示す図である。図１９は、その一部が車両の前方の死角領域に照射された光パターンを車両の上方から視た模式図である。図２０は、図１９の光パターンに対応する画像が表示されたウインドシールドの一例を示す図である。運転者は、車両１の乗員の一例である。
図１６に示すように、運転手Ｄの前方には、例えば、車両１の構成部品である、ボンネット１９及びウインドシールド１８のピラー１１８が存在する。このため、図１７に示すように、車両１の前方の路面上には、運転者から視認できない領域（以下、死角領域Ａという。）が形成される。路面描画装置４５により車両１近くに存在する対象物（例えば、他車、歩行者、等）に対して所定の情報（例えば、車両１の進行方向の情報）を表す光パターンを路面描画する場合、車両１の運転者から視認できない死角領域Ａ内に光パターンの少なくとも一部が照射されることがある。
本実施形態の表示システム４は、路面描画装置４５により光パターンの少なくとも一部が死角領域Ａに照射された場合、光パターンに対応した画像（虚像オブジェクト）をＨＵＤ４２に表示させる。
まず、表示制御部４３は、車両制御部３から送信された走行状態情報、周辺環境情報、等に基づいて、路面描画装置４５により照射すべき光パターンを決定する。そして、表示制御部４３は、決定した光パターンに関連する信号を路面描画装置４５へ送信する。路面描画装置４５は、表示制御部４３から送信された信号に基づいて、所定の光パターンを路面描画する。
また、表示制御部４３は、路面描画装置４５により所定の光パターンの少なくとも一部が死角領域Ａに照射されるか否かを判断する。例えば、死角領域Ａに照射される光を出射する路面描画装置４５の出射角度（以下、死角領域Ａに対応する光の出射角度という。）が表示制御部４３のメモリに予め記憶されている。表示制御部４３は、路面描画装置４５による所定の光パターンの出射角度が、メモリに記憶された死角領域Ａに対応する光の出射角度の範囲内に含まれるか否かを判断する。路面描画装置４５による所定の光パターンの出射角度がメモリに記憶された死角領域Ａに対応する光の出射角度の範囲内に含まれる場合、表示制御部４３は、路面描画装置４５により所定の光パターンの少なくとも一部が死角領域Ａに照射されると判断する。尚、死角領域Ａに対応する光の出射角度は、例えば、次のように算出される。まず、車両１の運転者よりも前方に位置する構成部品（例えば、ボンネット１９及びウインドシールド１８のピラー１１８）の位置および運転者の目の位置（例えば、運転者の目の標準位置）に基づいて死角領域Ａを推定する。そして、車両１の路面描画装置４５の位置に基づいて、推定した死角領域Ａに照射される光を出射する路面描画装置４５の出射角度を算出する。
次に、表示制御部４３は、路面描画装置４５により所定の光パターンの少なくとも一部が死角領域Ａに照射されると判断した場合、所定の光パターンに対応した所定の画像を生成するようにＨＵＤ４２を制御する。表示制御部４３は、路面描画装置４５により照射される所定の光パターンに対応した所定の画像データをＨＵＤ４２のＨＵＤ制御部４２５へ送信する。ＨＵＤ制御部４２５は、表示制御部４３から送信された所定の画像データに基づいて、路面描画装置４５により照射される所定の光パターンに対応した所定の画像を生成するように画像生成部４２４を制御する。画像生成部４２４により生成された画像は、レンズ４２６、スクリーン４２７、凹面鏡４２８を経由して、ウインドシールド１８に投影される。ウインドシールド１８に投影された画像を視認した乗員は、車外空間に虚像オブジェクトＩが表示されていると認識する。
例えば、図１７は、進行方向を示す光パターンＭ１の全体が死角領域Ａに描画されている例を示している。光パターンＭ１は、停車中の車両１が左斜め前方に発進する予定であることを示している。表示制御部４３は、光パターンＭ１の全体が死角領域Ａに照射されると判断する場合、例えば、図１８に示すように、図１７の光パターンＭ１に対応する虚像オブジェクトＩ１０を視認させるための画像をウインドシールド１８のＨＵＤ表示範囲４２１Ａに表示させる。
また、図１９は、進行方向を示す光パターンＭ２の一部が死角領域Ａに描画されている例を示している。光パターンＭ２は、車両１が右折する予定であることを示している。表示制御部４３は、光パターンの一部のみが死角領域Ａに照射されると判断する場合、例えば、図２０に示すように、図１９の光パターンＭ２に対応する虚像オブジェクトＩ２０を視認させるための画像をウインドシールド１８のＨＵＤ表示範囲４２１Ａに表示させる。虚像オブジェクトＩ２０は、光パターンＭ２の死角領域Ａに照射される部分だけではなく、光パターンＭ２の全体に対応している。
尚、本実施形態では、表示制御部４３が光パターンの少なくとも一部が死角領域Ａに照射されるか否かを判断しているが、これに限定されない。例えば、車両制御部３が路面描画装置４５により照射すべき光パターンを決定し、光パターンの少なくとも一部が死角領域Ａに照射されるか否かを判断し、その判断結果を示す信号を表示制御部４３へ送信してもよい。
また、本実施形態では、表示制御部４３は死角領域Ａに対応する路面描画装置４５による光の出射角度の範囲を予めメモリに記憶し、これに基づいて光パターンの少なくとも一部が死角領域Ａに照射されるか否かを判断していたが、これに限定されない。例えば、死角領域Ａに対応する路面描画装置４５による路面上の光の照射範囲を予め算出しメモリに記憶し、これに基づいて前記判断を行ってもよい。また、実際に路面描画された光パターン及びリアルタイムで運転者の目の位置を検出して、これらの検出データを基に、死角領域Ａの特定および光パターンの少なくとも一部が死角領域Ａに照射されるか否かの判断を行ってもよい。
また、本実施形態では、表示制御部４３が路面描画装置４５による路面描画の開始に関係なく、光パターンの少なくとも一部が死角領域Ａに照射されると判断しているが、これに限定されない。例えば、表示制御部４３は、路面描画装置４５による路面描画が開始された後に、前記判断を行ってもよい。また、路面描画装置４５による路面描画の開始後に、外部カメラ６Ａにより実際に路面描画されている光パターンの路面上の照射範囲を検出し、表示制御部４３は、外部カメラ６Ａから受信した光パターンの路面上の照射範囲データに基づいて、前記判断を行ってもよい。
また、本実施形態では、死角領域Ａは、車両１の前方の路面上の運転者から視認できない領域として述べたが、これに限定されない。例えば、死角領域Ａは、運転手Ｄの側方や後方に位置する車両１の構成部品により、車両の側方や後方の路面上の運転者から視認できない領域を含んでもよい。表示システム４は、路面描画装置４５により光パターンの少なくとも一部が車両の側方や後方の路面上の死角領域Ａに照射された場合、光パターンに対応した画像（虚像オブジェクト）をＨＵＤ４２に表示させてもよい。
このように、本実施形態では、ＨＵＤ制御部４２５は、車両１の外部の路面に向けて光パターンを照射するように構成された路面描画装置４５により車両１の運転者から視認できない死角領域Ａに光パターンの少なくとも一部が照射されるとの情報に基づいて、光パターンに対応した所定の画像を生成するように画像生成部４２４を制御する。また、表示制御部４３は、路面描画装置４５により車両１の運転者から視認できない死角領域Ａに光パターンの少なくとも一部が照射されるとの情報に基づいて、光パターンに対応した所定の画像を生成するようにＨＵＤ４２を制御する。このため、路面描画装置４５が照射した光パターンが車両の運転者から視認できない場合に、光パターンに対応した所定の画像がＨＵＤ４２により表示されるため、車両の運転者は車外に照射された光パターンを正確に認識することができる。すなわち、利便性が向上したＨＵＤ４２を提供することができる。
また、ＨＵＤ制御部４２５は、光パターンの一部のみが死角領域Ａに照射されることを含むとの情報に基づいて、光パターンの全体に対応した所定の画像を生成するように画像生成部４２４を制御する。また、表示制御部４３は、光パターンの一部のみが死角領域Ａに照射されることを含むとの情報に基づいて、光パターンの全体に対応した所定の画像を生成するようにＨＵＤ４２を制御する。このため、光パターンの一部のみが視認できない場合であっても、光パターンの全体に対応した画像がＨＵＤ４２により表示されるため、車両１の運転者は車外に照射された光パターンをより正確に認識することができる。
また、死角領域Ａに対応する路面描画装置４５による光の出射角度、または、路面描画装置４５による路面上の光の照射範囲が規定されている。このため、予め死角領域Ａに対応する路面描画装置４５による光の出射角度、または、路面描画装置４５による路面上の光の照射範囲が規定されていれば、実際に路面描画された光パターンを検出して運転者から視認できるか否かを判断する必要がない。
上記第三実施形態では、表示システム４は、路面描画装置４５の光パターンが死角領域Ａに照射される場合、光パターンに対応する虚像オブジェクトをＨＵＤ４２に表示させていたが、これに限定されない。例えば、表示システム４は、天候情報に基づいて、路面描画装置４５で照射している又は照射すべき光パターンに対応する虚像オブジェクトをＨＵＤ４２に表示させてもよい。車両制御部３は、外部カメラ６Ａ（例えば、雨滴センサ等）からの検出データに基づいて、又は、ＧＰＳ９からの自車位置情報及び無線通信部１０からの天気データに基づいて、天候情報を取得する。車両制御部３は、外部カメラ６Ａからの車両の周辺環境を示す画像データに対して所定の画像処理を行うことにより、天候情報を取得してもよい。表示制御部４３は、車両制御部３から送信された天候情報に基づいて、路面描画装置４５で照射している又は照射すべき光パターンに対応する虚像オブジェクトをＨＵＤ４２に表示させる。例えば、車両制御部３から送信された天候情報が「晴れ」を意味する場合、表示制御部４３は、路面描画装置４５の光パターンに対応するＨＵＤ４２の虚像オブジェクト表示は行わない。一方、車両制御部３から送信された天候情報が「雨」を意味する場合、表示制御部４３は、路面描画装置４５で照射すべき光パターンに対応する虚像オブジェクトをＨＵＤ４２に表示させ、路面描画装置４５による光パターン表示は行わない。また、表示制御部４３は、路面描画装置４５により光パターンを照射している最中に天候情報の内容が「晴れ」から「雨」に変更になった場合、路面描画装置４５により照射している光パターンに対応する虚像オブジェクトをＨＵＤ４２に表示させてもよい。このように、晴れの日は、路面に光パターンを直接描画することで、運転者の視線を移動させることなく、所定の情報（例えば、前走車との距離、ナビゲーション情報、等）を運転者へ提供することができる。一方、雨の日は、路面に描画されたパターンを認識することが難しい場合があるため、ＨＤＵ４２に虚像オブジェクトとして表示することにより、同様の情報をＨＵＤ４２により運転者へ提供することができる。
（第五実施形態）
次に、図２１及び図２２Ａ～図２２Ｄを参照して第五実施形態に係る表示システム４の動作の一例について以下に説明する。図２１は、互いに対応する光パターンＭ２１と虚像オブジェクトＩ２１とが重複されて表示されたウインドシールドの一例を示す図である。図２２Ａは、図２１の光パターンＭ２１及び虚像オブジェクトＩ２１の例を示す図である。図２２Ｂから図２２Ｄは、ウインドシールドに表示される、互いに対応する光パターン及び虚像オブジェクトの他の例を示す図である。
本実施形態の表示システム４は、ＨＵＤ４２に表示される所定の画像と路面描画装置４５により照射される光パターンとが互いに対応するように、かつ、所定の画像と光パターンとが異なる色となるように、ＨＵＤ４２及び路面描画装置４５の少なくとも一方の動作を制御する。
表示制御部４３は、車両制御部３から送信された走行状態情報、周辺環境情報、等に基づいて、路面描画装置４５及びＨＵＤ４２の両方に表示すべき情報（例えば、車両１の進行方向の情報、歩行者情報、他車情報、等）があると判断した場合、この情報に対応する路面描画装置４５により照射すべき光パターン（例えば、形状、サイズ、色、路面上の照射位置、等）及びＨＵＤ４２により表示すべき所定の画像（例えば、形状、サイズ、色、ウインドシールド１８上の表示位置、等）を決定する。
この際、表示制御部４３は、同じ情報を意味する互いに対応する光パターンおよび所定の画像が異なる色で表示されるように、光パターン及び所定の画像の色を設定する。尚、以降の説明では、同じ情報を意味する互いに対応する光パターンおよび所定の画像を、単に互いに対応する光パターンおよび所定の画像、という場合がある。例えば、路面描画は、車外の運転者や歩行者等への誤認識を防ぐため、白色での表示に限定される場合がある。このため、表示制御部４３は、光パターンを白色に設定し、光パターンに対応する所定の画像を白色とは異なる色に設定する。所定の画像の色は、表示する情報に応じて設定してもよい。例えば、自車両１と前走車との距離を示す情報の場合、所定の画像を青色の表示とし、自車両１の進行方向を示す情報の場合、所定の画像を緑色の表示に設定してもよい。
また、表示制御部４３は、運転者が所定の画像により形成される虚像オブジェクトを対応する光パターンに関連した位置に視認することができるように、所定の画像のウインドシールド１８上における表示位置を設定する。例えば、虚像オブジェクトを対応する光パターンに重複して視認することができるように、所定の画像の表示位置を設定してもよい。また、虚像オブジェクトの一部を対応する光パターンに重複して視認することができるように、所定の画像の表示位置を設定してもよい。また、虚像オブジェクトを対応する光パターンに隣接して視認することができるように、所定の画像の表示位置を設定してもよい。
例えば、表示制御部４３は、歩行者が左側の歩道に存在しているという情報を路面描画装置４５及びＨＵＤ４２の両方に表示すると判断した場合、路面描画装置４５の光パターン及びＨＵＤ４２の所定の画像の形状を同一の形状（例えば、矢印の形状）に設定する。また、表示制御部４３は、光パターンの色を白に設定し、所定の画像の色を異なる色に設定する。また、表示制御部４３は、所定の画像により形成される虚像オブジェクトが光パターンに重複して視認されるように所定の画像の表示位置を設定する。この場合、図２１に示すように、運転者は、ウインドシールド１８のＨＵＤ表示範囲４２１Ａ内で、所定の画像により形成される矢印の形状を有する虚像オブジェクトＩ２１を、対応する路面描画された矢印の形状を有する光パターンＭ２１に重複した状態で、視認することができる。このため、運転者は、歩行者Ｐの情報を路面描画装置４５の光パターン及びＨＵＤ４２の虚像オブジェクトにより確認することができる。また、光パターンと所定の画像は異なる色で視認されるため、運転者は、光パターンＭ２１及び虚像オブジェクトＩ２１をより明確に視認することができる。
図２２Ａは、図２１の光のパターンＭ２１及び虚像オブジェクトＩ２１のみを図示している。図２２Ａに示すように、光パターンＭ２１と同じ形状であり且つサイズが小さい虚像オブジェクトＩ２１が光パターンＭ２１に重複した状態で視認することができるように、表示制御部４３は、路面描画装置４５及びＨＵＤ４２を制御する。尚、光パターンＭ２１及び虚像オブジェクトＩ２１はそれぞれ矢印の輪郭及びその中の全部を所定の色で表示しているが、これに限定されない。例えば、矢印の輪郭のみを所定の色で表示してもよい。
また、互いに対応する光のパターン及び虚像オブジェクトの形状等は、図２２Ａの例に限定されない。例えば、図２２Ｂに示すように、虚像オブジェクトＩ２２のサイズが光パターンＭ２２のサイズよりも大きく視認することができるようにＨＵＤ４２を表示してもよい。尚、虚像オブジェクトＩ２２は、矢印の輪郭のみの表示でもよい。また、図２２Ｃに示すように、光パターンＭ２３及び虚像オブジェクトＩ２３の形状及びサイズを同一とし、虚像オブジェクトＩ２３が光パターンＭ２３に隣接して視認することができるようにＨＵＤ４２を表示してもよい。尚、虚像オブジェクトＩ２３は、棒形状の輪郭のみを表示してもよい。また、図２２Ｄに示すように、光パターンＭ２４と異なる形状であり且つサイズが大きい虚像オブジェクトＩ２４が光パターンに重複して視認できるようにＨＵＤ４２を表示してもよい。尚、虚像オブジェクトＩ２４は、矢印の輪郭のみの表示でもよい。尚、図２２Ｂから図２２Ｄについても、光パターン及び虚像オブジェクトの色は異なるように表示される。
尚、本実施形態では、表示制御部４３が、路面描画により照射される光パターンの色及びＨＵＤに表示される所定の画像の色を決定していたが、これに限定されない。例えば、ＨＵＤ４２のＨＵＤ制御部４２５は、照射される光パターンの色情報に関連する信号を路面描画装置４５から受信し、光パターンの色とは異なる色で画像を生成するように画像生成部４２４を制御してもよい。また、外部カメラ６Ａにより路面描画装置４５により実際照射されている光パターンの色情報データを取得し、ＨＵＤ４２のＨＵＤ制御部４２５は、外部カメラ６Ａより送信された光パターンの色情報データに基づいて、光パターンの色とは異なる色で画像を生成するように画像生成部４２４を制御してもよい。また、路面描画装置４５の光源駆動回路は、ＨＵＤ４２で表示される画像の色情報に関連する信号をＨＵＤ４２から受信し、画像の色とは異なる色で光パターンを描画するよう光源部を制御してもよい。
このように、本実施形態では、ＨＵＤ制御部４２５は、路面描画装置４５により照射される光パターンの色情報に基づいて、光パターンに対応した所定の画像を光パターンの色とは異なる色で生成するように画像生成部４２４を制御する。また、表示制御部４３は、ＨＵＤ４２に表示される所定の画像と路面描画装置４５により照射される光パターンとが互いに対応するように、かつ、所定の画像と光パターンとが異なる色となるように、ＨＵＤ４２及び路面描画装置４５の少なくとも一方の動作を制御する。路面描画された光パターンと対応した所定の画像を表示することで、表示された光パターン及び画像を車両１の運転者が認識しやすい。さらに、光パターンと所定の画像は異なる色で視認されるので、運転者が視認する際の視認性が良好である。
また、ＨＵＤ制御部４２５は、光パターンの色情報が白色を示す情報である場合、所定の画像を白色とは異なる色で生成するように画像生成部４２４を制御する。また、表示制御部４３は、光パターンの色が白色である場合、所定の画像を白色とは異なる色で生成するようにＨＵＤ４２を制御する。路面描画は、車外の運転者や歩行者等への誤認識を防ぐため、白色での表示に限定される場合がある。そのような場合でも、上記構成によれば、所定の画像を白色とは異なる色で表示されるので、運転者が視認する際の視認性が更に向上する。
（第六実施形態）
次に、図２３および図２４を参照して、第六実施形態に係るヘッドアップディスプレイの構成を説明する。
図２３は、本実施形態に係るＨＵＤ４２を構成するＨＵＤ本体部４２０の模式図である。なお、図２３において、ＨＵＤ本体部４２０に搭載される、レンズ４２６及びスクリーン４２７の図示を省略している。図２４は、凹面鏡４２８の向きの揺動と画像生成部４２４から出射される光の出射位置との関係を説明するための模式図である。
図２３に示すように、本実施形態に係る凹面鏡４２８は、凹面鏡４２８を揺動させるための駆動部４３０を備えている。駆動部４３０は、モータ４３１と、モータ４３１に取り付けられた円形ギヤ４３２と、円形ギヤ４３２と噛み合う扇形ギヤ４３６とから構成されている。モータ４３１は、ＨＵＤ制御部４２５から受け取った制御信号に基づいて、左右方向に延伸する軸４３４を中心に円形ギヤ４３２を回転可能である。扇形ギヤ４３６は、左右方向に延伸する軸４３８を介して凹面鏡４２８に取り付けられている。
モータ４３１が、制御信号に基づいて、軸４３４を中心に円形ギヤ４３２を回転させると、その回転運動が扇形ギヤ４３６に伝わり、扇形ギヤ４３６が軸４３８を中心に回転する。これにより、凹面鏡４２８の向きが左右方向に延伸する軸４３８を中心に揺動される。
また、画像生成部４２４には、画像生成部４２４の光出射面（例えば、液晶面）４２４Ａ上の熱分布を検知するための熱センサ４４０が設けられている。熱センサ４４０は、例えば、非接触式のセンサである。熱センサ４４０により、光出射面４２４Ａ上の熱分布を検知することで、後述の外光（太陽光）などによる光出射面４２４Ａの温度上昇を検知することができる。熱センサ４４０は、光出射面４２４Ａの熱分布を示す検知信号をＨＵＤ制御部４２５へ送信可能である。
次に、本実施形態に係るＨＵＤ本体部４２０の動作について、説明する。
まず、熱センサ４４０は、画像生成部４２４の光出射面４２４Ａの熱分布を検知し、その検知信号をＨＵＤ制御部４２５へ送信する。ＨＵＤ制御部４２５は、熱センサ４４０から受け取った検知信号に基づき、例えば、光出射面４２４Ａの少なくとも一部の温度上昇が所定値以上であるか否かを判断する。光出射面４２４Ａの温度上昇が所定値以上であると判断された場合には、ＨＵＤ制御部４２５は、駆動部４３０により凹面鏡４２８を揺動させるための制御信号（以下、第一制御信号とする）と、画像生成部４２４から出射する光の出射位置を変更するための制御信号（以下、第二制御信号とする）を生成し、第一制御信号を駆動部４３０のモータ４３１へ送信するとともに、第二制御信号を画像生成部４２４へ送信する。すなわち、凹面鏡４２８の揺動と、画像生成部４２４における画像生成位置の変更とは、同期して行われる。
駆動部４３０のモータ４３１は、ＨＵＤ制御部４２５から受け取った第一制御信号に基づき、軸４３４を中心に円形ギヤ４３２を回転させる。円形ギヤ４３２の回転に基づいて、扇形ギヤ４３６が軸４３８を中心に回転することで、凹面鏡４２８の向きが揺動する。すなわち、駆動部４３０は、凹面鏡４２８の向きを、例えば、初期位置である位置Ｐ２１から、図２４に示す方向Ｄに沿って位置Ｐ２２へと移動（揺動）させる。これにより、図２３に示すように、凹面鏡４２８を揺動させる前に凹面鏡４２８により反射された外光Ｌ２１が集光される光出射面４２４Ａ上の位置と、凹面鏡４２８を揺動させた後で凹面鏡４２８により反射された外光Ｌ２２が集光される光出射面４２４Ａ上の位置とを、異ならせることができる。なお、凹面鏡４２８の向きを変更する前に画像生成部４２４の光出射面４２４Ａ上に照射される外光Ｌ２１の照射領域と、凹面鏡４２８の向きを変更した後に光出射面４２４Ａ上に照射される外光Ｌ２２の照射領域とが重ならないように、凹面鏡４２８が揺動されることが好ましい。すなわち、光出射面４２４Ａ上において外光が集光される範囲について、その集光範囲が凹面鏡４２８の揺動前後で重ならないように、望ましくは、その集光範囲が一定距離だけ離れるように、凹面鏡４２８の向きを変更することが好ましい。
一方、画像生成部４２４は、ＨＵＤ制御部４２５から受け取った第二制御信号に基づき、光の出射位置を変更する。すなわち、画像生成部４２４は、光出射面４２４Ａにおける出射光の位置を、例えば、初期位置である位置Ｇ１から位置Ｇ１よりやや下方の位置Ｇ２へと変更する（図２４参照）。変更後の出射光の位置Ｇ２は、凹面鏡４２８の揺動後の位置Ｐ２２に対応した位置である。すなわち、ＨＵＤ制御部４２５は、凹面鏡４２８の揺動前後において、ウインドシールド１８に対する画像形成位置が所望の位置となるように、画像生成部４２４における出射光の位置を変更する。これにより、乗員が視認可能な車両外部の虚像オブジェクトＩが、凹面鏡４２８の揺動前後においても所望の位置に形成される。
なお、凹面鏡４２８の揺動前後において、ウインドシールド１８に照射される画像の歪み方が変わるため、ＨＵＤ制御部４２５は、ウインドシールド１８に照射される画像の歪み度合を凹面鏡４２８の揺動に応じて変更するように、画像生成部４２４を制御することが好ましい。
ところで、上述の通り、出射窓４２３は可視光を透過させる透明板である。そのため、図２３に示すように、車両外部から入射した太陽光等の外光Ｌ２１が出射窓４２３からＨＵＤ本体部４２０内部に入射すると、外光Ｌ２１が凹面鏡４２８により反射されて集光された状態で画像生成部４２４の光出射面４２４Ａに照射される場合がある。このような集光された外光Ｌ２１が光出射面４２４Ａに照射されると、光出射面４２４Ａにおける過度の温度上昇が発生し、画像生成部４２４が劣化してしまう可能性がある。
そこで、以上説明したように、本実施形態に係るＨＵＤ４２は、所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部４２４と、画像生成部４２４により出射された光がウインドシールド１８に照射されるように当該出射光を反射させる凹面鏡４２８（反射部の一例）と、凹面鏡４２８の向きを揺動させるための駆動部４３０と、画像生成部４２４の動作を制御するＨＵＤ制御部４２５と、を備えている。この構成によれば、車両外部から入射した太陽光等の外光が凹面鏡４２８により反射されて画像生成部４２４の光出射面４２４Ａに照射された場合であっても、駆動部４３０により凹面鏡４２８の向きが揺動されるため画像生成部４２４の光出射面４２４Ａ上における外光が照射される位置を変動させることができる。これにより、画像生成部４２４に外光が局所的に照射され続けることを防ぐことができ、画像生成部４２４における過度の温度上昇が抑制され、熱による画像生成部４２４の劣化を抑制することができる。
また、本実施形態に係るＨＵＤ４２において、ＨＵＤ制御部４２５は、駆動部４３０による凹面鏡４２８の向きの揺動に応じて画像生成部４２４における光の出射位置を変更させるように構成されている。これにより、凹面鏡４２８の向きが揺動されても、その揺動に応じて画像生成部４２４における光の出射位置が変更されるため、ウインドシールド１８に対する画像形成位置が所望の位置となるように制御され、車両の乗員に対して違和感を生じさせることが抑制される。このように、本実施形態に係る構成によれば、乗員に対して表示する虚像オブジェクトＩの生成の品質を低下させずに、外光による熱害の発生を防止することができる。
特に、本実施形態の構成によれば、外光が凹面鏡４２８により反射されて集光された状態で画像生成部４２４に照射された場合であっても、熱による画像生成部４２４の劣化を抑制することができる。なお、凹面鏡４２８の揺動前の光出射面４２４Ａへの外光Ｌ２１の照射領域と、凹面鏡４２８の揺動後の光出射面４２４Ａへの外光Ｌ２２の照射領域とが重ならないように凹面鏡４２８の向きが変更されることで、光出射面４２４Ａ上での局所的な温度上昇を確実に防止することができる。
また、本実施形態に係るＨＵＤ４２は、画像生成部４２４の温度上昇を検出可能な熱センサ４４０を備え、駆動部４３０は、熱センサ４４０による温度上昇の検出に応じて、凹面鏡４２８の向きを揺動させるように構成されている。これにより、外光が画像生成部４２４に照射されて温度が上昇した状態となったときに凹面鏡４２８の向きが揺動される。すなわち、駆動部４３０に不必要な動作を行わせることを防ぎ、駆動部４３０の寿命を長くすることができる。また、駆動部４３０の消費エネルギーを低減することができる。
図８に示すようなコンバイナ１４３を備えたＨＵＤ１４２の場合も、駆動部４３０（図８では不図示）による凹面鏡４２８の向きの揺動に応じて画像生成部４２４における光の出射位置を変更させるように画像生成部４２４を制御することで、虚像オブジェクトＩの生成の品質を低下させずに、外光による熱害の発生を防止することができる。
上記第六実施形態に係るＨＵＤ４２では、画像生成部４２４の光出射面４２４Ａに外光が集光された場合の局所的な温度上昇を防止するために、駆動部４３０により凹面鏡４２８を揺動させる構成を採用しているが、この例に限られない。
図２５は、第六実施形態の変形例に係る画像生成部４２４の移動と画像生成部４２４から出射される光の出射位置との関係を説明するための模式図である。図２５に示すように、凹面鏡４２８を揺動させる代わりに、画像生成部４２４自体を駆動部（不図示）により移動させる構成としてもよい。この場合、凹面鏡４２８の向きは可変ではなく固定である。本例では、画像生成部４２４を初期位置である位置Ｐ２３から位置Ｐ２３より下方の位置Ｐ２４へ移動させるのに応じて、光出射面４２４Ａにおける出射光の位置を変更する。すなわち、画像生成部４２４の移動前後において出射光の位置が図２５に示す位置（絶対位置）Ｇ３に固定されるように、光出射面４２４Ａに対する出射光の相対位置を変更する。このように、画像生成部４２４の移動前後において、ウインドシールド１８に対する画像形成位置が所望の位置となるように、光出射面４２４Ａにおける出射光の位置（相対位置）を変更することで、上記の実施形態と同様に、乗員が視認可能な車両外部の虚像オブジェクトＩを、画像生成部４２４の移動前後においても所望の位置に形成することができる。
なお、図示は省略するが、画像生成部４２４や凹面鏡４２８を揺動させる構成に代えて、レンズ４２６またはスクリーン４２７（光学部材の一例）を揺動させる構成を採用してもよい。
上記第六実施形態に係るＨＵＤ４２は、画像生成部４２４に設けられる熱センサ４４０による温度上昇の検出に応じて、凹面鏡４２８の向きを揺動させる構成となっているが、この例に限られない。ＨＵＤは、熱センサ４４０に代えて、凹面鏡４２８に入射される外光を検出可能な光センサを備えてもよい。この場合の光センサは、例えば、凹面鏡４２８に入射される外光の向きを検出可能であることが好ましい。具体的には、例えば、光センサとして、指向性のあるフォトセンサを出射窓４２３の近傍に設けることで、特定の角度で入射する外光を検出することができる。この場合も、駆動部４３０は、光センサによる外光の検出に応じて、凹面鏡４２８の向きを揺動させることができる。これにより、熱センサ４４０を備えた場合と同様に、駆動部４３０に不必要な動作を行わせることを防ぎ、駆動部４３０の長寿命化や消費エネルギーの低減を図ることができる。
また、上記第六実施形態では、凹面鏡４２８の向きを、左右方向に沿って延伸する軸４３８を中心に揺動させる構成、すなわち、凹面鏡４２８を駆動部４３０により１軸で揺動させる構成を採用しているが、これに限られない。例えば、凹面鏡４２８の向きを、上下方向及び左右方向の２軸で揺動させるような構成を採用してもよい。この場合、例えば、上下方向に延伸する軸を中心として凹面鏡４２８の向きを揺動させるような駆動部を別途設けることが好ましい。これにより、凹面鏡４２８の揺動をより精密に制御することができる。なお、凹面鏡４２８とは別の反射部（平面ミラー等）を、画像生成部４２４からの出射光の光路上におけるスクリーン４２７と凹面鏡４２８との間に設け、凹面鏡４２８の向きを揺動させるとともに、当該別の反射部の向きも揺動させるようにしてもよい。
また、凹面鏡または別の反射部（平面ミラー等）として、可視光を反射するとともに赤外光を透過させるような素材を用いることで、外光による画像生成部への熱害の発生をさらに抑制することができる。
以上、本発明の各実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。
上記実施形態では、車両の運転モードは、完全自動運転モードと、高度運転支援モードと、運転支援モードと、手動運転モードとを含むものとして説明したが、車両の運転モードは、これら４つのモードに限定されるべきではない。車両の運転モードは、これら４つのモードの少なくとも１つを含んでいてもよい。例えば、車両の運転モードは、いずれか一つのみを実行可能であってもよい。
さらに、車両の運転モードの区分や表示形態は、各国における自動運転に係る法令又は規則に沿って適宜変更されてもよい。同様に、本実施形態の説明で記載された「完全自動運転モード」、「高度運転支援モード」、「運転支援モード」のそれぞれの定義はあくまでも一例であって、各国における自動運転に係る法令又は規則に沿って、これらの定義は適宜変更されてもよい。
本出願は、２０１８年１１月３０日出願の日本特許出願２０１８－２２５１７３号、２０１８年１１月３０日出願の日本特許出願２０１８－２２５１７４号、２０１８年１１月３０日出願の日本特許出願２０１８－２２５１７５号、２０１８年１１月３０日出願の日本特許出願２０１８－２２５１７６号、２０１８年１１月３０日出願の日本特許出願２０１８－２２５１７７号および２０１８年１１月３０日出願の日本特許出願２０１８－２２５１７８号に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (33)

  1. 車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
    前記所定の画像を生成するための光を出射してウインドシールドまたはコンバイナに照射する画像生成部と、
    前記画像生成部の動作を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記所定の画像により形成され前記ウインドシールドまたは前記コンバイナを通して前記乗員に視認される虚像オブジェクトの表示態様を、所定の条件に応じて、平面画像と立体画像とのいずれかにするかを選択するように前記画像生成部を制御し、
    前記所定の条件は、前記乗員の視野領域における前記虚像オブジェクトが配置されるエリア、または前記車両の走行シーンを含む、ヘッドアップディスプレイ。
  2. 前記所定の条件が前記乗員の前記視野領域における前記虚像オブジェクトが配置されるエリアである場合には、
    前記制御部は、前記虚像オブジェクトが前記視野領域の中心エリアに位置するときは前記表示態様を前記立体画像とし、前記虚像オブジェクトが前記中心エリア以外のエリアに位置するときは前記表示態様を前記平面画像とするように、前記画像生成部を制御する、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
  3. 前記所定の条件が前記車両の前記走行シーンである場合には、
    前記制御部は、前記車両が一般道を走行しているときは前記表示態様を前記立体画像とし、前記車両が高速道路を走行しているときは前記表示態様を前記平面画像とするように、前記画像生成部を制御する、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
  4. 前記車両が一般道を走行しているときに前記立体画像として表示される前記虚像オブジェクトは、現実空間内の対象物に対応して表示される注意喚起のためのオブジェクトを少なくとも含み、
    前記車両が高速道路を走行しているときに前記平面画像として表示される前記虚像オブジェクトは、前記車両の進行方向を示すオブジェクトを含む、請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ。
  5. 前記所定の条件が前記車両の前記走行シーンである場合には、
    前記制御部は、前記車両が所定の速度未満で走行しているときは前記表示態様を前記立体画像とし、前記車両が前記所定の速度以上で走行しているときは前記表示態様を前記平面画像とするように、前記画像生成部を制御する、請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ。
  6. 車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
    前記所定の画像を生成するための光を出射して前記光をウインドシールドまたはコンバイナへ照射する画像生成部と、
    前記画像生成部の動作を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、現実空間内の対象物に基づいて、前記所定の画像により形成され前記ウインドシールドまたは前記コンバイナを通して前記乗員に視認される虚像オブジェクトの表示態様を変更するように前記画像生成部を制御し、
    前記表示態様を変更する際に、前記乗員から前記対象物までの距離である第一距離が所定の閾値以下である場合には、前記乗員から前記虚像オブジェクトまでの距離である第二距離が前記第一距離に対応して変更され、前記第一距離が前記所定の閾値よりも大きい場合には、前記第二距離が一定とされる、ヘッドアップディスプレイ。
  7. 前記第一距離が前記所定の閾値よりも大きい場合には、前記第二距離は前記所定の閾値以上の距離となるように設定される、請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ。
  8. 前記所定の閾値は、所定の条件に応じて、変更可能である、請求項６または７に記載のヘッドアップディスプレイ。
  9. 前記所定の条件は、前記車両の周囲の照度を含み、
    前記照度が大きくなるにつれて前記所定の閾値を大きくする、請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ。
  10. 前記所定の条件は、前記車両の走行速度を含み、
    前記走行速度が大きくなるにつれて前記所定の閾値を大きくする、請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ。
  11. 前記第一距離が前記所定の閾値よりも大きい場合には、前記第一距離に応じて、表示される前記虚像オブジェクトの大きさを変更する、請求項６から１０のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
  12. 車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
    前記所定の画像を生成するための光を出射してウインドシールドまたはコンバイナに照射する画像生成部と、
    前記画像生成部の動作を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記所定の画像により形成され前記ウインドシールドまたは前記コンバイナを通して前記乗員に視認される虚像オブジェクトが、前記車両の周辺に存在する対象物に重なるように前記乗員に視認されると判断した場合であって、
    前記乗員に対する前記対象物の距離情報に基づいて、前記乗員に対する前記対象物の距離より前記乗員に対する前記虚像オブジェクトの距離が大きくなると判断した場合は、
    前記虚像オブジェクトにおける少なくとも前記対象物と重なる領域について前記所定の画像の表示が薄くなるように、前記画像生成部を制御する、ヘッドアップディスプレイ。
  13. 前記制御部は、前記所定の画像が前記対象物と関連する場合は、前記重なる領域について前記所定の画像の表示を薄くせず標準濃度となるように、前記画像生成部を制御する、請求項１２に記載のヘッドアップディスプレイ。
  14. 前記制御部は、前記虚像オブジェクトの一部のみが前記対象物に重なる場合に、前記所定の画像の全部が薄くなるように、前記画像生成部を制御する、請求項１２または１３に記載のヘッドアップディスプレイ。
  15. 前記制御部は、複数の前記虚像オブジェクトが前記対象物に重なる場合に、前記複数の虚像オブジェクトを形成する複数の前記所定の画像のうち少なくとも一つが薄くなるように、前記画像生成部を制御する、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
  16. 前記制御部は、前記複数の虚像オブジェクトにおけるそれぞれの重なり度合または重要度に基づいて、複数の前記所定の画像のうち薄くする所定の画像を決定する、請求項１５に記載のヘッドアップディスプレイ。
  17. 車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
    前記所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部と、
    前記画像生成部の動作を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記車両の外部の路面に向けて光パターンを照射するように構成された路面描画装置により前記車両の乗員から視認できない死角領域に前記光パターンの少なくとも一部が照射されるとの情報に基づいて、前記光パターンに対応した所定の画像を生成するように前記画像生成部を制御する、ヘッドアップディスプレイ。
  18. 前記情報が前記光パターンの一部のみが前記死角領域に照射されることを含む場合に、
    前記制御部は、前記光パターンの全体に対応した所定の画像を生成するように前記画像生成部を制御する、請求項１７に記載のヘッドアップディスプレイ。
  19. 前記死角領域に対応して前記路面描画装置による光の出射角度、または、前記路面描画装置による路面上の光の照射範囲が規定されており、前記情報は前記路面描画装置による光の出射角度、または、前記路面描画装置による路面上の光の照射範囲に基づいている、請求項１７または１８に記載のヘッドアップディスプレイ。
  20. 車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイと、
    前記車両に設けられ、前記車両の外部の路面に向けて光パターンを照射するように構成された路面描画装置と、
    少なくとも前記ヘッドアップディスプレイの動作を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記路面描画装置により前記車両の乗員から視認できない死角領域に前記光パターンの少なくとも一部が照射されるとの情報に基づいて、前記光パターンに対応した所定の画像を生成するように前記ヘッドアップディスプレイを制御する、車両用表示システム。
  21. 前記情報が前記光パターンの一部のみが前記死角領域に照射されることを含む場合に、
    前記制御部は、前記光パターンの全体に対応した所定の画像を生成するように前記ヘッドアップディスプレイを制御する、請求項２０に記載の車両用表示システム。
  22. 前記死角領域に対応して前記路面描画装置による光の出射角度、または、前記路面描画装置による路面上の光の照射範囲が規定されており、前記制御部は、前記路面描画装置による光の出射角度、または、前記路面描画装置による路面上の光の照射範囲に基づいて、前記路面描画装置により前記車両の乗員から視認できない死角領域に前記光パターンの少なくとも一部が照射されるか否かを判断する、請求項２０または２１に記載の車両用表示システム。
  23. 車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
    前記所定の画像を生成するための光を出射して前記光をウインドシールドまたはコンバイナへ照射する画像生成部と、
    前記画像生成部の動作を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記車両の外部の路面に向けて光パターンを照射するように構成された路面描画装置により前記路面に向けて照射された前記光パターンの色情報を取得し、
    取得した前記色情報に基づいて、前記光パターンに対応して生成される前記所定の画像を前記光パターンの色とは異なる色で生成するように前記画像生成部を制御する、ヘッドアップディスプレイ。
  24. 前記制御部は、前記光パターンの色情報が白色を示す情報である場合、前記所定の画像を白色とは異なる色で生成するように前記画像生成部を制御する、請求項２３に記載のヘッドアップディスプレイ。
  25. 車両に設けられ、光をウインドシールドまたはコンバイナへ照射することで所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイと、
    前記車両に設けられ、前記車両の外部の路面に向けて光パターンを照射するように構成された路面描画装置と、
    前記ヘッドアップディスプレイ及び前記路面描画装置の少なくとも一方の動作を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記所定の画像と前記光パターンとが互いに対応するように表示されるときに、前記所定の画像と前記光パターンとが異なる色となるように、前記動作を制御する、車両用表示システム。
  26. 前記光パターンを白色で表示させ、前記所定の画像を白色とは異なる色で表示させる、請求項２５に記載の車両用表示システム。
  27. 車両に設けられ、光をウインドシールドまたはコンバイナへ照射することで所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイと、
    前記車両に設けられ、前記車両の外部の路面に向けて光パターンを照射するように構成された路面描画装置と、を用いて表示を行う車両用表示方法であって、
    前記所定の画像と前記光パターンとが互いに対応するように表示されるときに、前記所定の画像と前記光パターンとが異なる色となるように、前記ヘッドアップディスプレイに前記所定の画像を表示させるとともに前記路面描画装置に前記光パターンを表示させる、車両用表示方法。
  28. 前記光パターンを白色で表示させ、前記所定の画像を白色とは異なる色で表示させる、請求項２７に記載の車両用表示方法。
  29. 車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
    前記所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部と、
    前記画像生成部により出射された光がウインドシールドまたはコンバイナへ照射されるように、前記光を反射させる反射部と、
    前記反射部の向きおよび前記画像生成部の少なくとも一方を揺動させるための駆動部と、
    前記画像生成部の動作を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記駆動部による前記反射部の向きおよび前記画像生成部の少なくとも一方の揺動に応じて前記画像生成部における光の出射位置を変更させ、
    前記画像生成部における前記光の出射位置は、前記反射部および前記画像生成部の少なくとも一方の移動前において前記画像生成部に入射する外光の集光領域と前記反射部および前記画像生成部の少なくとも一方の移動後において前記画像生成部に入射する前記外光の集光領域とが重ならない位置に変更される、ヘッドアップディスプレイ。
  30. 前記反射部は凹面鏡を含む、請求項２９に記載のヘッドアップディスプレイ。
  31. 前記画像生成部の温度上昇を検出可能な熱センサを備え、
    前記駆動部は、前記熱センサによる温度上昇の検出に応じて、前記反射部の向きおよび前記画像生成部の少なくとも一方を揺動させる、請求項２９または３０に記載のヘッドアップディスプレイ。
  32. 前記反射部に入射される外光を検出可能な光センサを備え、
    前記駆動部は、前記光センサによる外光の検出に応じて、前記反射部の向きおよび前記画像生成部の少なくとも一方を揺動させる、請求項２９または３０に記載のヘッドアップディスプレイ。
  33. 車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
    前記所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部と、
    前記画像生成部により出射された光がウインドシールドまたはコンバイナへ照射されるように、前記光を反射させる反射部と、
    前記画像生成部から出射された前記光を透過して前記反射部へ入射させる光学部材と、
    前記光学部材を揺動させるための駆動部と、
    前記画像生成部の動作を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記駆動部による前記光学部材の揺動に応じて前記画像生成部における光の出射位置を変更させ、
    前記画像生成部における前記光の出射位置は、前記反射部および前記画像生成部の少なくとも一方の移動前において前記画像生成部に入射する外光の集光領域と前記反射部および前記画像生成部の少なくとも一方の移動後において前記画像生成部に入射する前記外光の集光領域とが重ならない位置に変更される、ヘッドアップディスプレイ。
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