CN114503010A - 平视显示器 - Google Patents

Abstract

平视显示器(20)具有：图像生成部(24)，其将用于生成规定的图像的光射出；以及反射部，其以由图像生成部(24)射出的光向挡风玻璃或者合成器照射的方式使光反射。图像生成部(24)具有：变化图像生成部(24A)，其生成规定的图像之中的与车辆的状况相应地变化的变化图像；以及固定图像生成部(24B)，其生成规定的图像之中的与状况无关而是固定的固定图像。

Description

平视显示器

技术领域

本发明涉及平视显示器。

背景技术

将来，预想到在公路上通过自动驾驶模式行驶中的车辆和通过手动驾驶模式行驶中的车辆混合行驶的情况。

预想到在将来的自动驾驶社会中，车辆和人类之间的视觉交流会变得越来越重要。例如，预想到车辆和该车辆的乘员之间的视觉交流会变得越来越重要。在这点，能够使用平视显示器(HUD)而实现车辆和乘员之间的视觉交流。平视显示器使图像、影像投影于挡风玻璃、合成器，将该图像通过挡风玻璃、合成器而叠加于现实空间使乘员视觉识别，由此能够实现所谓的AR(Augmented Reality)。

作为平视显示器的一个例子，在专利文献1公开了具有用于使用透明的显示介质对立体的虚像进行显示的光学系统的显示装置。该显示装置在挡风玻璃或者合成器上，向驾驶员的视野内投射光。投射出的光的一部分将挡风玻璃或者合成器透过，但另一部分被挡风玻璃或者合成器反射。该反射光朝向驾驶员的眼睛。驾驶员将进入眼睛的反射光觉察为虚像，即，看起来是以越过挡风玻璃、合成器可见的实际存在的物体为背景，隔着挡风玻璃、合成器而处于相反侧(汽车的外侧)的物体的像。

专利文献1：日本特开2018－45103号公报

发明内容

另外，在已有的平视显示器中，对于将虚像(图像)的显示范围扩展的结构存在改善的余地。

因此，本发明的目的在于，提供能够以低成本将图像的显示范围扩展的平视显示器。

为了达到上述目的，本发明的一个方案所涉及的平视显示器设置于车辆，构成为将规定的图像朝向所述车辆的乘员进行显示，

该平视显示器具有：

图像生成部，其射出用于生成所述规定的图像的光；以及

反射部，其以由所述图像生成部射出的所述光向挡风玻璃或者合成器照射的方式使所述光反射，

所述图像生成部具有：变化图像生成部，其生成所述规定的图像之中的与所述车辆的状况相应地变化的变化图像；以及固定图像生成部，其生成所述规定的图像之中的与所述状况无关而是固定的固定图像。

根据上述结构，能够附加于变化图像而生成固定图像，因此不增大高成本的变化图像生成部，就能够将图像显示范围扩展。

为了达到上述目的，本发明的另一方案涉及的平视显示器设置于车辆，构成为将规定的图像朝向所述车辆的乘员进行显示，

该平视显示器具有：

变化图像生成部，其射出用于生成所述规定的图像之中的与所述车辆的状况相应地变化的变化图像的光；

反射部，其以由所述变化图像生成部射出的所述光向挡风玻璃或者合成器照射的方式使所述光反射；以及

固定图像生成部，其生成所述规定的图像之中的与所述状况无关而是固定的固定图像，

所述固定图像生成部具有：

光源；

光学部件，其使从所述光源射出的光透过或者反射；以及

遮光部件，其设置于隔着所述光学部件而与所述光源的相反侧，与所述固定图像的形状相对应地使所述光透过。

根据上述结构，能够附加于变化图像而生成固定图像，因此不增大高成本的变化图像生成部，就能够将图像显示范围扩展。

发明的效果

根据本发明，能够提供能够以低成本将图像的显示范围扩展的平视显示器。

附图说明

图1是具有第一实施方式所涉及的平视显示器(HUD)的车辆用系统的框图。

图2是表示HUD的结构的示意图。

图3A是表示图像生成部的结构的示意图。

图3B是将图3A的图像生成部构成的固定图像生成部的示意图。

图4是表示将虚像对象形成的变化图像和固定图像的一个例子的图。

图5是表示将虚像对象形成的变化图像和固定图像的另一例的图。

图6A是表示第二实施方式所涉及的图像生成部的结构的示意图。

图6B是将图6A的图像生成部构成的固定图像生成部的示意图。

图7是表示第一变形例所涉及的HUD的示意图。

图8是表示第三实施方式所涉及的图像生成部的结构的示意图。

图9是表示由第三实施方式所涉及的图像生成部生成的将虚像对象形成的变化图像和固定图像的图。

图10是表示第三实施方式的变形例所涉及的图像生成部的结构的示意图。

图11是具有第四实施方式所涉及的平视显示器(HUD)的车辆用系统的框图。

图12是表示图11的HUD的结构的示意图。

图13是表示图11的HUD所具有的固定图像生成部的结构的示意图。

图14是表示第二变形例所涉及的HUD的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式(以下，称为本实施方式)进行说明。对于本附图所示的各部件的尺寸，为了便于说明，有时与实际的各部件的尺寸不同。

另外，在本实施方式的说明中，为了便于说明，有时适当提及“左右方向”、“上下方向”、“前后方向”。这些方向是关于图2所示的HUD(Head－UpDisplay)20而设定的相对的方向。在这里，“左右方向”是包含“左方向”及“右方向”的方向。“上下方向”是包含“上方向”及“下方向”的方向。“前后方向”是包含“前方向”及“后方向”的方向。左右方向在图2中没有示出，但是与上下方向及前后方向正交的方向。

以下参照图1对具有本实施方式所涉及的HUD 20的车辆系统2进行说明。图1是车辆系统2的框图。搭载有该车辆系统2的车辆1是能够通过自动驾驶模式行驶的车辆(汽车)。

如图1所示，车辆系统2具有车辆控制部3、传感器5、照相机6、雷达7、HMI(HumanMachine Interface)8、GPS(Global Positioning System)9、无线通信部10和存储装置11。另外，车辆系统2具有转向致动器12、转向装置13、制动致动器14、制动装置15、加速致动器16和加速装置17。并且，车辆系统2具有HUD 20。

车辆控制部3构成为对车辆1的行驶进行控制。车辆控制部3例如由至少一个电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)构成。电子控制单元包含具有大于或等于1个处理器及存储器的计算机系统(例如，SoC(System on a Chip)等)以及由晶体管等有源元件及电阻等无源元件构成的电子电路。处理器例如包含CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)及TPU(Tensor ProcessingUnit)之中的至少一个。CPU可以由多个CPU内核构成。GPU可以由多个GPU内核构成。存储器包含ROM(Read Only Memory)和RAM(Random Access Memory)。在ROM可以存储车辆控制程序。例如，车辆控制程序可以包含自动驾驶用的人工智能(AI)程序。AI程序是通过使用多层神经网络的有教师或者无教师机器学习(特别地，深度学习)构建出的程序(训练好的模型)。在RAM可以暂时地存储有车辆控制程序、车辆控制数据和/或表示车辆1的周边环境的周边环境信息。处理器可以构成为将从在ROM中存储的各种车辆控制程序指定出的程序在RAM上展开，通过与RAM的协同动作而执行各种处理。另外，计算机系统可以由ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field－Programmable GateArray)等非罗曼型计算机构成。并且，计算机系统可以由罗曼型计算机和非罗曼型计算机的组合而构成。

传感器5包含加速度传感器、速度传感器及陀螺仪传感器之中的至少一个。传感器5构成为对车辆1的行驶状态进行检测，将行驶状态信息输出至车辆控制部3。传感器5可以还具有检测驾驶员是否就坐于驾驶席的就座传感器、检测驾驶员的面部的方向的面部朝向传感器、检测外部天气状态的外部天气传感器及检测在车内是否有人的人体感应传感器等。

照相机6例如是包含CCD(Charge－Coupled Device)、CMOS(互补型MOS)等拍摄元件的照相机。照相机6包含大于或等于一个外部照相机6A和内部照相机6B。

外部照相机6A构成为在取得表示车辆1的周边环境的图像数据后，将该图像数据发送至车辆控制部3。车辆控制部3基于发送出的图像数据而取得周边环境信息。在这里，周边环境信息可以包含与存在于车辆1的外部的对象物(行人、其他车辆、标识等)相关的信息。例如，周边环境信息可以包含与存在于车辆1的外部的对象物的属性相关的信息和与对象物相对于车辆1的距离、位置相关的信息。外部照相机6A可以作为单眼照相机而构成，也可以作为立体照相机而构成。

内部照相机6B构成为配置于车辆1的内部，并且取得表示乘员的图像数据。内部照相机6B例如作为对乘员的视点E(利用图2后面记述)进行追踪的眼动追踪照相机起作用。内部照相机6B例如设置于后视镜的附近或者仪表板的内部等。

雷达7包含毫米波雷达、微波雷达及激光雷达(例如，LiDAR单元)之中的至少一个。例如，LiDAR单元构成为对车辆1的周边环境进行检测。特别地，LiDAR单元构成为在取得表示车辆1的周边环境的3D映射数据(点群数据)后，将该3D映射数据发送至车辆控制部3。车辆控制部3基于发送出的3D映射数据对周边环境信息进行确定。

HMI 8由接受来自驾驶员的输入操作的输入部和将行驶信息等朝向驾驶员输出的输出部构成。输入部包含方向盘、加速踏板、制动踏板、对车辆1的驾驶模式进行切换的驾驶模式切换开关等。输出部是对各种行驶信息进行显示的显示器(除了HUD以外)。

GPS 9构成为取得车辆1的当前位置信息，将该取得的当前位置信息输出至车辆控制部3。

无线通信部10构成为从其他车辆接收与存在于车辆1的周围的其他车辆相关的信息(例如，行驶信息等)，并且将与车辆1相关的信息(例如，行驶信息等)发送至其他车辆(车车间通信)。另外，无线通信部10构成为从信号机、标志灯等基础设施设备对基础设施信息进行接收，并且将车辆1的行驶信息发送至基础设施设备(路车间通信)。另外，无线通信部10构成为从行人所便携的便携型电子仪器(智能手机、平板、可穿戴设备等)对与行人相关的信息进行接收，并且将车辆1的本车辆行驶信息发送至便携型电子仪器(人车间通信)。车辆1可以在与其他车辆、基础设施设备或者便携型电子仪器之间通过点对点模式进行直接通信，也可以经由访问点进行通信。并且，车辆1可以经由未图示的通信网络而与其他车辆、基础设施设备或者便携型电子仪器进行通信。通信网络包含互联网、局域网(LAN)、广域网络(WAN)及无线访问网络(RAN)之中的至少一个。无线通信标准例如是Wi－Fi(注册商标)、Bluetooth(注册商标)、ZigBee(注册商标)、LPWA、DSRC(注册商标)或Li－Fi。另外，车辆1可以使用第5代移动通信系统(5G)而与其他车辆、基础设施设备或者便携型电子仪器进行通信。

存储装置11是硬盘驱动器(HDD)、SSD(Solid State Drive)等外部存储装置。在存储装置11可以存储有2维或3维的地图信息和/或车辆控制程序。例如，3维的地图信息可以由3D映射数据(点群数据)构成。存储装置11构成为与来自车辆控制部3的请求相应地，将地图信息、车辆控制程序输出至车辆控制部3。地图信息、车辆控制程序可以经由无线通信部10和通信网络被更新。

在车辆1通过自动驾驶模式行驶的情况下，车辆控制部3基于行驶状态信息、周边环境信息、当前位置信息、地图信息等，自动地生成转向控制信号、加速控制信号及制动控制信号之中的至少一个。转向致动器12构成为从车辆控制部3接收转向控制信号，基于接收到的转向控制信号对转向装置13进行控制。制动致动器14构成为从车辆控制部3接收制动控制信号，基于接收到的制动控制信号对制动装置15进行控制。加速致动器16构成为从车辆控制部3接收加速控制信号，基于接收到的加速控制信号对加速装置17进行控制。如上所述，车辆控制部3基于行驶状态信息、周边环境信息、当前位置信息、地图信息等，自动地对车辆1的行驶进行控制。即，在自动驾驶模式中，车辆1的行驶由车辆系统2自动控制。

另一方面，在车辆1通过手动驾驶模式行驶的情况下，车辆控制部3按照驾驶员针对加速踏板、制动踏板及方向盘的手动操作，生成转向控制信号、加速控制信号及制动控制信号。如上所述，在手动驾驶模式中，通过驾驶员的手动操作而生成转向控制信号、加速控制信号及制动控制信号，因此车辆1的行驶由驾驶员控制。

如上所述，驾驶模式由自动驾驶模式和手动驾驶模式构成。自动驾驶模式例如由完全自动驾驶模式、高级驾驶辅助模式和驾驶辅助模式构成。在完全自动驾驶模式中，车辆系统2自动地进行转向控制、制动控制及加速控制的全部行驶控制，并且驾驶员不是能够驾驶车辆1的状态。在高级驾驶辅助模式中，车辆系统2自动地进行转向控制、制动控制及加速控制的全部行驶控制，并且虽然驾驶员处于能够驾驶车辆1的状态，但并不驾驶车辆1。在驾驶辅助模式中，车辆系统2自动地进行转向控制、制动控制及加速控制之中的一部分的行驶控制，并且在车辆系统2的驾驶辅助下驾驶员驾驶车辆1。另一方面，在手动驾驶模式中，车辆系统2不会自动地进行行驶控制，并且不进行车辆系统2的驾驶辅助而是由驾驶员驾驶车辆1。

HUD 20构成为以规定的信息(以下，称为HUD信息)与车辆1的外部的现实空间(特别地，车辆1的前方的周边环境)叠加的方式，将该HUD信息朝向车辆1的乘员作为图像进行显示。由HUD 20显示的HUD信息，例如是与车辆1的行驶相关的车辆行驶信息和/或与车辆1的周边环境相关的周边环境信息(特别地，与在车辆1的外部存在的对象物相关的信息)等。HUD 20是作为车辆1和乘员之间的视觉接口起作用的AR显示器。

HUD 20具有图像生成部(PGU：Picture Generation Unit)24和控制部25。图像生成部24具有变化图像生成部24A和固定图像生成部24B。

图像生成部24构成为射出光，该光用于生成朝向车辆1的乘员显示的规定的图像。变化图像生成部24A射出光，该光用于生成规定的图像之中的与车辆1的状况相应地变化的变化图像。固定图像生成部24B射出光，该光用于生成规定的图像之中的与车辆1的状况无关而固定的固定图像。

控制部25对HUD 20的各部的动作进行控制。控制部25与车辆控制部3连接，基于从车辆控制部3发送来的车辆行驶信息、周边环境信息等，例如对变化图像生成部24A及固定图像生成部24B的动作进行控制。此外，在本实施方式中，车辆控制部3和控制部25作为分体的结构而设置，但车辆控制部3和控制部25也可以一体地构成。例如，车辆控制部3和控制部25可以由单一的电子控制单元构成。

(第一实施方式)

图2是从车辆1的侧面侧观察第一实施方式所涉及的HUD 20的示意图。HUD 20是至少HUD 20的一部分位于车辆1的内部。具体地说，HUD 20设置于车辆1的室内的规定部位。例如，HUD 20可以配置于车辆1的仪表板内。

如图2所示，HUD 20具有HUD主体部21。HUD主体部21具有壳体22和出射窗23。出射窗23由使可见光透过的透明板构成。HUD主体部21在壳体22的内部，具有图像生成部24(变化图像生成部24A、固定图像生成部24B)、控制部25和凹面镜26(反射部的一个例子)。

凹面镜26配置于从图像生成部24(变化图像生成部24A、固定图像生成部24B)射出的光的光路上。凹面镜26构成为将从图像生成部24射出的光朝向挡风玻璃18(例如，车辆1的前车窗)反射。凹面镜26为了形成规定的图像而具有弯曲为凹状的反射面，使从图像生成部24射出的成像的光的像以规定的倍率反射。凹面镜26可以构成为具有驱动机构27，能够基于从控制部25发送的控制信号将凹面镜26的朝向进行旋转。

控制部25搭载有CPU(Central Processing Unit)等处理器和存储器，由处理器执行从存储器读取的计算机程序，对图像生成部24(变化图像生成部24A、固定图像生成部24B)的动作进行控制。例如，控制部25基于从车辆控制部3发送来的车辆行驶信息、周边环境信息等，生成用于对图像生成部24的动作进行控制的控制信号，将该生成的控制信号发送至图像生成部24。此外，控制部25也可以以对凹面镜26的朝向进行变更的方式进行控制。

从图像生成部24(变化图像生成部24A、固定图像生成部24B)射出的光在凹面镜26反射而从HUD主体部21的出射窗23射出。从HUD主体部21的出射窗23射出的光向挡风玻璃18照射。从出射窗23照射至挡风玻璃18的光的一部分朝向乘员的视点E反射。其结果，乘员将从HUD主体部21射出的光识别为在挡风玻璃18的前方的规定的距离形成的虚像(规定的图像)。如上所述，由HUD 20显示的图像穿过挡风玻璃18而叠加于车辆1的前方的现实空间，其结果，乘员能够视觉识别为通过规定的图像形成的虚像对象I浮置于位于车辆外部的道路上。

在这里，乘员的视点E可以是乘员的左眼的视点或右眼的视点的任意者。或者，视点E也可以规定为将左眼的视点和右眼的视点连结的线段的中点。乘员的视点E的位置例如基于由内部照相机6B取得的图像数据而确定。乘员的视点E的位置可以以规定的周期进行更新，也可以在车辆1启动时仅决定一次。

此外，在作为虚像对象I而形成2D图像(平面图像)的情况下，将规定的图像以成为任意地确定的单一距离的虚像的方式投影。在作为虚像对象I而形成3D图像(立体图像)的情况下，将彼此相同或者彼此不同的多个规定的图像分别以成为不同的距离的虚像的方式投影。另外，虚像对象I的距离(从乘员的视点E至虚像为止的距离)能够通过对从图像生成部24至乘员的视点E为止的距离进行调整(例如对图像生成部24和凹面镜26之间的距离进行调整)而适当调整。

图3A及图3B是表示第一实施方式所涉及的图像生成部24的结构的示意图。图3A是从上方观察图像生成部24(变化图像生成部24A、固定图像生成部24B)的示意图。图3B是从正面观察固定图像生成部24B的示意图。

如图3A所示，变化图像生成部24A具有光源101、在光源101的前侧配置的光学部件102和在光学部件102的前侧配置的显示设备103。光源101例如是激光光源或者LED光源。激光光源例如是构成为将红色激光、绿色光激光和蓝色激光分别射出的RGB激光光源。光学部件102可由棱镜、透镜、扩散板、放大镜等之中的至少一个构成。例如，在本例中，光学部件102由平凸透镜构成。光学部件102构成为使从光源101射出的光透过或者进行反射而朝向显示设备103射出。显示设备103是液晶显示器、DMD(Digital Mirror Device)等。变化图像生成部24A的描绘方式可以是光栅扫描方式、DLP(Digital Light Processing)方式或者LCOS(Liquid Crystal On Silicon)方式。在采用DLP方式或者LCOS方式的情况下，变化图像生成部24A的光源101可以是LED光源。此外，在采用液晶显示器方式的情况下，变化图像生成部24A的光源101可以是白色LED光源

固定图像生成部24B具有光源111、在光源111的前侧配置的光学部件112和在光学部件112的前侧(比光学部件112靠凹面镜26侧)配置的遮光部件113。光源111与上述光源101同样地，例如是激光光源或者LED光源。光学部件112可由反射镜、棱镜、透镜、扩散板、放大镜等之中的至少一个构成。在本例中，光学部件112例如由形成为能够提高从光源111射出的光的利用效率的规定形状的透镜构成。光学部件112构成为使从光源111射出的光透过或者进行反射而朝向遮光部件113均匀地射出。遮光部件113例如由合成树脂薄膜和在该合成树脂薄膜的至少单面形成的遮光膜(遮光罩)构成。在构成遮光部件113的一部分的合成树脂薄膜，例如添加有光扩散剂。如图3B所示，在遮光部件113以与固定图像的形状相对应的方式实施有作为使光源111的光透过的光透过部的切口114。遮光部件113构成为穿过切口114使光源111的光向前方辐射。固定图像生成部24B分别配置于变化图像生成部24A的左右。此外，遮光部件113的正面观察的形状并不限定于如本实施方式那样的圆形状。另外，固定图像生成部24B的位置并不限定于变化图像生成部24A的左右，例如，也可以配置于变化图像生成部24A的上侧及下侧的任一者。另外，也可以在合成树脂薄膜取代添加光扩散剂，而是在遮光膜(遮光罩)的后表面(光学部件112侧)设置合成树脂薄膜，在该合成树脂薄膜的前表面形成光扩散用的微细的凸起。

图4是表示将虚像对象I形成的变化图像和固定图像的一个例子的示意图。

在图4中，变化图像31是由从变化图像生成部24A射出的光生成的图像。固定图像32是由从固定图像生成部24B射出的光生成的图像。构成为在车辆1的前方，变化图像31被识别的位置和固定图像32被识别的位置实质上相同。即，构成为从挡风玻璃18至变化图像31为止的距离和从挡风玻璃18至固定图像32为止的距离实质上成为相同的距离。

固定图像32在变化图像31的周围以与变化图像31排列的方式进行显示。在本例中，在从车辆1的乘员观察时，固定图像32分别显示于变化图像31的左右。变化图像31是与车辆1的状况相应地变化的图像。在本例中，作为变化图像31，显示出对车辆1在前方将要右转进行通知的行驶道路图像和对当前的行驶速度为50km/h进行通知的速度图像。固定图像32是与车辆1的状况无关的固定的图像。在本例中，作为固定图像32，显示出提醒车辆1的乘员引起注意的提醒注意图像(尖括号样式)。提醒注意图像是仅在必要时生成的图像，例如能够在为了通知行人的存在、或者为了通知速度过快等目的下进行显示。作为虚像对象I被视觉识别的图像的范围R处于将由从变化图像生成部24A射出的光形成的变化图像31的显示范围R1和由从固定图像生成部24B射出的光形成的固定图像32的显示范围R2相加的图像范围。

此外，为了形成固定图像而对固定图像生成部24B的遮光部件113施加的切口114的样式可以准备多个种类。例如，固定图像可以是为了提醒注意孩子的飞奔而模拟出孩子的外形的人型标记。固定图像生成部24B例如可以构成为具有驱动机构(省略图示)，基于从控制部25发送的控制信号对遮光部件113中的切口114的样式进行切换。

另外，在变化图像31的周围显示的固定图像32有时根据其显示位置，在通过凹面镜26处的反射而生成的图像的畸变上产生差异。因此，控制部25优选与固定图像32被显示的显示位置相应地对施加于遮光部件113的切口114的样式进行调整，以使得由固定图像生成部24B生成的固定图像32的畸变程度预先变化。另外，控制部25优选对由变化图像生成部24A生成的图像进行控制，以使得变化图像31的显示方式成为没有畸变的适当的显示方式。

图5是表示将虚像对象I形成的变化图像和固定图像的另一例的示意图。

如图5所示，可以构成为通过变化图像33显示的信息和通过固定图像32显示的信息成为相互关联的信息。在本例中，变化图像33和固定图像32都作为提醒注意车辆1的行驶的提醒注意图像而通过相同的样式(尖括号样式)进行显示。另外，在变化图像31的左右分别将固定图像32与变化图像31排列而显示。此外，在该例中，将变化图像33作为固定的尖括号样式而显示出，但例如也可以使变化图像33作为一边与固定图像32相关联、一边与车辆1的状况相应地依次变化的图像进行显示。例如，可以设为作为固定图像对孩子的人型标记进行显示，将让人想起孩子的飞奔的变化图像与人型标记相关联而显示。

如以上说明所述，本实施方式所涉及的HUD 20具有：图像生成部24，其射出用于生成虚像对象I(规定的图像)的光；以及凹面镜26(反射部的一个例子)，其以将由图像生成部24射出的光向挡风玻璃18照射的方式使光进行反射。而且，图像生成部24具有：变化图像生成部24A，其生成虚像对象I之中的与车辆1的状况相应地变化的变化图像31；以及固定图像生成部24B，其生成虚像对象I之中的与状况无关而是固定的固定图像32。根据该结构，能够在由变化图像生成部24A生成的变化图像31附加由固定图像生成部24B生成的固定图像32而形成虚像对象I。因此，不增大高成本的变化图像生成部24A，就能够将虚像对象I(规定的图像的一个例子)的显示范围扩展。

另外，根据HUD 20，如图5所示，变化图像33和固定图像32可以关联有与通过各个图像显示的信息的内容。由此，能够通过变化图像33和固定图像32的协同动作将各种信息对乘员提供。

另外，根据HUD 20，固定图像生成部24B由光源111、光学部件112和遮光部件113构成。由此，能够通过简便的结构而构成固定图像生成部24B，能够抑制成本。

此外，在上述实施方式中，构成为从图像生成部24射出的光直接照射至凹面镜26，但并不限定于该例。可以构成为在图像生成部24和凹面镜26之间，对与凹面镜26不同的反射部(例如，平面镜)进行配置，从图像生成部24射出的光通过平面镜反射而向凹面镜26照射。另外，在采用如上所述在图像生成部24和凹面镜26之间的光路上配置平面镜的结构的情况下，例如可以设为下述结构，即，关于从变化图像生成部24A射出的光，经由平面镜而照射至凹面镜26，即在从变化图像生成部24A至挡风玻璃18为止之间进行2次反射，另一方面，关于从固定图像生成部24B射出的光，不经由平面镜而是直接照射至凹面镜26，即在从固定图像生成部24B至挡风玻璃18为止之间进行1次反射。由此，即使采用追加平面镜的结构，也能够尽可能削减成本。

(第二实施方式)

图6A及图6B是表示第二实施方式所涉及的图像生成部124的结构的示意图。图6A是从上方观察图像生成部124(变化图像生成部124A、固定图像生成部124B)的示意图。图6B是从正面观察固定图像生成部124B的示意图。

如图6A所示，变化图像生成部124A具有光源101、光学部件102和显示设备103。第二实施方式所涉及的变化图像生成部124A是与第一实施方式的HUD 20中的变化图像生成部24A相同的结构，因此省略详细的说明。

固定图像生成部124B具有并列而配置的多个(在本例中为2个)光源111a、111b、在光源111a、111b的前侧分别配置的光学部件112a、112b和在光学部件112a、112b的前侧分别配置的遮光部件113a、113b。光源111a、111b、光学部件112a、112b及遮光部件113a、113b是与第一实施方式的固定图像生成部24B中的光源111、光学部件112及遮光部件113分别相同的结构。光源111a、111b例如搭载于单一的基板(省略图示)上。光学部件112a、112b例如由形成为能够提高来自光源111a、111b的光的利用效率、朝向遮光部件113a、113b将光均匀地射出的规定的形状的透镜构成。遮光部件113a、113b例如由添加有光扩散剂的合成树脂薄膜和在其至少单面形成的遮光膜(遮光罩)构成。如图6B所示，在各遮光部件113a、113b以与固定图像32的形状相对应的方式施加了切口114a、114b。固定图像生成部124B分别配置于变化图像生成部124A的左右。此外，固定图像生成部124B的位置，例如可以配置于变化图像生成部124A的上侧或者下侧。

在图像生成部124中，例如在形成虚像对象I的变化图像和固定图像是图5所示的变化图像33和固定图像32的情况下，虚像对象I通过以下的方式显示。固定图像生成部124B在生成固定图像32时使光源111a、111b例如依次点灯。变化图像生成部124A以与固定图像生成部124B所涉及的光源111a、111b的点灯相关联的方式生成变化图像33。由此，图5的虚像对象I例如通过尖括号的样式从左右两端朝向中央依次移动那样的方式进行点灯显示。此外，生成固定图像32的光源111a、111b的点灯定时及在变化图像33显示的信息内容能够适当变更。

如上所述，根据第二实施方式所涉及的图像生成部124，能够使并列而配置的多个光源111a、111b单独地点灯/熄灯而生成固定图像32。因此，能够作为虚像对象I对美观性良好的固定图像32进行显示。此外，在本例中，用于生成固定图像32的多个光源111a、111b在左右方向并列，但也可以将用于生成固定图像的多个光源以在上下方向并列的方式配置。在该情况下，固定图像所包含的标记在上下方向并列而显示。

此外，在上述的第二实施方式中，变化图像生成部124A的光源101和固定图像生成部124B的光源111a、111b在车辆1的前后方向配置于不同的位置，但并不限定于该例。也可以设为将光源101和光源111a、111b在前后方向配置于大致相同的位置，将这些光源101、光源111a、111b搭载于单一的基板上。由此，例如以与固定图像生成部124B所涉及的光源111a、111b的点灯相关联的方式生成变化图像生成部124A所涉及的变化图像33的情况下的控制变得容易。

(第一变形例)

图7是表示第一变形例所涉及的HUD 220的结构的示意图。

如图7所示，第一变形例所涉及的HUD 220由HUD主体部21和合成器19构成。合成器19作为与挡风玻璃18分体的构件而设置于挡风玻璃18的内侧。合成器19例如是透明的塑料盘，取代挡风玻璃18而被由凹面镜26反射出的光照射。由此，与将光照射至挡风玻璃18的情况同样地，从HUD主体部21照射至合成器19的光的一部分朝向乘员的视点E反射。其结果，乘员能够将来自HUD主体部21的出射光(规定的图像)识别为在合成器19(及挡风玻璃18)的前方的规定的距离处形成的虚像对象I。

如上所述在具有合成器19的HUD 220的情况下，也能够起到与上述的HUD 20相同的效果。

(第三实施方式)

图8是表示第三实施方式所涉及的图像生成部224的结构的示意图。

如图8所示，第三实施方式所涉及的图像生成部224具有变化图像生成部224A和固定图像生成部224B。变化图像生成部224A具有多个光源101、101、与光源101、101相对应地配置的多个光学部件102、102和显示设备103。光源101、101例如搭载于单一的基板225上。第三实施方式所涉及的变化图像生成部224A的其他结构是与第一实施方式的HUD 20中的变化图像生成部24A相同的结构，因此省略详细的说明。

固定图像生成部224B具有光源211、在光源211的前侧配置的光学部件212和在光学部件212的前侧配置的遮光部件213。光源211例如搭载于与基板225不同的其他基板226上。光学部件212例如由形成为能够提高来自光源211的光的利用效率、朝向遮光部件213将光均匀地射出的规定的形状的透镜构成。在图8的例子中，作为光学部件212的一个例子而图示出两凸透镜，但并不限定于该例子。作为在光学部件212中使用的透镜，例如可以使用菲涅尔透镜。通过使用将通常的透镜分割为同心圆状的区域而减小厚度的菲涅尔透镜，从而与使用平凸透镜、两凸透镜等的情况相比能够实现光学部件212的薄型化。作为光学部件212，可以将纵向的柱面透镜和横向的柱面透镜组合使用。或者，也可以是纵向的柱面透镜和横向的柱面透镜形成于单一透镜的出射面和入射面。在使用柱面透镜的情况下，该柱面透镜可以作为成为菲涅尔形状的所谓的线性菲涅尔透镜而形成。

在遮光部件213的光学部件212侧的面，例如粘贴有由添加了光扩散剂的合成树脂薄膜构成的光扩散片215。在遮光部件213，与图3B所示的遮光部件113同样地，施加了与固定图像32的形状相对应的切口。此外，在图8中，仅在变化图像生成部224A的左侧设置有固定图像生成部224B，但也可以在变化图像生成部224A的左右分别配置有固定图像生成部224B。

对固定图像生成部224B的各部件进行收容的壳体224B1，以与对变化图像生成部224A的各部件进行收容的壳体224A1的右侧相接的方式配置。固定图像生成部224B的壳体224B1配置为其前端比变化图像生成部224A的壳体224A1的前端在车辆1的前后方向上处于靠前方侧的位置。即，固定图像生成部224B的遮光部件213比变化图像生成部224A的显示设备103配置于靠前方。

如以上说明所述，根据第三实施方式所涉及的图像生成部224的结构，固定图像生成部224B中的生成固定图像32的面比变化图像生成部224A中的生成变化图像31的面配置于靠前方。由此，如图9所示，与变化图像生成部224A中的生成变化图像31的面和凹面镜26之间的光的光路长度相比，固定图像生成部224B中的生成固定图像32的面和凹面镜26之间的光的光路长度变短。因此，与构成虚像对象的变化图像31和乘员的视点E之间的距离相比，固定图像32和乘员的视点E之间的距离变短。如上所述，通过将固定图像32在比变化图像31更接近乘员的视点E的位置进行显示，从而能够使固定图像32明显，乘员容易注意到固定图像32。

此外，在上述的第三实施方式中，变化图像生成部224A的遮光部件213以比变化图像生成部224A的显示设备103处于靠前侧的方式配置，但并不限定于该例。例如，如图10所示，固定图像生成部324B的遮光部件213也可以比变化图像生成部324A的显示设备103在车辆1的前后方向配置于靠后方。具体地说，固定图像生成部324B的壳体324B1以与变化图像生成部324A的壳体324A1的右侧相接的方式配置，壳体324B1的前端以比壳体324A1的前端处于靠后方侧的位置的方式配置。在该情况下，变化图像生成部324A的光源101、101和固定图像生成部324B的光源211可以搭载于单一的基板325上。通过将光源101、101及光源211搭载于单一的基板325上，从而能够使光源的搭载性提高，另外，还实现图像生成部324的低成本化。

根据图10所示的图像生成部324的结构，变化图像生成部324A中的生成变化图像31的面比固定图像生成部324B中的生成固定图像32的面配置于靠前方。由此，能够将变化图像31在比固定图像32更接近乘员的视点E的位置进行显示。如上所述，通过使变化图像生成部和凹面镜26之间的距离(光路长度)与固定图像生成部和凹面镜26之间的距离(光路长度)不同，从而能够使变化图像31和固定图像32的任一者比另一者更加引起乘员的关注。

(第四实施方式)

以下参照图11，对第四实施方式所涉及的具有HUD 520的车辆系统500进行说明。图11是车辆系统500的框图。关于与第一实施方式的车辆系统2相同或者对应的结构要素，省略重复的说明。

如图11所示，第四实施方式所涉及的HUD 520具有变化图像生成部524、固定图像生成部527和控制部525。

变化图像生成部524射出光，该光用于生成朝向车辆1的乘员显示的规定的图像之中的与车辆1的状况相应地变化的变化图像。固定图像生成部527射出光，该光用于生成朝向车辆1的乘员显示的规定的图像之中的与车辆1的状况无关而固定的固定图像。

控制部525对HUD 520的各部的动作进行控制。控制部525与车辆控制部3连接，基于从车辆控制部3发送的车辆行驶信息、周边环境信息等，对变化图像生成部524及固定图像生成部527等的动作进行控制。此外，在本实施方式中，车辆控制部3和控制部525作为分体的结构而设置，但车辆控制部3和控制部525也可以一体地构成。例如，车辆控制部3和控制部525可以由单一的电子控制单元构成。

如图12所示，HUD 520的HUD主体部521在壳体22的内部，具有变化图像生成部524、凹面镜526(反射部的一个例子)、固定图像生成部527和控制部525。固定图像生成部527安装于凹面镜526。固定图像生成部527例如以在车辆1的左右方向隔着凹面镜526的方式，在凹面镜526的两侧部分别各安装有1个。

凹面镜526配置于从变化图像生成部524射出的光的光路上。凹面镜526构成为将从变化图像生成部524射出的光朝向挡风玻璃18(例如，车辆1的前车窗)反射。

控制部525搭载有CPU等处理器和存储器，由处理器执行从存储器读取的计算机程序，对变化图像生成部524及固定图像生成部527的动作进行控制。例如，控制部525基于从车辆控制部3发送的车辆行驶信息、周边环境信息等，生成用于对变化图像生成部524的动作进行控制的控制信号，将该生成的控制信号发送至变化图像生成部524。另外，控制部525基于从车辆控制部3发送的车辆行驶信息、周边环境信息等，生成用于对固定图像生成部527的动作进行控制的控制信号，将该生成的控制信号发送至固定图像生成部527。另外，在通过控制部525对凹面镜526的朝向进行变更的情况下，安装于凹面镜526的固定图像生成部527的朝向也可以由控制部525变更。此外，固定图像生成部527的朝向也可以由控制部525单独地变更。通过对固定图像生成部527的朝向进行调整，从而以由从固定图像生成部527射出的光形成的固定图像相对于由从变化图像生成部524射出的光形成的变化图像在规定的位置显示的方式，对从固定图像生成部527射出的光的出射角度进行控制。

从变化图像生成部524射出的光(以下，也称为变化光)在凹面镜526反射而从HUD主体部521的出射窗23射出。从HUD主体部521的出射窗23射出的变化光照射至挡风玻璃18。从出射窗23照射至挡风玻璃18的变化光的一部分朝向乘员的视点E反射。另外，从固定图像生成部527射出的光(以下，也称为固定光)从HUD主体部521的出射窗23射出。从HUD主体部521的出射窗23射出的固定光照射至挡风玻璃18。从出射窗23照射至挡风玻璃18的固定光的一部分朝向乘员的视点E反射。其结果，乘员将从HUD主体部521射出的光(包含变化光和固定光)识别为在挡风玻璃18的前方的规定的距离处形成的虚像(规定的图像)。如上所述，由HUD 520显示的图像穿过挡风玻璃18而叠加于车辆1的前方的现实空间，其结果，乘员能够视觉识别为通过规定的图像形成的虚像对象I浮置于位于车辆外部的道路上。

虚像对象I的距离(从乘员的视点E至虚像为止的距离)能够通过对从变化图像生成部524及固定图像生成部527至乘员的视点E为止的距离进行调整而适当调整。例如，从乘员的视点E至变化图像为止的距离，能够通过对变化图像生成部524和凹面镜526之间的距离进行调整而调整。另外，例如，从乘员的视点E至固定图像为止的距离能够通过对固定图像生成部527和挡风玻璃18之间的距离进行调整而调整。

图13是表示固定图像生成部527的结构的示意图。

如图13所示，固定图像生成部527具有：光源501、在光源501的斜上侧配置的光学部件502、在光学部件502的斜上侧(隔着光学部件502而与光源501的相反侧)配置的遮光部件503、在遮光部件503的斜上侧配置的扩散片504和在扩散片504的斜上侧配置的透镜505。

光源501例如为激光光源或者LED光源。激光光源例如是构成为将红色激光、绿色激光和蓝色激光分别射出的RGB激光光源。

光学部件502能够由棱镜、透镜、反射镜、扩散板、放大镜等的至少一个构成。在本例中，光学部件502例如由形成为能够提高从光源501射出的光的利用效率那样的规定的形状的透镜构成。光学部件502构成为使从光源501射出的光透过或者进行反射而朝向遮光部件503均匀地射出。

遮光部件503例如由合成树脂薄膜和在该合成树脂薄膜的至少单面形成的遮光膜(遮光罩)构成。在遮光部件503以与固定图像的形状相对应的方式施加有切口514。切口514与第一实施方式中的遮光部件113的切口114同样地，为尖括号样式(图3B)。遮光部件503构成为穿过切口514使光源501的光朝向透镜505辐射。即，遮光部件503与固定图像的形状相对应使光源501的光透过。遮光部件503在固定图像生成部527能够装卸地设置。此外，遮光部件503的正面观察的形状并不限定于图3B那样的圆形状，在正面观察时例如可以形成为矩形形状。另外，对遮光部件503施加的切口514的样式并不限定于图3B那样的尖括号样式。

扩散片504例如是添加有用于将光进行扩散的光扩散剂的薄膜。扩散片504构成为将从遮光部件503的切口514辐射的光朝向透镜505均匀地送出。此外，在扩散片504可以取代添加光扩散剂，而是在扩散片504的与透镜505相对侧的面形成光扩散用的微细的凸起。

透镜505是用于对从固定图像生成部527射出的光的光路长度进行调整的透镜。即，透镜505用于对生成固定图像的光的焦点进行调整，适当地形成作为虚像对象I的一部分的固定图像。

此外，省略图示，但变化图像生成部524具有光源、在光源的前侧配置的光学部件和在光学部件的前侧配置的显示设备。光源与上述光源501同样地，例如是激光光源或者LED光源。光学部件与上述光学部件502同样地，能够由棱镜、透镜、反射镜、扩散板、放大镜等的至少一个构成。光学部件构成为使从光源射出的光透过或者进行反射而朝向显示设备射出。

与第一实施方式同样地，在第四实施方式中，通过从变化图像生成部524射出的光，也会生成图4所示的变化图像31。在此基础上，通过从固定图像生成部527射出的光而生成图4所示的固定图像32。

此外，为了形成固定图像而在固定图像生成部527的遮光部件503施加的切口514的样式可以准备多个种类。固定图像生成部527可以构成为具有驱动机构(省略图示)，基于从控制部525发送的控制信号对遮光部件503中的切口514的样式进行切换。

与第一实施方式同样地，在第四实施方式中，通过由变化图像生成部524生成的变化图像33进行显示的信息和通过由固定图像生成部527生成的固定图像32进行显示的信息可以构成为相互关联的信息(图5)。

此外，在上述的第四实施方式中，对将固定图像生成部527在凹面镜526的两侧部分别各安装1个的结构进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以将固定图像生成部527分别在凹面镜526的两侧部并列多个而安装。另外，例如也可以不是凹面镜526的两侧部，而是安装于凹面镜526的上侧和/或下侧。

例如，在固定图像生成部527分别在凹面镜526的两侧部并列而安装2个的情况下，虚像对象I可以通过以下的方式进行显示。固定图像生成部527在生成图5所示的固定图像32时使各固定图像生成部527的光源例如依次点灯。变化图像生成部524以与固定图像生成部527所涉及的光源的点灯相关联的方式生成变化图像33。由此，如图5所示，虚像对象I例如以尖括号的样式从左右两端朝向中央而依次移动的方式进行点灯显示。

如以上说明所述，第四实施方式所涉及的HUD 520具有：变化图像生成部524，其射出用于生成虚像对象I(规定的图像的一个例子)之中的与车辆1的状况相应地变化的变化图像31的光；凹面镜526(反射部的一个例子)，其以由变化图像生成部524射出的光向挡风玻璃18照射的方式使光反射；以及固定图像生成部527，其生成虚像对象I之中的与车辆1的状况无关而是固定的固定图像32。而且，固定图像生成部527具有：光源501；光学部件502，其使从光源501射出的光透过或者进行反射；以及遮光部件503，其设置于隔着光学部件502而与光源501的相反侧，与固定图像32的形状相对应而使光源501的光透过。根据该结构，能够通过在由变化图像生成部524生成的变化图像31附加由固定图像生成部527生成的固定图像32而形成虚像对象I。因此，不增大高成本的变化图像生成部524，就能够将虚像对象I(规定的图像的一个例子)的显示范围扩展。

另外，固定图像生成部527由光源501、光学部件502和遮光部件503构成，并且安装于凹面镜526。由此，能够通过简便的结构设置固定图像生成部527，能够抑制成本。

另外，能够通过在遮光部件503施加切口514而生成固定图像32，因此能够进一步抑制固定图像生成部527的成本。

另外，根据HUD 520，能够使并列配置的多个光源依次点灯而生成固定图像32，因此能够作为虚像对象I而对美观性良好的固定图像32进行显示。并且，通过使该固定图像32与变化图像33组合，从而能够设为美观性更良好的虚像对象I。

(第二变形例)

图14是表示第二变形例所涉及的HUD 620的结构的示意图。

如图14所示，第二变形例所涉及的HUD 620由HUD主体部521和合成器19构成。合成器19取代挡风玻璃18，被从变化图像生成部524射出、由凹面镜526反射的变化光和从固定图像生成部527射出的固定光照射。由此，与将光照射至挡风玻璃18的情况同样地，从HUD主体部521照射至合成器19的光的一部分朝向乘员的视点E反射。其结果，乘员能够将来自HUD主体部521的出射光(规定的图像)识别为在合成器19(及挡风玻璃18)的前方的规定的距离处形成的虚像对象I。

在具有如上所述的合成器19的HUD 620的情况下，也能够实现与上述的HUD 520相同的效果。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但当然不应该解释为本发明的技术范围被本实施方式的说明限定。本实施方式只是一个例子，在权利要求书所记载的发明的范围内能够进行各种实施方式的变更，这是本领域技术人员所理解的。本发明的技术范围应该基于权利要求书所记载的发明的范围及其等同的范围而确定。

在上述实施方式中，车辆的驾驶模式设为包含完全自动驾驶模式、高级驾驶辅助模式、驾驶辅助模式和手动驾驶模式而进行了说明，但车辆的驾驶模式并不应该限定于这4个模式。车辆的驾驶模式可以包含这4个模式的至少1个。例如，车辆的驾驶模式可以是仅能够执行任一个。

并且，车辆的驾驶模式的区分、显示方式可以按照各国的自动驾驶所涉及的法令或法规而适当变更。同样地，本实施方式的说明中所记载的“完全自动驾驶模式”、“高级驾驶辅助模式”、“驾驶辅助模式”各自的定义只是一个例子，可以按照各国的自动驾驶所涉及的法令或法规，对这些定义进行适当变更。

本申请基于2019年10月4日申请的日本专利申请2019－183648号、2019年10月4日申请的日本专利申请2019－183649号及2019年11月25日申请的日本专利申请2019－212305号，其内容作为参照而导入于此。

Claims (10)

1.一种平视显示器，其设置于车辆，构成为将规定的图像朝向所述车辆的乘员进行显示，

该平视显示器具有：

图像生成部，其射出用于生成所述规定的图像的光；以及

反射部，其以由所述图像生成部射出的所述光向挡风玻璃或者合成器照射的方式使所述光反射，

所述图像生成部具有：变化图像生成部，其生成所述规定的图像之中的与所述车辆的状况相应地变化的变化图像；以及固定图像生成部，其生成所述规定的图像之中的与所述状况无关而是固定的固定图像。

2.根据权利要求1所述的平视显示器，其中，

从所述挡风玻璃或者所述合成器至所述变化图像为止的距离和从所述挡风玻璃或者所述合成器至所述固定图像为止的距离实质上相同，在所述变化图像的左右分别配置有所述固定图像。

3.根据权利要求1所述的平视显示器，其中，

所述变化图像生成部中的生成所述变化图像的面和所述反射部之间的所述光的光路长度，与所述固定图像生成部中的生成所述固定图像的面和所述反射部之间的所述光的光路长度不同。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的平视显示器，其中，

所述固定图像生成部具有：光源；光学部件，其使从所述光源射出的光透过或者反射；以及遮光部件，其比所述光学部件设置于靠所述反射部侧，与所述固定图像的形状相对应地使所述光透过。

5.根据权利要求4所述的平视显示器，其中，

所述光源并列而配置多个，

在生成所述固定图像时多个所述光源单独地点灯/熄灯。

6.一种平视显示器，其设置于车辆，构成为将规定的图像朝向所述车辆的乘员进行显示，

该平视显示器具有：

变化图像生成部，其射出用于生成所述规定的图像之中的与所述车辆的状况相应地变化的变化图像的光；

反射部，其以由所述变化图像生成部射出的所述光向挡风玻璃或者合成器照射的方式使所述光反射；以及

固定图像生成部，其生成所述规定的图像之中的与所述状况无关而是固定的固定图像，

所述固定图像生成部具有：

光源；

光学部件，其使从所述光源射出的光透过或者反射；以及

遮光部件，其设置于隔着所述光学部件而与所述光源的相反侧，与所述固定图像的形状相对应地使所述光透过。

7.根据权利要求6所述的平视显示器，其中，

所述固定图像生成部安装于所述反射部。

8.根据权利要求6或7所述的平视显示器，其中，

在从所述乘员观察时，在所述变化图像的左右分别配置有所述固定图像。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的平视显示器，其中，

所述光源并列而配置多个，

在生成所述固定图像时多个所述光源依次点灯。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的平视显示器，其中，

通过所述变化图像进行显示的信息和通过所述固定图像进行显示的信息相关联。

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