JPWO2019131296A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

実景の視認性を確保しつつも、車両の挙動を想起させる表示を行うことができるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置を提供する。ＨＵＤ装置１００は、車両１に搭載され、フロントガラス２に画像を表す表示光Ｌを投射することで、フロントガラス２の前方に設定された仮想面Ａに画像を虚像Ｖとして表示する。ＨＵＤ装置１００は、表示光Ｌを発する表示部と、表示部の動作を制御することで、仮想面Ａに表示される画像を制御する制御部と、を備える。仮想面Ａは、車両１の上下方向に対して前方に傾いて設定され、仮想面Ａに表示される画像は、線状又は点状の画像要素の組み合わせにより面を想起させる面想起画像を含む。制御部は、車両１の走行速度を取得し、面想起画像を、取得した走行速度に応じて画像要素が移動する動画態様で表示する。

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

車両のフロントガラス等の透光部材に画像を表す表示光を投射することで、透光部材の前方に画像を虚像として表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）装置が、例えば、特許文献１に開示されている。

特許文献１は、図４（ａ）においてＨＵＤ装置について開示しているが、主には、車内に設けられたディスプレイの表示窓に直接、車速に応じて動く縞パターンを表示することで、車両の挙動を運転者の視覚を介して伝達する表示装置について開示している。

特開２００７−２１０５８７号公報

ＨＵＤ装置では、透光部材越しに見える道路などの景色（実景）に重ねて画像（虚像）を表示するため、特許文献１のように主に実画面による表示を想定したパターンを車速に応じて動かすだけでは、実景の視認性を妨げる虞がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、実景の視認性を確保しつつも、車両の挙動を想起させる表示を行う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を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
車両に搭載され、透光部材に画像を表す表示光を投射することで、前記透光部材の前方に設定された仮想面に前記画像を虚像として表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示光を発する表示部と、
前記表示部の動作を制御することで、前記仮想面に表示される前記画像を制御する制御部と、を備え、
前記仮想面は、前記車両の上下方向に対して前方に傾いて設定され、
前記仮想面に表示される前記画像は、線状又は点状の画像要素の組み合わせにより面を想起させる面想起画像を含み、
前記制御部は、前記車両の走行速度を取得し、
前記面想起画像を、取得した前記走行速度に応じて前記画像要素が移動する動画態様で表示する。

本発明によれば、実景の視認性を確保しつつも、車両の挙動を想起させる表示を行うことができる。

本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の車両への搭載態様を示す図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を説明するための概略側面図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置などを示すブロック図である。 路面の勾配角などを説明するための模式図である。 （ａ）は、車両のフロントガラス越しに見える路面に重畳表示される虚像を示した模式図であり、（ｂ）は、虚像を構成する各画像を説明するための図である。 （ａ）は、仮想グリッドを説明するための図であり、（ｂ）は、面想起画像を示す図である。 （ａ）は、特殊モードにおける面想起画像を示す図であり、（ｂ）は、特殊モードにおける虚像の表示例を示す図である。 表示制御処理の一例を示すフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、変形例に係る面想起画像を示す図である。

本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置について図面を参照して説明する。

本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ：Head-Up Display）装置１００は、図１に示すように、例えば、車両１のダッシュボード３内に配設される。

ＨＵＤ装置１００は、コンバイナ処理されたフロントガラス２に向けて表示光Ｌを射出する。フロントガラス２で反射した表示光Ｌは、ユーザ４（主に車両１の運転者）側へと向かう。ユーザ４は、視点をアイボックスＥｂ内におくことで、フロントガラス２の前方に、表示光Ｌが表す画像を虚像Ｖとして視認することができる。つまり、ＨＵＤ装置１００は、フロントガラス２の前方に虚像Ｖを表示する。これにより、ユーザ４は、虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。虚像Ｖは、車両１に関する各種情報（以下、車両情報と言う。）を表示する。なお、車両情報は、車両１自体の情報のみならず、車両１の外部情報も含む。

本実施形態に係るＨＵＤ装置１００は、図１に示すように、フロントガラス２の前方に設定されるとともに、車両１の上下方向に対して前方に傾いて設定された仮想面Ａに虚像Ｖを表示する。なお、仮想面Ａは、後述のスクリーン３０の表示面３１に対応し、虚像Ｖの表示可能領域となる。仮想面Ａは、その法線方向から見て矩形状となる。例えば、仮想面Ａは、車両１に最も近い一端が、車両１から５ｍ程度（例えば６ｍ）の位置に設定され、車両１から最も遠い他端が、車両１から１０ｍ程度（例えば１２ｍ）の位置に設定される。仮想面Ａ及びアイボックスＥｂは、後述のスクリーン３０の大きさや、ＨＵＤ装置１００内の各種の鏡や、コンバイナ処理されたフロントガラス２によって構成される光学系に基づいて予め設定される。

ＨＵＤ装置１００は、図２及び図３に示すように、表示器１０と、第１〜第３平面鏡２１〜２３と、スクリーン３０と、凹面鏡４０と、筐体５０と、制御装置６０と、を備える。まず、図２に示した各部について説明する。

表示器１０は、表示光Ｌを生成・射出するものであり、例えば、ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）やＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）などの反射型表示デバイスを用いたプロジェクタなどからなる。表示器１０は、制御装置６０の制御の下で生成した表示光Ｌを第１平面鏡２１に向けて射出する。

第１平面鏡２１は、例えばコールドミラーからなり、表示器１０からの表示光Ｌの光路上に傾いて配置される。表示器１０からの表示光Ｌは、第１平面鏡２１で反射し、スクリーン３０へと向かう。

スクリーン３０は、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等の透過型スクリーンから構成される。スクリーン３０は、表示光Ｌを受ける面の裏側の表示面３１において、表示光Ｌが示す画像を表示する。これに伴い、表示面３１に表示された画像に対応する表示光Ｌが、第２平面鏡２２に向けて射出される。

この実施形態では、スクリーン３０を車両１の上下方向に対して前方に傾けることにより、虚像Ｖの表示面である仮想面Ａが車両１の上下方向に対して前方に傾いて設定されている。なお、仮想面Ａをこのように設定する手法としては、適宜公知の手法を採用することができ、例えば、表示光Ｌの光路上に位置する反射部の傾きや曲率を調整することで傾いた仮想面Ａを実現してもよい。

第２平面鏡２２は、スクリーン３０からの表示光Ｌを、第３平面鏡２３に向けて反射させる。第３平面鏡２３は、第２平面鏡２２からの表示光Ｌを凹面鏡４０に向けて反射させる。第２平面鏡２２及び第３平面鏡２３は、各々、例えばコールドミラーから構成されている。なお、この実施形態では、表示光Ｌの光路を折り返す平面鏡として、第１〜第３平面鏡２１〜２３の３枚を用いているが、平面鏡は１枚以上であればよい。平面鏡を何枚用いるかや、どのように表示光Ｌの光路を折り返すかは、設計に応じて適宜変更可能である。

凹面鏡４０は、第３平面鏡２３からの表示光Ｌを拡大しつつ、フロントガラス２に向けて反射させる。これにより、ユーザ４に視認される虚像Ｖは、スクリーン３０に表示されている画像が拡大されたものとなる。

筐体５０は、合成樹脂や金属により遮光性を有して箱状に形成されている。筐体５０には、表示光Ｌの光路を確保する開口部が設けられ、この開口部を塞ぐように透光性カバー５１が取り付けられている。透光性カバー５１は、アクリル等の透光性樹脂から形成されている。

凹面鏡４０で反射した表示光Ｌは、透光性カバー５１を透過して、フロントガラス２へと向かう。このようにして、ＨＵＤ装置１００からフロントガラス２に向けて表示光Ｌが射出される。この表示光Ｌがフロントガラス２で反射することで、ユーザ４から見てフロントガラス２の前方に虚像Ｖが表示される。

なお、凹面鏡は、図示しないアクチュエータにより、回転移動または平行移動可能に設けられていてもよい。例えば、凹面鏡が、図２における時計回り・反時計回りに回転可能に設けられ、凹面鏡が回転して表示光Ｌの反射角が変更されることで、虚像Ｖの表示位置（高さ）が調整可能となっていてもよい。当該調整は、図示しない操作部からのユーザ操作や、図示しない視点検出手段が検出した視認者の視点位置に応じて、制御装置６０の制御の下で実行されればよい。

続いて、主に図３を参照して、ＨＵＤ装置１００の制御構成を説明する。

制御装置６０は、ＨＵＤ装置１００の全体動作を制御するものであり、制御部６１と、記憶媒体６２と、Ｉ／Ｆ（InterFace）６３と、を備える。

制御装置６０は、Ｉ／Ｆ６３を介して、車両１内の各種システムと、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）などにより通信が可能となっている。ＨＵＤ装置１００には、電源が接続されており、例えば、車両１のイグニッションのオンに伴って制御装置６０へ動作電力が供給される。

制御部６１は、マイクロコンピュータからなり、動作プログラムや各種の画像データが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、各種の演算結果などを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭに記憶された動作プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵと協働して画像処理を実行するＧＰＵ（Graphics Processing Unit）と、ＣＰＵ及びＧＰＵの制御により表示器１０を駆動する駆動回路とを有する。特に、ＲＯＭには、後述する表示制御処理を実行するための動作プログラムが格納されている。なお、制御部６１の一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの専用回路によって構成されていてもよい。

記憶媒体６２は、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等から構成される。記憶媒体６２は、地図情報及び走路形状を示すための三次元の座標情報（三次元情報）からなるデジタルマップデータを記憶する。デジタルマップデータは、走路の形状を示す走路形状データ、走路の基準高さ（海抜など）を示す高さデータ、走路の長手方向の傾き（勾配）を示す勾配データ、走路の幅方向の傾きを示す傾きデータ、走路の曲率を示す曲率データ、走路の制限速度を示す制限速度データ等の各種データを、走路の所定位置（所定の緯度経度）毎に有して構成されている。デジタルマップデータは、制御部６１が描画処理を実行する際に使用される。

制御部６１のＣＰＵは、ＧＰＵと協働して、ＲＯＭに記憶された各種の画像データや、記憶媒体６２に記憶されたデジタルマップデータに基づき、表示器１０の表示制御（表示光Ｌの生成制御）を行う。ＧＰＵは、ＣＰＵからの表示制御指令などに基づき、表示器１０における表示動作の制御内容を決定する。例えば、ＧＰＵは、表示器１０からの表示光Ｌによりスクリーン３０に表示される画像の切換タイミングを決定することなどにより、各種の表示を実行させるための制御を行う。このようにして、制御部６１は、虚像Ｖの表示制御を行う。また、虚像Ｖを構成する各画像には予めレイヤが割り当てられており、制御部６１は、各画像の個別の表示制御が可能となっている。

Ｉ／Ｆ６３は、車両１内に配設された操作部７０、車速センサ８１、自車姿勢検出部８２、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置８３、無線通信部８４、前方状況検出部８５、及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）８６の各々と制御部６１とを電気的に接続するための回路である。

ＨＵＤ装置１００の構成は以上である。続いて、ＨＵＤ装置１００の制御装置６０と通信を行う各種構成について説明する。車両１内においては、ＨＵＤ装置１００と以下の各種構成により車両用表示システムが構成される。

操作部７０は、ユーザ４による各種操作を受け付けるものであり、受け付けた操作内容を示す信号を制御部６１に供給する。例えば、操作部７０は、ユーザ４による、後述の地図情報などを示す第１報知画像Ｖ１の拡大又は縮小操作や、虚像Ｖの表示モードの切替操作などを受け付ける。

車速センサ８１は、車両１の走行速度（車速）を検出し、車速に応じた信号を制御部６１に出力する。車速センサ８１は、例えば、車輪と同期して回転する被検出部（例えば、ギアの凹凸や金属突起）を検出するホール素子からなり、車速に応じた周波数の車速信号を制御部６１に供給する。制御部６１は、取得した車速信号をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換し、車速信号の周波数に応じた車速を算出し、取得する。

自車姿勢検出部８２は、車両１（以下、「自車１」とも言う。）の姿勢を検出するものであり、例えばジャイロセンサからなる。ジャイロセンサは、自車１の向き（進行方向）や自車勾配角θを検出し、検出結果を示す信号を制御部６１へ出力する。自車勾配角θは、図４に示すように、水平面Ｈと自車１とのなす角を示す。一例として、自車勾配角θの正の方向は、同図における時計周り方向とする（後述の勾配角γも同様）。なお、自車勾配角θは、後述のＧＰＳ装置８３からの位置情報と、記憶媒体６２のデジタルマップデータとに基づいて算出することも可能である。また、自車姿勢検出部８２は、操舵角センサやヨーレートセンサを含んでいてもよい。

ＧＰＳ装置８３は、自車１の現在位置の緯度経度を求めるものであり、ＧＰＳ用の受信アンテナや増幅回路を備え、当該受信アンテナで人工衛星から受信した位置情報を示す送信電波を、高周波信号として増幅した信号を制御部６１へ出力する。制御部６１は、ＧＰＳ装置８３からの位置情報に基づいて、現在位置近傍の地図情報及び走路形状のデータなどを記憶媒体６２から読み出し、ユーザ４（主に運転者）により設定された目的地までの案内経路を決定するカーナビゲーションコントローラとしても機能する。

無線通信部８４は、アンテナ、高周波回路等を備え、路車間通信を行う。無線通信部８４は、インフラストラクチャーとして設置された路側無線装置を介して、道路情報（各種道路の勾配角を示す勾配情報を含む。その他、制限速度、車線、道路の幅員、交差点、カーブ、分岐路に関する情報など）を受信し、制御部６１へ出力する。例えば、無線通信部８４は、交通管制用の基地局（例えば、安全運転支援システム（ＤＳＳＳ：Driving Safety Support Systems）の基地局）から、路側無線装置を介して、道路情報を取得する。制御部６１は、無線通信部８４から取得した勾配情報により、路面Ｒの勾配角γが把握可能となっている。図４に示すように、勾配角γは、水平面Ｈと路面Ｒとのなす角を示す。なお、路面Ｒは、車両１の前方の走路であって、図５（ａ）に示すように、少なくともユーザ４がフロントガラス２越しに視認可能なものである。

前方状況検出部８５は、例えば、自車１の前方風景（路面Ｒを含む）を撮像する撮像手段（ステレオカメラなど）、撮像手段による撮像により得た撮像画像を解析する画像解析部、被写体との距離を測定する距離センサ等から構成されている。前方状況検出部８５は、撮像画像をパターンマッチング法などの公知の手法により解析することで、自車１の前方における各種対象を検出する。当該各種対象は、路面Ｒ上の物体に関する情報（先行車や障害物）や、道路形状情報（路面Ｒの傾斜を含む。その他、車線、道路の幅員、交差点、カーブ、分岐路に関する情報等）などである。なお、前方状況検出部８５は、ソナー、超音波センサ、ミリ波レーダ等を含んで構成されてもよい。

ＥＣＵ８６は、車両１の各部の制御を行うものであり、この実施形態では特に、車両１を自動運転モードと手動運転モードとで切替制御する。そして、ＥＣＵ８６は、現在、車両１が手動運転モードであるか自動運転モードであるかを示す運転モード情報を制御部６１に出力する。例えば、車両１が手動運転モードに設定されているときの自動運転レベルは、レベル０又はレベル１である。レベル０においては、運転者がすべての主制御系統（加速・操舵・制動）の操作を行う。レベル１においては、加速・操舵・制動のいずれか一つをシステムが支援的に行う。また、車両１例えば、自動運転モードに設定されているときの自動運転レベルは、レベル３以上である。レベル３においては、限定的な環境下若しくは交通状況のみ、システムが加速・操舵・制動を行い、システムが要請したときは運転者が対応する。

制御部６１は、後述する虚像Ｖの構成画像を適切に表示するため、まず、自車１の前方道路のうち、自車１からの仮想面Ａの設定位置（例えば、自車１から数ｍ〜十数ｍ）における路面Ｒの形状を、ＧＰＳ装置８３からの位置情報や記憶媒体６２に記憶されたデータに基づき特定する。また、制御部６１は、特定した路面Ｒの勾配角γを、ＧＰＳ装置８３からの位置情報と記憶媒体６２に記憶されたデータに基づき取得可能な勾配データ、無線通信部８４から取得した勾配情報などに基づき特定する。また、制御部６１は、自車姿勢検出部８２からの検出信号に基づき、自車勾配角θを特定する。そして、制御部６１は、自車１に対する前方路面Ｒの相対角γ１を、路面Ｒの勾配角γから自車勾配角θを減算することで算出（推定）する。なお、制御部６１、相対角γ１に相当する自車１から見た路面Ｒの勾配を、前方状況検出部８５からの情報に基づいて算出（推定）してもよい。前方状況検出部８５が検出する路面Ｒの傾斜は、自車１に搭載された撮像手段により得られる撮像画像に基づくものであるため、相対角γ１に相当するものとなる。

続いて、ＨＵＤ装置１００の制御装置６０が表示器１０の動作を制御することで、仮想面Ａに表示される虚像Ｖについて説明する。

虚像Ｖは、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、面想起画像ＶＳと、第１報知画像Ｖ１と、第２報知画像Ｖ２と、を含んで構成されている。

なお、図５（ａ）及び（ｂ）に示す虚像Ｖは、車両１の運転席に着座したユーザ４（運転手）からの見え方を表したものである（後述の図６、図７、図９も同様）。前述のように仮想面Ａは、斜めに設定されているため、図５（ａ）及び（ｂ）のように虚像Ｖをユーザ４に視認させるためには、ユーザ４の視点から視認させたい像の仮想面Ａ上への射影を考慮して、制御部６１は、虚像Ｖの表示制御を行う。例えば、ユーザ４に、自身と正対する長方形の虚像Ｖを視認させるためには、当該長方形をユーザ４の視点から仮想面Ａ上へ射影して得られる台形状の虚像Ｖを表示させることになる。以下で説明する虚像Ｖを構成する各画像は、このように仮想面Ａが斜めであることを考慮して表示制御される。なお、ユーザ４の視点位置として、制御部６１は、ＲＯＭ内に予め格納した想定される視点位置を用いてもよいし、図示しない視点検出手段（ユーザ４を撮像するカメラなど）からの検出信号に基づき適宜特定してもよい。

面想起画像ＶＳは、図５（ｂ）に示す線状の画像要素Ｅの組み合わせにより、ユーザ４に、面を想起させる画像であり、図５（ａ）に示すように車両１の前方の路面Ｒに沿ってユーザ４に視認される。

制御部６１は、前述のように、特定可能な路面Ｒの形状や、算出可能な路面Ｒの勾配角γ、相対角γ１に基づき、ユーザ４にとって、路面Ｒの一部と概ね平行（丁度、平行も含む）に面想起画像ＶＳが視認されるように、表示器１０を表示制御する。

画像要素Ｅは、例えば、図６（ａ）に示す仮想グリッドＧに従って描画される。仮想グリッドＧは、前記のように特定した前方の路面Ｒに沿うように生成される。

仮想グリッドＧは、遠近法（Perspective）を考慮して、例えば、一点透視図法により、設定された消失点Ｐからユーザ４側に向う複数の線と、左右方向に延びる複数の線との組合せにより構成される。消失点Ｐは、ユーザ４の視点位置と仮想面Ａとの関係を考慮して予め設定され、ＲＯＭに記憶されていてもよいし、前方状況検出部８５の画像解析により、前方風景における水平線や視認限界となる走路先端を特定し、当該特定結果に基づいて算出したものを用いてもよい。また、仮想グリッドＧにおける左右方向に延びる複数の線は、ユーザ４側から消失点Ｐに近づけば近づくほど、配列間隔が短くなっている。つまり、仮想グリッドＧの模様は、遠くになればなるほどきめが細かくなる「きめの勾配」を考慮して設定される。仮想グリッドＧは、実際に虚像Ｖとして表示されるものではなく、制御部６１が面想起画像ＶＳを描画するために用いられる。

この実施形態では、制御部６１は、図６（ｂ）に示すように、仮想グリッドＧにおける消失点Ｐからユーザ４側に向う複数の線上に位置するように、線状の画像要素Ｅを描画する。また、線状の画像要素Ｅは、仮想グリッドＧにおける左右方向に延びる複数の線の配列間隔を考慮して、消失点Ｐに近づけば近づくほど、長さが短くなるように描画される。これにより、複数の線状の画像要素Ｅからなる面想起画像ＶＳは、図６（ｂ）に示すように、遠近感を考慮した面をユーザ４に想起させることが可能になる。

また、制御部６１は、面想起画像ＶＳを、画像要素Ｅがユーザ４に向かうように、車両１の走行速度（車速）に応じて移動させる動画態様で表示する。これにより、ユーザ４に車両１の挙動を視覚を介して伝達することができる。また、面想起画像ＶＳは、線状（または後述するように点状）の画像要素Ｅにより構成されるため、実景の視認性を確保することができる。

第１報知画像Ｖ１は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、車両１の現在地近傍の地図情報や、案内経路を示すものである。制御部６１は、ＧＰＳ装置８３からの位置情報と記憶媒体６２のデジタルマップデータに基づき、車両１の現在地近傍の地図情報や、案内経路を示す第１報知画像Ｖ１の表示制御を行う。第１報知画像Ｖ１は、前述のように生成される仮想グリッドＧに沿って、つまり、面想起画像ＶＳに沿って表示される。第１報知画像Ｖ１は、面想起画像ＶＳとは異なり、全体としては走行速度（車速）に応じて移動しない。なお、第１報知画像Ｖ１が現在の自車１の位置を表す自車画像を含んでいた場合は、当該自車画像については車速に応じて移動させてもよい。

第１報知画像Ｖ１は、ユーザ４による操作部７０からの拡大操作に応じて、制御部６１の制御により、拡大表示が可能となっている。制御部６１は、第１報知画像Ｖ１の拡大表示に合わせて、面想起画像ＶＳを構成する画像要素Ｅの左右方向の配列ピッチを広くする。これにより、面想起画像ＶＳと連動して第１報知画像Ｖ１が拡大表示されたように感じさせることができる。また、第１報知画像Ｖ１は、ユーザ４による操作部７０からの縮小操作に応じて、制御部６１の制御により、縮小表示が可能となっている。制御部６１は、第１報知画像Ｖ１の縮小表示に合わせて、面想起画像ＶＳを構成する画像要素Ｅの左右方向の配列ピッチを狭くする。これにより、面想起画像ＶＳと連動して第１報知画像Ｖ１が縮小表示されたように感じさせることができる。なお、制御部６１は、第１報知画像Ｖ１の拡大・縮小表示に合わせて、消失点Ｐからユーザ４側に向う複数の線の配列ピッチや、長さを変化させてもよい。

第２報知画像Ｖ２は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、一例として、車両１の走路の制限速度を報知するための画像である。制御部６１は、ＧＰＳ装置８３からの位置情報と記憶媒体６２のデジタルマップデータや、無線通信部８４で受信した制限速度を示すデータに基づき、第２報知画像Ｖ２の表示制御を行う。第２報知画像Ｖ２は、仮想面Ａに表示されるものの、ユーザ４から見ると、面想起画像ＶＳに対して起き上がったように視認される擬似起立画像として制御部６１に表示制御される。一例として、第２報知画像Ｖ２は、ユーザ４にとっては、自身とほぼ正対して視認される。第２報知画像Ｖ２も、面想起画像ＶＳとは異なり、全体としては走行速度（車速）に応じて移動しない。なお、第２報知画像Ｖ２は、車速センサ８１が検出した車速を数値により表す車速表示などであってもよい。当該車速表示は、当然、車速に応じて変化して表示されることになるが、車速に応じて移動しないことには変わりがない。

なお、図５（ａ）、（ｂ）に示した例では、第１報知画像Ｖ１の表示領域においても、面想起画像ＶＳが表示されている例を示したが、第１報知画像Ｖ１の表示領域においては、他の表示領域に比べて面想起画像ＶＳの表示輝度などを低下させて視認困難としたり、面想起画像ＶＳを非表示にしたりしてもよい。また、面想起画像ＶＳ、第１報知画像Ｖ１、及び第２報知画像Ｖ２の表示優位度をレイヤにより予め定めてもよい。例えば、表示優位度が高い方（レイヤが上位な方）から、第２報知画像Ｖ２、第１報知画像Ｖ１、面想起画像ＶＳとし、面想起画像ＶＳの表示優先度を最も低く設定するなどしてもよい。

ここで、ＨＵＤ装置１００が表示する虚像Ｖは、重畳対象によって見え方が変化するという特性がある。例えば、前方に建物や先行車など（以下、前方物体と言う。）がある場合、ユーザ４がそれらに焦点を合わせたことに応じて、ユーザ４にとっては虚像Ｖがやや立ち上がったように感じてしまったりする。したがって、虚像Ｖとして、第１報知画像Ｖ１や第２報知画像Ｖ２のみを表示する場合は、このように見え方が変化してしまう可能性がある。一方で、動きを感じさせる画像では、人間は当該動きに敏感に反応する。したがって、車速に応じたアニメーションが可能な面想起画像ＶＳによれば、ユーザ４は、前方物体に極力つられずに、面を想起することができる。ＨＵＤ装置１００は、このように動きを感じさせる面想起画像ＶＳをユーザ４に基準面として捉えさせた上で、当該基準面に対して第１報知画像Ｖ１や第２報知画像Ｖ２を視認させることで、ユーザ４に、車両１の挙動を感じさせつつも、第１報知画像Ｖ１と第２報知画像Ｖ２とを良好に視認させることができる。

また、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、面想起画像ＶＳが路面Ｒに沿ってＶＲ（Virtual Reality）表示されるモード（以下、「通常モード」と言う）から、所定の切替契機で、制御部６１は、虚像Ｖの表示モードを、特殊モードへと切り替える。特殊モードの虚像Ｖは、図７（ｂ）に示すように、第１報知画像Ｖ１が地図情報や案内経路を平面視で表すものであり、これにあわせて、面想起画像ＶＳも平面視を感じさせるように変化する。具体的には、制御部６１は、仮想グリッドＧを、図７（ａ）に示すように、上下方向の線と、左右方向の線とが直交するように生成する。そして、制御部６１は、図７（ａ）に示すように、仮想グリッドＧにおける上下方向に延びる複数の線上に位置するように、線状の画像要素Ｅを描画する。なお、平面視に係る特殊モードでは、遠近感を創出する必要がないため、制御部６１は、消失点Ｐや「きめの勾配」は考慮せずに面想起画像ＶＳを描画する。

通常モードから特殊モードへの切替契機は、制御部６１が、例えば、ユーザ４による操作部７０からの表示モード切替操作を受け付けた場合や、ＥＣＵ８６から、車両１が自動運転モードとなったことを示す運転モード情報を受信した場合などであればよい。特殊モードから通常モードへの切替契機は、制御部６１が、例えば、ユーザ４による操作部７０からの表示モード切替操作を受け付けた場合や、ＥＣＵ８６から、車両１が手動運転モードとなったことを示す運転モード情報を受信した場合などであればよい。また、制御部６１は、前方状況検出部８５が検出した前方状況から、危険の蓋然性を特定した場合に、虚像Ｖを特殊モードから通常モードへと切り替えたり、通常モードと特殊モードのいずれの表示を終了させたり（例えば、第１報知画像Ｖ１や面想起画像ＶＳを消去するなど）してもよい。

また、特殊モードにおいても、制御部６１は、面想起画像ＶＳを、画像要素Ｅがユーザ４に向かうように（図７（ａ）、（ｂ）の上方から下方に向かうように）、車速に応じて移動させる動画態様で表示する。また、図示しないが、特殊モードにおいても、第２報知画像Ｖ２を適宜の位置に表示してもよい。

また、特殊モードは、第１報知画像Ｖ１や面想起画像ＶＳを平面視で表す態様に限られない。第１報知画像Ｖ１や面想起画像ＶＳを鳥瞰図で表してもよい。

例えば、制御部６１は、予め設定された可変の仮想視点（仮想の上空に位置する視点）を用い、仮想視点からの地図平面までの射影を、仮想視点と記憶媒体６２に記憶されたデジタルマップデータとに基づき演算し、第１報知画像Ｖ１の鳥瞰図を生成してもよい。この場合、生成した第１報知画像Ｖ１の鳥瞰図に応じた、鳥瞰態様の面想起画像ＶＳを生成すればよい。鳥瞰態様の面想起画像ＶＳを描画する際に使用する仮想グリッドＧでは、消失点Ｐが表示領域内に設定されていても、表示領域外に設定されていてもよい。いずれの場合においても、制御部６１は、消失点Ｐから仮想視点側に向う複数の線と、当該線と交差する複数の線との組合せにより構成される仮想グリッドＧを生成し、生成した仮想グリッドＧにおける、消失点Ｐから仮想視点側に向う複数の線上に位置する、線状の画像要素Ｅにより面想起画像ＶＳを描画すればよい。この場合においても、仮想グリッドＧの模様は、遠くになればなるほど（消失点Ｐに近づけば近づくほど）きめが細かくなる「きめの勾配」を考慮して設定すればよい。また、鳥瞰態様においても、制御部６１は、面想起画像ＶＳを、画像要素Ｅが消失点Ｐ側から所定の方向へ車速に応じて移動させる動画態様で表示すればよい。

なお、平面態様と鳥瞰態様のいずれの特殊モードにおいても、制御部６１は、第１報知画像Ｖ１の拡大・縮小表示に合わせて、線状の画像要素Ｅの配列ピッチや、長さを変化させることで、面想起画像ＶＳと連動して第１報知画像Ｖ１が拡大・縮小表示されたように感じさせればよい。

続いて、ＨＵＤ装置１００の制御部６１により実行される表示制御処理の一例を、図８を参照して説明する。表示制御処理は、例えば、車両１のイグニッションのオン期間内に、所定の周期で繰り返し実行される。以下では、一例として、図５（ａ）、（ｂ）に示す通常モードでの虚像Ｖの表示制御処理について説明する。

（表示制御処理）
表示制御処理を開始すると、制御部６１は、画像生成に必要な情報を取得する（ステップＳ１）。具体的には、制御部６１は、ＧＰＳ装置８３から車両１の位置座標を取得する。また、制御部６１は、ＧＰＳ装置８３から取得した位置座標の時間変化や、自車姿勢検出部８２のジャイロセンサからの信号に基づいて、車両１の進行方向を算出する。また、制御部６１は、自車１からの仮想面Ａの設定位置における路面Ｒの形状を、ＧＰＳ装置８３からの位置情報や記憶媒体６２に記憶されたデータに基づき特定する。また、制御部６１は、前記のように、路面の勾配角γ、自車勾配角θ、自車１に対する路面Ｒの相対角γ１を算出・取得する。また、制御部６１は、仮想グリッドＧの演算に必要な消失点Ｐを、ＲＯＭから取得するか、前方状況検出部８５の画像解析に基づいて算出する。

続いて、制御部６１は、面想起画像ＶＳ、第１報知画像Ｖ１、第２報知画像Ｖ２を生成し、表示器１０の動作を駆動制御することで、これら各種画像からなる虚像Ｖを仮想面Ａに表示させる（ステップＳ２）。具体的には、制御部６１は、ステップＳ１で取得した前方の路面Ｒの形状や、相対角γ１に基づき、路面Ｒに沿う仮想グリッドＧを演算し、当該仮想グリッドＧ上に線状の画像要素Ｅを描画することで面想起画像ＶＳを生成する。また、制御部６１は、ＧＰＳ装置８３からの位置情報と記憶媒体６２のデジタルマップデータに基づき、車両１の現在地近傍の地図情報や、案内経路を示す第１報知画像Ｖ１を生成する。また、制御部６１は、ＧＰＳ装置８３からの位置情報と記憶媒体６２のデジタルマップデータや、無線通信部８４で受信した制限速度を示すデータに基づき、第２報知画像Ｖ２の表示制御を行う。

続いて、制御部６１は、車速センサ８１から車速を取得し（ステップＳ３）、取得した車速に基づいて、車両１が停車しているか否かを判別する（ステップＳ４）。なお、車両１が停車しているか否かは、ＥＣＵ８６から取得可能なブレーキ情報や、ＧＰＳ装置８３から取得した位置座標の時間変化に基づいて判別してもよい。

ステップＳ４で、車両１が停車していないと判別した場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、制御部６１は、面想起画像ＶＳを動画態様で表示する際の画像要素Ｅの移動速度を算出する（ステップＳ５）。例えば、制御部６１は、ＲＯＭ内に予め格納された、車速と対応付けられた画像要素Ｅの移動速度を示すテーブルデータを参照し、ステップＳ３で取得した車速に応じた移動速度を取得する。なお、ステップＳ３で取得した車速をそのまま移動速度としてもよいし、ステップＳ３で取得した車速に予め定められた係数α（０＜α＜１であっても、α＞１であってもよい）を乗算することで画像要素Ｅの移動速度を算出してもよい。

続いて、制御部６１は、表示器１０を駆動制御し、面想起画像ＶＳを、ステップＳ５で算出した移動速度で画像要素Ｅがユーザ４に向かうように、動画態様で表示する（ステップＳ６）。つまり、面想起画像ＶＳを、画像要素Ｅが車両１の車速に応じて移動する動画態様で表示する。

ステップＳ４で、車両１が停車していると判別した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、制御部６１は、面想起画像ＶＳを、予めＲＯＭ内に記憶した設定速度で画像要素Ｅがユーザ４に向かうように、動画態様で表示する（ステップＳ８）。これにより、車両１が停車時においても、面想起画像ＶＳに動きを感じさせることができ、ユーザ４は、前方物体に極力つられずに、面を想起することができる。ステップＳ８の実行後、制御部６１は、またステップＳ１に戻って処理を実行する。

なお、停車時における画像要素Ｅの移動速度は、停車直前における移動速度（つまり、ステップＳ４でＹｅｓと判別される直前に、ステップＳ５で算出した移動速度）であってもよい。また、停車時においては、画像要素Ｅがユーザ４に向かって移動する態様でなく、画像要素Ｅを揺動させたり、点滅させたりしてもよい。

ステップＳ６に続いて、制御部６１は、ステップＳ３で取得した車速が、予めＲＯＭ内に記憶した閾値を超えたか否かを判別する（ステップＳ７）。当該閾値は、高速走行しているか否かを判別するための閾値である。車速が閾値以下である場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、制御部６１は、またステップＳ１に戻って処理を実行する。

一方、車速が閾値を超えた場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、つまり、所定の高速走行をしていると見做せる場合、制御部６１は、視認性確保処理を実行する（ステップＳ９）。視認性確保処理は、画像要素Ｅが車速に応じて高速で動くことにより、ユーザ４に煩雑さを与えてしまうことを抑制する処理である。視認性確保処理として、制御部６１は、車速が閾値以下であった場合よりも、面想起画像ＶＳの視認性を低下させる（例えば、表示輝度を低下させる、明度や彩度を低下させる等）か、面想起画像ＶＳが含む画像要素Ｅの数を減らすかの少なくともいずれかの制御を行う。ステップＳ９の処理後、制御部６１は、またステップＳ１に戻って処理を実行する。以上が表示制御処理である。なお、表示制御処理の実行中に、虚像Ｖの表示モードが、通常モードから、平面態様や鳥瞰態様の特殊モードへ切り替わった場合においても、制御部６１は、同様に表示制御処理を繰り返し実行する。

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、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

（変形例）
以上の例では、面想起画像ＶＳを、仮想グリッドＧにおける消失点Ｐからユーザ４側に向う線上に位置する、線状の画像要素Ｅにより構成した例を示したが、これに限られない。

例えば、図９（ａ）に示すように、仮想グリッドＧにおける消失点Ｐからユーザ４側に向う線と、左右方向に延びる線との各々に沿う、線状の画像要素Ｅにより構成したグリッド（格子）状の面想起画像ＶＳ１であってもよい。面想起画像ＶＳ１は、図９（ａ）に示すように、仮想グリッドＧを構成する複数の線の少なくとも一部に重畳されるものであってもよいし、図示しないが、仮想グリッドＧの構成する複数の線の全てと一致するものであってもよい。また、図９（ｂ）に示すように、仮想グリッドＧを構成する線と重畳する、複数の十字状の画像要素Ｅにより構成した面想起画像ＶＳ２であってもよい。また、以上のように線状の画像要素Ｅの組合せに限られず、ユーザ４に面を想起させることができれば、点状の画像要素の組合せ、または線状の画像要素と点状の画像要素との組合せにより、面想起画像を構成してもよい。

また、仮想グリッドＧや、仮想グリッドＧ上に生成される面想起画像ＶＳ、ＶＳ１、ＶＳ２（以下、符号ＶＳ１、ＶＳ２は省略する。）は、直線で構成されるものに限られない。制御部６１は、ＧＰＳ装置８３からの位置情報と記憶媒体６２のデジタルマップデータに基づき、前方の路面Ｒに沿うように、仮想グリッドＧや面想起画像ＶＳを曲線で構成してもよい。例えば、前方の路面Ｒの長手方向の勾配だけでなく、路面Ｒの幅方向の傾きや曲率をＧＰＳ装置８３からの位置情報と記憶媒体６２のデジタルマップデータに基づき特定し、当該幅方向の傾きや曲率も考慮して、仮想グリッドＧや面想起画像ＶＳを生成してもよい。

また、制御部６１は、自車姿勢検出部８２が含む操舵角センサやヨーレートセンサからの検出信号に応じて、車両１の予想される走行軌跡を演算し、演算した走行軌跡に沿うように、仮想グリッドＧや面想起画像ＶＳを曲線で構成してもよい。

また、以上では、制御部６１が生成した仮想グリッドＧを基準として、面想起画像ＶＳを描画制御する例を示したが、これに限られない。仮想グリッドＧを介さずに面想起画像ＶＳを描画制御してもよい。また、面想起画像ＶＳは、ユーザ４に面を想起させることができれば、消失点Ｐや、きめの勾配を用いずに描画されたものであってもよい。面想起画像ＶＳをどのような態様で描画するかは、目的に応じて適宜変更可能である。

また、図示しないアクチュエータによりスクリーン３０の角度を調整可能とし、仮想面Ａ自体を、前方の路面Ｒの一部と平行に制御する構成を採用してもよい。

また、ＨＵＤ装置１００の筐体５０内において、表示光Ｌの元となる表示像を表示する表示部は、ＤＭＤなどの反射型表示デバイスからなる表示器１０とスクリーン３０の組合せに限られない。当該表示部を、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどから構成してもよい。

また、表示光Ｌの投射対象（透光部材）は、車両１のフロントガラス２に限定されず、板状のハーフミラー、ホログラム素子等により構成されるコンバイナであってもよい。

また、ＨＵＤ装置１００が搭載される車両１の種類は限定されず、自動四輪車や、自動二輪車など、様々の車両に適用可能である。

（１）以上に説明したＨＵＤ装置１００は、車両１に搭載され、透光部材（フロントガラス２）に画像を表す表示光Ｌを投射することで、透光部材の前方に設定された仮想面Ａに画像を虚像Ｖとして表示する。ＨＵＤ装置１００は、表示光Ｌを発する表示部（例えば、表示器１０）と、表示部の動作を制御することで、仮想面Ａに表示される画像を制御する制御部６１と、を備える。仮想面Ａは、車両１の上下方向に対して前方に傾いて設定され、仮想面Ａに表示される画像は、線状又は点状の画像要素Ｅの組み合わせにより面を想起させる面想起画像ＶＳを含む。制御部６１は、車両１の走行速度を取得し、面想起画像ＶＳを、取得した走行速度に応じて画像要素Ｅが移動する動画態様で表示する。
このようにしたから、前述の通り、実景の視認性を確保しつつも、車両の挙動を想起させる表示を行うことができる。また、虚像Ｖが表示される仮想面Ａは、車両１の上下方向に対して前方に傾いて設定されているため、仮想面Ａが上下方向に沿ってユーザ４と正対して設定されている場合に比べて、実景との対比において、ユーザ４に極力煩わしさを感じさせることなく虚像Ｖを表示することができる。

（２）また、仮想面Ａに表示される画像は、走行速度に応じて移動しない報知画像（第１報知画像Ａ１や第２報知画像Ａ２）を含む。
（３）また、報知画像は、面想起画像ＶＳに対して起き上がったように視認される擬似起立画像としての第２報知画像Ｖ２を含む。
このように、走行速度に応じては移動しない第１報知画像Ｖ１や第２報知画像Ｖ２を、動きを感じさせる面想起画像ＶＳを基準として視認させることで、ユーザ４に、車両１の挙動を感じさせつつも、第１報知画像Ｖ１や第２報知画像Ｖ２を良好に把握させることができる。

（４）また、制御部６１は、車両１が停まった場合であっても画像要素Ｅを移動させる。これにより、車両１が停車時においても、面想起画像ＶＳに動きを感じさせることができ、ユーザ４は、前方物体に極力つられずに、面を想起することができる。

（５）また、制御部６１は、透光部材を透かして前方に視認される路面Ｒに沿うように面想起画像ＶＳを表示する（通常モードにおける表示）。これにより、ＡＲ（Augmented Reality）を利用した表示が可能である。

（６）また、制御部６１は、路面Ｒに沿うように面想起画像ＶＳを表示する第１態様（通常モード）と、第１態様とは異なる態様で面想起画像ＶＳを表示する第２態様（特殊モード）とを条件に応じて切り替え、第１態様では、所定の消失点Ｐからユーザ４側に向かう方向に画像要素Ｅが移動し、第２態様では、第１態様とは異なる方向に画像要素Ｅが移動する。このようにしたから、面白味のある演出を付加して、各種の報知を行うことができる。

（７）また、制御部６１は、取得した走行速度が予め定めた閾値を超えた場合には、走行速度が閾値以下であった場合よりも、面想起画像ＶＳの視認性を低下させるか、面想起画像ＶＳが含む画像要素Ｅの数を減らすかの少なくともいずれかの制御を行う。これにより、高速走行時の実景の視認性を確保することができる。

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

１００…ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置
１０…表示器
２１〜２３…第１〜第３平面鏡
３０…スクリーン、３１…表示面
４０…凹面鏡
５０…筐体、５１…透光性カバー
６０…制御装置
６１…制御部、６２…記憶媒体、６３…Ｉ／Ｆ
７０…操作部
８１…車速センサ
８２…自車姿勢検出部
８３…ＧＰＳ装置
８４…無線通信部
８５…前方状況検出部
８６…ＥＣＵ
Ｌ …表示光
Ａ …仮想面
Ｖ …虚像
ＶＳ、ＶＳ１、ＶＳ２…面想起画像
Ｅ…画像要素、Ｇ…仮想グリッド、Ｐ…消失点
Ｖ１…第１報知画像
Ｖ２…第２報知画像
Ｒ…路面、γ…勾配角、γ１…相対角、θ…自車勾配角
１…車両、２…フロントガラス、３…ダッシュボード、４…ユーザ

Claims (7)

1. 車両に搭載され、透光部材に画像を表す表示光を投射することで、前記透光部材の前方に設定された仮想面に前記画像を虚像として表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記表示光を発する表示部と、
   前記表示部の動作を制御することで、前記仮想面に表示される前記画像を制御する制御部と、を備え、
   前記仮想面は、前記車両の上下方向に対して前方に傾いて設定され、
   前記仮想面に表示される前記画像は、線状又は点状の画像要素の組み合わせにより面を想起させる面想起画像を含み、
   前記制御部は、前記車両の走行速度を取得し、
   前記面想起画像を、取得した前記走行速度に応じて前記画像要素が移動する動画態様で表示する、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記仮想面に表示される前記画像は、前記走行速度に応じて移動しない報知画像を含む、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記報知画像は、前記面想起画像に対して起き上がったように視認される擬似起立画像を含む、
   請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記制御部は、前記車両が停まった場合であっても前記画像要素を移動させる、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記制御部は、前記透光部材を透かして前方に視認される路面に沿うように前記面想起画像を表示する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記制御部は、前記路面に沿うように前記面想起画像を表示する第１態様と、前記第１態様とは異なる態様で前記面想起画像を表示する第２態様とを条件に応じて切り替え、
   前記第１態様では、所定の消失点から視認者側に向かう方向に前記画像要素が移動し、
   前記第２態様では、前記第１態様とは異なる方向に前記画像要素が移動する、
   請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
7. 前記制御部は、取得した前記走行速度が予め定めた閾値を超えた場合には、前記走行速度が前記閾値以下であった場合よりも、前記面想起画像の視認性を低下させるか、前記面想起画像が含む前記画像要素の数を減らすかの少なくともいずれかの制御を行う、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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