平视显示装置的制作方法

本发明涉及一种在车辆的前挡风玻璃、合成器等上显示虚像的平视显示(Head-up Display)装置等。

背景技术

例如，已知有以使本车辆的导航用的箭头等贴附在路面上的方式进行显示的技术，换言之，已知有重叠在路面上而进行显示的技术。由于是将虚像显示面(成像面)与路面大致水平地进行配置，因此能够进行具有进深感的显示。

在本说明书中，有时将这样的显示称为“路面重叠显示”或“路面HUD显示，或简称为路面HUD”。另外，在本说明书中，有时将在位于路面之上的虚像显示面(例如，立设(竖立设置)于路面的虚像显示面(成像面)上显示虚像的情况称为“路上HUD显示，或简称为路上HUD”。

在专利文献1中，分别设置显示主图像的显示器和通过投影描绘副图像的投影仪以及曲面等的屏幕，例如在曲面的虚像显示面上形成路面HUD显示(副图像的虚像)，并且形成与该路面HUD显示(副图像的虚像)的一侧的端部连接的、相对于路面立设的显示(主图像的虚像)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第6232363号公报(例如图1、图2、【0013】、【0029】等)

在专利文献1中，需要分别设置显示主图像的显示器和用于显示副图像的投影仪以及屏幕，不可否认地使得显示光学系统的构造复杂化。

另外，在专利文献1中，虽然记载了实现基于主图像和副图像的虚像的立体化、一体化，但并没有记载关于通过并用重叠在路面上的显示和立设在路面上的显示来提高HUD装置的表现力。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种能够通过并用路面HUD以及路上HUD，提高表现力的HUD装置。

通过参照以下例示的方式和最佳的实施方式以及附图，本发明的其他目的对于本领域技术人员来说是显而易见的。

以下，为了容易理解本发明的概要，例示依据本发明的方式。

在第一方式中，平视显示装置是将显示光投影到设置于车辆的反射透光部件，与透过上述反射透光部件的实景重叠并通过被上述反射透光部件反射的显示光生成虚像而进行显示的平视显示(HUD)装置，

具有：图像显示部，上述图像显示部具有显示图像的显示面；显示控制部，上述显示控制部对上述虚像的显示加以控制；以及光学系统，上述光学系统包含将上述显示光投影到上述反射透光部件的光学部件，

作为虚像成像的成像面的虚像显示面从靠近上述车辆的一侧的近端部向远离上述车辆的一侧的远端部一体地延伸，并且相比于路面与上述近端部之间的第一距离，上述路面与上述远端部之间的第二距离更大，并且上述虚像显示面为平面或曲面，

进一步地，上述虚像显示面被划分(区分)为：

路面HUD区域，上述路面HUD区域显示重叠在上述路面上的虚像；以及

路上HUD区域，上述路上HUD区域位于比上述路面HUD区域靠远方的位置，并且显示位于比上述路面靠上侧的虚像，

上述显示控制部以从用户观察时的上述路面与处于比上述路面靠上侧的空间的边界即边界位置为基准，将上述显示面的图像显示区域划分为：与上述路面HUD区域对应的第一显示区域；和与上述路上HUD区域对应的第二显示区域，

在上述第一显示区域显示与上述路面重叠的第一图像，

在上述第二显示区域显示在比上述路面靠上侧所要显示的第二图像。

在本方式中，使用从靠近本车辆的一侧向远离本车辆的一侧延伸的一面的虚像显示面。对于该虚像显示面而言，相比于近端部，远端部处于更从路面抬起的状态，虚像显示面作为整体能够看作倾斜面。

当使用该倾斜面的虚像显示面时，能够在虚像显示面上的靠近本车辆的一侧的区域形成与路面重叠那样的显示(例如，导航用的箭头的显示)，另一方面，能够在远离的一侧的区域形成位于路面上的显示(例如，位于比路面靠上的标识等的显示)。以往，形成重叠在路面上的显示的HUD装置难以显示位于比路面靠上的标识等，在这一点上，多种显示受到限制，表现力有限。根据本方式，该限制被大幅减轻，能够进行并用路面HUD和路上HUD的多种显示。

在此，在倾斜的虚像显示面(成像面)的跟前侧形成重叠在路面上的显示的情况下，严格地说，虚像显示面与路面并不完全一致。但是，在形成贴附在路面上那样的显示时，人的眼睛根据每天的经验等，存在感知、感觉到该显示重叠在路面上的倾向，由此，例如，如果将与倾斜面的路面所形成的角度抑制得小到一定程度，则在一定程度的范围内，能够进行对于用户来说不适感少的路面HUD显示，换言之能够进行具有进深感的显示。

另一方面，如果倾斜的虚像显示面从路面的上浮大到一定程度，则用户感知、感觉到在该上浮大的区域形成的显示是位于比路面靠上侧的显示(换言之，是路上HUD显示)。

显示控制部考虑上述方面，以从HUD装置的用户观察时的路面与处于比路面靠上侧的空间的边界即边界位置为基准，将显示面(显示装置的显示面、屏幕的显示面等)的图像显示区域(换言之，图像可显示区域)划分为：与路面HUD区域对应的第一显示区域；和与路上HUD区域对应的第二显示区域。然后，执行如下显示控制：在第一显示区域显示与路面重叠的第一图像，另一方面，在第二显示区域显示在比路面靠上侧所要显示的第二图像。

根据本方式，通过在连续的一个虚像显示面上并用路面HUD以及路上HUD，能够进行多种显示，能够使HUD装置的表现力提高。

在从属于第一方式的第二方式中，也可以是，

从上述近端部向上述远端部一体地延伸的上述虚像显示面通过相对于上述光学系统的光轴倾斜地配置上述显示面而形成，

上述虚像显示面的平面或曲面的形状通过调整上述光学系统中的整个区域或一部分区域的光学特性、调整上述光学部件与上述显示面的配置、调整上述显示面的形状或这些的组合来进行调整。

根据本方式，能够将虚像显示面的形状调整成多种。因此，HUD装置的设计的自由度得以提高。

在从属于第一或第二方式的第三方式中，也可以是，

上述虚像显示面中的上述路上HUD区域设定在，上述用户观察配置于上述路上HUD区域的虚像时，绝对的距离感知钝化而不能够准确地感知远近感的远方，由此将上述路上HUD区域的虚像显示面设为疑似立面的虚像显示面。

在本方式中，着眼于以下方面，当人观察远方的像时，由于该像相当远，所以绝对的距离感知钝化，该人有时不能准确地感知远近感。通过将路上HUD区域设定在那样的远方，即使在路上HUD区域成像的虚像实际上具有进深，人也不能够感知(感觉)到该进深，会错觉成宛如以相同的距离立设。换言之，能够将路上HUD区域的虚像显示面作为疑似立面(宛如，相对于路面例如大致垂直地立设的面)。由此，能够没有不适感地显示立设在路上的道路标识、引导显示、广告等虚像。

在从属于第一至第三方式中的任一方式的第四方式中，也可以是，

从上述用户的视点或相当于上述视点的基准点到与从上述用户观察时的上述路面与处于比上述路面靠上侧的空间的边界即边界位置对应的、实际空间中的地点的距离设定为20m以上。

在本方式中，将人无法感知、感觉虚像的进深的远方的基准(阈值)设定为20m。对于处于20m左右的远方的物体来说难以感知、感觉到进深，因此以20m为基准。由此，具有20m以上的虚像显示距离的区域成为路上HUD区域。

在从属于第一至第四方式中的任一方式的第五方式中，也可以是，

具有检测上述路面的消失点的消失点检测部，

在将连接上述用户的视点或相当于上述视点的基准点和检测到的消失点的线段与上述虚像显示面相交的点设为虚像显示面上的消失点的情况下，

以在上述虚像显示面上的消失点的位置为基准，将靠近上述车辆的一侧的区域设为上述路面HUD区域，将远离上述车辆的一侧的区域设为上述路上HUD区域。

在本方式中，以虚像显示面上的消失点为基准，划分路面HUD区域和路上HUD区域。消失点检测部例如对拍摄本车辆的前方得到的摄像图像施加图像处理，例如算出(近似算出)路面的侧线、中心线等多条白线在有限的远方相交的位置，将其设为消失点。在道路弯曲时，例如能够使用近似曲线来求出消失点。

另外，将连接用户的视点或相当于视点的基准点和检测到的消失点的线段与虚像显示面相交的点设为虚像显示面上的消失点。

由于虚像显示面为倾斜面，所以虚像显示面与道路的路面严格来说并不一致。但是，从用户的角度来看，在虚像显示面上的比消失点(与检测出的实际的消失点对应的点)更靠跟前侧(靠近本车辆的一侧)的区域不会看成位于比路面靠上，因此能够设为能够进行与路面重叠的显示的区域，即路面HUD区域。

另一方面，在虚像显示面上的比消失点更靠远方侧的区域由于虚像显示面从路面大幅上浮，所以若在该区域显示虚像，则用户能够感觉到在比路面靠上侧形成显示。由此，该区域能够作为路上HUD区域使用。

如果将虚像显示面上的消失点设为虚像显示距离20m以上的地点，则远方侧的区域成为如上所述的疑似立面的路上HUD区域。由此，能够没有不适感地向用户提示标识、引导招牌、广告等的从路面垂直上方地立设的对象物、或与该对象物关联的信息。

在从属于第一至第五方式中的任一方式的第六方式中，也可以是，

上述第二图像是独立于上述第一图像的另一个单独的图像。

在本方式中，关于与路面HUD区域对应的第一图像和与路上HUD区域对应的第二图像，设为彼此独立的另一个单独的图像。因此，例如，通过第一、第二图像能够显示不同的信息(不同种类的信息等)，能够确保提示的信息的多样性。此外，在本发明中，并不否定第一、第二图像相互关联，两个图像被一体化而提示一个信息这样的信息提示方式。例如，当然也能够将在导航用的箭头中的、直线上的部分作为第一图像，前端的箭头的部分作为第二图像，让这些图像成为一体，提示本车辆的导向(诱导)信息。这样的信息提示方式在本发明中也是能够被允许的。然而，如上所述，通过使第一、第二图像不同，使各图像提示的信息是独立(或另一个单独)的，存在表现力变高，确保提示的信息的多样性的优点。

在从属于第一至第六方式中的任一方式的第七方式中，也可以是，

上述第一图像是表示上述车辆的状态的信息的图像、路径导向图像以及路径引导图像中的至少一种，

上述第二图像是限制速度信息的图像、设置在路上的各种标识的图像、路上的路径导向图像、路上的路径引导图像、设置在路上的招牌的图像以及设置在路上的广告的图像中的至少一种。

在本方式中，具体例示了第一、第二图像。由此，能够没有不适感地向用户提示有用的信息。

在从属于第一至第七方式中的任一方式的第八方式中，也可以是，

上述显示控制部在对与上述第一图像对应的第一虚像调整远近感的情况下，实施以下控制中的至少一个：通过上述显示面中的上述第一图像的显示位置的变更来控制虚像显示距离；以及进行基于对构成上述第一图像的显示对象的大小、形状、图案、色彩、阴影的有无、立体描绘中的至少一者的形态控制，

与上述第二图像对应的第二虚像仅实施上述形态控制，而不实施虚像显示距离的控制。

在本方式中，在对在路面HUD区域显示的第一虚像进行远近感的调整(换言之，进行远近显示)的情况下，能够调整虚像显示距离，或者进行基于显示对象的大小、形状等的变更的形态控制，或者实施(并用)上述两者。此处，作为虚像显示距离的调整方法，采用通过变更倾斜的虚像显示面上的显示位置来进行进深调整的方法。

另外，关于在路上HUD区域中显示的第二虚像，如上所述，由辐辏角的因素引起的人的进深感知的影响较小，绝对的距离感知钝化，所以不实施无用的虚像显示距离的控制。作为代替，进行显示对象的大小、形状等的形态控制来调整远近感。由此，能够通过适当的方法对第一、第二虚像实施远近感的调整。

在从属于第一至第八方式中的任一方式的第九方式中，也可以是，

当从上述第二图像显示在远方的时间点开始经过时间，上述第二图像与上述车辆的距离随着上述车辆向前方行进而变小时，上述显示控制部使上述第二图像的显示内容的至少一部分作为上述第一图像以与上述路面重叠的方式进行显示。

在本方式中，例如，当看起来远的标识等(第二虚像)随着时间经过而接近本车辆时，将该标识等的内容的至少一部分以贴附在路面上的方式进行显示，使从路上HUD显示向路面HUD显示(第一虚像)的迁移(切换)鲜明化。此后，例如，能够以与该路面HUD显示连接的方式显示新的车辆导向显示，或者以使刚刚切换后的路面HUD显示随着时间经过靠近本车辆，马上向后流动的方式进行显示控制。

换言之，当看起来远的标识等靠近，成为影响现实的方向盘操作等的阶段时，暂时作为拼接图像，将该标识的一部分或全部进行路面HUD显示，向用户明确地表示从路上HUD切换到路面HUD。由此，用户能够直观地理解今后主要通过路面HUD进行关于重要的标识等的信息的提示。因此，在该提示之后，例如通过进行导向显示等，能够进行没有不适感的顺畅的信息提示。如上所述，在上述切换时的路面HUD显示也能够看作用于与此后的导向显示等拼接的拼接显示。通过设置拼接显示，能够顺利地从路上HUD显示转移到路面HUD显示。

在从属于第一至第九方式中的任一方式的第十方式中，也可以是，

与上述路面HUD区域对应的上述虚像显示面的至少一部分位于比上述路面靠下侧。

在本方式中，允许路面HUD区域的虚像显示面的至少一部分位于比路面靠下侧。在此情况下，该虚像显示面上的第一虚像成像于比路面靠下。然而，观察该虚像的用户理解重叠在路面上的显示现实上并不位于路面之下，因此，用户根据常识来感知、感觉到第一虚像贴附在路面上。

由此，该第一虚像没有从路面上浮的感觉，看起来是紧密地贴附在路面上。因此，能够提高虚像的路面重叠的精度。根据本方式，通过准确地重叠在路面上的第一虚像和从路面立设的第二虚像，实现了充满真实感的高表现力的显示。

本领域技术人员能够容易地理解在不脱离本发明的精神的情况下能够进一步变更根据所例示的本发明的方式。

附图说明

图1(A)是用于对路面HUD显示进行说明的图，图1(B)～(D)是表示当虚像显示面为倾斜面时的显示方式的变化的图，图1(E)是表示显示部的显示面中的图像显示的一个例子(对应于图1(D)的例子)的图。

图2(A)是表示用户经由挡风玻璃视觉辨认的虚像的一个例子(包括路面HUD显示、路上HUD显示)的图，图2(B)是表示作为倾斜面的虚像显示面上的虚像显示的情况的图。

图3(A)是表示在图2(A)的例子中将路上HUD区域的虚像显示面疑似立面化时的显示例的图，图3(B)是表示作为倾斜面的虚像显示面上的虚像显示的情况的图。

图4(A)、(B)是用于说进行远近显示时的、远近调整的方法的图。

图5(A)、(B)是表示从路上HUD显示转移到路面HUD显示时的显示例的图。

图6(A)～(D)是表示虚像显示面的形状的例子以及虚像显示面与路面位置的位置关系的例子的图。

图7是表示基于HUD装置的、使用虚像显示面的虚像显示的例子的图。

图8是表示平视显示装置中的光学系统的具体例子的图。

图9是用于说明凹面镜(具有曲面的反射面的放大反射镜)的曲面形状以及焦点的例子的图。

图10是表示平视显示装置的系统结构的例子的图。

图11是用于对进行图5(A)、图5(B)所示的显示时的虚像显示距离的控制进行说明的图。

图12是表示HUD装置的整体的结构例的图。

图13是表示基于显示控制部的显示处理的顺序的一个例子的流程图。

符号说明

1 车辆(本车辆)

2 反射透光部件(挡风玻璃等)

3 虚像显示区域

7 方向盘

9 操作部

10 车辆(本车辆)

11 前面板

13 显示器(显示面板等)

17 前方摄像相机

19 驾驶场景判定部

21 图像处理部

22 用户

32 图像输出部

33 驱动部

34 虚像显示距离控制部

35 图像生成部

36 路面HUD区域/路上HUD区域检测部

37 虚像显示面位置调整部

38 俯仰角以及消失点位置算出部

39 消失点检测部

40 道路的路面

46 图像显示部(表示部：屏幕等)

47 显示面

52 光学系统

101 HUD装置

130 凹面镜

150 投光部

300 显示控制部

400 导航部(导航ECU)

500 通信部

502 GPS接收部

505 各种传感器

600 驾驶辅助系统

700 车载ECU

Z1 路面HUD区域

Z2 路上HUD区域

PS(PS3～PS7) 虚像显示面(倾斜面的虚像显示面)

G 虚像

G1 第一虚像(路面HUD区域用)

G2 第二虚像(路上HUD区域用)

U1 虚像显示面的近端部

U2 虚像显示面的中心位置(视角中心)

U3 虚像显示面的远端部

VP1 消失点

VP2 虚像显示面上的消失点

VP2’ 显示面上的与VP2对应的点

LN’ 显示面上的路面HUD与路上HUD的边界位置

RG1 与G1对应的第一图像

RG2 与G2对应的第二图像

具体实施方式

以下说明的最佳实施方式是为了容易理解本发明而使用的。因此，本领域技术人员应该注意本发明不被以下说明的实施方式进行不当限定。

参照图1。图1(A)是用于对路面HUD显示进行说明的图，图1(B)～(D)是表示当虚像显示面为倾斜面时的显示方式的变化的图，图1(E)是表示显示部的显示面中的图像显示的一个例子(对应于图1(D)的例子)的图。

在图1(A)中，从搭乘于车辆(本车辆)1的用户(驾驶者等)的视点(眼睛)A观察，作为成像面的虚像显示面PS1被设置为贴附在车辆1行驶的道路的路面40上。在该虚像显示面PS1上显示有虚像G。该虚像G对于用户而言看起来是重叠显示在路面40上。

有时将这样的显示方式的HUD装置称为“路面HUD装置”，另外，有时将以贴附在路面上的方式显示的显示方式称为“路面HUD显示”。

在图1(B)中，虚像显示面(成像面)PS2位于与图1(A)的虚像显示面PS1大致相同的位置，但虚像显示面PS2相对于路面40以规定角度θ1倾斜地设置。若使用这样的为倾斜面的虚像显示面PS2，则能够通过调整虚像G的位置，适当调整从用户的视点A(或者，与视点A对应的规定的基准点)到虚像显示面的距离即虚像显示距离。作为现有技术的认知仅限于图1(A)、(B)。

在图1(C)中，虚像显示面PS3与图1(B)同样是倾斜面，但在图1(C)的例子中，在路面的从靠近车辆1的位置到远离车辆1位置的相当大的范围内延伸。此外，虚像显示面PS3的相对于路面40的倾斜角是规定角度θ2。

如图所示，作为虚像成像的成像面的虚像显示面PS3一体地从靠近车辆1的一侧的近端部U1向远离车辆1的一侧的远端部U3延伸，并且路面40与远端部U3之间的第二距离h1比路面40与近端部U1之间的第一距离(在图1(C)中U1处于路面40上，因此距离为零)大，并且虚像显示面为平面(或曲面：关于曲面将在后面叙述)。此外，符号U2是虚像显示面PS3的中点(中心点)。另外，将与U1、U2、U3的各点对应的虚像显示距离设为L1、L2、L3。

进一步地，虚像显示面PS3被划分为：路面HUD区域Z1，上述路面HUD区域Z1显示重叠在路面40上的虚像；以及路上HUD区域Z2，上述路上HUD区域Z2位于比路面HUD区域Z1靠远方的位置，并且显示位于比路面40靠上侧的虚像。

另外，在将连接用户的视点A(或相当于视点的基准点)和路面40的消失点(设为水平线上的有限远点，由后述的消失点检测部(图13的符号39)检测出)VP1的线段与虚像显示面PS3相交的点设为虚像显示面上的消失点VP2的情况下，以虚像显示面上的消失点VP2的位置为基准，将靠近车辆1的一侧的区域设为路面HUD区域Z1，将远离车辆1的一侧的区域设为路上HUD区域Z2。

如图1(C)所示，由于虚像显示面PS3为倾斜面，所以虚像显示面PS3与道路的路面40严格来说并不一致。但是，从用户的角度来看，比在虚像显示面上的消失点(与检测出的实际的消失点VP1对应的点)VP2更靠跟前侧(靠近本车辆1的一侧)的区域不会看成位于比路面靠上，因此能够用作能够进行与路面40重叠的显示的区域，即路面HUD区域Z1。此外，虚像显示面上的消失点VP2与路面40的距离为“h0”。

如果虚像显示面PS3的从路面40的上浮为该“h0”以下，则用户不受该上浮的影响，能够感知、感觉到所显示的虚像G1贴附在路面40上。

另一方面，比在虚像显示面上的消失点VP2靠远方侧的区域的虚像显示面PS3从路面大幅上浮。例如，虚像显示面PS3的远端部U3的、与路面40的距离为“h1(＞h0)”。如果在远方侧的区域中显示虚像G2，则用户能够感觉到在比路面40靠上侧形成显示。由此，该区域能够作为路上HUD区域Z2使用。

接着，参照图1(D)。在图1(D)的例子中，路上HUD区域Z2被设定于，在用户观察配置在路上HUD区域Z2的虚像G2的情况下，绝对的距离感知钝化而不能准确地感知远近感的远方。换言之，作为路面HUD区域Z1与路上HUD区域Z2的边界的“虚像显示面上的消失点VP2”的虚像显示距离L2被设定为20m以上(20m更远)。

由此，能够将路上HUD区域Z2的虚像显示面设为疑似立面的虚像显示面。

在图1(D)的例子中，着眼于以下方面，当人观察远方的像时，由辐辏角的因素引起的进深感知的影响变小，绝对的距离感知钝化，虽知晓很远，但存在不能准确地感知其进深(远近感)的情况。通过将路上HUD区域Z2设定在那样的远方，即使在路上HUD区域Z2上成像的虚像G2实际上具有进深，但人也不能感知(感觉)到该进深，会错觉成宛如以相同的距离立设。

换言之，能够将路上HUD区域Z2的虚像显示面作为疑似立面(宛如，相对于路面例如大致垂直地立设的面)。在图1(D)中，虚像G2处于斜面上，但是对于观察其的用户(人)来说，看起来宛如立设在路面40上的虚像G2’。由此，例如，能够没有不适感地显示立设在路上的道路标识、引导显示、广告等虚像G2’。

虚像显示面PS3的沿着路面40的长度(延伸范围)例如能够设为10m～30m左右。

另外，虚像显示面PS3的相对于路面40的倾斜角θ2优选设定在大致1°≤θ2≤3°的范围。

例如，若将用户的平均的俯视角(lookdown angle)LDA(以视点A为基准的水平线与用户的视线方向所形成的角度)设为“3°”，将纵向(上下方向)视野角VFOV(与显示面的纵向的视角对应)设为“5°”，将L1(到近端部U1的虚像显示距离)设为“9m”，将L2(到虚像显示面上的消失点VP2的虚像显示距离)设为“20m”，将L3(到远端部U3的虚像显示距离)设为“30m”，则倾斜角θ2为“1.64°”。但是，是一个例子，并不限定于此。

接着，参照图1(E)。图1(E)表示基于显示控制部(图13的符号300)的显示控制的一个例子。此外，关于HUD装置的具体的结构将在后面叙述。

显示控制部(图13的符号300)以从用户(人)观察时的路面40与处于比路面40靠上侧的空间的边界即边界位置LN’(在此，由通过点VP2’的沿横向(与车辆1的宽度方向对应)延伸的线段表示)为基准，将显示部46的显示面47的图像显示区域45划分为：与路面HUD区域Z1对应的第一显示区域Z1’；和与路上HUD区域Z2对应的第二显示区域Z2’。此外，“点VP2’”是与图1(C)、(D)所示的与“虚像显示面上的消失点VP2”对应的显示面47上的点。

然后，显示控制部(图13中的符号300)使与路面40重叠的第一图像RG1(导航用的箭头61’和速度显示SP’)显示在第一显示区域Z1’，并且使显示在比路面40靠上侧的第二图像RG2(限制速度显示63’以及“通学路”的显示65’)显示在第二显示区域Z2’。

此外，根据光学系统的结构，图1(E)中的“视角上端”和“视角下端”有时存在相反的情况。此时，图1(E)的显示图像以上下反转的方式进行显示。

另外，在图1(E)中，U1’、U2’、U3’的各点与图1(C)、(D)中的U1、U2、U3的各点对应。

另外，在图1(E)中用虚线描绘的道路的侧线51、53、中心线55是通过对摄像车辆1的前方得到的图像施加图像处理而检测出的，各线在远方相交的点成为图1(C)、(D)所示的消失点VP1。如上所述，虚像显示面上的消失点是VP2，显示面47上的与该VP2对应的点是VP2’。

在图1(E)中，第一图像RG1也可以是表示车辆1的状态的信息(例如车速显示)的图像、路径导向图像(例如导航用的箭头的图像)以及路径引导图像(例如组合地名、地标和箭头得到的图像)中的至少一个。另外，第二图像RG2可以是限制速度信息的图像、设置在路上的各种标识的图像、路上的路径导向图像、路上的路径引导图像、设置在路上的招牌的图像以及设置在路上的广告的图像中的至少一个。此外，这些是示例。这样，通过使第一、第二图像的内容(意思、内容或者种类等)不同，能够向用户提示多种信息，HUD装置的表现力提高。

接着，参照图2。图2(A)是表示用户经由挡风玻璃视觉辨认的虚像的一个例子(包括路面HUD显示、路上HUD显示)的图，图2(B)是表示作为倾斜面的虚像显示面上的虚像显示的情况的图。此外，在图2中，对与上述的图共通的部分附加相同的符号(这一点在其他附图中也相同)。

在图2的例子中，车辆(本车辆)1的挡风玻璃(前玻璃)作为被投影部件(具备光的反射性和透光性的部件)发挥功能。被投影部件换言之是反射透光部件2。此外，作为被投影部件(反射透光部件2)的挡风玻璃也可以是合成器等。HUD装置将显示光投影到设置在车辆1的反射透光部件2上，与透过反射透光部件2的实景重叠，利用被反射透光部件2所反射的显示光生成虚像并加以显示。

图2(A)的显示例如图1(E)所示。通过在显示面47上形成需要的图像来实现。虚像显示于挡风玻璃(反射透光部件2)中的虚像显示区域3。

在图2(A)中，采用在先说明的图1(C)的虚像显示面PS3。此外，图2(B)是再次揭示图1(C)的图，内容是相同的。

如图2(A)所示，在第一显示区域Z1显示与路面40重叠的第一虚像G1(包括导航用的箭头61和速度显示SP)。此外，在第二显示区域Z2显示在比路面40靠上侧所要显示的第二虚像G2(“通学路”的显示63和“限制速度”(“40km/h”)的显示65)。

另外，在图2(A)中，符号51、53表示道路的侧线(实景)，符号55表示中心线(实景)。

另外，在图2(A)的例子中，在方向盘(广义上为转向手柄)7的附近设置有能够进行HUD装置等的开/关的切换、能够设定动作模式等的操作部9。另外，在前面板11的中央设置有显示装置(例如，液晶显示装置)13。显示装置13例如可以用于基于HUD装置的显示的辅助。此外，该显示装置13也可以是具有触摸面板等的复合型的面板。

另外，图2(B)是再次揭示图1(C)的图，内容是相同的，因此省略说明。

接着，参照图3。图3(A)是表示在图2(A)的例子中将路上HUD区域的虚像显示面疑似立面化时的显示例的图，图3(B)是表示作为倾斜面的虚像显示面上的虚像显示的情况的图。

在图3(A)中采用了在先说明的图1(C)的虚像显示面PS3。此外，图3(B)是再次揭示图1(C)的图，内容是相同的。另外，在图3(A)中，作为第二虚像G2，仅显示通学路的显示63。

如上所述，在将虚像显示面上的消失点VP2设为虚像显示距离20m以上的地点时，远方侧的区域成为疑似立面的路上HUD区域Z2。由此，能够没有不适感地向用户提示标识、引导招牌、广告等(有时将这些统称为假想标识信息)的从路面向垂直上方立设的对象物，或与该对象物相关联的信息。

另外，图3(B)是再次揭示图1(D)的图，内容是相同的，因此省略说明。

如以上说明的那样，在图2、图3的例子中，在车辆1的相当宽的前方范围设置有倾斜面的虚像显示面PS3。由此，能够在虚像显示面PS3上的靠近本车辆1的一侧的区域Z1形成与路面重叠的显示(例如，导航用的箭头的显示)，另一方面，在远离本车辆1的一侧的区域Z2形成位于路面上的显示(例如，位于比路面靠上的标识等的显示)。

以往，形成重叠在路面上的显示的HUD装置难以显示位于比路面靠上的标识等，在这一点上，多种显示受到限制，表现力有限。根据本实施例，该限制被大幅减轻，能够进行并用路面HUD和路上HUD的多种显示。由此，能够提高HUD装置的表现力。

接着，参照图4。图4(A)、(B)是用于说明进行远近显示时的远近调整的方法的图。另外，图4(A)与图3(A)相同。

在对第一虚像(重叠在路面上的虚像)G1调整远近感的情况下，能够通过显示面47中的第一图像RG1(参照图1(E))的显示位置的变更，来实施以下至少一种：变更虚像显示距离；以及进行基于对构成第一图像的显示对象的大小、形状、图案、色彩、阴影的有无、立体描绘中的至少一个的形态控制。

换言之，与路面HUD区域Z1对应的第一图像RG1能够通过位置变更来调整作为倾斜面的虚像显示面PS3上的进深。另外，对于第一图像RG1，通过变更大小、形状等，换言之，通过显示对象的形态控制，也能够调整远近感。另外，也能够并用上述两种方法。

另外，对与路上HUD区域Z2对应的第二虚像G2并不实施虚像显示距离的控制，仅实施显示对象物的形态控制。对于第二虚像G2而言，如上所述，由辐辏角的因素引起的人的进深感知的影响较小，绝对的距离的感知钝化，所以不实施无用的虚像显示距离的控制。作为代替，进行显示对象的大小、形状等形态控制来调整远近感。这样，能够通过适当的方法对第一、第二的各虚像G1、G2实施远近感的调整。

接着，参照图4(B)。图4(B)示出有通过变更作为倾斜面的虚像显示面上的虚像位置来变更虚像显示距离时的显示控制例。如图所示，在虚像显示面PS3的路面HUD区域Z2中，作为第一虚像G1的导航用的箭头61从靠近车辆1的一侧延伸到远离车辆1的一侧，显示位置越远，虚像显示距离越大，由此能够调整远近感。

另外，例如，当使车速显示(“40km/h”的显示)的显示位置改变时，距离车辆1越远，虚像显示距离越大，由此能够调整远近感。

如上所述，并不对路上HUD区域Z2中的第二虚像G2(“通学路”的显示63(引导显示))进行虚像显示距离的控制，而进行基于大小(尺寸)、形状等的变更的远近感的调整。

由此，例如对于包含多种内容的虚像也能够进行适当的虚像显示距离的调整，能够进行具有所期望的远近感的高品质的虚像的显示。

接着，参照图5。图5(A)、(B)是表示从路上HUD显示转移到路面HUD显示时的显示例的图。

在图5(A)中，作为第二虚像(相对于路面立设的虚像)，显示有出口引导标识G2-1以及方向引导标识G2-2。当看起来远的这些标识的虚像G2-1、G2-2随着时间经过而接近本车辆1时，将该标识等的内容的至少一部分(此处，设为提示对用户来说最重要的信息的出口引导标识G2-1的内容的全部)以贴附在路面40上的方式暂时显示。换言之，引导标识G1-1重叠在路面40上进行显示。由此，从路上HUD显示(具体而言，基于第二虚像的车辆引导)向路面HUD显示(具体而言，基于第一虚像的车辆导向)的迁移(切换)鲜明化。

然后，例如，执行以使刚刚切换后的路面HUD显示G1-1随着时间经过而接近本车辆1那样的显示控制。

在图5(B)的驾驶场景中，接近朝向出口而变更车辆1的行进路线的时机。此时，以与作为路面HUD显示的出口引导标识G1-1连接的方式，显示新的车辆导向显示G1-2，进行用于将车辆1可靠地引导至出口的引导。

此外，此后，出口引导标识G1-1也可以以随着时间经过而流向车辆1的后方的方式进行显示控制。

换言之，当看起来远的标识等接近，成为影响现实的方向盘操作等的阶段时，暂时作为拼接图像，将该标识的一部分或全部进行路面HUD显示，向用户明确地表示从路上HUD切换到路面HUD。

由此，用户能够直观地理解今后主要在路面HUD上进行关于重要的标识等的信息的提示。因此，在该提示之后，例如通过进行导向显示等，能够进行没有不适感的顺畅的信息提示。

如上所述，上述切换时的路面HUD显示(与路面重叠地显示的出口引导标识G1-1)也能够看作是用于与此后的导向显示(G1-2)等拼接的“拼接显示”。通过设置“拼接显示”，能够顺利地从路上HUD显示向路面HUD显示转移(换言之，唐突感少的显示)。这样，实现了现有技术中困难的具有临场感的动态的虚像显示控制，HUD装置的表现力显著提高。

接着，参照图6。图6(A)～(D)是表示虚像显示面的形状的例子以及虚像显示面与路面位置的位置关系的例子的图。

在图6(A)的例子中，虚像显示面PS4是其形状为直线状的斜面，并且其整体位于路面40上。另外，在图6(B)的例子中，虚像显示面PS5是其形状为直线状的斜面，并且靠近本车辆1的一侧的倾斜面位于比路面40靠下方。

另外，在图6(C)的例子中，虚像显示面PS6是其形状为曲线状的斜面(曲面的斜面)，并且其整体位于路面40上。另外，在图6(D)的例子中，虚像显示面PS7是其形状为曲线状的斜面(曲面的斜面)，并且靠近本车辆1的一侧的倾斜面位于比路面40靠下方。

与上述路面HUD区域对应的上述虚像显示面的至少一部分也可以位于比上述路面靠下侧。

这样，在本实施例中，能够采用的虚像显示面的种类丰富。另外，如图6(B)、(D)的例子那样，容许路面HUD区域的虚像显示面的至少一部分位于比路面靠下侧。

在此情况下，该虚像显示面上的第一虚像在比路面40靠下成像。然而，观察该虚像的用户理解重叠在路面40上的显示现实上并不位于路面40之下，因此，用户根据该常识感知、感觉第一虚像贴附在路面40上。

由此，该第一虚像看起来并没有从路面40的上浮感，而是紧密贴附在路面40上。因此，能够提高虚像的路面重叠的精度。根据本实施例，通过准确地重叠在路面40上的第一虚像(既有在路面40上成像的情况，也在路面40之下成像的情况)和从路面40立设的第二虚像(在位于比路面40靠上的虚像显示面上显示的虚像)，实现充满临场感的表现力高的显示。

接着，参照图7。图7是表示基于HUD装置的、使用了虚像显示面的虚像显示的例子的图。另外，在图7中示出了四种虚像显示面，但这些与图6所示的例子相同，对各虚像显示面附加与图6相同的符号。

另外，在图7中，将沿着车辆1的前方的方向(也称为前后方向)设为Z方向，将沿着车辆1的宽度(横向宽度)的方向(左右方向)设为X方向，将车辆1的高度方向(与平坦的路面40垂直的线段的、远离路面40的方向)设为Y方向。

另外，在以下的说明中，在虚像显示面的形状的说明等中，进行上、下这样的表达。在此，为了便于说明，将沿着与路面40垂直的线段(法线)的方向设为上下方向。在路面为水平的情况下，铅直向下为下方，其相反方向为上方。这一点也可适用于上述附图的说明。

如图所示，在车辆(本车辆)1的仪表盘的内部搭载有本实施例的HUD装置(并用路面HUD以及路上HUD的HUD装置)101。

HUD装置101具有：具有显示图像的显示面47的图像显示部(在此为屏幕)46；包含将显示图像的显示光K投影到作为反射透光部件的挡风玻璃(反射透光部件2)上的光学部件的光学系统120；以及投光部(图像投射部)150，光学部件具备具有反射面139的凹面镜(放大反射镜)130，该凹面镜130的反射面139具有适合于在靠近本车辆1的一侧以路面40作为重叠对象物来显示虚像，在远离本车辆1的一侧进行从路面40立设的显示的形状(包括曲面)。反射面139的形状对虚像显示面PS4～PS7的形状、与路面的关系产生相当大的影响。

此外，虚像显示面PS4～PS7的形状除了受到凹面镜130的反射面139的形状(包括曲面)的影响以外，还受到挡风玻璃(反射透光部件2)的曲面形状、搭载于光学系统120内的其他光学部件(例如校正镜)的形状影响。另外，还受到显示面47的形状(一般为平面，但整体或一部分可以为非平面)、显示面47相对于反射面139的配置的影响。其中，凹面镜130是放大反射镜，对虚像显示面的形状造成的影响相当大。另外，如果凹面镜130的反射面139的形状不同，则实际上虚像显示面的形状产生变化。

另外，从近端部U1向远端部U3一体地延伸的虚像显示面P4～P7通过相对于光学系统的光轴(与主光线对应的主光轴)以不足90度的交叉角度倾斜地配置图像显示部(显示部)46的显示面47而形成。

另外，虚像显示面P4～P7的平面或曲面的形状可以通过调整光学系统的整个区域或部分区域的光学特性、调整光学部件与显示面47的配置、调整显示面47的形状或者这些的组合来进行调整。这样，能够将虚像显示面的形状调整成多种。因此，HUD装置的设计的自由度得以提高。

接着，参照图8。图8是表示平视显示装置中的光学系统的具体例子的图。

HUD装置101具有：投光部151；作为图像显示部的屏幕161；反射镜133；凹面镜131；和控制部171，上述控制部171(也能够称为显示控制装置或者显示控制部)由从外部的传感器、其他ECU取得信息的I/O接口、处理器、存储器以及存储在存储器中的计算机程序等构成。

另外，凹面镜131的角度能够通过由致动器构成的旋转机构175的动作来适当进行调整。另外，屏幕161的倾斜、位置能够通过由图像显示部的致动器构成的调整部173来适当进行调整。此外，具体而言，屏幕161的倾斜能够是相对于投光部151的光轴的倾斜，或者相对于光学系统的光轴的倾斜或者相对于投光部发出的光的主光路(主光线)的倾斜。控制部171统一地控制投光部151的动作、旋转机构175的动作、图像显示部的调整部173的动作等。此外，参照符号K表示显示光(出射光)。通过从各种角度调整光学系统的特性，例如能够增加虚像显示面的曲面的形状的变化，另外，也能够更高精度地对曲面的曲率等进行调整。

接着，参照图9。图9是用于说明凹面镜(具有曲面的反射面的放大反射镜)的曲面形状以及焦点的例子的图。图9所示的凹面镜135具有α、β、γ各部，各部的曲率半径大致设定为大、小、小。此外，参照符号163表示作为图像显示部的屏幕。另外，虚线所示的光路表示沿着凹面镜135(更广义上为光学系统)的光轴的主光路(主光线)。

根据凹面镜135的曲率半径的变化，凹面镜135具有由F1～F5的各点所示的焦点。能够根据包含该焦点的轨迹所示的曲面的形状来改变虚像显示面的形状(弯曲的程度、平坦性等)。例如，考虑到了阶段性地微调整凹面镜135的α、β、γ的各部的曲率半径，或者使其连续地变化等各种变化。在本实施方式中采用如下设计方法：不是如以往那样校正凹面镜与挡风玻璃的像差引起的变形，而允许虚像显示面包含曲面的形状，通过高精度地自如地控制包含该曲面的形状，从而利用人眼的特性，确保平坦性，或者，在路面HUD区域Z1中，使人感觉没有上浮等地重叠在重叠对象物(路面等)上。

接着，参照图10。图10是表示平视显示装置的系统结构的例子的图。

接着，参照图19。图19是表示平视显示装置的系统结构的例子的图。图19所示的系统具有显示控制装置740、对象物检测部801、车辆信息检测部803、显示部12、第一致动器177以及第二致动器179。显示控制装置740具有I/O接口741、处理器742以及存储器743。显示控制装置740、对象物检测部801以及车辆信息检测部803与通信线(BUS等)连接。

显示控制装置740例如能够作为图8所示的控制部(显示控制装置、显示控制部)171使用。另外，第一致动器177、第二致动器179能够作为图8所示的旋转机构179、调整部173利用，另外，也能够利用于单独地调整图8所示的光学系统120的整体、细节部分。这些也能够称为光学系统的调整系统。

另外，对象物检测部801例如能够由设置在车辆1上的车外传感器、车外相机构成。另外，车辆信息检测部803例如能够由速度传感器、车辆ECU、车外通信设备、检测眼睛的位置的传感器、检测车辆1的俯仰角(倾斜角)的横摆角速度传感器(yaw rate sensor)等，或者高度传感器(height sensor)构成。显示控制装置740也能够根据对象物检测部801的检测信息、来自车辆信息检测部803的信息，例如实现一边使光学系统最佳地进行动作，一边上述的将路面HUD和路上HUD并用的HUD装置。

此外，一个或一个以上的处理器742例如能够获得路面40的位置，基于路面40以虚像显示面的至少一部分例如配置在路面40之下的方式驱动第一致动器173、第二致动器175中的至少一个。

接着，参照图11。图11是用于对进行图5(A)、图5(B)所示的显示时的虚像显示距离的控制进行说明的图。此外，在图11中，符号22表示用户，另外，符号K表示显示光。

如图所示，显示相对于路面40立设的出口引导标识G2-1，在时刻t2，作为拼接显示，以重叠在路面40上的方式显示出口引导标识G1-1(显示内容与G2-1相同)。

接着，在时刻t3，在更靠近车辆1的位置显示出口引导标识G1-1。

接着，在时刻t4～t6，显示车辆导向显示G1-2，接着，在时刻t7，在更靠近车辆1的位置显示出口引导标识G1-1。这样的虚像显示位置的控制通过显示控制部(例如，图12的符号300)来实施。

图12是表示HUD装置的整体的结构例的图。此外，在图12中设置有光学系统52，但作为该光学系统52的结构，采用与前面图7所示的结构相同的结构。对与图5相同的部分附加相同的符号。

在图12的例子中设置有：光学系统52；具有根据利用前方摄像相机17的摄像图像进行图像处理的图像处理部21的驾驶场景判定部19；以及导航部(导航ECU)400。

光学系统52具有：投光部150；具备形成图像M的显示面47的屏幕(图像显示部)46；以及凹面镜130。显示光K从光学系统52朝向挡风玻璃(反射透光部件2)出射，其结果是，如前面说明的那样，例如在倾斜面的虚像显示面PS上显示虚像G。

显示控制部300具有图像输出部32、驱动部33、虚像显示距离控制部34、图像生成部35、路面HUD区域/路上HUD区域检测部36、虚像显示面位置调整部37以及消失点检测部39(包括俯仰角以及消失点位置算出部38)。

导航部(导航ECU)400具有进深映射部402、导航信息(道路引导信息、道路标识信息等)生成部404、驾驶路径信息取得部406、本车辆位置信息取得部408、地图信息取得部410以及储存部(作为地图、道路引导信息、道路标识等的数据库发挥功能)412。车载ECU700收集的车辆信息等经由总线(BUS)提供给导航部(导航ECU)400。

另外，通信部500例如也可以将通过与设置在车辆10的外部的驾驶辅助系统600的无线通信而取得的各种信息适当地提供给导航部400的本车辆位置信息取得部408以及地图信息取得部410。另外，也可以将GPS接收部502从GPS卫星接收到的位置信息等适当地供给到导航部400的本车辆位置信息取得部408以及地图信息取得部410。

另外，在车辆1上设置有各种传感器(包括俯仰角检测用的横摆角速度传感器)505。另外，由车载ECU700收集的各种信息经由BUS被提供给导航部400，另外，各种信息的一部分也被供给到消失点检测部39(俯仰角以及消失点位置算出部38)。

在显示控制部300中，在消失点检测部39中包括的俯仰角以及消失点位置算出部38基于从图像处理部21供给的图像信息以及从车载ECU700供给的各种传感器的信息等来算出车辆1的当前的俯仰角，考虑该俯仰角、用户22的视点A的位置等来算出消失点(图1中的VP1、VP2)的位置。

另外，虚像显示面位置调整部37在根据从驾驶场景判定部19提供的信息而判定为车辆1例如来到上坡(或者下坡)时，考虑俯仰角等，调整(补正)虚像显示面PS的斜面的位置(相对于路面的相对位置)。另外，在补正虚像显示面PS的位置时，俯仰角以及消失点位置算出部38再次取得补正后的虚像显示面上的消失点位置(图1的VP2)。

路面HUD区域/路上HUD区域检测部36以虚像显示面PS中的消失点VP2的位置为边界划分为路面HUD区域Z1和路上HUD区域Z2。

另外，虚像显示距离控制部34基于从导航部(导航ECU)400供给的作为显示对象的标识等的进深信息等，决定标识等在显示面47上的显示位置，由此调整虚像显示距离。

图像生成部35如图1(E)中说明的那样，基于输入的各种信息，生成在显示面47上显示的图像(原图像)。所生成的图像(原图像)被供给到图像输出部32。图像输出部32将图像(原图像)的数据cv供给到光学系统52的投光部150。另外，驱动部33例如将用于使凹面镜130转动的控制信号rvs供给至致动器(图10的符号177以及179等)。

接着，参照图13。图13是表示基于显示控制部的显示处理的顺序的一个例子的流程图。

首先，取得俯仰角以及消失点位置(步骤S1)。接着，考虑车辆的俯仰角(倾斜角)等，进行虚像显示面的位置调整(位置补正)(步骤S2)。接着，检测路面HUD区域/路上HUD区域(步骤S3)。

接着，在路上HUD区域显示路上用虚像，在路面HUD区域显示路面用虚像(步骤S4)。

在步骤S4中，当虚像显示距离超过20m时，进行基于尺寸、形状等的形态控制(形态变化)的远近显示，当虚像显示距离在20m以下时，进行基于倾斜面上的显示位置变更的虚像显示距离的变更以及基于形态控制(形态变化)的远近显示的至少一者。另外，在使显示在路上HUD区域的路上显示转移到路面显示时，在该切换时，以贴附在路面上的方式显示与路上显示的含义内容连续的显示(拼接显示)，此后，根据需要通过距离变更控制，使该显示以接近车辆的方式移动来调整远近感，根据需要追加显示新的图像。

如以上说明的那样，根据本发明的实施方式，通过在由连续的一个面构成的虚像显示面上并用路面HUD以及路上HUD，能够进行多种显示，能够提高HUD装置的表现力。

在本说明书中，车辆这一用语在广义上也能够解释为交通工具。另外，关于“标识”，也考虑例如对车辆的行驶有用的广义的导航信息这样的观点等，广义地进行解释。另外，在HUD装置中也包含作为模拟器(例如飞机的模拟器)使用的装置。

另外，由上述的路面HUD显示提供的信息是例如像车速信息、重叠在路面上的箭头、限制速度信息等那样的、直到用户(驾驶者)进行基于该信息的对应、操作为止的距离或时间在某种程度上接近的信息，有时将这些统称为近距离信息或近方信息。

另外，在上述路上HUD显示中提供的信息是例如像转向信息、引导标识等那样的、直到用户(驾驶者)进行基于该信息的对应、操作为止在某种程度上还有距离或时间的信息，有时将这些统称为远距离信息或远方信息。

本发明并不限定于上述例示的实施方式，另外，本领域技术人员能够容易地将上述例示的实施方式变更到权利要求书所包含的范围。