WO2017138242A1 - 車両用映像表示装置 - Google Patents

Abstract

運転者の目の位置が変化しても、簡単な構造でより好適に映像を視認できる車両用映像表示装置を提供する。車両用映像表示装置１００は、光源と表示素子を有し映像光を出射する映像表示部２と、映像表示部２から出射された映像光をウィンドシールド７に向けて反射させるミラー３と、ミラー３の角度と位置を変化させるミラー駆動部４と、ミラーの角度と位置の変化量を決定してミラー駆動部４を制御する制御部１０と、を備える。制御部１０は、運転者の目８の位置が変化しても映像を視認できるとともに、運転者に対する映像の表示状態が変化しないようにミラーの角度と位置の変化量を連動させて決定する。

Description

車両用映像表示装置

　本発明は、車両等に搭載し各種映像情報を表示するのに好適な車両用映像表示装置に関するものである。

　近年、映像を現実空間に重ねて表示する技術の１つとして、車両のフロントガラス（ウィンドシールドともいう）に各種情報を表示する車両用映像表示装置（いわゆるヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤ））が実用化されている。例えば表示する映像情報として運転者向けの情報を提供することで、車両の運転操作を支援することができる。

　ＨＵＤの基本構成は、光学的に生成した映像をフロントガラスに投射し、反射した映像光が運転者の目に入射し、運転者はその虚像をフロントガラスの前方に視認するものである。その際、運転者の目の位置（アイポイント）によって、映像（虚像）の見え方が異なってくる。すなわち、ＨＵＤから投射する映像光の方向と、運転者の目の位置とが一致しないと、運転者は映像を正常に視認できないことになる。

　そこで、運転者の目の位置に合わせて投射方向を調整するために、ＨＵＤには、生成した映像光をフロントガラスに向けて反射させるミラー（凹面鏡）と、ミラーの角度を変えるミラー駆動機構が備えられている（例えば特許文献１参照）。

特開２００３－１０７３９１号公報

　特許文献１を始め従来のＨＵＤでは、ミラーの角度を変えるミラー駆動機構を備えているが、ミラーを回転させる機能のみとなっていた。そのため運転者は、目の高さに応じてミラーの角度を調整して映像（虚像）を視認できるように設定することはできるが、映像の見え方が変化してしまう。例えば、フロントガラス面の反射位置や虚像の結像する位置が移動してしまい、運転に必要な前方の視野の一部を遮る恐れがある。あるいは映像を見下ろす角度（俯角）が変化して、運転者に違和感を与えることがある。

　また、映像の表示位置を、運転者の目の位置だけでなく運転操作や道路状況に応じて移動させたい場合がある。そのための表示位置移動機能についても簡単な構造にて実現することが求められる。

　本発明の目的は、運転者の目の位置が変化しても、簡単な構造でより好適に映像を視認できる車両用映像表示装置を提供することである。

　本発明は上記課題を解決するため、車両に搭載し、ウィンドシールドに映像光を投射して該ウィンドシールドの前方に虚像を結像させることで運転者に対して映像を表示する車両用映像表示装置において、光源と表示素子を有し前記映像光を出射する映像表示部と、前記映像表示部から出射された前記映像光を前記ウィンドシールドに向けて反射させるミラーと、前記ミラーの角度と位置を変化させるミラー駆動部と、前記ミラーの角度と位置の変化量を決定して前記ミラー駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記運転者の目の位置が変化しても前記虚像を視認できるとともに、前記運転者に対する映像の表示状態が変化しないように前記ミラーの角度と位置の変化量を連動させて決定する。

　好ましくは前記ミラー駆動部は、前記ミラーを回転させる回転モータを含む３個の回転モータと、各回転モータを連結する２個の可動アームからなるリンク機構で構成する。

　本発明によれば、運転者の目の位置が変化しても、簡単な構造でより好適に映像を視認できる車両用映像表示装置を提供することができる。

車両に搭載したヘッドアップディスプレイの概要を説明する模式図。 ヘッドアップディスプレイ１００の内部構成を示すブロック図。 車両情報の取得に係るハードウェア構成の例を示す図。 ヘッドアップディスプレイによる映像表示状態を示す模式図。 ヘッドアップディスプレイの基本動作を示すフローチャート。 図５の処理の詳細を示すフローチャート。 従来のミラー調整方式１を説明する図。 本実施例によるミラー調整方式２を説明する図（実施例１）。 本実施例によるミラー調整方式３を説明する図。 本実施例によるミラー調整方式４を説明する図。 ミラー駆動部４の調整機構の例を示す図。 図１１（ｂ）の調整機構による調整動作を説明する図。 ミラー調整機構の解析モデルを示す図。 ミラー調整方式１（従来）の場合の解析結果を示す図。 ミラー調整方式１（従来）の場合の解析結果を示す図。 ミラー調整方式２（本実施例）の場合の解析結果を示す図。 ミラー調整方式２（本実施例）の場合の解析結果を示す図。 ミラー調整方式３（本実施例）の場合の解析結果を示す図。 ミラー調整方式３（本実施例）の場合の解析結果を示す図。 ミラー調整方式４（本実施例）の場合の解析結果を示す図。 ミラー調整方式４（本実施例）の場合の解析結果を示す図。 ミラー自動調整のために使用する車両内各種センサの例を示す図（実施例２）。 ミラー自動調整の動作を示すフローチャート。 実施例３に係るヘッドアップディスプレイの内部構成を示すブロック図。 車両情報の取得に係るハードウェア構成の例を示すブロック図。 運転席から見た映像表示状態の例を示す図。 映像表示動作を示す車両内の断面図。 映像表示動作を示す車両内の上面図。 ＨＵＤ駆動部の具体的な駆動機構を示す図。 ＨＵＤ駆動部の具体的な駆動機構を示す図。 ＨＵＤ位置調整による表示領域移動動作を示すフローチャート。 実施例４に係る運転席から見た映像表示状態の例を示す図。 映像表示動作を示す車両内の断面図。 投射角とミラー位置調整による表示領域移動動作を示すフローチャート。 実施例５に係る運転席から見た映像表示状態の例を示す図。 映像表示動作を示す車両内の断面図。 調光ミラーの反射／非反射状態の切り替えによる表示領域移動動作を示すフローチャート。 実施例６に係る運転席から見た映像表示状態の例を示す図。 映像表示動作を示す車両内の断面図。 ミラー運動による拡大映像表示動作を示すフローチャート。

　始めに、車両用映像表示装置の基本構成について説明する。
  図１は、車両に搭載したヘッドアップディスプレイ（Head Up Display以下、ＨＵＤ）の概要を説明する模式図である。車両１に搭載されたＨＵＤ１００は、映像表示装置２で生成した映像光をミラー３を介して車両１のフロントガラス（以下、ウィンドシールド７と呼ぶ）に投射する。ウィンドシールド７で反射した映像光は運転者の目に入射し、運転者はＨＵＤからの映像を視認する。表示する映像には運転に関連する情報が含まれ、運転操作を支援するものとなる。ＨＵＤ１００の内部は、各種の車両情報５０を取得する車両情報取得部５と、これをもとに表示する映像情報を生成する制御部１０と、ミラー３を駆動するミラー駆動部４、運転者に音声情報を出力するスピーカ６などを有する。車両情報５０には車両の運転状態を示す速度情報やギア情報などの他に、ＨＵＤのミラー３の調整に関連するＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆ信号やＨＵＤミラー調整信号などの運転者による操作信号を含む。

　図２は、ＨＵＤ１００の内部構成を示すブロック図である。車両情報取得部５には各種の車両情報５０が入力され制御部１０へ送られる。制御部１０内の電子制御ユニット（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）１１は、入力した車両情報に基づきＨＵＤが表示する映像信号を生成する。また、車両情報に基づき、ミラー３に対する制御信号やスピーカ６の音声信号を生成する。映像表示装置２は、ＬＥＤやレーザなどの光源２１、照明光学系２２、液晶素子などの表示素子２３からなり、表示素子２３で生成された映像光をミラー３に向けて出射する。

　制御部１０内には、スピーカ６に音声信号を出力する音声出力部１２、ＥＣＵ１１が実行するプログラムを格納する不揮発性メモリ１３、映像情報や制御情報を記憶するメモリ１４、映像表示装置２の光源２１を制御する光源調整部１５、表示する映像信号の歪みを補正する歪み補正部１６、補正された映像信号に基づき表示素子２３を駆動する表示素子駆動部１７、ミラー駆動部４に対して駆動信号を出力するミラー調整部１８、運転者の重心位置を算出する重心算出部１９などを有する。

　図３は、ＨＵＤにおける車両情報５０の取得に係るハードウェア構成の例を示す図である。ここでは主に車両情報取得部５および制御部１０の一部のハードウェア構成について示す。車両情報５０の取得は、例えば、ＥＣＵ１１の制御の下、ＥＣＵ１１に接続された各種のセンサ等の情報取得デバイスにより行われる。

　これらの情報取得デバイスとして、例えば、車速センサ１０１、シフトポジションセンサ１０２、ハンドル操舵角センサ１０３、ヘッドライトセンサ１０４、照度センサ１０５、色度センサ１０６、測距センサ１０７、赤外線センサ１０８、エンジン始動センサ１０９、加速度センサ１１０、ジャイロセンサ１１１、温度センサ１１２、路車間通信用無線受信機１１３、車車間通信用無線受信機１１４、カメラ（車内）１１５、カメラ（車外）１１６、ＧＰＳ受信機１１７、およびＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：道路交通情報通信システム、登録商標（以下同様））受信機１１８、荷重センサ１１９、位置センサ１２０、ＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆセンサ１２１、ＨＵＤミラー調整センサ１２２などの各デバイスを有する。必ずしもこれら全てのデバイスを備えている必要はなく、また、他の種類のデバイスを備えていてもよい。備えているデバイスによって取得できる車両情報５０を適宜用いることができる。

　車速センサ１０１は、車両１の速度情報を取得する。シフトポジションセンサ１０２は、車両１の現在のギア情報を取得する。ハンドル操舵角センサ１０３は、ハンドル操舵角情報を取得する。ヘッドライトセンサ１０４は、ヘッドライトのＯｎ／Ｏｆｆに係るランプ点灯情報を取得する。照度センサ１０５および色度センサ１０６は、外光情報を取得する。測距センサ１０７は、車両１と外部の物体との間の距離情報を取得する。赤外線センサ１０８は、車両１の近距離における物体の有無や距離等に係る赤外線情報を取得する。エンジン始動センサ１０９は、エンジンＯｎ／Ｏｆｆ情報を検知する。

　加速度センサ１１０およびジャイロセンサ１１１は、車両１の姿勢や挙動の情報として、加速度や角速度からなる加速度ジャイロ情報を取得する。温度センサ１１２は車内外の温度情報を取得する。路車間通信用無線受信機１１３および車車間通信用無線受信機１１４は、それぞれ、車両１と道路や標識、信号等との間の路車間通信により受信した路車間通信情報、および車両１と周辺の他の車両との間の車車間通信により受信した車車間通信情報を取得する。

　カメラ（車内）１１５およびカメラ（車外）１１６は、それぞれ、車内および車外の状況の動画像を撮影してカメラ映像情報（車内／車外）を取得する。カメラ（車内）１１５では、例えば、運転者の姿勢や、目の位置、動き等を撮影する。得られた動画像を解析することにより、例えば、運転者の疲労状況や視線の位置などを把握することが可能である。また、カメラ（車外）１１６では、車両１の前方や後方等の周囲の状況を撮影する。得られた動画像を解析することにより、例えば、周辺の他の車両や人等の移動物の有無、建物や地形、路面状況（雨や積雪、凍結、凹凸等）などを把握することが可能である。

　ＧＰＳ受信機１１７およびＶＩＣＳ受信機１１８は、それぞれ、ＧＰＳ信号を受信して得られるＧＰＳ情報およびＶＩＣＳ信号を受信して得られるＶＩＣＳ情報を取得する。これらの情報を取得して利用するカーナビゲーションシステムの一部として実装されていてもよい。

　荷重センサ１１９および位置センサ１２０は、運転者の位置・姿勢を検出する。ＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆセンサ１２１は、ＨＵＤの電源がＯｎかＯｆｆかの状態を検出する。ＨＵＤミラー調整センサ１２２は、ＨＵＤミラーの調整信号を検出し、ミラー調整処理を実施するか否かの情報を取得する。

　なお、各種センサはＨＵＤの外部に存在するものとしたが、ＨＵＤ関連のセンサ(１２１，１２２等)はＨＵＤの内部に備えていてもよい。

　図４は、ＨＵＤによる映像表示状態を示す模式図である。車両１のダッシュボードの下部に設置された映像表示装置２から、表示用の映像光が出射される。映像光は、第１のミラー３ｂと第２のミラー３ａ（例えば、凹面ミラーや自由曲面ミラー、光軸非対称の形状を有するミラー等）で反射され、ウィンドシールド７に向けて投射される。第１のミラー３ｂは固定されており、第２のミラー３ａはミラー駆動部４により回転可能となっている。以下の説明では、第２のミラー３ａを単に「ミラー３」と呼ぶことにする。

　ミラー３から収束して投射された映像光は、ウィンドシールド７にて反射され運転者の目８に入射して網膜上に結像することで、映像を視認することができる。そのとき運転者は、ウィンドシールド７の前方に存在する虚像９を見ていることになる。ウィンドシールド７における映像光の反射位置を符号７０で示す。すなわち運転者は、反射位置７０の前方方向に虚像９を見ることになる。

　図５は、ＨＵＤの基本動作を示すフローチャートである。（ａ）は初期動作を、（ｂ）は各種調整を含む通常動作を示す。以下の処理は制御部１０の電子制御ユニット（ＥＣＵ）１１により制御され、フローに沿って処理内容を説明する。

　（ａ）の初期動作（Ｓ１００）において、エンジン始動センサ１０９により電源（イグニッション）Ｏｎの信号を受けると（Ｓ１０１）、車両情報取得部５により車両情報５０を取得する（Ｓ１０２）。まず、照度センサ１０５による外光情報から、適切な明るさレベルを算出し（Ｓ１０３）、光源調整部１５を制御して光源２１の明るさレベルを設定する（Ｓ１０４）。また、取得した車両情報５０から運転者が選択した情報（例えば、現在の車速情報）を抽出して、表示する映像を決定する（Ｓ１０５）。表示映像に対し、歪み補正部１６により投射光学系（例えばウィンドシールド７の曲面形状）で生じる映像歪みの補正を実施する（Ｓ１０６）。表示素子駆動部１７により、表示素子２３に対して駆動信号を供給する（Ｓ１０７）。ＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆセンサ１２１によりＯｎ信号を受けたか否かを判定し（Ｓ１０８）、Ｏｎ信号を受けるまで待機する（Ｓ１０９）。Ｏｎ信号を受けると映像表示装置２の光源２１を点灯させ、映像の投射表示すなわちＨＵＤの通常動作を開始する（Ｓ１１０）。

　（ｂ）の通常動作（Ｓ１１０）では、引き続き車両情報取得部５を介して車両情報５０を取得する（Ｓ１１１）。ＨＵＤミラー調整センサ１２２からのミラー調整信号を受けたか否かを判定し（Ｓ１１２）、受けた場合にはミラー調整処理を実施する（Ｓ１１３）。ミラー調整処理ではミラー駆動部４によりミラー３の角度等を調整するが、詳細は後述する。その後、表示映像の明るさレベル調整処理（Ｓ１１４）と、表示映像の変更処理（Ｓ１１５）を実施し、表示素子を制御して表示を更新する（Ｓ１１６）が、詳細は後述する。ＨＵＤ表示Ｏｎ／Ｏｆｆセンサ１２１によりＯｆｆ信号を受けたか否かを判定し（Ｓ１１７）、Ｏｆｆ信号を受けるまでＳ１１１からの処理を繰り返す。Ｏｆｆ信号を受けると映像表示装置２の光源２１を消灯し、映像の投射表示を終了する（Ｓ１１８）。

　図６は、図５の処理の詳細を示すフローチャートであり、（ａ）はミラー調整処理（Ｓ１１３）、（ｂ）は明るさレベル調整処理（Ｓ１１４）、（ｃ）は表示映像変更処理（Ｓ１１５）について示す。

　（ａ）のミラー調整処理（Ｓ２００）では、運転者の操作によりＨＵＤミラー調整センサ１２２からミラー調整信号を受けると、ミラー調整部１８が調整量を決定し、ミラー駆動部４はミラー３を順方向（又は逆方向）に回転させる（Ｓ２０１）。ミラー調整信号がなくなったか否かを判定し（Ｓ２０２）、信号を受けている期間は回転を続ける（Ｓ２０３）。運転者が操作を中止して信号がなくなると、ミラー３の回転動作を停止させて（Ｓ２０４）、調整処理を終了する（Ｓ２０５）。Ｓ２０１におけるミラー３の回転方向（順／逆）は運転者が選択可能とするが、あるいは回転終端に達すると自動的に回転方向（順／逆）が切り替わるようにしてもよい。これにより、運転者はＨＵＤの表示映像を見ながらミラー３を最適の角度に調整することができる。

　（ｂ）の明るさレベル調整処理（Ｓ２１０）では、照度センサ１０５による現在の外光情報から、適切な明るさレベルを算出する（Ｓ２１１）。明るさレベルの変更が必要か否かを判定し（Ｓ２１２）、変更が必要な場合には光源調整部１５を制御して光源２１の明るさレベルを変更して設定する（Ｓ２１３）。これで明るさレベルの調整を終了し（Ｓ２１４）、以後、変更された明るさレベルで映像の表示が行われる。

　（ｃ）の表示映像変更処理（Ｓ２２０）では、最新の車両情報５０をもとに表示映像の内容を変更する（Ｓ２２１）。例えば、車速センサからの現在の速度情報をもとに表示速度を変更したり、ＧＰＳ受信機やＶＩＣＳ受信機からのナビゲーション情報をもとに案内矢印表示を変更する。もちろん、表示する項目は運転者が選択可能であり、項目が変更された場合には新たな項目に対応する内容に切り替える。このようにして最新情報に基づく表示映像を決定して表示素子２３に供給し（Ｓ２２２）、変更処理を終了する（Ｓ２２３）。

　以上が車両用映像表示装置（ヘッドアップディスプレイ）の基本構成と基本動作である。次に、本発明において運転者の目の位置に合わせてミラーの回転や位置を好適に調整する機構について、実施例で説明する。

　実施例１では本発明によるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）のミラー調整機構の例を説明するが、理解を容易にするため従来の調整機構と比較して説明する。

　図７は、従来のミラー調整方式１を説明する図である。映像表示装置２から出射された映像光は、ミラー３で反射され、ウィンドシールドの反射位置７０で反射されて運転者の目８に入射し、運転者は虚像９として視認する。運転者の身長により目８の位置（以下、アイポイントと呼ぶ）がＡ，Ｂ，Ｃのように変化すると、映像表示装置２から出射された映像光がそれぞれのアイポイントに入射できない場合、あるいは入射できても映像の一部が欠落する場合ある。これに対応するため従来の調整方式１では、ミラー駆動部４によりミラー３を軸回転させる機構としていた。これによれば、運転者のアイポイントに対応してミラー３の回転位置をＡ，Ｂ，Ｃのように調整することで、運転者は虚像９を視認することができる。

　しかしながらこの調整方式１ではミラーの回転機構のみとしているので、運転者が表示映像を視認するとき以下の現象が伴い課題となる。
（１）ウィンドシールドの反射位置７０がＡ，Ｂ，Ｃのように移動するので、運転者の視線がウィンドシールドと交差する位置が移動する。
（２）運転者が虚像９を見下ろす視線の角度（以下、俯角と呼ぶ）が変化する。
（３）運転者が視認する虚像９の位置がＡ，Ｂ，Ｃのように移動する。

　これらの移動（変化）はいずれも運転者に対して違和感を与えることになる。（１）～（３）の変化が大きい場合には、運転に必要なウィンドシールドの前方の視野の一部を遮る恐れが生じるので好ましくない。なお、運転者のアイポイントに合わせてＨＵＤ全体、あるいは投射光学系全体を上下に調整する機構も可能であるが、移動機構が大型化するという欠点がある。

　そこで本実施例では、ミラー駆動部４においてミラーの回転機構だけでなくミラーの移動機構も備える構成として、上記の課題を解決する。すなわち、ミラー移動機構により、ミラーの回転軸の位置を上下方向と前後方向に容易に移動できるようにした。以下、具体的な調整方式２，３，４について説明する。

　図８は、本実施例によるミラー調整方式２を説明する図である。調整方式２では、上記（１）の課題に対処し、ウィンドシールドの反射位置７０を固定させるようにした。

　ミラー駆動部４はミラー３の回転だけでなく、ミラー回転軸を上下方向と前後方向に移動可能としている。運転者のアイポイント８がＡ，Ｂ，Ｃのように変化した場合、図８のようにミラー３の回転と移動を組み合わせてＡ，Ｂ，Ｃの状態に設定することで、ウィンドシールドの反射位置７０は移動せず１つの位置に固定することができる。なお、設定条件の具体例は後述する。

　図９は、本実施例によるミラー調整方式３を説明する図である。調整方式３では、上記（２）の課題に対処し、運転者の俯角を固定させるようにした。

　運転者のアイポイント８がＡ，Ｂ，Ｃのように変化した場合、ミラー駆動部４は図９のようにミラー３の回転角を一定にしたままＡ，Ｂ，Ｃの位置に移動させることで、運転者の俯角θ１を一定の角度に固定することができる。この場合の設定条件の具体例も後述する。

　図１０は、本実施例によるミラー調整方式４を説明する図である。調整方式４では、上記（３）の課題に対処し、運転者が視認する虚像９の位置を固定するようにした。

　運転者のアイポイント８がＡ，Ｂ，Ｃのように変化した場合、図１０のようにミラー３の回転と移動を組み合わせてＡ，Ｂ，Ｃの状態に設定することで、運転者の視認する虚像９の位置を固定することができる。この場合の設定条件の具体例も後述する。

　このように、調整方式２～４によればミラー３の移動機構を組み合わせることで、従来の課題（１）（２）（３）をそれぞれ解決することができる。また運転者は、運転状況や視界状況に応じて、調整方式２～４から適切な方式を選択して実施させることができる（その際、調整方式１を選択肢に含めてもよい）。

　図１１は、ミラー駆動部４の調整機構の例を示す図である。（ａ）は従来の調整方式１の場合、（ｂ）は本実施例の調整方式２～４の場合である。

　（ａ）の従来の調整機構では、ミラー駆動部４は、固定アーム４９に取り付けた単一の回転モータ４０でミラー３を回転させる構成であった。これに対し（ｂ）の本実施例の調整機構では、ミラー駆動部４は、３個の回転モータ４１，４２，４３と２個の可動アーム４４，４５とを用いて、ミラー３を回転及び移動させる構成としている。

　図１２は、図１１（ｂ）の調整機構による調整動作を説明する図である。（ａ）のようにミラー３を回転モータ４３に取り付け、回転モータ４３は２つの可動アーム４４，４５と回転モータ４１，４２からなるリンク機構を介して筐体に固定する。各回転モータを所定方向に回転させることで、ミラー３の高さ位置を（ｂ）のように下降させたり、（ｃ）のように上昇させたりすることができる。（ｄ）はミラー３の移動位置Ｌ_３（ｘ、ｙ）を計算式で示したもので、可動アーム４４，４５の長さＬ_１，Ｌ_２と回転モータ４１，４２の回転角θ_１、θ_２により、所望の位置に移動させることができる。当然ながら、ミラー３の回転角は回転モータ４３の回転角θ_３で与えられる。

　ここに示したミラー調整機構は簡単な構造で実現できるので、ＨＵＤ装置が大型化することなく車両に容易に搭載することができる。

　以下、上記各調整方式１～４において、アイポイントの位置の変化に追従するためのミラー３の調整量（位置と回転角）の解析結果を示す。

　図１３は、ミラー調整機構の解析モデルを示す図である。解析では、アイポイント８の座標を（Ｘ１，Ｙ１）とし、高さ方向にＡ（Ｙ１＝＋１００ｍｍ），Ｂ（Ｙ１＝０ｍｍ），Ｃ（Ｙ１＝－１００ｍｍ）と変化するとき、これに追従するためのミラー３の座標（Ｘ２，Ｙ２）と回転角（θ２）を求める。さらに、そのときのウィンドシールドの反射位置７０の座標（Ｘ３，Ｙ３）、虚像９の中心座標（Ｘ４，Ｙ４）、虚像９を見下ろす俯角（θ１）の変化を算出する。

　解析の前提条件は、虚像９までの距離を２０００ｍｍ、ウィンドシールド７の傾斜角θ０を３０ｄｅｇ、アイポイントの基準位置（Ｂ位置）における俯角θ１を８ｄｅｇ、ウィンドシールドを平面ガラスと仮定した。各アイポイントにおいて映像が正常に視認できるための条件は、ウィンドシールド反射位置７０における映像光の入射角α１と反射角α２が等しいこと、光路長ｒ１＋ｒ２が一定となることである。

　図１４Ａと図１４Ｂは、図７のミラー調整方式１（従来）の場合の解析結果を示す。各アイポイントＡ，Ｂ，Ｃに対する解析結果を、図１４Ａでは表で表し、図１４Ｂではグラフで表している。調整方式１では、ミラーの中心座標（Ｘ２，Ｙ２）を固定し、ミラーの回転角（θ２）のみを変えている。そのため、ウィンドシールド反射中心座標（Ｘ３，Ｙ３）、俯角（θ１）、虚像中心座標（Ｘ４，Ｙ４）のいずれも変化している。

　図１５Ａと図１５Ｂは、図８のミラー調整方式２（実施例の１つ）の場合の解析結果を示す。各アイポイントＡ，Ｂ，Ｃに対する解析結果を、図１５Ａでは表で表し、図１５Ｂではグラフで表している。調整方式２では、ウィンドシールド反射中心座標（Ｘ３，Ｙ３）が一定となるように、ミラーの中心座標（Ｘ２，Ｙ２）と、ミラーの回転角（θ２）を変えている。

　図１６Ａと図１６Ｂは、図９のミラー調整方式３（実施例の１つ）の場合の解析結果を示す。各アイポイントＡ，Ｂ，Ｃに対する解析結果を、図１６Ａでは表で表し、図１６Ｂではグラフで表している。調整方式３では、俯角（θ１）が一定となるように、ミラーの中心座標（Ｘ２，Ｙ２）を変えている。この方式では、ミラーの回転角（θ２）は一定とする。

　図１７Ａと図１７Ｂは、図１０のミラー調整方式４（実施例の１つ）の場合の解析結果を示す。各アイポイントＡ，Ｂ，Ｃに対する解析結果を、図１７Ａでは表で表し、図１７Ｂではグラフで表している。調整方式４では、虚像中心座標（Ｘ４，Ｙ４）が一定となるように、ミラーの中心座標（Ｘ２，Ｙ２）と、ミラーの回転角（θ２）を変えている。

　このように、アイポイントの変化に追従するためのミラーの中心座標（Ｘ２，Ｙ２）と回転角（θ２）の調整量は、各調整方式２－４において異なり、また中心座標（Ｘ２，Ｙ２）と回転角（θ２）の値を連動させて変化させる必要がある。よって、ミラー調整部１８では、各調整方式における、アイポイントの各位置に対応するミラーの中心座標（Ｘ２，Ｙ２）と回転角（θ２）の調整量を関連付けて記憶しておき、この関係を保ちつつ調整を行うようにする。なお、ミラーの最適調整量（座標と回転角）は運転者が表示映像を見ながら決定するものとする。すなわちミラー調整部１８は、運転者からの操作信号をＨＵＤミラー調整センサ１２２から取得し、調整動作の終了点を判断する。

　なお、上記の各解析では、アイポイントが高さ方向（Ｙ方向）に変化する場合を説明したが、アイポイントが前後方向（Ｘ方向）に変化する場合にも、図１３に述べた解析手法を適用することで、各調整方式２－４と同様のミラー調整を行うことができる。

　実施例１によれば、運転者の目の位置が変化してもウィンドシールド反射位置や虚像位置が移動しないようにミラーの調整ができるので、運転者は映像をより好適に違和感なく見ることができる。これに用いるミラー調整機構は簡単な構造で実現できるので、装置が大型化することなく車両に容易に搭載することができる。

　実施例１では、ミラー調整における最適位置は運転者が映像を見て決定する構成、すなわち手動調整方式であった。これに対し実施例２では、運転者の目の位置を算出し、これに応じてミラーの位置を最適状態に自動的に調整する方式とする。運転者の目の位置を検出するため、本実施例では、運転者の位置や荷重から運転者の重心位置を求め、重心位置から目の位置を算出するようにした。

　これにより、運転者が他の運転者に交代したとき、あるいは同一の運転者でもその運転姿勢が変化したとき、そのときの運転者の目の位置に追従して最も見やすい映像表示を行うことができる。なお、ミラーの調整機構は実施例１で述べた各調整方式を採用し、ミラー駆動部４では、ミラーの座標と回転角を連動させて調整する構成としている。

　図１８は、ミラー自動調整のために使用する車両内各種センサの例を示す図である。運転者の荷重を検出する荷重センサ（ロードセル、変位センサなど）１１９として、運転席のヘッドレスト１１９ａ、背面１１９ｂ、座面１１９ｃにそれぞれ設ける。また、運転者の位置を検出する位置センサ１２０として、ヘッドレスト（高さ位置）１２０ａ、背面（傾き）１２０ｂ、座面（前後位置）１２０ｃに設ける。これらにより、制御部１０内の重心算出部１９は、運転者の運転姿勢と体格情報（身長、体重）を算出し、運転者の重心位置６５およびアイポイント８の位置を導出する。ここで、重心位置６５とアイポイント８の関係は、体格情報をもとに推定する。

　アイポイント８の位置が分かれば、実施例１で述べたように、ミラー調整部１８はミラー調整量を算出し、ミラー駆動部４を介してミラー３の位置や角度を最適に調整する。ミラー調整部１８はアイポイント８の各位置に対応するミラーの最適調整量（座標と回転角）を予め記憶しているので、ミラーを最適状態に自動的に調整することができる。さらに運転中には運転者の重心位置をモニタリングし、重心位置がずれた場合にはアイポイント位置も変化したと判断し、これに追従してミラーを最適状態となるよう自動的に修正する。

　重心位置のずれ方向、すなわちアイポイントのずれ方向は、高さ方向だけでなく運転者から見て前後方向や左右方向もあり得る。高さ方向への対応は実施例１で説明した通りであるが、前後方向の変化についてもミラーを最適に調整することができる。なお、左右方向に変化した場合は、運転者から見る映像に歪みが発生するので、歪み補正部１６により映像の補正処理を実施することで対応する。

　図１９は、ミラー自動調整の動作を示すフローチャートである。（ａ）は初期調整を、（ｂ）は運転中の調整を示す。

　（ａ）の初期調整（Ｓ３００）において、車両情報取得部５を介して荷重センサ１１９から検出結果を取得し（Ｓ３０１）、また位置センサ１２０から検出結果を取得する（Ｓ３０２）。制御部１０の重心算出部１９では、これらの検出結果から運転者の身長や体重を算出し（Ｓ３０３）、重心位置６５とアイポイント８位置を算出する（Ｓ３０４）。算出した値は初期値として記憶しておく。算出したアイポイントの位置に応じて、ミラー調整部１８はミラー調整量を算出し、ミラー駆動部４を介してミラー３の位置や角度を最適に調整する（Ｓ３０５）。その後、ＨＵＤ通常動作へ移行する（Ｓ３０６）。

　（ｂ）の運転中の調整（Ｓ３１０）では、重心算出部１９は運転者の重心位置をモニタリングし、重心位置の初期値からの変化を監視する（Ｓ３１１）。重心位置が上下方向に移動した場合（Ｓ３１２でＹｅｓ）、または重心位置が前後方向に移動した場合（Ｓ３１３でＹｅｓ）には、ミラー調整部１８により移動量に応じたミラー調整量を演算し（Ｓ３１４）、ミラー駆動部４を介してミラー３の位置や角度を調整する（Ｓ３１５）。また、重心位置が左右方向に移動した場合には（Ｓ３１６でＹｅｓ）、歪み補正部１６により映像の歪み補正を実施する（Ｓ３１７）。その後、重心位置モニタリング（Ｓ３１１）に戻り、上記フローを繰り返す。

　以上のフローによれば、運転者が交代した場合、あるいは運転中の姿勢が変化した場合においても、表示映像はこれに追従して運転者の視線から外れることがないので、運転者にとって使い勝手の優れたものとなる。

　なお、運転者の目の位置を検出するためにカメラを用いる方法があるが、以下の欠点がある。カメラ方式の場合、画像認識により運転者の視線位置を検出することになるが、周囲の環境、天候などにより検出精度が左右される。特に夜間運転時の暗い状況下では、車内の光量やコントラストの低下のため検出精度が極端に低下し、追従性能が悪くなる。また、一般に運転中には視線の移動が頻繁に行われるが、これに逐一追従してミラー調整を実施すると、運転者に対し目の疲労や酔い感などの悪影響を与える恐れがある。

　これに対し本実施例では、荷重センサ、位置センサなど使用して運転者の重心位置を算出し、重心移動に応じた追従制御を行うようにしている。よって、検出値が安定し表示映像も安定するので、運転者に違和感を与えることがない。

　上記実施例１，２では、運転者の目の位置（アイポイント）に応じて映像の表示領域を主に上下方向に移動させる構成について説明した。以下の実施例３～５では、映像の表示領域を左右方向へ移動させる構成について説明する。

　実施例３は、映像の表示領域を左右方向に移動させるため、ＨＵＤ全体をダッシュボード内で左右に移動させる構成について説明する。表示領域を左右方向へ移動させる必要があるのは、例えば次の場合である。
（１）運転者の目の位置（アイポイント）が左右方向に移動した場合。
（２）運転者の姿勢（重心位置）が左右方向に移動した場合。
（３）運転操作（ハンドル操作や方向指示器）に応じて車両走行方向が変わる場合。
（４）道路案内（右左折標識や交差点距離）に応じて運転者の視線方向が変わる場合。
（５）障害物（割り込み車や飛び出し歩行者）により運転者の視線方向が変わる場合。
  これら状況の変化は車両に搭載されている情報取得デバイス（各種センサ等）により車両情報として取得し、ＨＵＤの制御部は、自動的に最適の位置に映像を表示する構成とする。まず、全体構成から説明する。

　図２０は、ヘッドアップディスプレイ１００ａの内部構成を示すブロック図である。本実施例に関連し、ＨＵＤ１００ａ全体を左右に移動させる機能を追加している。なお、図２０では、後述する実施例４，５に関連し、映像表示装置２を車両のルーフに設置して投射する場合と、ミラー３として反射／非反射の切換えが可能な調光ミラー３０を用いる場合を含めて記載している。

　前記図２の構成に対し、追加した機能は以下である。ＨＵＤ位置調整部２４はＨＵＤ１００ａの移動位置を決定し、ＨＵＤ駆動部２５に制御信号を送る。ＨＵＤ駆動部２５は後述するようにレールガイドや駆動モータを有し、ＨＵＤ１００ａを左右に移動させる。投射角調整部２６は、映像表示装置２を車両のルーフに設置した場合にその投射方向（投射角）を決定し、投射角駆動部２７は映像表示装置２の投射部の方向を変化させる。調光ミラー３０を用いる場合、調光ミラー制御部２８は、調光ミラー３０の反射／非反射の切り替え信号を発生し、調光ミラー電圧供給部２９は調光ミラー３０に対して所定の電圧を印加して鏡面状態（ＯＮ状態）と透明状態（ＯＦＦ状態）とを切換える。

　図２１は、車両情報５０の取得に係るハードウェア構成の例を示すブロック図である。前記図３の構成に対し、方向指示器センサ１２３を追加している。本実施例において表示領域を左右方向へ自動的に移動させるために、例えば次のセンサを用いる。
（１）運転者の目の位置・・・カメラ(車内)１１５
（２）運転者の姿勢・・・荷重センサ１１９、位置センサ１２０
（３）運転操作・・・ハンドル操舵角センサ１０３、方向指示器センサ１２３
（４）道路案内・・・ＧＰＳ受信機１１７、ＶＩＣＳ受信機１１８
（５）障害物・・・カメラ(車外)１１６
  これらのセンサからの信号は電子制御ユニット（ＥＣＵ）１１を介してＨＵＤ位置調整部２４に伝送され、ＨＵＤ駆動部２５はＨＵＤの位置を最適の位置に移動させて映像を表示する。

　図２２は、運転席から見た映像表示状態の例を示す図である。ウィンドシールド７を介して、前方の風景に重ねて映像（この例では車速値「６０ｋｍ／ｈ」）が表示されている。この表示位置（すなわちウィンドシールド７上の反射位置７０）を、例えばハンドル７３の操作に連動して左右方向に移動させる。そのために、ダッシュボード７１の下部に収納されたＨＵＤ１００ａを駆動用の溝７２に沿って左右に移動可能な構成とする。

　図２３は、映像表示動作を示す車両内の断面図である。ダッシュボード７１には溝７２が形成されてＨＵＤ１００ａが収納されている。ＨＵＤ１００ａはＨＵＤ駆動部２５により、溝７２に沿って図面奥行方向に移動可能となっている。ＨＵＤ１００ａから投射された映像光は、ウィンドシールド７（反射位置７０）にて反射され運転者の目８に入射することで、運転者は反射位置７０の前方に虚像９を見ることになる。

　図２４は、映像表示動作を示す車両内の上面図である。ＨＵＤ１００ａの位置をＨＵＤ駆動部２５（ここでは駆動ベルトを使用）により左右方向に移動させることで、運転者の目８から見た映像の反射位置７０、すなわち前方の虚像９の位置を移動させ、図２２で示したように映像の表示位置を左右方向に移動させることができる。

　図２５Ａと図２５Ｂは、ＨＵＤ駆動部２５の具体的な駆動機構を２つの方式について示す図である。

　図２５Ａは、曲線レール駆動方式の場合で、（ａ）は車内斜視図、（ｂ）は駆動部の上面図、（ｃ）は駆動部の拡大図を示す。ＨＵＤ１００ａは移動テーブル７９上に取り付け固定され、移動テーブル７９は、テーブルに取り付けたモータ７５の駆動力により曲線レール７４に沿って左右方向に移動する。モータ７５の駆動力は直結する駆動ローラ（駆動ギア）に伝達され、曲線レール７４のギアと噛み合うことで移動テーブル７９を走行させる構成である。この場合、曲線レール７４を用いることで、ＨＵＤ１００ａの投射方向（左右方向の角度）を曲率に応じて同時に変え、左右移動位置に応じて運転席から見て最適な投射角で映像を表示することができる。モータ７５の種類は特に限定しないが、ステッピングモータやサーボモータが適する。

　図２５Ｂは、直線レール＋回転駆動方式の場合で、（ａ）は車内斜視図、（ｂ）は駆動部の側面図、（ｃ）は駆動部の拡大図を示す。ＨＵＤ１００ａは移動テーブル７９上に回転ステージ７８を介して取り付けられ、移動テーブル７９はモータ７５と駆動ベルト７６により直線状のガイドシャフト７７に沿って左右方向に移動する。移動テーブル７９は駆動ベルト７６上の所定位置に固定され、駆動ベルト７６は、モータ７５の駆動力を伝達する駆動ローラ（またはプーリ）と、反対側に設置した従動ローラ（もしくはプーリ）との間で往復運動を行う。回転ステージ７８はＨＵＤ１００ａの投射方向を変えるためのもので、これによりＨＵＤ１００ａの左右移動位置に応じて最適な投射角で映像を表示することができる。この場合もモータ７５は特に限定しないが、ステッピングモータやサーボモータが適する。

　図２６は、ＨＵＤ位置調整による表示領域移動動作を示すフローチャートである。前記図５（ｂ）のＨＵＤ通常動作をベースにＨＵＤ位置調整のための工程を追加している。以下、ハンドル操作に連動して表示領域を移動させる場合を例に説明する。

　Ｓ１１１では、車両情報５０としてハンドル操舵角センサ１０３からの操舵角情報を取得すると、Ｓ４０１では、ＨＵＤ位置調整部２４は操舵角情報に応じた適切なＨＵＤ位置を算出する。そのため、操舵角の方向と大きさに対する適切な表示位置（すなわちＨＵＤ位置）を予め定めておく。一例としては、表示位置の左右方向への移動量は操舵角の大きさにほぼ比例するよう設定しておく。

　Ｓ４０２では、ＨＵＤ位置調整部２４は現在のＨＵＤ位置が適切なＨＵＤ位置であるかどうかを判定する。適切な位置であればＳ４０５へ進み、適切な位置と異なればＳ４０３へ進みＨＵＤ位置調整処理を行う。

　Ｓ４０３のＨＵＤ位置調整では、ＨＵＤ駆動部２５（モータ７５、駆動ベルト７６など）によりＨＵＤを適切な位置まで移動させ、またＨＵＤ位置に合わせて投射方向も調整する。Ｓ４０４では、移動したＨＵＤ位置に対応する歪補正の設定を更新する。これは、表示位置が左右に移動することで運転者から見る映像に歪が発生するので、歪補正部１６による映像の補正処理の設定を変更するものである。

　Ｓ４０５では、ＨＵＤ位置を変更したか、あるいはミラー調整信号を受けたか、を判定する。Ｙｅｓの場合は、Ｓ１１３でミラー調整処理を行う。これは、ＨＵＤ位置が移動することに伴い、ウィンドシールド７に対する映像投射角と反射面の曲率の関係が変化するため、運転者から見た表示映像の仰俯角が変化する場合がある。この仰俯角を一定にするため、ミラーの上下方向の角度を調整するものである。なお、ＨＵＤ駆動機構に前後方向の勾配などを設け、この勾配によってＨＵＤ移動に伴う表示映像の仰俯角の変化を吸収するようにしてもよい。
  Ｓ１１４以降は前記図５（ｂ）と同様であるので説明を省略する。

　ここではハンドル操舵角の変化を例に映像の表示領域を左右方向に移動すること説明したが、上記（１）～（５）のいずれの状態の変化に対しても同様に適用できることは言うまでもない。

　本実施例によれば、運転者の目の位置や運転状況に応じて映像の表示領域が左右に移動するので、運転者の視線の変化に合わせ映像を好適に表示できる効果がある。

　実施例４も映像表示領域を左右方向に移動させるものであるが、車両内ルーフに投射方向可変の映像表示装置を設置し、ダッシュボード上に設置したミラーを左右に移動させる構成とした。

　図２７は、運転席から見た映像表示状態の例を示す図である。映像表示装置２はルーフに設置し、投射方向が左右に可変な構成としている。一方ダッシュボード７１上では、映像表示装置２からの映像投射光を受けるミラー３を、ミラー駆動ベルト４６で移動させる構成としている。ミラー３の移動位置は映像表示装置２の投射方向と連動させる。これにより、映像の反射位置７０を左右方向に移動させることができる。

　図２８は、映像表示動作を示す車両内の断面図である。映像表示装置２はルーフに設置し、投射角駆動部２７により投射方向を変える構成としている。ダッシュボード７１上のミラー３は、ミラー駆動部４の一機構であるミラー駆動ベルト４６で図面奥行方向に移動させる構成としている。これにより、虚像９の表示位置を左右方向に移動させることができる。

　図２９は、投射角とミラー位置調整による表示領域移動動作を示すフローチャートである。前記図５（ｂ）のＨＵＤ通常動作に投射角とミラー位置調整のための工程を追加している。ここでも、ハンドル操作に連動して表示領域を移動させる場合を例に説明する。

　Ｓ１１１では、車両情報５０としてハンドル操舵角センサ１０３からの操舵角情報を取得すると、Ｓ４１１では、投射角調整部２６は操舵角情報に応じた適切な映像表示装置２の映像投射角を算出する。そのため、操舵角の方向と大きさに対する適切な映像投射角を予め定めておく。

　Ｓ４１２では、投射角調整部２６は現在の映像投射角が適切な映像投射角であるかどうかを判定する。適切な投射角であればＳ４１６へ進み、適切な投射角と異なればＳ４１３へ進み投射角とミラー位置調整処理を行う。

　Ｓ４１３の映像投射角調整処理では、投射角駆動部２７によりルーフに設置した映像表示装置２を回転させ、映像投射方向が適切な投射角となるよう調整する。Ｓ４１４では、投射角の変更に伴い、ミラー駆動部４（ミラー駆動ベルト４６）によりミラー３を投射方向に対応する位置へ移動させる。Ｓ４１５では、移動したミラー位置に対応する歪補正の設定を更新する。これは、表示位置が左右に移動することで運転者から見る映像に歪が発生するので、歪補正部１６による映像の補正処理の設定を変更するものである。

　Ｓ４１６では、ミラー位置を変更したか、あるいはミラー調整信号を受けたか、を判定する。Ｙｅｓの場合は、Ｓ１１３でミラー調整処理（角度調整）を行う。これは、ミラー位置が移動することに伴い、ウィンドシールド７に対する映像投射角と反射面の曲率の関係が変化するため、運転者から見た表示映像の仰俯角が変化する場合がある。この仰俯角を一定にするため、ミラーの上下方向の角度を調整するものである。なお、ミラー駆動機構に前後方向の勾配などを設け、この勾配によってミラー移動に伴う表示映像の仰俯角の変化を吸収するようにしてもよい。
  Ｓ１１４以降は前記図５（ｂ）と同様であるので説明を省略する。

　このフローチャートでは、操舵角に応じて投射角調整部２６が映像表示装置２の映像投射角を先に決定し、それに合わせてミラー駆動部４がミラー３を移動させるようにしたが、逆に、操舵角に応じてミラー調整部４によりミラー３の移動位置を先に決定し、それに合わせて投射角駆動部２７が映像投射角を変えるようにしても良い。

　ここでもハンドル操舵角の変化を例に映像の表示領域を左右方向に移動すること説明したが、前記（１）～（５）のいずれの状態の変化に対しても同様に適用できることは言うまでもない。

　本実施例によれば、ＨＵＤ全体の移動機構でなくミラーのみの移動機構としたので、構成が簡単になり、また表示位置の移動速度が向上する。

　実施例５も映像表示領域を左右方向に移動させるものであるが、車両内ルーフに広視野角の映像表示装置を設置し、ダッシュボード上に左右方向に複数の調光ミラーを配置して、各調光ミラーの反射／非反射状態を切り替える構成とした。

　図３０は、運転席から見た映像表示状態の例を示す図である。広視野角の映像表示装置２をルーフに設置するとともに、ダッシュボード７１上には複数の調光ミラー３０を左右方向に配置している。映像表示装置２は広視野角の表示特性を有するため、各調光ミラー３０に対して同時に映像光を照射できる。ここに調光ミラー３０は、所定の電圧を印加することで反射状態（＝鏡面状態）と非反射状態（＝透明状態）を切り替えることのできるデバイスである。すなわち、反射状態の調光ミラー３０の位置では映像が表示されるが（ＯＮ状態）、非反射状態の調光ミラー３０の位置では映像は表示されない（ＯＦＦ状態）。反射状態（ＯＮ状態）とする調光ミラー３０を選択することで、映像の反射位置７０を左右方向に移動させることができる。

　図３１は、映像表示動作を示す車両内の断面図である。広視野角の映像表示装置２はルーフに設置し、ダッシュボード７１上には複数の調光ミラー３０を図面奥行方向に配置している。調光ミラー制御部２８は、反射状態（ＯＮ状態）とする調光ミラー３０を選択し、調光ミラー電圧供給部２９により所定電圧を印加することにより、虚像９の表示位置を左右方向に移動させることができる。

　図３２は、調光ミラーの反射／非反射状態の切り替えによる表示領域移動動作を示すフローチャートである。前記図５（ｂ）のＨＵＤ通常動作に調光ミラーの切り替えのための工程を追加している。ここでも、ハンドル操作に連動して表示領域を移動する場合を例に説明する。

　Ｓ１１１では、車両情報５０としてハンドル操舵角センサ１０３からの操舵角情報を取得すると、Ｓ４２１では、調光ミラー制御部２８は操舵角情報に応じた適切な映像表示領域を算出する。そのため、操舵角の方向と大きさに対する適切な映像表示領域を予め定めておく。

　Ｓ４２２では、調光ミラー制御部２８は現在の映像表示領域（ＯＮ状態である調光ミラーの位置）が適切な表示領域であるかどうかを判定する。適切な表示領域であればＳ４２５へ進み、適切な表示領域と異なればＳ４２３へ進み調光ミラー３０の切り替え処理を行う。

　Ｓ４２３の調光ミラー切り替え処理では、調光ミラー電圧供給部２９により適切な表示領域に対応する調光ミラー３０に対して所定電圧を印加して反射状態（ＯＮ状態）に切り替え、他の調光ミラー３０は非反射状態（ＯＦＦ状態）に切り替える。Ｓ４２４では、ＯＮ状態に切り替えた調光ミラーに対応する歪補正の設定を更新する。これは、表示位置が左右に移動することで運転者から見る映像に歪が発生するので、歪補正部１６による映像の補正処理の設定を変更するものである。

　Ｓ４２５では、調光ミラーを切り替えたか、あるいはミラー調整信号を受けたか、を判定する。Ｙｅｓの場合は、Ｓ１１３でミラー調整処理（角度調整）を行う。これは、ＯＮ状態の調光ミラー位置が移動することに伴い、ウィンドシールド７に対する映像投射角と反射面の曲率の関係が変化するため、運転者から見た表示映像の仰俯角が変化する場合がある。この仰俯角を一定にするため、調光ミラーの上下方向の角度を調整するものである。なお、複数の調光ミラー３０を配置する際、各ミラーの位置に応じて前後方向の勾配を設けることで、ミラー切り替えに伴う表示映像の仰俯角の変化を吸収するようにしてもよい。
  Ｓ１１４以降は前記図５（ｂ）と同様であるので説明を省略する。

　ここでもハンドル操舵角の変化を例に映像の表示領域を左右方向に移動すること説明したが、前記（１）～（５）のいずれの状態の変化に対しても同様に適用できることは言うまでもない。

　本実施例によれば、ミラーの移動機構が不要となるので、ＨＵＤ構成がより簡単になり、また表示位置を高速に切り替えることが可能になる。

　実施例６は、表示領域を拡大させる構成について説明する。１台のＨＵＤで映像表示できる領域のサイズはミラーのサイズ等で制限される。本実施例では、ミラーを高速で運動させながら映像を表示することで、表示領域を拡大させる構成とした。

　図３３は、運転席から見た映像表示状態の例を示す図である。ダッシュボード７１の下部に設置されたＨＵＤから映像光が出射され、ウィンドシールド７の反射位置７０に表示される。この例では、反射位置７０へ複数の部分画像Ａ，Ｂ，Ｃを上下方向にずらしながら交互に表示することで、単一画像（例えば画像Ｂのみ）を表示する場合よりも表示領域を拡大することができる。

　図３４は、映像表示動作を示す車両内の断面図である。映像表示装置２から出射した映像光は、ミラー３とウィンドシールドの反射位置７０で反射され、運転者は虚像９として映像を視認する。そのときミラー駆動部４により、ミラー３を所定角度θだけ回転させながら表示することで、反射位置７０及び虚像９の表示位置をＡ，Ｂ，Ｃのように上下方向にずらすことができる。そして、ミラーの回転位置（すなわち表示位置Ａ，Ｂ，Ｃ）に同期して、図３３で示した対応する部分画像Ａ，Ｂ，Ｃを表示させる。あるいは逆に、部分画像Ａ，Ｂ，Ｃを生成するタイミングに同期して、ミラーの回転位置を制御してもよい。部分画像Ａ，Ｂ，Ｃは、画像全体に対する上下方向の切出し位置（描画開始位置）を変えることで生成することができる。

　ミラー駆動部４によるミラーの運動は、Ａ～Ｃ間の往復運動でも一方向の回転運動でも構わないが、動画像の場合はその変化速度に追従するよう高速に運動させる。また、ミラーの運動が連続運動のときは、画像を表示するのはミラーの回転位置が各部分画像の表示位置に一致したタイミングに限られるので、有効な表示時間（デューティ比）が短くなる。よって、有効な表示時間を長くするために、ミラーの運動は連続運動ではなく間欠運動（ステップ送り）とするのが好ましい。

　図３５は、ミラー運動による拡大映像表示動作を示すフローチャートである。前記図５（ｂ）のＨＵＤ通常動作にミラー運動と表示画像切り替えの工程を追加している。

　Ｓ５０１では、ミラー駆動部４によりミラー３の往復（または回転）運動を開始する。ここでは簡単のためにミラー運動は連続運動とする。Ｓ５０２では、表示素子駆動部１７は表示画像の分割仕様（例えば部分画像Ａ，Ｂ，Ｃに分割）を決定し、ミラー調整部１８は各部分画像Ａ，Ｂ，Ｃを表示するためのミラー角度（表示角度）θ_Ａ，θ_Ｂ，θ_Ｃを設定して、メモリ１４に記憶する。

　Ｓ５０３では、ミラー駆動部４から現在のミラーの角度θを取得し、Ｓ５０４では、ミラー調整部１８は現在のミラー角度θを表示角度θ_Ａ，θ_Ｂ，θ_Ｃと比較する。比較の結果、現在のミラー角度θがいずれの表示角度θ_Ａ，θ_Ｂ，θ_Ｃとも異なる場合は、Ｓ５０５に進み、表示素子駆動部１７は映像表示装置２に対して黒画像を出力する。あるいは、光源調整部１５により光源２１をＯＦＦにしてもよい。

　比較の結果、現在のミラー角度θが表示角度θ_Ａと一致した場合は、Ｓ５０６に進み、表示素子駆動部１７は部分画像Ａを切り出して映像表示装置２に対して出力し表示する。同様に、現在のミラー角度θが表示角度θ_Ｂと一致した場合は、Ｓ５０７に進み、部分画像Ｂを切り出して表示する。現在のミラー角度θが表示角度θ_Ｃと一致した場合は、Ｓ５０８に進み、部分画像Ｃを切り出して表示する。

　Ｓ１１２ではミラー調整信号を受けたかどうか判定し、受けた場合はＳ５０９に進み、前記Ｓ５０２で設定した表示角度θ_Ａ，θ_Ｂ，θ_Ｃの値をミラー調整信号に応じて変更する。Ｓ１１４以降は前記図５（ｂ）と同様である。

　このように、Ｓ５０３～Ｓ１１７を繰り返し実行することで、部分画像Ａ，Ｂ，Ｃを交互に表示し、その結果全体画像を表示することができる。本実施例によれば、１台のＨＵＤを用いながら映像の表示領域を拡大させて大画面の映像を表示させることができる。

　本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　１：車両、
　２：映像表示装置、
　３：ミラー、
　４：ミラー駆動部、
　５：車両情報取得部、
　６：スピーカ、
　７：ウィンドシールド、
　８：運転者の目（アイポイント）、
　９：虚像、
　１０：制御部、
　１１：電子制御ユニット（ＥＣＵ）、
　１５：光源調整部、
　１６：歪み補正部、
　１７：表示素子駆動部、
　１８：ミラー調整部、
　１９：重心算出部、
　２１：光源、
　２３：表示素子、
　２４：ＨＵＤ位置調整部、
　２５：ＨＵＤ駆動部、
　２６：投射角調整部、
　２７：投射角駆動部、
　２８：調光ミラー制御部、
　２９：調光ミラー電圧供給部、
　３０：調光ミラー、
　４１，４２，４３：回転モータ、
　４４，４５：可動アーム、
　５０：車両情報、
　６５：重心位置、
　７０：ウィンドシールド反射位置、
　１００，１００ａ：ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、
　１１９：荷重センサ、
　１２０：位置センサ。

Claims (13)

1. 　車両に搭載し、ウィンドシールドに映像光を投射して該ウィンドシールドの前方に虚像を結像させることで運転者に対して映像を表示する車両用映像表示装置において、
   　光源と表示素子を有し前記映像光を出射する映像表示部と、
   　前記映像表示部から出射された前記映像光を前記ウィンドシールドに向けて反射させるミラーと、
   　前記ミラーの角度と位置を変化させるミラー駆動部と、
   　前記ミラーの角度と位置の変化量を決定して前記ミラー駆動部を制御する制御部と、を備え、
   　前記制御部は、前記運転者の目の位置が変化しても前記虚像を視認できるとともに、前記運転者に対する映像の表示状態が変化しないように前記ミラーの角度と位置の変化量を連動させて決定することを特徴とする車両用映像表示装置。
2. 　請求項１に記載の車両用映像表示装置において、
   　前記制御部は前記運転者の目の位置が変化しても、前記ウィンドシールドにおける前記映像光の反射位置が変化しないように前記ミラーの角度と位置の変化量を連動させて決定することを特徴とする車両用映像表示装置。
3. 　請求項１に記載の車両用映像表示装置において、
   　前記制御部は前記運転者の目の位置が変化しても、前記運転者が前記虚像を見下ろす視線の角度が変化しないように前記ミラーの角度と位置の変化量を連動させて決定することを特徴とする車両用映像表示装置。
4. 　請求項１に記載の車両用映像表示装置において、
   　前記制御部は前記運転者の目の位置が変化しても、前記運転者が視認する前記虚像の位置が変化しないように前記ミラーの角度と位置の変化量を連動させて決定することを特徴とする車両用映像表示装置。
5. 　請求項１に記載の車両用映像表示装置において、
   　前記ミラー駆動部は、前記ミラーを回転させる回転モータを含む３個の回転モータと、各回転モータを連結する２個の可動アームからなるリンク機構で構成したことを特徴とする車両用映像表示装置。
6. 　請求項１に記載の車両用映像表示装置において、
   　前記制御部は、前記運転者の目の位置に応じて前記虚像を視認できるための前記ミラーの角度と位置の最適調整量を予め記憶しておくとともに、前記車両の運転席に設けた荷重センサと位置センサの検出結果から前記運転者の重心位置と目の位置を算出し、算出した目の位置に応じて前記ミラー駆動部に対し、前記記憶している前記ミラーの角度と位置の最適調整量だけ変化させるように制御することを特徴とする車両用映像表示装置。
7. 　車両に搭載し、ウィンドシールドに映像光を投射して該ウィンドシールドの前方に虚像を結像させることで運転者に対して映像を表示する車両用映像表示装置において、
   　光源と表示素子を有し前記映像光を出射する映像表示部と、
   　前記映像表示部から出射された前記映像光を前記ウィンドシールドに向けて反射させるミラーと、
   　前記運転者の目の位置または前記運転者の運転操作または前記車両の走行する道路状況に関する車両情報を取得する車両情報取得部と、
   　前記映像の表示領域を制御する表示領域制御手段と、を備え、
   　前記表示領域制御手段は、前記車両情報取得部により取得した車両情報に応じて、前記運転者から見た前記映像の表示領域を左右方向に移動させることを特徴とする車両用映像表示装置。
8. 　請求項７に記載の車両用映像表示装置において、
   　前記表示領域制御手段として、前記車両に対し前記車両用映像表示装置を左右方向に移動させる映像表示装置駆動部を備え、
   　前記映像表示装置駆動部は、モータの駆動力により前記車両用映像表示装置を曲線レールに沿って走行させる構成としたことを特徴とする車両用映像表示装置。
9. 　請求項７に記載の車両用映像表示装置において、
   　前記表示領域制御手段として、前記車両に対し前記車両用映像表示装置を左右方向に移動させる映像表示装置駆動部を備え、
   　前記映像表示装置駆動部は、モータの駆動力により前記車両用映像表示装置を直線レールに沿って走行させるとともに、回転ステージにより前記車両用映像表示装置を回転させて投射方向を変える構成としたことを特徴とする車両用映像表示装置。
10. 　請求項７に記載の車両用映像表示装置において、
    　前記表示領域制御手段として、前記映像表示部からの投射方向を変える投射角駆動部と、前記車両に対し前記ミラーを左右方向に移動させるミラー駆動部、を備え、
    　前記ミラー駆動部は、前記映像表示部からの投射方向に合わせて前記ミラーの位置を移動させることを特徴とする車両用映像表示装置。
11. 　請求項７に記載の車両用映像表示装置において、
    　前記映像表示部は広視野角の表示特性を有し、
    　前記ミラーとして、所定電圧を印加することで反射／非反射状態の切り替えが可能な複数の調光ミラーを配置し、
    　前記表示領域制御手段は、前記調光ミラーに電圧を印加する調光ミラー電圧供給部を制御し、前記複数の調光ミラーのうち映像の表示領域に対応する調光ミラーを反射状態とし、他の調光ミラーを非反射状態とすることを特徴とする車両用映像表示装置。
12. 　車両に搭載し、ウィンドシールドに映像光を投射して該ウィンドシールドの前方に虚像を結像させることで運転者に対して映像を表示する車両用映像表示装置において、
    　光源と表示素子を有し前記映像光を出射する映像表示部と、
    　前記表示素子に映像信号を供給する表示素子駆動部と、
    　前記映像表示部から出射された前記映像光を前記ウィンドシールドに向けて反射させるミラーと、
    　前記ミラーの角度を変化させるため往復運動または回転運動を行うミラー駆動部と、
    　前記表示素子駆動部と前記ミラー駆動部を制御する映像表示制御手段と、を備え、
    　前記映像表示制御手段は、前記ミラーの角度に応じて前記映像表示部により表示する映像を切り替えることを特徴とする車両用映像表示装置。
13. 　請求項１２に記載の車両用映像表示装置において、
    　前記映像表示制御手段は、表示する画像を前記ミラーの角度に対応させて複数の部分画像に分割し、前記部分画像を前記ミラーの角度の位置に応じて切り替えて表示することを特徴とする車両用映像表示装置。

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