JP2024007661A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）の技術に関して、虚像が表示できる複数の表示領域を好適に形成できる技術を提供する。本発明によれば、持続可能な開発目標の「3すべての人に健康と福祉を」に貢献する。【解決手段】ＨＵＤ装置は、第１映像光を出射する第１画像形成ユニットと、第２映像光を出射する第２画像形成ユニットと、第１映像光を反射し、第２映像光を透過する光学素子（ミラーＭ２）と、光学素子（ミラーＭ２）からの第１映像光および第２映像光を反射する映像投射部（ミラーＭ１）とを備え、映像投射部（ミラーＭ１）からの第１映像光に基づいて、第１虚像が表示可能な第１表示エリアである第１表示領域５１を形成し、映像投射部（ミラーＭ１）からの第２映像光に基づいて、第２虚像が表示可能な第２表示エリアである第２表示領域５２を形成する。【選択図】図３

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置（Head-up display：ＨＵＤ）の技術に関する。

車両などに搭載されるＨＵＤ装置として、運転者の視点から見てウィンドシールドまたはコンバイナ（専用の表示板）等の透過部材に対し前方に複数の虚像を形成するＨＵＤ装置が開発されている。

先行技術例として、特開２０１６－１４８６１号公報（特許文献１）が挙げられる。特許文献１には、「簡易な構成で、観察者に効率よく画像光を向ける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」旨や、「投影部１０は、表示画像を示す投影光２００ａを出射し、第一反射部２１は、投影部１０が出射した投影光２００ａを第二反射部２４に向けて反射し、第二反射部２４は、第一反射部２１が反射した投影光２００ａを透過型スクリーン３０に向けて反射し、透過型スクリーン３０は、第二反射部２４が反射した投影光２００ａを透過拡散した観察者に向かう画像光１００を出射する。第一反射部２１と第二反射部２４とを回動させて透過型スクリーン３０に入射する投影光２００ａの光軸の角度を調整することで、透過型スクリーン３０から出射される画像光１００の角度を調整する」旨が記載されている。

特開２０１６－１４８６１号公報

特許文献１のような従来技術例のＨＵＤ装置は、ミラーを回動させることで、映像光の方向を変えており、これにより、運転者（観察者）の視点の高さ位置に応じた虚像を提供できる。

本開示の目的は、上記ＨＵＤ装置の技術に関して、虚像が表示できる複数の表示領域を好適に形成できる技術を提供することである。表示領域とは、言い換えると、ＨＵＤの表示領域、表示エリア、画面などである。

本開示のうち代表的な実施の形態は以下に示す構成を有する。実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置は、第１映像光を出射する第１画像形成ユニットと、第２映像光を出射する第２画像形成ユニットと、前記第１映像光を反射し、前記第２映像光を透過する光学素子と、前記光学素子からの前記第１映像光および前記第２映像光を反射する映像投射部と、を備え、前記映像投射部からの前記第１映像光に基づいて、第１虚像が表示可能な第１表示エリアである第１表示領域を形成し、前記映像投射部からの前記第２映像光に基づいて、第２虚像が表示可能な第２表示エリアである第２表示領域を形成する。

本開示のうち代表的な実施の形態によれば、上記ＨＵＤ装置の技術に関して、虚像が表示できる複数の表示領域を好適に形成できる。上記した以外の課題、構成および効果等については、発明を実施するための形態において示される。

実施の形態１のＨＵＤ装置を搭載する車両の構成例を示す。 図１の車両におけるＨＵＤ装置の搭載などの構成例を示す。 実施の形態１のＨＵＤ装置における映像表示ユニットの構成例を示す。 実施の形態１のＨＵＤ装置で、運転者の視点から見た、２つの表示領域の第１構成例を示す。 実施の形態１のＨＵＤ装置で、運転者の視点から見た、２つの表示領域の第２構成例を示す。 実施の形態１のＨＵＤ装置で、映像表示ユニット内への太陽光の入射、および外光入射防止機能に関する模式説明図を示す。 実施の形態１のＨＵＤ装置で、映像表示ユニットのミラーや透過部材等の実装構成例を示す。 実施の形態１のＨＵＤ装置で、外光入射防止機能に係わる温度検出に関する模式説明図を示す。 実施の形態１のＨＵＤ装置で、車両情報を取得するためのセンサ等の構成例を示す。 実施の形態１のＨＵＤ装置で、機能ブロックの第１構成例を示す。 実施の形態１のＨＵＤ装置で、機能ブロックの第２構成例を示す。 実施の形態１のＨＵＤ装置で、画像形成ユニットの実装構成例を示す。 実施の形態１の変形例１ＡのＨＵＤ装置における、映像表示ユニットの構成例、および偏光素子に関する第１構成例を示す。 実施の形態１の変形例１ＡのＨＵＤ装置における、映像表示ユニットの構成例、および偏光素子に関する第２構成例を示す。 実施の形態１の変形例１ＢのＨＵＤ装置における、映像表示ユニットの構成例、および凹面ミラーの２つの反射面に関する第１構成例を示す。 実施の形態１の変形例１ＢのＨＵＤ装置における、映像表示ユニットの構成例、および凹面ミラーの２つの反射面に関する第２構成例を示す。 実施の形態１の変形例１ＣのＨＵＤ装置における、２つのミラー、２つの画像形成ユニット、および遮光部に関する第１構成例を示す模式説明図である。 変形例１Ｃで、映像表示ユニットの構成例を示す。 変形例１Ｃで、平面ミラーにおける遮光部の第１構成例の断面図を示す。 変形例１Ｃで、平面ミラーにおける遮光部の第２構成例の断面図を示す。 実施の形態１の変形例１ＣのＨＵＤ装置における、２つのミラー、２つの画像形成ユニット、および遮光部に関する第２構成例を示す模式説明図である。 実施の形態１の他の変形例のＨＵＤ装置における、映像表示ユニット内への太陽光の入射、および外光入射防止機能に関する模式説明図を示す。 実施の形態１のＨＵＤ装置で、運転者の視点から見た、２つの表示領域の第３構成例を示す。 実施の形態１のＨＵＤ装置で、運転者の視点から見た、２つの表示領域の第４構成例を示す。

以下、図面を参照しながら本開示の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一部には原則として同一符号を付し、繰り返しの説明を省略する。図面において、構成要素の表現は、発明の理解を容易にするために、実際の位置、大きさ、形状、範囲等を表していない場合がある。

説明上、プログラムによる処理について説明する場合に、プログラムや機能や処理部等を主体として説明する場合があるが、それらについてのハードウェアとしての主体は、プロセッサ、あるいはそのプロセッサ等で構成されるコントローラ、装置、計算機、システム等である。計算機は、プロセッサによって、適宜にメモリや通信インタフェース等の資源を用いながら、メモリ上に読み出されたプログラムに従った処理を実行する。これにより、所定の機能や処理部等が実現される。プロセッサは、例えばＣＰＵ／ＭＰＵやＧＰＵ等の半導体デバイス等で構成される。処理は、ソフトウェアプログラム処理に限らず、専用回路でも実装可能である。専用回路は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＣＰＬＤ等が適用可能である。

プログラムは、対象計算機に予めデータとしてインストールされていてもよいし、プログラムソースから対象計算機にデータとして配布されてもよい。プログラムソースは、通信網上のプログラム配布サーバでもよいし、非一過性のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばメモリカードやディスクでもよい。プログラムは、複数のモジュールから構成されてもよい。コンピュータシステムは、複数台の装置によって構成されてもよい。コンピュータシステムは、クライアントサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム、ＩｏＴシステム等で構成されてもよい。各種のデータや情報は、例えばテーブルやリスト等の構造で構成されるが、これに限定されない。識別情報、識別子、ＩＤ、名前、番号等の表現は互いに置換可能である。

＜解決手段等＞
実施の形態のＨＵＤ装置は、基本的な目的および機能としては、運転者の視点から見てウィンドシールドに対し前方に２つの表示領域に対応した２つの虚像Ｖ１，Ｖ２を形成できることである。実施の形態のＨＵＤ装置は、このような構成を実現するために、画像形成ユニットやミラー等の光学系の構成を工夫したものである。具体的には、図３等に示されるように、ＨＵＤ装置１の映像表示ユニット２００内において、映像表示装置である画像形成ユニットとして２つの画像形成ユニットＰＧＵ１，ＰＧＵ２が設けられる。そして、２つの画像形成ユニットＰＧＵ１，ＰＧＵ２からのそれぞれの映像光Ａ１，Ａ２を、ミラーＭ２およびミラーＭ１を用いて、ウィンドシールド３に対し投射する。これにより、２つの画像形成ユニットＰＧＵ１，ＰＧＵ２からの映像光Ａ１，Ａ２に対応した、２つの表示領域５（５１，５２）が形成される。第１表示領域５１内には第１虚像Ｖ１が形成され、第２表示領域５２内には第２虚像Ｖ２が形成される。

例えば、第１表示領域５１の第１虚像Ｖ１は、第２表示領域５２の第２虚像Ｖ２に対し、運転者の視点６から見て相対的に遠方で上側の位置に形成され、第２表示領域５２の第２虚像Ｖ２は、第１表示領域５１の第１虚像Ｖ１に対し、相対的に近方で下側の位置に形成される。このような虚像光学系および虚像距離の設計のために、実施の形態１のＨＵＤ装置は、筐体内部において、第１映像光Ａ１の光路が、第２映像光Ａ２の光路よりも、光学距離が長くなるように設計されている。具体的には、第１画像形成ユニットＰＧＵ１からの第１映像光Ａ１についてはミラーＭ２で反射させ、第２画像形成ユニットＰＧＵ２からの第２映像光Ａ２についてはミラーＭ２を透過させる光路とする。これにより、第１映像光Ａ１の光路の方が第２映像光Ａ２の光路よりも光学距離が長い構成としている。

図３では、表示領域５および虚像光学系として、第１表示領域５１の虚像Ｖ１と第２表示領域５２の虚像Ｖ２とは、運転者の視点６から見て上下方向（Ｚ軸方向）において例えば一部が重なるように形成・配置されているが（後述の図４）、これに限定されない。第１表示領域５１の虚像Ｖ１と第２表示領域５２の虚像Ｖ２とが上下方向において分離して形成・配置されてもよい（後述の図５）。光学系の設計を調整すれば、例えば、各画像形成ユニットの位置および向き等を調整すれば、そのような２つの表示領域５の虚像９の配置関係を実現できる。

実施の形態１では、画像形成ユニットとしては、同様の構造を有する２つのモジュールを使用し（例えば後述の図１２）、それらを、第１画像形成ユニットＰＧＵ１、第２画像形成ユニットＰＧＵ２とする。これに限定されず、第１画像形成ユニットＰＧＵ１と第２画像形成ユニットＰＧＵ２は、異なる構成としてもよい。例えば、第１表示領域５１の虚像Ｖ１に対し第２表示領域５２の虚像Ｖ２を小さなサイズとする場合、第１画像形成ユニットＰＧＵ１の表示領域のサイズに対し第２画像形成ユニットＰＧＵ２の表示領域のサイズを小さいものとしてもよい。

＜実施の形態１＞
図１～図１２等を用いて、実施の形態１のＨＵＤ装置１について説明する。

［車両］
図１は、実施の形態１のＨＵＤ装置１が搭載される車両２の概要構成を示す。車両２は、車両コントローラである制御ユニット１００を備えている。制御ユニット１００は、車両２の走行などを制御する。ＨＵＤ装置１は、ＣＡＮまたはＬＩＮなどのインタフェースを通じて、制御ユニット１００と通信する。制御ユニット１００およびＨＵＤ装置１は、車両２の車載システムを構成する。ＨＵＤ装置１は、映像光を生成してウィンドシールド３の透過領域に投射する。これにより、ウィンドシールド３の透過領域に対し、表示エリアであるＨＵＤの表示領域５が形成され、表示領域５内に虚像が表示される。

制御ユニット１００は、ＣＡＮ信号等を通じて、ＨＵＤ装置１を制御することで、表示領域５に映像情報を虚像として表示させることができる。制御ユニット１００は、後述の図９のような各種のセンサ、計測デバイス、通信デバイス等を用いて、車両情報４を取得する。ＨＵＤ装置１は、ＣＡＮ信号等を通じて、制御ユニット１００から車両情報４を入力・取得する。ＨＵＤ装置１は、車両情報４等に基づいて、映像データを生成し、映像光を出射することにより、表示領域５に虚像を表示する。

なお、図１等において、説明上の座標系や方向として、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を用いている。図１等では車両２に対する空間座標系を示している。Ｚ軸、Ｚ方向は、鉛直方向であり、言い換えると上下方向、縦方向である。Ｘ軸、Ｘ方向は、第１水平方向であり、言い換えると、左右方向、横方向である。Ｙ軸、Ｙ方向は、Ｘ軸に対し直交する第２水平方向であり、言い換えると、前後方向である。

［映像表示ユニット］
図２は、図１の車両２における実施の形態１のＨＵＤ装置１の搭載例を示す。図２では、図１の車両２をＸ軸方向から見たＹ－Ｚ面での模式図を示す。図２では、車両２のダッシュボード７０内にＨＵＤ装置１の特に映像表示ユニット２００が搭載されている。図２では、車両２内の運転席にユーザＵ１として運転者Ｕ１が着座した状態で、ウィンドシールド３を介して前方に表示領域５内の虚像９を視認する場合を示している。ＨＵＤ装置１の映像表示ユニット２００は、筐体内に、映像表示装置１０と、ミラーＭ２および凹面ミラーＭ１とを備える。映像表示装置１０、ミラーＭ２および凹面ミラーＭ１等の光学系は、筐体内に、所定の位置関係で配置・固定されている。

なお、図２では基本構成を示しており、後述の２つの画像形成ユニットおよび２つの表示領域については図示しておらず、１つの画像形成ユニットである映像表示装置１０および１つの表示領域５としてまとめて図示しており、詳細については後述する。

筐体の一部には、ダッシュボード７０の開口部７に合わせて配置された開口部を有する。開口部に透過部材、または透明部材または透明カバーまたは透過カバー７１が設けられている。本発明では透過部材７１を用いて説明する。ＨＵＤ装置１の映像光は、その開口部の透過部材７１等を透過して出射する。また、透過部材７１も防塵カバーとして機能する。

映像表示装置１０は、表示面に画像を形成して映像光を出射する。ミラーＭ２は、例えば平面ミラー、言い換えると折り返しミラーである。ミラーＭ２は、映像表示装置１０からの映像光を、凹面ミラーＭ１へ向けて反射する。ミラーＭ１は、凹面ミラーであり、ミラーＭ２からの映像光を、設定された角度の方向へ向けて拡大して反射する映像投射部として機能する。凹面ミラーＭ１は、例えば自由曲面ミラーや光軸非対称形状を有するミラー等により構成されている。凹面ミラーＭ１は、Ｘ軸およびＺ軸での凹面の反射面を有するミラーにより構成されている。

図示のように、映像表示装置１０からの映像光は、ミラーＭ２および凹面ミラーＭ１で反射され、反射された映像光が開口部７から出射されて、ウィンドシールド３の面に投射される。その映像光は、ウィンドシールド３の面で反射されて、運転者の視点６に向かう。これにより、運転者の視点６から前方（Ｙ軸後側）を見ると、ウィンドシールド３に対し表示領域５が形成され、表示領域５内に虚像９が視認できる。表示領域５内では、前方の実景に対し、映像光により形成された虚像９が重畳された状態で表示される。なお、図２では、表示領域５として、ウィンドシールド３の面に沿った表示領域５Ａと、ウィンドシールド３よりも前方に形成される表示領域５Ｂとを図示しており、これらは対応している。

虚像９は、ＡＲ（Augmented Reality）の場合には、対象物の位置に合わせて重畳表示される映像情報である。虚像９は、非ＡＲの場合には、所定の位置に独立に表示される映像情報である。虚像９となる映像情報の例は、車速などの情報、ナビゲーション情報、アラート情報など、様々なものがある。

車両２には例えばバックミラー付近にカメラ９０も設けられている。カメラ９０は、車外を撮影する車外カメラや、車内を撮影する車内カメラがある。

［ＨＵＤ装置］
図３は、実施の形態１のＨＵＤ装置１の構成として、映像表示ユニット２００の構成や表示領域５の構成をＹ－Ｚ面で示す模式説明図である。図３のように、実施の形態１での特徴の１つとして、２つの画像形成ユニットＰＧＵ１，ＰＧＵ２を備え、それらの２つの画像形成ユニットＰＧＵ１，ＰＧＵによって、ミラーＭ２および凹面ミラーＭ１を介して、２つの表示領域５（５１，５２）が形成される。

映像表示ユニット２００は、筐体６０内に、２つの画像形成ユニット（Picture Generation Unit）として、第１画像形成ユニットＰＧＵ１と、第２画像形成ユニットＰＧＵ２とを備える。なお、第１画像形成ユニットＰＧＵ１および第２画像形成ユニットＰＧＵ２の、両方、またはどちらか一方は、その一部が筐体６０に収納されていなくてもよい。画像形成ユニットは、言い換えると映像表示装置である。第１画像形成ユニットＰＧＵ１は、言い換えると第１映像表示装置１０Ａであり、第２画像形成ユニットＰＧＵ２は、言い換えると第２映像表示装置１０Ｂである。

図３でのミラーＭ１およびミラーＭ２は、図２でのミラーＭ１およびミラーＭ２と対応している。Ｙ軸方向において、前側の位置（運転者側）にミラーＭ２が配置され、後側（車両前側またはウィンドシールド３側）の位置にミラーＭ１が配置されている。ミラーＭ１は、凹面ミラーであり、凹面の反射面ｓｆ５を有する。

図３で、第１画像形成ユニットＰＧＵ１は、第１映像光Ａ１を出射する。第２画像形成ユニットＰＧＵ２は、第２映像光Ａ２を出射する。第１画像形成ユニットＰＧＵ１は、第１映像光Ａ１をミラーＭ２によって反射させるような配置として、ミラーＭ２に対しＹ軸方向で車両前側またはウィンドシールド３側、Ｚ軸方向で下側の、所定の位置に配置されている。第２画像形成ユニットＰＧＵ２は、第２映像光Ａ２をミラーＭ２によって透過させるような配置として、ミラーＭ２に対しＹ軸方向で車両後側または運転者側の、所定の位置に配置されている。

第１画像形成ユニットＰＧＵ１の表示面ｓｆ１から出射された第１映像光Ａ１は、第１レンズＬ１を透過して光学調整された後、ミラーＭ２の一方の面ｓｆ３に入射して反射される。第２画像形成ユニットＰＧＵ２の表示面ｓｆ２から出射された第２映像光Ａ２は、第２レンズＬ２を透過して光学調整された後、ミラーＭ２の他方の面ｓｆ４に入射して透過される。

ミラーＭ２からの反射された第１映像光Ａ１および透過された第２映像光Ａ２は、ミラーＭ１へ向かう。第１映像光Ａ１および第２映像光Ａ２は、それぞれ、ミラーＭ１の反射面ｓｆ５で反射され、開口部に対応して配置された透過部材７１を透過して、ウィンドシールド３の面ｓｆ６に投射される。それらの映像光Ａ１および映像光Ａ２は、ウィンドシールド３の面ｓｆ６で反射されて、運転者の視点６へ向かう。視点６から前方を見ると、第１画像形成ユニットＰＧＵ１の第１映像光Ａ１により第１表示領域５１が形成され、第２画像形成ユニットＰＧＵ２の第２映像光Ａ２により第２表示領域５２が形成される。視点６から前方を見ると、ウィンドシールド３に対し、表示領域５の虚像９としては、第１映像光Ａ１により形成される第１表示領域５１の第１虚像Ｖ１と、第２映像光Ａ２により形成される第２表示領域５２の第２虚像Ｖ２とが視認できる。

第１画像形成ユニットＰＧＵ１とミラーＭ１との間の光路上において、特に第１画像形成ユニットＰＧＵ１の表示面ｓｆ１から近くの所定の位置には、第１レンズＬ１が設けられている。第２画像形成ユニットＰＧＵ２とミラーＭ２との間の光路上において、特に第２画像形成ユニットＰＧＵ２の表示面ｓｆ２から近くの所定の位置には、第２レンズＬ２が設けられている。

実施の形態１のＨＵＤ装置１は、第１映像光Ａ１と第２映像光Ａ２とで１つのミラーＭ１を共用する光学系を有する。そのために、第１画像形成ユニットＰＧＵ１のレンズＬ１と、第２画像形成ユニットＰＧＵ２のレンズＬ２とにおいて、各々、光学調整がされている。光学調整は、虚像９までの光学距離や方向や拡大率などに係わる調整である。

なお、レンズＬ１，Ｌ２に関する変形例としては、第１画像形成ユニットＰＧＵ１と第２画像形成ユニットＰＧＵ２との一方の画像形成ユニットを基準として虚像光学系を設計して、レンズＬ１とレンズＬ２との一方を省略した構成も可能である。すなわち、変形例としては、第１画像形成ユニットＰＧＵ１の第１映像光Ａ１を基準としてレンズＬ１を省略した形態や、第２画像形成ユニットＰＧＵ２の第２映像光Ａ２を基準としてレンズＬ２を省略した形態が可能である。

実施の形態１のＨＵＤ装置１において、映像光の偏光の特性・設計については以下である。実施の形態１では、ウィンドシールド３の面ｓｆ６に入射する２種類の映像光である第１映像光Ａ１および第２映像光Ａ２について、第１映像光Ａ１は、ウィンドシールド３の面ｓｆ６にＳ偏光で入射する光（第１偏光とも記載する）とし、第２映像光Ａ２は、ウィンドシールド３の面ｓｆ６にＰ偏光で入射する光（第２偏光とも記載する）とする。なお、図面では、Ｓ偏光を（Ｓ）、Ｐ偏光を（Ｐ）でも示している。Ｓ偏光（あるいはＳ波）は、電場が入射面に垂直な方向で振動する光であり、Ｓはsenkrechtを表す。Ｐ偏光（あるいはＰ波）は、電場が入射面内で振動する光であり、Ｐはparallelを表す。対応して、第１画像形成ユニットＰＧＵ１およびレンズＬ１からの第１映像光Ａ１は、Ｓ偏光であり、第２画像形成ユニットＰＧＵ２およびレンズＬ２からの第２映像光Ａ１は、Ｐ偏光である。第１映像光Ａ１（第１偏光）と第２映像光（第２偏光）とは、互いに直交する直線偏光である。

ミラーＭ２は、光学素子として、反射型偏光素子で構成されており、第１画像形成ユニットＰＧＵ１からの第１映像光Ａ１を反射し、第２画像形成ユニットＰＧＵ１からの第２映像光Ａ２を透過する。

ミラーＭ１は、１つの反射面ｓｆ５において、第１映像光Ａ１を反射するとともに、第２映像光Ａ２を反射する。後述するが、反射面ｓｆ５での第１映像光Ａ１および第２映像光Ａ２の照射の領域は、異なっていてもよい。

図３では、虚像光学系に基づいた２つの表示領域５（５１，５２）の設計の例として、第１表示領域５１は、第２表示領域５２よりもＹ軸方向で後側（車両前側）に形成されるとともに、第１表示領域５１は、第２表示領域５２よりもＺ軸方向で上側に形成される。第１画像形成ユニットＰＧＵ１からの第１映像光Ａ１の光路および光学距離は、ミラーＭ２によって折り返される構成としているため、第２画像形成ユニットＰＧＵ２からの第２映像光Ａ２の光路および光学距離よりも長い。そのため、第１表示領域５１は、第２表示領域５２よりもＹ軸方向で後側（車両前側）に形成される。また、ミラーＭ１に対する第１映像光Ａ１の照射の位置は、第２映像光Ａ２の照射の位置よりも、Ｚ軸方向で下側となる構成としている。そのため、ミラーＭ１からウィンドシールド３に投射される第１映像光Ａ１は、第２映像光Ａ２よりも上側の位置となる。これにより、第１表示領域５１は、第２表示領域５２よりもＺ軸方向で上側に形成される。

図３のように、実施の形態１のＨＵＤ装置１は、２つの表示領域５１，５２によるレイヤ型の表示領域５を形成でき、２つの表示領域５１，５２にそれぞれの虚像９（Ｖ１，Ｖ２）を表示できる。実施の形態１のＨＵＤ装置１は、適宜に、一方の第１表示領域５１のみに虚像Ｖ１を表示してもよいし、他方の第２表示領域５２のみに虚像Ｖ２を表示してもよいし、両方の表示領域５１，５２に同時に虚像Ｖ１，Ｖ２を表示することもできる。

図３の設計例では、第１表示領域５１と第２表示領域５２は、視点６から見た場合に、Ｚ軸に対応する上下方向で一部が重なる配置とされている（後述の図４）。すなわち、視点６から見た場合に、第１表示領域５１のうち下辺側の一部領域は、第２表示領域５２のうち上辺側の一部領域と重なっている。これに限らず、第１表示領域５１と第２表示領域５２は、視点６から見た場合に、Ｚ軸に対応する上下方向で分離された配置としてもよい（後述の図５）。

［ＨＵＤの表示領域］
図４は、図３と対応して、実施の形態１のＨＵＤ装置１の映像表示ユニット２００により形成される表示領域５（５１，５２）について、運転者の視点６から前方（Ｙ軸方向）にウィンドシールド３を見た場合のＸ－Ｚ面での模式構成を示す。図４では、凹面ミラーＭ１からウィンドシールド３に対し反射・投射される映像光（前述の映像光Ａ１，Ａ２）によって、２つの表示領域５１，５２が形成される場合を模式で示している。図４では特に、視点６から見た方向で、２つの表示領域５１，５２が上下方向（Ｚ軸方向）で一部重畳して形成される場合を示している。

凹面ミラーＭ１の反射面ｓｆ５の有効領域において、下側の一部には第１映像光Ａ１が照射される領域４０１を有し、上側の一部には第２映像光Ａ２が照射される領域４０２を有する。領域４０１からの反射された第１映像光Ａ１によって、上側に第１表示領域５１が形成され、領域４０２からの反射された第２映像光Ａ２によって、下側に第２表示領域５２が形成される。

図４の構成例では、凹面ミラーＭ１の反射面ｓｆ５の有効領域において、第１映像光Ａ１が反射する領域４０１と、第２映像光Ａ２が反射する領域４０２とは、一部が重なっている。なお、図３に示したように、ミラーＭ１，Ｍ２等を介する像の反転の関係を有するので、ミラーＭ１の反射面ｓｆ５での下側の領域４０１からの第１映像光Ａ１により上側の第１表示領域５１の虚像Ｖ１が形成され、上側の領域４０２からの第２映像光Ａ２により下側の第２表示領域５２の虚像Ｖ２が形成される。

図５は、表示領域５の形成に関する変形例として、特に、視点６から見た方向で２つの表示領域５１，５２が上下方向（Ｚ軸方向）で分離して重ならずに形成される場合を示している。凹面ミラーＭ１の反射面ｓｆ５の有効領域において、下側の一部には第１映像光Ａ１が照射される領域４０１、上側の一部には第２映像光Ａ２が照射される領域４０２を有する。領域４０１からの第１映像光によって表示領域５１が形成され、領域４０２からの第２映像光Ａ２によって表示領域５２が形成される。図５の構成例では、凹面ミラーＭ１の反射面ｓｆ５の有効領域において、第１映像光Ａ１が反射する領域４０１と、第２映像光Ａ２が反射する領域４０２とは分離されている。

図４等のように、実施の形態１のＨＵＤ装置１では、２つの画像形成ユニットＰＧＵ１，ＰＧＵ２からの２つの映像光Ａ１，Ａ２を反射させるための構成要素部分は、１つの凹面ミラーＭ１として共通化されている。凹面ミラーＭ１の反射面ｓｆ５の有効領域において、２つの映像光Ａ１，Ａ２の照射の領域がどのように構成されるかについては、図４や図５の構成例に限らずに可能であり、変形例については後述する。

［偏光の設計および透過部材等について］
図３で、実施の形態１のＨＵＤ装置１における、第１映像光Ａ１のＳ偏光と、第２映像光Ａ２のＰ偏光とでは、ウィンドシールド３における反射率などの特性が異なる。そのため、Ｓ偏光による表示領域５１の虚像Ｖ１と、Ｐ偏光による表示領域５２の虚像Ｖ２とでは、運転者から見て、輝度などの特性が異なる。そのため、実施の形態１のＨＵＤ装置１は、それらの差を低減するための工夫も以下のように有する。

実施の形態１で映像表示ユニット２００の開口部に備える透過部材７１に関して、以下のような構成を有する。透過部材７１の第１構成例は以下の通りである。第１構成例では、透過部材７１は、位相差板（言い換えると高位相差板）を有して構成され、遅相軸が第１映像光Ａ１（Ｓ偏光）および第２映像光Ａ２（Ｐ偏光）と略４５度で交わる。第１構成例では、透過部材７１から出射する映像光Ａ１，Ａ２は、無偏光（言い換えるとランダム偏光）となる。

透過部材７１の第２構成例は以下の通りである。第２構成例では、透過部材７１は、１／４λ板（四分の一波長板）を有して構成され、遅相軸が第１映像光Ａ１（Ｓ偏光）および第２映像光Ａ２（Ｐ偏光）と略４５度で交わる。第２構成例では、透過部材７１から出射する映像光Ａ１，Ａ２は、回転偏光（言い換えると円偏光）となる。

透過部材７１の第３構成例は以下の通りである。第３構成例では、透過部材７１は、吸収型偏光板を有して構成され、吸収軸が第１映像光Ａ１および第２映像光Ａ２と略４５度で交わる。第３構成例では、透過部材７１から出射する映像光は、偏光板吸収軸と直交する直線偏光となる。

上記透過部材７１の第１～第３構成例による作用・効果としては以下が挙げられる。第１～第３構成例において共通に実現できる作用・効果としては以下が挙げられる。第１～第３構成例によれば、運転者Ｕ１が表示領域５の虚像９を見る場合において、第１領域表示５１の虚像Ｖ１と、第２表示領域５２の虚像Ｖ２とにおいて、輝度の差が生じない、または低減できる。また、運転者Ｕ１が偏光サングラスを装着した状態で表示領域５の虚像９を見る場合においても、視認性が良好となる。

第３構成例のみの作用・効果としては以下が挙げられる。第３構成例では、一部の映像光が、透過部材７１の吸収型偏光板で吸収されるため、表示領域５の映像はその分暗くなるが、映像表示ユニット２００内に入射する太陽光等の外光も透過部材７１の吸収型偏光板で吸収されるため、画像形成ユニットの表示面に到達する外光が少なくなる。

上記透過部材７１の第１～第３構成例に関する共通の変形例としては、以下が挙げられる。第１画像形成ユニットＰＧＵ１からの第１映像光Ａ１と、第２画像形成ユニットＰＧＵ２からの第２映像光Ａ２とにおいて、振動方向の特性、すなわちＳ偏光とＰ偏光の特性を逆にした構成としてもよい。この場合、第１表示領域５１の虚像Ｖ１は、Ｐ偏光の第１映像光Ａ１によって形成され、第２表示領域５２の虚像Ｖ２は、Ｓ偏光の第２映像光Ａ２によって形成される。

また、上記透過部材７１の第１～第３構成例に関する共通の変形例としては、透過部材７１に、ＩＲ（赤外線）吸収特性を持たせてもよい。例えば、透過部材７１において、１つの層としてＩＲ吸収シート層が設けられる。この場合は、太陽光対策としては、より望ましい。

［外光入射防止機能］
図６は、実施の形態１のＨＵＤ装置１における映像表示ユニット２００の外光入射防止機能および保護モードに関する模式説明図を、図３と同様にＹ－Ｚ面で示す。実施の形態のＨＵＤ装置１は、図３の画像形成ユニットやミラーの構成に基づいて、さらに、画像形成ユニットの表示面（特に後述の液晶表示パネルの表示面）に対する太陽光などの外光の入射を防止・回避する機能（外光入射防止機能などと記載する場合がある）を有する。言い換えると、この機能は、制御上のモード（保護モードなどと記載する場合がある）に応じて、ミラーＭ１を回転させることで、外光が画像形成ユニットＰＧＵ１，ＰＧＵ２の表示面に入射しないように、外光の方向を外す機能である。この機能により、液晶表示パネルのパネル焼けが防止できる。

図６で、凹面ミラーＭ１には、回転軸およびモータ等の駆動機構６１が設けられている。駆動機構６１の回転軸は、車両左右方向に対応するＸ軸方向に延在する軸であり、回転軸に接続されたモータ等の駆動によって、ミラーＭ１が、この回転軸の周りに回転可能である。この駆動機構６１により、凹面ミラーＭ１を回転させることで、凹面ミラーＭ１の向きが変更可能である。実施の形態１では、上記ミラーＭ１の回転可能な機構は、表示領域５の形成位置を上下方向５ａ（図４等）で調整する機構と共用できる。

まず、ＨＵＤ装置１は、通常表示モードでは、凹面ミラーＭ１の状態を、破線で示す状態Ａとし、この状態Ａでは、それぞれの表示領域５１，５２のための映像光Ａ１，Ａ２の光軸は、一点鎖線矢印で示す通りである。

通常表示モードの表示領域５での虚像９の表示のための映像光Ａ１，Ａ２の光軸の方向に対し、逆方向である外光入射光路を考える。図示の破線矢印で示す太陽光ａ１００である外光ａ１００は、この外光入射光路での光軸を示す。この外光入射光路での太陽光ａ１００は、ミラーＭ１で反射されて、破線矢印のように進み、第１画像形成ユニットＰＧＵ１および第２画像形成ユニットＰＧＵ２のそれぞれの表示面に入射する。これにより、パネル焼けに影響するため、対策が必要である。

実施の形態１のＨＵＤ装置１は、図示のような外光ａ１００による画像形成ユニットＰＧＵ１，ＰＧＵ２への入射を防止するための機能として、通常表示モードから保護モードへ切り替える機能を備える。実施の形態１のＨＵＤ装置１は、保護モードでは、駆動機構６１に基づいて、ミラーＭ１を回転させて、実線で示す状態Ｂにする。これにより、保護モードの時には、透過部材７１を介して筐体６０内に入射する太陽光ａ１００は、状態ＢのミラーＭ１によって反射された後、第１画像形成ユニットＰＧＵ１の表示面および第２画像形成ユニットＰＧＵ２の表示面には入射しないように、方向が外される。太陽光ａ１００に関して、方向が外された光路、光軸を、実線矢印で外光ａ１０１，ａ１０２として示す。外光ａ１０１は、ミラーＭ１からの反射外光のうち、ミラーＭ２で反射されて、第１画像形成ユニットＰＧＵ１の表示面には当たらずに下側に外される光路を示している。外光ａ１０２は、ミラーＭ１からの反射外光のうち、ミラーＭ２を透過して、第２画像形成ユニットＰＧＵ２の表示面には当たらずに下側に外される光路を示している。

これにより、保護モードでは、第１画像形成ユニットＰＧＵ１および第２画像形成ユニットＰＧＵ２の表示面には外光が入射せず、劣化しないように保護される。実施の形態１のＨＵＤ装置１は、保護モードにおいて、外光ａ１００が第１画像形成ユニットＰＧＵ１と第２画像形成ユニットＰＧＵ２との両方に対し外されるように設計されている。

上記ミラーＭ１の回転に応じて外光の入射の方向を外す構成は、上記構成例に限らずに可能である。図２２には変形例を示す。この変形例では、太陽光ａ１００の入射に関して、ミラーＭ１による反射外光は、光路、光軸を実線矢印で外光２２０１として示すように、ミラーＭ２に当たらないように方向が外されている。外光２２０１は、ミラーＭ２と第１画像形成ユニットＰＧＵ１およびレンズＬ１との間を進み、ミラーＭ２等に当たらない。これにより、太陽光ａ１００は、第１画像形成ユニットＰＧＵ１および第２画像形成ユニットＰＧＵ２の表示面に当たらない。

また、上記保護モードに関する変形例としては、第１画像形成ユニットＰＧＵ１と第２画像形成ユニットＰＧＵ２との一方に太陽光ａ１００が入射しないようにミラーＭ１によって方向を外す構成としてもよい。すなわち、第１画像形成ユニットＰＧＵ１に対しては外光の光軸が入射するが第２画像形成ユニットＰＧＵ２に対しては外光の光軸が入射しないように方向を外す構成としてもよい。逆に、第２画像形成ユニットＰＧＵ２に対しては外光の光軸が入射するが第１画像形成ユニットＰＧＵ１に対しては外光の光軸が入射しないように方向を外す構成としてもよい。そして、それらの構成で、外光の光軸が入射してしまう方の画像形成ユニットについては、別の手段で対策する構成としてもよい。

また、実施の形態１では、上記ミラーＭ１の回転の方向として図示のようにＹ軸方向で後側から前側へ傾ける方向とし、これにより、入射外光の光軸の方向を、例えば外光ａ１０２のように第２画像形成ユニットＰＧＵ２に対し下側に外す構成とした。変形例では、ミラーＭ１の回転の方向を前側から後側へ傾ける方向とし、入射外光の光軸の方向を、例えば第２画像形成ユニットＰＧＵ２に対し上側に外す構成としてもよい。ただし、その場合、ミラーＭ１の反射面がより上側に向くので、車両２内に対し迷光を発生させる可能性があり、好ましくない。そのため、実施の形態１では、上記のように、ミラーＭ１の回転の方向を前側へ傾ける方向とする構成とした。

ＨＵＤ装置１は、上記のように、通常表示モードではミラーＭ１を第１状態（状態Ａ）にし、保護モードでは第２状態（状態Ｂ）にするように駆動制御する。保護モードへの切り替え等の制御については、例えば以下の２通りが挙げられる。第１の場合として、ＨＵＤ装置１は、非使用時または虚像９の非表示時には、保護モードにし、虚像９の表示時には通常表示モードにする。第２の場合として、ＨＵＤ装置１は、通常表示モードでも、後述のように、センサに基づいて外光入射を検出し、温度の観点から、外光入射を回避すべきと判断した場合に、自動的に、保護モードへ切り替える。これは、虚像９の表示よりも外光入射回避、パネル焼け防止を優先して行われる制御である。

［実装例］
図７は、映像表示ユニット２００における、筐体６０、ミラーＭ１、ミラーＭ２、透過部材７１などの実装例を示す。なお、図７では、画像形成ユニットについては、一方の第１画像形成ユニットＰＧＵ１のみを図示しており、第２画像形成ユニットＰＧＵ２を省略している。

また、図７の実装例では、透過部材７１の付近に日射センサ６６を備えている。日射センサ６６は、例えば範囲６６ａのような検出範囲で太陽光ａ１００などの外光の入射を検出する。

［温度検出部と太陽光対策について］
図８は、図６の外光入射防止機能および保護モードに係わる、日射センサ６６等を利用した温度制御に関する模式説明図である。後述するが（図１０）、ＨＵＤ装置１の制御部１０１は、図７の日射センサ６６の検出情報を利用して、温度検出や保護処理などを行う部分である保護処理部１０６０も備えている。図８では、保護処理部１０６０による処理内容の一例を示している。図８では、図３や図６等のうち、主に第１画像形成ユニットＰＧＵ１の部分と、第２画像形成ユニットＰＧＵ２の部分とを抽出して図示しており、透過部材７１や日射センサ６６やミラーＭ１等については簡易的に図示している。

図８で、第１画像形成ユニットＰＧＵ１は、第１光源装置１１Ａと第１表示デバイスである第１ＬＣＤ１２Ａとを有して構成されている。第２画像形成ユニットＰＧＵ２は、第２光源装置１１Ｂと第２表示デバイスである第２ＬＣＤ１２Ｂとを有して構成されている（ＬＣＤ：液晶表示パネル）。太陽光ａ１００である外光ａ１００の光軸は、ミラーＭ１で反射された後、外光ａ８００となり、外光ａ８００のうち、外光ａ８０１は、ミラーＭ２で反射された外光、外光ａ８０２は、ミラーＭ２を透過した外光を示す。

まず、第１画像形成ユニットＰＧＵ１に備える第１ＬＣＤ１２Ａの温度（ＴＰ１とする）は、第１画像形成ユニットＰＧＵ１の周囲温度Ｔａと、太陽光ａ１００の入射外光ａ８０１に伴う温度上昇量ΔＴ（Ｉ）と、光源装置１１Ａからの熱放射に伴う温度上昇量ΔＴ（Ｌ）とによって、推定することができる。同様に、第２画像形成ユニットＰＧＵ２に備える第２ＬＣＤ１２Ｂの温度（ＴＰ２とする）は、第２画像形成ユニットＰＧＵ２の周囲温度Ｔａと、入射外光ａ８０２に伴う温度上昇量ΔＴ（Ｉ）と、光源装置１１Ｂからの熱放射に伴う温度上昇量ΔＴ（Ｌ）とによって、推定することができる。

簡易的には、第１画像形成ユニットＰＧＵ１と第２画像形成ユニットＰＧＵ２とにおいて、周囲温度Ｔａ、温度上昇量ΔＴ（Ｉ）、温度上昇量ΔＴ（Ｌ）等が同程度であると仮定でき、同様の仕組みでそれぞれの画像形成ユニットのＬＣＤの温度を推定可能である。詳細には、第１画像形成ユニットＰＧＵ１と第２画像形成ユニットＰＧＵ２とにおいて、個別に、周囲温度Ｔａ、温度上昇量ΔＴ（Ｉ）、温度上昇量ΔＴ（Ｌ）等が異なるとし、それぞれの画像形成ユニットのＬＣＤの温度を推定してもよい。

ＨＵＤ装置１の図１０の保護処理部１０６０は、以下のような処理を行う。まず、第１画像形成ユニットＰＧＵ１の周囲温度Ｔａは、ＨＵＤ装置１に設置された温度センサ、または、車両２内に設置された温度センサ９１２（図９）によって検出できる。保護処理部１０６０は、温度センサの検出情報に基づいて、第１画像形成ユニットＰＧＵ１の周囲温度Ｔａや第２画像形成ユニットＰＧＵ２の周囲温度Ｔａを把握する。

次に、太陽光ａ１００に伴う温度上昇量ΔＴ（Ｉ）は、日射センサ６６によって検知された太陽光強度に基づいて算出できる。保護処理部１０６０は、日射センサ６６の検出情報に基づいて、第１画像形成ユニットＰＧＵ１の外光ａ８０１に伴う温度上昇量ΔＴ（Ｉ）や、第２画像形成ユニットＰＧＵ２の外光ａ８０２に伴う温度上昇量ΔＴ（Ｉ）を算出する。

次に、光源装置１１Ａ，１１Ｂからの熱放射に伴う温度上昇量ΔＴ（Ｌ）は、光源装置１１Ａ，１１Ｂに設定されるバックライトの輝度ないし光量、例えば光源駆動部（１０２２，１０２４）によるパルス幅変調（ＰＷＭ）制御のデューティ比などに基づいて算出できる。保護処理部１０６０は、第１画像形成ユニットＰＧＵ１の光源装置１１Ａからの熱放射に伴う温度上昇量ΔＴ（Ｌ）や、第２画像形成ユニットＰＧＵ２の光源装置１１Ｂからの熱放射に伴う温度上昇量ΔＴ（Ｌ）を算出する。

実施の形態１では、上記ＬＣＤ側の温度上昇量ΔＴ（Ｉ）を求める計算式は、第１画像形成ユニットＰＧＵ１と第２画像形成ユニットＰＧＵ２との違いに応じて、個別に設定される。同様に、上記光源装置側の温度上昇量ΔＴ（Ｌ）を求める計算式は、第１画像形成ユニットＰＧＵ１と第２画像形成ユニットＰＧＵ２との違いに応じて個別に設定される。それぞれの計算式を、計算式Ｆ１～Ｆ４で示している。

なお、変形例として、簡易的な構成としては、第１画像形成ユニットＰＧＵ１と第２画像形成ユニットＰＧＵ２とにおいて、温度上昇量ΔＴ（Ｉ）を求める計算式を、同じ計算式としてもよいし、温度上昇量ΔＴ（Ｌ）を求める計算式を、同じ計算式としてもよい。

保護処理部１０６０は、上記のように、画像形成ユニットの周囲温度Ｔａと、太陽光による温度上昇量ΔＴ（Ｉ）と、光源装置からの温度上昇量ΔＴ（Ｌ）とを用いた演算によって、ＬＣＤの温度ＴＰ１，ＴＰ２を間接的に検出する。温度ＴＰ１，ＴＰ２は、特に、ＬＣＤの表示面の温度に相当する。

ここで、光源装置からの熱放射に伴う温度上昇量ΔＴ（Ｌ）は、バックライトの輝度ないし光量によって制御可能なパラメータである。すなわち、光源装置のバックライトの輝度ないし光量と、ＬＣＤの温度とは、所定の関係を有しており、光源装置のバックライトの輝度ないし光量を調整することで、ＬＣＤの温度を調整可能であると言える。

このため、ＨＵＤ装置１の制御部１０１は、保護処理部１０６０によって検出されたＬＣＤの温度に応じて、光源装置のバックライトの輝度ないし光量を調整するように制御を行う。例えば、制御部１０１は、検出されたＬＣＤの温度と、設定された所定の閾値とを比較し、閾値を超えるような場合には、光源装置のバックライトの輝度ないし光量を調整する。例えば、制御部１０１は、検出された第１画像形成ユニットＰＧＵ１の第１ＬＣＤ１２Ａの温度ＴＰ１が、設定された閾値Ｔｈ１を超える場合には、光源装置１１Ａのバックライトの輝度ないし光量を下げる、すなわちＰＷＭ制御のデューティ比を下げるように駆動制御する。これにより、第１画像形成ユニットＧＰＵ１での第１ＬＣＤ１２Ａの温度上昇を抑制できる。同様に、制御部１０１は、検出された第２画像形成ユニットＰＧＵ２の第２ＬＣＤ１２Ａの温度ＴＰ２が、設定された閾値Ｔｈ２を超える場合には、光源装置１１Ｂのバックライトの輝度ないし光量を下げる、すなわちＰＷＭ制御のデューティ比を下げるように駆動制御する。これにより、第２画像形成ユニットＰＧＵ２での第２ＬＣＤ１２Ｂの温度上昇を抑制できる。

［車両情報およびセンサ］
図９は、ＨＵＤ装置１の車両情報取得部１０１５（図１０）、または車両２の制御ユニット１００が、図１の車両情報４を取得するための、センサ等の構成例を示す。図９では、車両情報取得部１０１５または制御ユニット１００に対し接続されている、各種のセンサ、言い換えると情報取得デバイス、計測デバイス、通信デバイス等の例を示している。例えば制御ユニット１００は、車両２の各部に設置されたセンサ等から、車両情報４を取得する。各種のセンサは、車両２の内部や外部における走行状況などの状況に係わるパラメータ値を例えば定期的に検出する。また、制御ユニット１００は、センサの検出情報に基づいて、車両２に係わる各種のイベントを判断・検出する。

車両情報４は、車両２の走行などの状況に係わる情報の総称である。車両情報４は、ＡＤＡＳ情報等を含む。車両情報４は、例えば、車両２の速度情報やギア情報、ハンドル操舵角情報、ランプ点灯情報、外光情報、距離情報、赤外線情報、エンジンＯＮ／ＯＦＦ情報、カメラ映像情報、加速度ジャイロ情報、ＧＰＳ（Global Positioning System）情報、ナビゲーション情報、車車間通信情報、および路車間通信情報などが含まれる。カメラ映像情報は、車内カメラ映像情報や車外カメラ映像情報がある。ＧＰＳ情報には、現在時刻情報、緯度および経度情報が含まれる。

図４で、各種センサとして、車速センサ９０１、シフトポジションセンサ９０２、ハンドル操舵角センサ９０３、ヘッドライトセンサ９０４、照度センサ９０５、色度センサ９０６、測距センサ９０７、赤外線センサ９０８、エンジン始動センサ９０９、加速度センサ９１０、ジャイロセンサ９１１、温度センサ９１２、路車間通信用無線送受信機９１３、車車間通信用無線送受信機９１４、車内カメラ９１５、車外カメラ９１６、ＧＰＳ受信機９１７、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System、登録商標）受信機９１８などがある。各種センサは、これらに限らず、追加、削除、置換などが可能である。

車速センサ９０１は、車両２の速度（車速とも記載）を検出し、検出結果となる速度情報を生成する。シフトポジションセンサ９０２は、現在のギアを検出し、検出結果となるギア情報を生成する。ハンドル操舵角センサ９０３は、現在のハンドル操舵角を検出し、検出結果となるハンドル操舵角情報を生成する。ヘッドライトセンサ９０４は、ヘッドライトのＯＮ／ＯＦＦ等を検出し、検出結果となるランプ点灯情報を生成する。照度センサ９０５および色度センサ９０６は、外光を検出し、検出結果となる外光情報を生成する。

測距センサ９０７は、車両２と外部の物体との間の距離を検出し、検出結果となる距離情報を生成する。赤外線センサ９０８は、車両２の近距離における物体の有無や距離などを検出し、検出結果となる赤外線情報を生成する。エンジン始動センサ９０９は、エンジンのＯＮ／ＯＦＦを検出し、検出結果となるＯＮ／ＯＦＦ情報を生成する。加速度センサ９１０およびジャイロセンサ９１１は、車両２の加速度および角速度を検出し、検出結果として、車両２の姿勢や挙動を表す加速度ジャイロ情報を生成する。温度センサ９１２は、車両２の内外の温度を検出し、検出結果となる温度情報を生成する。

車内カメラ９１５は、車両２内を撮影することで、車内カメラ映像情報を生成する。車外カメラ９１６は、車両２外を撮影することで、車外カメラ映像情報を生成する。具体例では、図２のカメラ９０は、車内カメラ９１５および車外カメラ９１６に相当する。車内カメラ９１５は、例えば運転者の姿勢、眼の位置、動きなどを撮影し、ＤＭＳ（Driver Monitoring System）を構成する。車内カメラ映像情報を解析することで、運転者の疲労状況や視線などが把握可能である。また、車外カメラ９１６は、例えば車両２の前方などの周囲の状況を撮影する。車外カメラ映像情報を解析することで、車両２の周辺に存在する他車両や人などの有無、建物や地形、雨や積雪、凍結、凹凸などといった路面状況、および道路標識などを把握可能である。また、車外カメラ９１６は、走行中の状況を映像で記録するドライブレコーダなども含まれる。

路車間通信用無線送受信機９１３は、車両２と、道路、標識、信号機等との間の路車間通信によって、路車間通信情報を生成する。車車間通信用無線送受信機９１４は、車両２と周辺の他車両との間の車車間通信によって、車車間通信情報を生成する。ＧＰＳ受信機９１７は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信することでＧＰＳ情報を生成する。例えばＧＰＳ情報として現在時刻、緯度および経度を取得可能である。ＶＩＣＳ受信機９１８は、ＶＩＣＳ信号を受信することで得られるＶＩＣＳ情報を生成する。ＧＰＳ受信機９１７やＶＩＣＳ受信機９１８は、ナビゲーションシステムの一部として設けられてもよい。

［機能ブロック－第１構成例］
図１０は、ＨＵＤ装置１の機能ブロックの第１構成例を示す。図１０の第１構成例では、２つの映像表示装置１０である第１画像形成ユニットＰＧＵ１および第２画像形成ユニットＰＧＵ２の構成に対応して、表示用ドライバおよび光源駆動部が、２セット設けられている。ＨＵＤ装置１は、その２セットの部分として、第１表示用ドライバ１０２１、第１光源駆動部１０２２、第２表示用ドライバ１０２３、および第２光源駆動部１０２４を有する。また、第１構成例では、それらの２セットの表示用ドライバおよび光源駆動部に対し接続される映像処理部は、独立した１つの映像処理部１０１３として設けられている。ＨＵＤ装置１は、制御部１０１において、映像処理部１０１３を有する。

図１０で、ＨＵＤ装置１は、制御部１０１、映像表示ユニット２００、ミラー駆動部１０２０、上記２セットの表示用ドライバおよび光源駆動部、音声用ドライバ１０２５、音声出力装置１０４１、音声入力装置１０４２等を備える。制御部１０１は、ＭＣＵ（マイクロ・コントロール・ユニット）１０１０、不揮発性メモリ１０１１、揮発性メモリ１０１２、映像処理部１０１３、音声処理部１０１４、車両情報取得部１０１５、通信部１０１６、操作入力部１０１７、保護処理部１０６０等を有する。これらの各部は、バスなどを介して相互に接続され、相互に入出力や通信が可能である。

制御部１０１は、言い換えると、コントローラ、制御装置である。制御部１０１は、プロセッサによる処理に基づいて、制御機能などを実現する。制御機能は、ＨＵＤ装置１の全体および各部を制御する機能であり、表示領域５に虚像９を表示する機能を含む。制御部１０１は、ソフトウェアプログラム処理または専用回路によって機能を実現する。

ＨＵＤ装置１の記憶部は、不揮発性メモリ１０１１および揮発性メモリ１０１２を有して構成される。記憶部には、コンピュータプログラムを含め、制御部１０１等が扱う各種のデータ・情報が格納される。

通信部１０３は、通信インタフェースが実装された装置である。通信部１０３は、通信インタフェースとして、車両２のＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）等のインタフェースを介して、制御ユニット１００（例えば電子制御ユニット：ＥＣＵ）と接続され、通信可能である。

ミラー駆動部１０２０は、制御部１０１からの制御に基づいて、凹面ミラーＭ１の駆動機構６１を駆動する装置である。

第１表示用ドライバ１０２１は、制御部１０１からの制御に基づいて、第１画像形成ユニットＰＧＵ１の第１ＬＣＤ１２Ａを駆動する駆動回路等を含む装置である。第２表示用ドライバ１０２３は、制御部１０１からの制御に基づいて、第２画像形成ユニットＰＧＵ２の第２ＬＣＤ１２Ｂを駆動する駆動回路等を含む装置である。

第１光源駆動部１０２２は、制御部１０１からの制御に基づいて、第１画像形成ユニットＰＧＵ１の第１光源装置１１Ａを駆動する駆動回路等を含む装置である。第２光源駆動部１０２４は、制御部１０１からの制御に基づいて、第２画像形成ユニットＰＧＵ２の第２光源装置１１Ｂを駆動する駆動回路等を含む装置である。

音声入力装置１０４２は、マイクおよび回路等で構成される。音声出力装置１０４１は、スピーカおよび回路等で構成される。なお、ＨＵＤ装置１に音声入力装置１０４２や音声出力装置１０４１を備える場合を示しているが、これに限らず、ＨＵＤ装置１は、外部で車両２内（例えば制御ユニット１００）に接続される音声入力装置１０４２や音声出力装置１０４１を利用してもよい。

図１０での制御部１０１は、車両情報取得部１０１５を通じて、車両情報４（図１）やＡＤＡＳ情報やイベント情報などの入力情報を取得する。または、制御部１０１は、通信部１０３を通じて、制御ユニット１００から、ＣＡＮ信号として、車両情報４（図１）やＡＤＡＳ情報やイベント情報などの入力情報を取得する。車両情報取得部１０１５は、通信部１０３と一体で実装されてもよい。入力情報は、図９のような各種センサの検出信号、あるいはそれを制御ユニット１００が処理した結果の情報などを含む。入力情報は、例えばカメラ９０の画像などに基づいて検出された、実景内の対象物の情報や、その対象物に対して重畳するためのアラート情報やナビゲーション情報も含む。制御部１０１は、制御機能により、そのような入力情報に基づいて、必要に応じて、表示領域５に虚像９として表示させるための映像データ・映像情報を生成する。制御部１０１は、その映像データ・映像情報に基づいて、表示用ドライバ等を制御するための映像信号等を生成する。

また、制御部１０１は、操作入力部１０１７を通じて、ユーザによる操作入力情報を取得してもよい。操作入力部１０１７は、リモコン等が挙げられる。また、制御部１０１は、ＨＵＤ装置１による音声出力を行う場合には、音声出力情報を生成し、音声用ドライバ１０２５を制御する。また、制御部１０１は、運転者などのユーザの音声を入力する場合には、音声入力装置１０４２の入力音声に基づいて音声認識を行い、所定の指示などを受け付ける。

図１０の構成例に限定されず、ＨＵＤ装置１には、例えば日射センサ６６（図７）を含め、各種のセンサ等を備えてもよい。制御部１０１は、そのセンサの検出情報を利用して、ＨＵＤ装置１の状態やＨＵＤ装置１の近傍の状態を判断・検出して、所定の制御を行ってもよい。

［機能ブロック－第２構成例］
図１１は、ＨＵＤ装置１の機能ブロックの第２構成例を示す。図１１の第２構成例では、図１０の第１構成例に対し異なる点としては、第１画像形成ユニットＰＧＵ１と第２画像形成ユニットＰＧＵ２との表示制御が独立しており、２セットの表示用ドライバおよび光源駆動部に対し接続される映像処理部は、並列である２つの映像処理部として設けられている。制御部１０１は、その２つの映像処理部として、第１映像処理部１１０１と第２映像処理部１１０２を有する。第１映像処理部１１０１は、第１画像形成ユニットＰＧＵ１のみに関する映像表示制御処理などを行う。第２映像処理部１１０２は、第２画像形成ユニットＰＧＵ２のみに関する映像表示制御処理などを行う。図１１では図１０と同様の構成要素については図示を省略している。

［映像表示制御例］
図１０等の制御部１０１による映像表示制御例としては以下が挙げられる。制御部１０１は、入力情報である車両情報４や入力映像データなどに基づいて、表示領域５に虚像９を表示するための映像データを生成する。例えば、ＨＵＤ装置１は、第１表示領域５１には、第１虚像Ｖ１として、ＡＲによるナビゲーション画像やアラート画像を表示し、それとともに、第２表示領域５２には、第２虚像Ｖ２として、非ＡＲである距離情報や車速情報などを表示する、と決定する。そのために、制御部１０１は、第１画像形成ユニットＰＧＵ１を出力先とする第１映像データや、第２画像形成ユニットＰＧＵ２を出力先とする第２映像データを生成する。

制御部１０１は、表示元の映像データに基づいて、ウィンドシールド３の曲率の違いを考慮した歪み補正や、光源のオン／オフや光量などの調整なども行う。制御部１０１は、映像データに基づいて、第１表示用ドライバ１０２１および第２表示用ドライバ１０２３を駆動制御するとともに、第１光源駆動部１０２２および第２光源駆動部１０２４を駆動制御する。例えば、第１表示用ドライバ１０２１は、制御部１０１からの信号に基づいて、第１ＬＣＤ１２Ａを駆動する。第１光源駆動部１０２２は、制御部１０１からの信号に基づいて、第１光源装置１１Ａを駆動する。これにより、第１ＬＣＤ１２Ａの表示面において映像が形成される。第１画像形成ユニットＰＧＵ１は、第１光源装置１１Ａからの光源光、および第１ＬＣＤ１２Ａに形成された映像に基づいて、第１映像光Ａ１を出射する。第２画像形成ユニットＰＧＵ２についても同様である。

また、図１０での制御部１０１の保護処理部１０６は、前述のように、日射センサ６６の検出情報に基づいて、通常表示モードと保護モードとの切り替えの制御に対応する処理を行う。

［画像形成ユニットの構成例］
映像表示装置１０である画像形成ユニットの実装構成例としては以下が挙げられる。図１２は、第１画像形成ユニットＰＧＵ１である第１映像表示装置１０Ａの実装構成例を示す。図１２の第１画像形成ユニットＰＧＵ１は、光源装置１１（前述の光源装置１１Ａ）とＬＣＤ１２（前述のＬＣＤ１２Ａ）とを備える。光源装置１１は、ＬＥＤ基板２０１、ＬＥＤ素子２０２、リフレクタ２０３、ヒートシンク２０４、偏光変換素子２０５、導光体２０６、拡散板２０６等を有して構成されている。光源装置１１は、これらの構成要素がケースに固定されて、光源モジュールとして構成されている。

ＬＥＤ基板２０１には、複数のＬＥＤ素子２０２が配列されている。図１２では１つのＬＥＤ素子２０２およびリフレクタ２０３のみを図示している。ＬＥＤ素子２０２は、半導体光源素子の例である。リフレクタ２０３は、ＬＥＤ素子２０２から発する拡散光を、方向を変えるように反射して、略平行光に変換するコリメータである。ヒートシンク２０４は、ＬＥＤ基板２０１を放熱・冷却する。

偏光変換素子２０５は、リフレクタ２０３からの略平行光を入射し、偏光特性を揃えるように偏光変換を行って、偏光変換後の略平行光を導光体２０６へ出射する。偏光変換素子２０５は、例えば、偏光変換プリズムと波長板とを組み合わせて構成されている。実施の形態１では、第１画像形成ユニットＰＧＵ１における偏光変換素子２０５での偏光変換は、ＬＣＤ１２が有する入射側偏光板の吸収軸と直交する偏光に揃えるための偏光変換である。

導光体２０６は、偏光変換素子２０５からの第１方向の略平行光を、反射部に入射して、第２方向に反射する。第２方向は、ＬＣＤ１２への方向である。導光体２０６の反射部は、一部拡大図に示すように、複数の反射面２０６ａと複数の連接面２０６ｂとを有しており、各々の反射面２０６ａと連接面２０６ｂとが交互に配置されている。導光体２０６の反射部は、所定の配光制御も実現する。複数の反射面２０６ａの各々の反射面２０６ａは、所定の配光制御に対応した反射方向を実現するように、それぞれの傾きを有する。

導光体２０６の反射部により反射された第２方向の光は、拡散板２０６に入射し、拡散板２０６によって拡散される。拡散板２０６の上側には、ＬＣＤ１２のパネルが配置されている。ＬＣＤ１２のパネルには、フレキシブルケーブルを通じて駆動回路基板などが接続されている。ＬＣＤ１２のパネルは、拡散板２０６からの光を背面側から入射し、その光をバックライトとして、前面側の表示面ｓｆ１から映像光Ａ１を出射する。この映像光Ａ１は、特定の方向への指向性を有する光束である。

第２画像形成ユニットＰＧＵ２である第２映像表示装置１０Ｂは、上記第２画像形成ユニットＰＧＵ１と同様の構成としてもよいし、別の構成としてもよい。

［実施の形態１の効果等］
以上のように、実施の形態１のＨＵＤ装置１によれば、虚像９が表示できる２つの表示領域５（５１，５２）、特にレイヤ型の表示エリアを、好適に形成できる。これにより、ＨＵＤ装置１は、２つの表示領域５（５１，５２）を利用して、運転者Ｕ１に対し、運転支援などのための様々な虚像９を提供でき、安全運転に寄与できる。

＜変形例１Ａ＞
図１３は、実施の形態１の変形例として、変形例１ＡのＨＵＤ装置１における、映像表示ユニット２００の構成を、図３と同様にＹ－Ｚ面で示す。変形例１Ａは、実施の形態１に対し異なる構成点として、ミラーＭ２は、ハーフミラー１３０１で構成されている。ハーフミラー１３０１は、実施の形態１と同様に、第１画像形成ユニットＰＧＵ１からの第１映像光Ａ１を反射させ、第２画像形成ユニットＰＧＵ２からの第２映像光Ａ２を透過させる。また、変形例１Ａでは、第１画像形成ユニットＰＧＵ１からの第１映像光Ａ１と、第２画像形成ユニットＰＧＵ２からの第２映像光Ａ２とは、両方とも同じ偏光特性として第１偏光とし、図１３の例では両方ともＳ偏光とする。すなわち、変形例１Ａでは、ミラーＭ２としてハーフミラー１３０１は、Ｓ偏光を有する第１映像光Ａ１を反射し、Ｓ偏光を有する第２映像光Ａ２を透過する。他の変形例としては両方ともＰ偏光としてもよい。

凹面ミラーＭ１は、それらの第１偏光の映像光Ａ１および映像光Ａ２を、ウィンドシールド３へ向けて反射する。第１偏光（Ｓ波）の映像光Ａ１に基づいて、第１表示領域５１の虚像Ｖ１が形成され、第１偏光（Ｓ波）の映像光Ａ２に基づいて、第２表示領域５２の虚像Ｖ２が形成される。これにより、変形例１Ａでは、虚像Ｖ１と虚像Ｖ２とに輝度差が生じにくい利点がある。

また、変形例１Ａでは、開口部の透過部材７１の構成としては、透明プラスチック板とする。変形例１Ａでは、太陽光に関する対策の構成として、以下のように、偏光カットと赤外線（ＩＲ）カットとを組み合わせた構成とする。

まず、偏光カットのための構成は以下の通りである。透過部材７１には、吸収型偏光板が設けられる。吸収型偏光板は、吸収軸が第１偏光と直交するものとする。もしくは、透過部材７１から画像形成ユニットＰＧＵ１，ＰＧＵ２までの光路上において、偏光カットのための偏光素子１３０２が設けられる。この偏光素子１３０２は、吸収型偏光素子と反射型偏光素子とのどちらでもよい。この偏光素子１３０２は、吸収軸または反射軸が、第１偏光と直交するものとする。

偏光素子１３０２の配置箇所としては、第１例として、図１３のように、ミラーＭ１とハーフミラー１３０１であるミラーＭ２との間の光路上の位置に、１つの偏光素子１３０２が配置される。この偏光素子１３０２は、画像形成ユニットＰＧＵ１およびＰＧＵ２の両方に入射する太陽光を低減する。

偏光素子１３０２の配置箇所としては、第２例として、図１４のように、ハーフミラー１３０１であるミラーＭ２とそれぞれの画像形成ユニットＰＧＵ１，ＰＧＵ２との間の光路上の位置に、２つの偏光素子１３０２（１３０２Ａ，１３０２Ｂ）が配置されてもよい。図１４では、第１偏光素子１３０２Ａは、第１画像形成ユニットＰＧＵ１へ入射する太陽光を低減し、第２偏光素子１３０２Ｂは、第２画像形成ユニットＰＧＵ２へ入射する太陽光を低減する。

次に、赤外線（ＩＲ）カットの構成は以下の通りである。変形例１Ａでは、実施の形態１と同様に、透過部材７１にＩＲ吸収特性を持たせる。例えば透過部材７１にＩＲ吸収シートを備える。あるいは、上記図１３，図１４のように、光路上に設置された偏光素子１３０２において、ＩＲ反射特性を持たせてもよい。例えば、図１３では偏光素子１３０２にホットミラーが設けられる。あるいは、図１４では偏光素子１３０２Ａおよび偏光素子１３０２Ｂにそれぞれホットミラーが設けられる。ホットミラーは、赤外線を反射させ、可視光を透過させるミラーである。

＜変形例１Ｂ＞
図１５は、実施の形態１の他の変形例として、変形例１ＢのＨＵＤ装置１における、映像表示ユニット２００の構成を、図３と同様にＹ－Ｚ面で示す。変形例１Ｂは、実施の形態１に対し異なる構成点として、凹面ミラーであるミラーＭ１において、２つの反射面Ｒ１，Ｒ２を備える構成とする。第１反射面Ｒ１は、第１映像光Ａ１を反射させる反射面であり、第２反射面Ｒ２は、第２映像光Ａ２を反射させる反射面である。ミラーＭ１において、Ｙ軸方向で前後に２つの反射面として第１反射面Ｒ１および第２反射面Ｒ２が構成されている。

変形例１Ｂでは、ミラーＭ２は、実施の形態１と同様に、反射型偏光素子１５０１で構成されている。また、変形例１Ｂでは、実施の形態１と同様に、第１画像形成ユニットＰＧＵ１からの第１映像光Ａ１を第１偏光として例えばＳ偏光とし、第２画像形成ユニットＰＧＵ２からの第２映像光Ａ２を第１偏光に対し直交する第２偏光として例えばＰ偏光とする。他の変形例では、逆に、第１映像光Ａ１をＰ偏光、第２映像光Ａ２をＳ偏光としてもよい。

凹面ミラーＭ１において、２つの反射面Ｒ１，Ｒ２の光学的な設計によって、２つの画像形成ユニットＰＧＵ１，ＰＧＵ２からの２つの映像光Ａ１，Ａ２を、１つの共通のミラーＭ１を介して、２つの表示領域５１，５２の２つの虚像Ｖ１，Ｖ２を形成するための光学系の調整がされる。これにより、この変形例１Ｂでは、第１画像形成ユニットＰＧＵ１のレンズＬ１および第２画像形成ユニットＰＧＵ２のレンズＬ２での調整が必ずしも必要ではなくなり、レンズＬ１，Ｌ２の具備を省略できる可能性も生じる。

前述の実施の形態１（図３）では、２つの画像形成ユニットＰＧＵ１，ＰＧＵ２からの２つの映像光Ａ１，Ａ２を、１つの共通の凹面ミラーＭ１を介して、２つの表示領域５１，５２の２つの虚像Ｖ１，Ｖ２を形成する構成である。この構成のための光学系の調整は、主に、第１画像形成ユニットＰＧＵ１のレンズＬ１、ならびに第２画像形成ユニットＰＧＵ２のレンズＬ２により為されている。

一方、変形例１Ｂでは、実施の形態１と同様に、２つの画像形成ユニットＰＧＵ１，ＰＧＵ２からの２つの映像光Ａ１，Ａ２を、１つの共通の凹面ミラーＭ１を介して、２つの表示領域５１，５２の２つの虚像Ｖ１，Ｖ２を形成する構成である。そして、変形例１Ｂでは、この構成のための光学系の調整は、主に、ミラーＭ１における２つの反射面Ｒ１，Ｒ２の光学的な設計によって為されている。

変形例１Ｂでは、図示のように視点６から見て第１虚像Ｖ１を第２虚像Ｖ２よりも遠方、車両前側に形成する設計である。この設計に対応させて、ミラーＭ１は、第１反射面Ｒ１がＹ軸方向で後側（車両前側）に構成され、第２反射面Ｒ２が前側（車両後側）に構成されている。

変形例１Ｂでは、ミラーＭ１における第１反射面Ｒ１と第２反射面Ｒ２とは、異なる形状および光学特性を有する。第１反射面Ｒ１は、第２反射面Ｒ２を透過した第１映像光Ａ１（Ｓ偏光）を反射させる形状および光学特性を有する。第２反射面Ｒ２は、第１映像光Ａ１（Ｓ偏光）を透過させ、第２映像光Ａ２（Ｐ偏光）を反射させる形状および光学特性を有する。

実装例としては、第１反射面Ｒ１は、通常のミラーで構成されるか、または、所定の光学特性の偏光素子で構成される。所定の光学特性の偏光素子は、第２反射面Ｒ２を透過する偏光を反射し、第２反射面Ｒ２で反射される偏光を透過する光学特性を有する。

また、変形例１Ｂにおける透過部材７１等の構成としては、前述の実施の形態１（図３）での透過部材７１等の各種の構成を、同様に適用可能である。

また、変形例１Ｂにおける、太陽光に関する対策の構成としては、前述の実施の形態１（図６）での太陽光に関する対策の各種の構成を、同様に適用可能である。

図１６は、図１５に対する他の変形例を示し、ミラーＭ１において、第１反射面Ｒ１と第２反射面Ｒ２との光学特性が逆となっている。図１６では、ミラーＭ１は、第１反射面Ｒ１ｂと第２反射面Ｒ２ｂを有する。第１反射面Ｒ１ｂは、第２反射面Ｒ２ｂを透過した第２映像光Ａ２（Ｐ偏光）を反射させる形状および光学特性を有する。第２反射面Ｒ２ｂは、第２映像光Ａ２（Ｐ偏光）を透過させ、第１映像光Ａ１（Ｓ偏光）を反射させる形状および光学特性を有する。この変形例の場合、２つの映像光Ａ１，Ａ２の光路の光学距離に応じて、Ｙ軸方向で、第１表示領域５１の第１虚像Ｖ１の形成の位置はより近方になり、第２表示領域５２の第２虚像Ｖ１の形成の位置はより遠方になる。

上記変形例１Ｂの凹面ミラーＭ１は、１枚の凹面ミラーにおいて前後に２つの反射面Ｒ１，Ｒ２が形成されており、反射面Ｒ１と反射面Ｒ２との間は透過部材である。上記変形例１Ｂの凹面ミラーＭ１に関する他の変形例としては、２つの反射面Ｒ１，Ｒ２を、２枚の凹面ミラーの重ね合わせによって構成してもよい。この構成では、それぞれの反射面Ｒ１，Ｒ２の反射エリアの位置、サイズ、傾き等に応じた構成を有するそれぞれの凹面ミラーが、Ｙ軸方向で前後に所定の間隔で空間を介して配置される。

＜変形例１Ｃ＞
図１７～図１９は、実施の形態１に対する変形例１Ｃの構成を示す。変形例１Ｃは、実施の形態１（図３等）、変形例１Ａ（図１３等）、変形例１Ｂ（図１５等）等のいずれの構成に対しても組み合わせて適用可能な変形例である。図１７等の変形例１Ｃは、実施の形態１に対し、追加される特有の構成部分を適用した場合を示す。変形例１Ｃは、太陽光対策のための特有の構成として、第２画像形成ユニットＰＧＵ２への外光の入射をより低減させるために、ミラーＭ２と第２画像形成ユニットＰＧＵ２との間に、遮光部１７００が設けられている。

図１７は、映像表示ユニット２００内のミラーＭ１、ミラーＭ２、第１画像形成ユニットＰＧＵ１、第２画像形成ユニットＰＧＵ２、および遮光部１７００を、斜視で示す模式説明図である。図１７ではレンズＬ１，Ｌ２等の図示を省略している。図１８は、図１７に対応する構成を図３と同様にＹ－Ｚ面で示す。ミラーＭ２は、第２画像形成ユニットＰＧＵ２に向いた側の面ｓｆ４に、遮光部１７００として遮光部材１７００が設けられている。図１９は、ミラーＭ２における遮光部１７００の構成例を拡大で断面図として示す。

図１７で、ＨＵＤ装置１の通常表示モードにおいては、前述の図６と同様に、外光である太陽光ａ１００は、映像光Ａ１，Ａ２の光路の光軸に対し逆方向の光路の光軸で、ミラーＭ１の反射面ｓｆ５に対し入射するとする。この太陽光ａ１００は、破線矢印で示すように、ミラーＭ１のうちの反射面ｓｆ５に対応する有効領域、図１７では有効エリア１７１１および有効エリア１７１２で反射されて、外光ａ８００としてミラーＭ２に向かう。有効エリア１７１１は、例えば図４のような領域４０１に対応した、第１映像光Ａ１が反射されるエリアであり、有効エリア１７１２は、領域４０２に対応した、第２映像光Ａ２が反射されるエリアである。図１７の例では、有効エリア１７１２は、有効エリア１７１１の一部と重複している。同様に、ミラーＭ２において、有効エリアとして、有効エリア１７２１は、第１映像光Ａ１が反射されるエリアであり、有効エリア１７２２は、第２映像光Ａ２が透過されるエリアである。

実施の形態１等の光学系の構成例では、図示のように、ミラーＭ１およびミラーＭ２において、第１映像光Ａ１が入射する範囲である有効エリア１７１１および有効エリア１７２１と、第２映像光Ａ２が入射する範囲である有効エリア１７１２および有効エリア１７２２とは、一致していない。

ここで、変形例１Ｃでは、ミラーＭ２と第２画像形成ユニットＰＧＵ２との間に、遮光部１７００が設けられている。例えば、ミラーＭ２の裏面である面ｓｆ４に、遮光部材１７００が、貼り付け等によって配置されている。この遮光部材１７００は、第２画像形成ユニットＰＧＵ２からの第２映像光Ａ２を透過する有効エリア１７２２に対応した開口、言い換えると非遮光部を有する。遮光部材１７００は、図示の網掛けで示す領域に設けられている。この遮光部材１７００の領域では、ミラーＭ１からの外光ａ８００に基づいてミラーＭ１を透過した外光ａ８０２を、遮光する。第２画像形成ユニットＰＧＵ２からの第２映像光Ａ２は、遮光部１７００の開口に対応する有効エリア１７２２を通じて、ミラーＭ２を透過し、ミラーＭ１の有効エリア１７１２に入射する。

遮光部１７００が無い構成の場合、ミラーＭ１からの外光ａ８００の一部は、ミラーＭ２を透過して、図８と同様に、外光ａ８０２として、第２画像形成ユニットＰＧＵ２のＬＣＤ１２Ｂの表示面に入射することになる。これにより、ＬＣＤ１２Ｂのパネル焼けに影響する。これに対し、変形例１Ｃでは、図示のように、ミラーＭ２の後ろに遮光部１７００が設けられている構成により、外光ａ８００のうちミラーＭ１を透過した外光は、遮光部材１７００がある領域で遮られるので、その領域では、第２画像形成ユニットＰＧＵ２のＬＣＤ１２Ｂの表示面に外光が入射することが防止または低減される。

図１８では、ミラーＭ１からの外光ａ８００のうちの一部は、ミラーＭ２を透過した後に、遮光部材１７００がある領域で遮光されるため、第２画像形成ユニットＰＧＵ２のＬＣＤ１２Ｂの表示面には入射しない。

図１９で、ミラーＭ２は、ガラスによる基材１９０１に対し、Ｙ軸方向で後側には、反射型偏光フィルム１９０２が設けられている。または、反射型偏光フィルム１９０２は、代わりに、誘電体多層膜によるハーフミラーとしてもよい。基材１９０１に対し、Ｙ軸方向で前側（裏面側）には、遮光部材１７００が設けられている。遮光部材１７００は、ブラックマトリクスなど、可視光を遮光する光学素子である。遮光部材１７００は、有効エリア１７２２に対応した位置に開口部１７００ｂを有する。

図２０は、変形例として、遮光部１７００の配置に関する他の構成例を示す。遮光部１７００の配置箇所は、ミラーＭ２と第２画像形成ユニットＰＧＵ２との間であればよい。図２０の例では、遮光部１７００は、ミラーＭ２と第２画像形成ユニットＰＧＵ２のレンズＬ２との間で、レンズＬ２に近い方の位置に、独立して配置されている。

図２１は、映像光の有効エリアおよび遮光部１７００に関する他の構成例を示す。図２１の構成例では、光学系の設計として、ミラーＭ１の反射面ｓｆ５において、第１映像光Ａ１を反射する有効エリア１７１１に対し、第２映像光Ａ２を反射する有効エリア１７１２が内包されている。有効エリア１７１１の中央付近に、有効エリア１７１２が重なっている。対応して、ミラーＭ２において、第１映像光Ａ１を反射する有効エリア１７２１に対し、第２映像光Ａ２を透過する有効エリア１７２２が内包されている。有効エリア１７２１の中央付近に、有効エリア１７２２が重なっている。

図２１のような光学系の構成の場合でも、ミラーＭ１からウィンドシールド３に対し反射される映像光Ａ１および映像光Ａ２の方向などの設計に応じて、表示領域５の形成位置などを、図３や、図４または図５と同様の構成とすることができる。

そして、図２１の構成例でも、図１７と同様に、ミラーＭ２の裏面側に遮光部１７００が設けられている。遮光部１７００は、ミラーＭ２の有効エリア１７２２に対応させた開口を有する。これにより、図２１の構成例でも、図１７の変形例１Ｃと同様の効果が得られる。

［凹面ミラーの有効エリアとＨＵＤの表示領域との関係について］
実施の形態１等において、凹面ミラーＭ１の反射面ｓｆ５における２つの映像光Ａ１，Ａ２の照射される有効エリアと、２つの表示領域５（５１，５２）の形成位置との関係について、各種の構成が可能であるため、以下に補足説明する。前述の図４、図５には２つの構成例を示したが、これに限定されない。変形例を図２３、図２４に示す。図２３は第３構成例、図２４は第４構成例とする。

図２３の第３構成例では、凹面ミラーＭ１において、２つの映像光Ａ１，Ａ２による２つの有効エリアは、領域４０１，４０２として、分離して形成されている。それに対し、光学系等の設計の詳細に応じて、２つの表示領域５（５１，５２）は、視点６から見て、重なるように形成されている。光学系の設計の詳細としては、各画像形成ユニットの配置の位置・向きの設計や、ミラーＭ１の形状や各映像光の反射の方向などの設計が挙げられる。

図２４の第４構成例では、凹面ミラーＭ１において、２つの映像光Ａ１，Ａ２による２つの有効エリアは、領域４０１，４０２として、重なるように形成されている。それに対し、光学系等の設計の詳細に応じて、２つの表示領域５（５１，５２）は、視点６から見て、分離して形成されている。

以上、本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。各実施の形態は、必須構成要素を除き、構成要素の追加・削除・置換などが可能である。特に限定しない場合、各構成要素は、単数でも複数でもよい。各実施の形態を組み合わせた形態も可能である。

実施の形態に係る技術を用いると、前述したように、２つの画像形成ユニットからのそれぞれ映像光に対応した、２つの表示領域が好適に形成される。運転者の視点から見てウィンドシールドに対し前方に２つの表示領域に対応した２つの虚像を形成できる技術を提供することにより、安全運転などに寄与する情報表示装置（ヘッドアップディスプレイ装置)を提供できる。これにより、交通事故を防止することが可能となる。さらに、国連の提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ：Sustainable Development Goals）の「３．すべての人に健康と福祉を」に貢献することが可能になる。

１…ＨＵＤ装置、２…車両、３…ウィンドシールド、４…車両情報、５，５１，５２…表示領域（表示エリア）、６…視点、７…開口部、８…ハンドル、９，Ｖ１，Ｖ２…虚像、１０，１０Ａ，１０Ｂ…映像表示装置、６０…筐体、７１…透過部材、２００…映像表示ユニット、ＰＧＵ１…第１画像形成ユニット、ＰＧＵ２…第２画像形成ユニット、Ｌ１，Ｌ２…レンズ、Ｍ１…ミラー、Ｍ２…ミラー、Ａ１，Ａ２…映像光。

Claims (16)

1. 第１映像光を出射する第１画像形成ユニットと、
   第２映像光を出射する第２画像形成ユニットと、
   前記第１映像光を反射し、前記第２映像光を透過する光学素子と、
   前記光学素子からの前記第１映像光および前記第２映像光を反射する映像投射部と、
   を備え、
   前記映像投射部からの前記第１映像光に基づいて、第１虚像が表示可能な第１表示エリアである第１表示領域を形成し、
   前記映像投射部からの前記第２映像光に基づいて、第２虚像が表示可能な第２表示エリアである第２表示領域を形成する、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記第１画像形成ユニットと前記第２画像形成ユニットの少なくとも一部、前記光学素子、及び前記映像投射部を収納する筐体を備え、
   前記筐体の一部に開口部を有し、前記開口部に透過部材が設けられている、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
3. 請求項２記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記開口部に設けられた前記透過部材が、位相差板である、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
4. 請求項２記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記開口部に設けられた前記透過部材が、吸収型偏光板である、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
5. 請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記第１表示領域と前記第２表示領域は、車両の運転者の視点から見て透過部材に対し前方に、上下方向で分離または重畳されるように形成されている、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
6. 請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記第１表示領域と前記第２表示領域は、車両の運転者の視点から見て透過部材に対し前方に、前後方向で前記第１表示領域が前記第２表示領域に対し相対的に遠くに配置されるように形成されている、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
7. 請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記第１映像光は、Ｓ偏光またはＰ偏光である第１偏光を有し、
   前記第２映像光は、前記第１偏光に対して直交するＰ偏光またはＳ偏光である第２偏光を有する、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
8. 請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記光学素子は、反射型偏光素子で構成されている、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
9. 請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記映像投射部は、ミラーで構成され、反射面において、前記第１映像光が照射される第１領域と前記第２映像光が照射される第２領域とが分離または重畳されている、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
10. 請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記ミラーは、横方向に延在する回転軸の周りに回転する駆動機構を有し、
    通常表示モードに対する保護モードでは、前記ミラーが回転され、前記ミラーに対し、映像光の光路の方向とは逆方向で外光が入射した場合に、前記ミラーで反射された前記外光の光路の方向は、前記第１画像形成ユニットの表示面、および前記第２画像形成ユニットの表示面に当たらないように外されている、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
11. 請求項１０記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    日射センサまたは温度センサを備え、
    前記日射センサまたは温度センサの検出情報に基づいて、前記外光の入射が検知された場合に、前記通常表示モードから前記保護モードに切り替えられる、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
12. 請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記第１映像光および前記第２映像光は、両方ともＳ偏光またはＰ偏光である第１偏光を有し、
    前記光学素子は、ハーフミラーで構成されている、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
13. 請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記ミラーと前記光学素子との間の光路上に、偏光素子が配置されている、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
14. 請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記光学素子と前記第１画像形成ユニットとの間の光路上に、第１偏光素子が配置されており、
    前記光学素子と前記第２画像形成ユニットとの間の光路上に、第２偏光素子が配置されている、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
15. 請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記ミラーは、前後方向において、前記第１映像光を反射する第１反射面と、前記第２映像光を反射する第２反射面とを有する、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
16. 請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記光学素子と前記第２画像形成ユニットとの間に、前記第２映像光を透過する領域と対応させた開口部を有する遮光部材が配置されている、
    ヘッドアップディスプレイ装置。

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