JP2024116155A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで画像の表示範囲を広げることが可能なヘッドアップディスプレイを提供する。【解決手段】ヘッドアップディスプレイは、所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部（２４）と、画像生成部（２４）により出射された光がウインドシールドまたはコンバイナへ照射されるように、光を反射させる反射部と、を備えている。画像生成部（２４）は、所定の画像のうち車両の状況に応じて変化する変化画像を生成する変化画像生成部（２４Ａ）と、所定の画像のうち状況によらずに固定された固定画像を生成する固定画像生成部（２４Ｂ）とを有している。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイに関する。

将来において、公道上では自動運転モードで走行中の車両と手動運転モードで走行中の車両が混在することが予想される。

将来の自動運転社会では、車両と人間との間の視覚的コミュニケーションが益々重要になっていくことが予想される。例えば、車両と当該車両の乗員との間の視覚的コミュニケーションが益々重要になっていくことが予想される。この点において、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を用いて車両と乗員との間の視覚的コミュニケーションを実現することができる。ヘッドアップディスプレイは、ウインドシールドやコンバイナに画像や映像を投影させ、その画像をウインドシールドやコンバイナを通して現実空間と重畳させて乗員に視認させることで、いわゆるＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）を実現することができる。

ヘッドアップディスプレイの一例として、特許文献１には、透明な表示媒体を用いて立体的な虚像を表示するための光学系を備える表示装置が開示されている。当該表示装置は、ウインドシールドまたはコンバイナ上で、運転手の視界内に光を投射する。投射された光の一部はウインドシールドまたはコンバイナを透過するが、他の一部はウインドシールドまたはコンバイナに反射される。この反射光は運転者の目に向かう。運転者は、目に入ったその反射光を、ウインドシールドやコンバイナ越しに見える実在の物体を背景に、ウインドシールドやコンバイナを挟んで反対側（自動車の外側）にある物体の像のように見える虚像として知覚する。

日本国特開２０１８－４５１０３号公報

ところで、既存のヘッドアップディスプレイでは、虚像（画像）の表示範囲を広げる構成には改善の余地がある。

そこで、本発明は、低コストで画像の表示範囲を広げることが可能なヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面に係るヘッドアップディスプレイは、
車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
前記所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部と、
前記画像生成部により出射された前記光がウインドシールドまたはコンバイナへ照射されるように、前記光を反射させる反射部と、を備え、
前記画像生成部は、前記所定の画像のうち前記車両の状況に応じて変化する変化画像を生成する変化画像生成部と、前記所定の画像のうち前記状況によらずに固定された固定画像を生成する固定画像生成部とを有している。

上記構成によれば、変化画像に付加して固定画像を生成することができるため、高コストな変化画像生成部を大きくすることなく画像表示範囲を広げることができる。

上記目的を達成するために、本発明の別の一側面に係るヘッドアップディスプレイは、
車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
前記所定の画像のうち前記車両の状況に応じて変化する変化画像を生成するための光を出射する変化画像生成部と、
前記変化画像生成部により出射された前記光がウインドシールドまたはコンバイナへ照射されるように、前記光を反射させる反射部と、
前記所定の画像のうち前記状況によらずに固定された固定画像を生成する固定画像生成部と、を備え、
前記固定画像生成部は、
光源と、
前記光源から出射された光を透過または反射する光学部材と、
前記光学部材を挟んで前記光源とは反対側に設けられて前記固定画像の形状に対応して前記光を透過する遮光部材と、を有している。

上記構成によれば、変化画像に付加して固定画像を生成することができるため、高コストな変化画像生成部を大きくすることなく画像表示範囲を広げることができる。

本発明によれば、低コストで画像の表示範囲を広げることが可能なヘッドアップディスプレイを提供することができる。

第一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を備えた車両用システムのブロック図である。 ＨＵＤの構成を示す模式図である。 画像生成部の構成を示す模式図である。 図３Ａの画像生成部を構成する固定画像生成部の模式図である。 虚像オブジェクトを形成する変化画像と固定画像の一例を示す図である。 虚像オブジェクトを形成する変化画像と固定画像の別の例を示す図である。 第二実施形態に係る画像生成部の構成を示す模式図である。 図６Ａの画像生成部を構成する固定画像生成部の模式図である。 第一変形例に係るＨＵＤを示す模式図である。 第三実施形態に係る画像生成部の構成を示す模式図である。 第三実施形態に係る画像生成部で生成される虚像オブジェクトを形成する変化画像と固定画像を示す図である。 第三実施形態の変形例に係る画像生成部の構成を示す模式図である。 第四実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を備えた車両用システムのブロック図である。 図１１のＨＵＤの構成を示す模式図である。 図１１のＨＵＤが備える固定画像生成部の構成を示す模式図である。 第二変形例に係るＨＵＤを示す模式図である。

以下、本発明の実施形態（以下、本実施形態という。）について図面を参照しながら説明する。本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。

また、本実施形態の説明では、説明の便宜上、「左右方向」、「上下方向」、「前後方向」について適宜言及する場合がある。これらの方向は、図２に示すＨＵＤ（Ｈｅａｄ－Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）２０について設定された相対的な方向である。ここで、「左右方向」は、「左方向」および「右方向」を含む方向である。「上下方向」は、「上方向」および「下方向」を含む方向である。「前後方向」は、「前方向」および「後方向」を含む方向である。左右方向は、図２では示されていないが、上下方向および前後方向に直交する方向である。

図１を参照して、本実施形態に係るＨＵＤ２０を備える車両システム２について以下に説明する。図１は、車両システム２のブロック図である。当該車両システム２が搭載された車両１は、自動運転モードで走行可能な車両（自動車）である。

図１に示すように、車両システム２は、車両制御部３と、センサ５と、カメラ６と、レーダ７と、ＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）８と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）９と、無線通信部１０と、記憶装置１１とを備える。また、車両システム２は、ステアリングアクチュエータ１２と、ステアリング装置１３と、ブレーキアクチュエータ１４と、ブレーキ装置１５と、アクセルアクチュエータ１６と、アクセル装置１７とを備える。さらに、車両システム２は、ＨＵＤ２０を備える。

車両制御部３は、車両１の走行を制御するように構成されている。車両制御部３は、例えば、少なくとも一つの電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成されている。電子制御ユニットは、１以上のプロセッサおよびメモリを備えるコンピュータシステム（例えば、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ）等）と、トランジスタ等のアクティブ素子および抵抗等のパッシブ素子から構成される電子回路とを含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、およびＴＰＵ（Ｔｅｎｓｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のうちの少なくとも一つを含む。ＣＰＵは、複数のＣＰＵコアによって構成されてもよい。ＧＰＵは、複数のＧＰＵコアによって構成されてもよい。メモリは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とを含む。ＲＯＭには、車両制御プログラムが記憶されてもよい。例えば、車両制御プログラムは、自動運転用の人工知能（ＡＩ）プログラムを含んでもよい。ＡＩプログラムは、多層のニューラルネットワークを用いた教師有りまたは教師なし機械学習（特に、ディープラーニング）によって構築されたプログラム（学習済みモデル）である。ＲＡＭには、車両制御プログラム、車両制御データ及び／又は車両１の周辺環境を示す周辺環境情報が一時的に記憶されてもよい。プロセッサは、ＲＯＭに記憶された各種車両制御プログラムから指定されたプログラムをＲＡＭ上に展開し、ＲＡＭとの協働で各種処理を実行するように構成されてもよい。また、コンピュータシステムは、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の非ノイマン型コンピュータによって構成されてもよい。さらに、コンピュータシステムは、ノイマン型コンピュータと非ノイマン型コンピュータの組み合わせによって構成されてもよい。

センサ５は、加速度センサ、速度センサおよびジャイロセンサのうち少なくとも一つを含む。センサ５は、車両１の走行状態を検出して、走行状態情報を車両制御部３に出力するように構成されている。センサ５は、運転者が運転席に座っているかどうかを検出する着座センサ、運転者の顔の方向を検出する顔向きセンサ、外部天候状態を検出する外部天候センサおよび車内に人がいるかどうかを検出する人感センサ等をさらに備えてもよい。

カメラ６は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（相補型ＭＯＳ）等の撮像素子を含むカメラである。カメラ６は、一以上の外部カメラ６Ａと、内部カメラ６Ｂとを含む。
外部カメラ６Ａは、車両１の周辺環境を示す画像データを取得した上で、当該画像データを車両制御部３に送信するように構成されている。車両制御部３は、送信された画像データに基づいて、周辺環境情報を取得する。ここで、周辺環境情報は、車両１の外部に存在する対象物（歩行者、他車両、標識等）に関する情報を含んでもよい。例えば、周辺環境情報は、車両１の外部に存在する対象物の属性に関する情報と、車両１に対する対象物の距離や位置に関する情報とを含んでもよい。外部カメラ６Ａは、単眼カメラとして構成されてもよいし、ステレオカメラとして構成されてもよい。

内部カメラ６Ｂは、車両１の内部に配置されると共に、乗員を示す画像データを取得するように構成されている。内部カメラ６Ｂは、例えば、乗員の視点Ｅ（図２で後述する）をトラッキングするアイトラッキングカメラとして機能する。内部カメラ６Ｂは、例えば、ルームミラーの近傍、あるいはインストルメントパネルの内部等に設けられている。

レーダ７は、ミリ波レーダ、マイクロ波レーダ、およびレーザーレーダ（例えば、ＬｉＤＡＲユニット）のうちの少なくとも一つを含む。例えば、ＬｉＤＡＲユニットは、車両１の周辺環境を検出するように構成されている。特に、ＬｉＤＡＲユニットは、車両１の周辺環境を示す３Ｄマッピングデータ（点群データ）を取得した上で、当該３Ｄマッピングデータを車両制御部３に送信するように構成されている。車両制御部３は、送信された３Ｄマッピングデータに基づいて、周辺環境情報を特定する。

ＨＭＩ８は、運転者からの入力操作を受付ける入力部と、走行情報等を運転者に向けて出力する出力部とから構成される。入力部は、ステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル、車両１の運転モードを切替える運転モード切替スイッチ等を含む。出力部は、各種走行情報を表示するディスプレイ（ＨＵＤを除く）である。

ＧＰＳ９は、車両１の現在位置情報を取得し、当該取得された現在位置情報を車両制御部３に出力するように構成されている。

無線通信部１０は、車両１の周囲にいる他車に関する情報（例えば、走行情報等）を他車から受信すると共に、車両１に関する情報（例えば、走行情報等）を他車に送信するように構成されている（車車間通信）。また、無線通信部１０は、信号機や標識灯等のインフラ設備からインフラ情報を受信すると共に、車両１の走行情報をインフラ設備に送信するように構成されている（路車間通信）。また、無線通信部１０は、歩行者が携帯する携帯型電子機器（スマートフォン、タブレット、ウェアラブルデバイス等）から歩行者に関する情報を受信すると共に、車両１の自車走行情報を携帯型電子機器に送信するように構成されている（歩車間通信）。車両１は、他車両、インフラ設備または携帯型電子機器との間をアドホックモードにより直接通信してもよいし、アクセスポイントを介して通信してもよい。さらに、車両１は、図示しない通信ネットワークを介して他車両、インフラ設備または携帯型電子機器と通信してもよい。通信ネットワークは、インターネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）および無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）のうちの少なくとも一つを含む。無線通信規格は、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＬＰＷＡ、ＤＳＲＣ（登録商標）又はＬｉ－Ｆｉである。また、車両１は、他車両、インフラ設備または携帯型電子機器と第５世代移動通信システム（５Ｇ）を用いて通信してもよい。

記憶装置１１は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の外部記憶装置である。記憶装置１１には、２次元または３次元の地図情報及び／又は車両制御プログラムが記憶されてもよい。例えば、３次元の地図情報は、３Ｄマッピングデータ（点群データ）によって構成されてもよい。記憶装置１１は、車両制御部３からの要求に応じて、地図情報や車両制御プログラムを車両制御部３に出力するように構成されている。地図情報や車両制御プログラムは、無線通信部１０と通信ネットワークを介して更新されてもよい。

車両１が自動運転モードで走行する場合、車両制御部３は、走行状態情報、周辺環境情報、現在位置情報、地図情報等に基づいて、ステアリング制御信号、アクセル制御信号およびブレーキ制御信号のうち少なくとも一つを自動的に生成する。ステアリングアクチュエータ１２は、ステアリング制御信号を車両制御部３から受信して、受信したステアリング制御信号に基づいてステアリング装置１３を制御するように構成されている。ブレーキアクチュエータ１４は、ブレーキ制御信号を車両制御部３から受信して、受信したブレーキ制御信号に基づいてブレーキ装置１５を制御するように構成されている。アクセルアクチュエータ１６は、アクセル制御信号を車両制御部３から受信して、受信したアクセル制御信号に基づいてアクセル装置１７を制御するように構成されている。このように、車両制御部３は、走行状態情報、周辺環境情報、現在位置情報、地図情報等に基づいて、車両１の走行を自動的に制御する。つまり、自動運転モードでは、車両１の走行は車両システム２により自動制御される。

一方、車両１が手動運転モードで走行する場合、車両制御部３は、アクセルペダル、ブレーキペダルおよびステアリングホイールに対する運転者の手動操作に従って、ステアリング制御信号、アクセル制御信号およびブレーキ制御信号を生成する。このように、手動運転モードでは、ステアリング制御信号、アクセル制御信号およびブレーキ制御信号が運転者の手動操作によって生成されるので、車両１の走行は運転者により制御される。

上述の通り、運転モードは、自動運転モードと手動運転モードとからなる。自動運転モードは、例えば、完全自動運転モードと、高度運転支援モードと、運転支援モードとからなる。完全自動運転モードでは、車両システム２がステアリング制御、ブレーキ制御およびアクセル制御の全ての走行制御を自動的に行うと共に、運転者は車両１を運転できる状態にはない。高度運転支援モードでは、車両システム２がステアリング制御、ブレーキ制御およびアクセル制御の全ての走行制御を自動的に行うと共に、運転者は車両１を運転できる状態にはあるものの車両１を運転しない。運転支援モードでは、車両システム２がステアリング制御、ブレーキ制御およびアクセル制御のうち一部の走行制御を自動的に行うと共に、車両システム２の運転支援の下で運転者が車両１を運転する。一方、手動運転モードでは、車両システム２が走行制御を自動的に行わないと共に、車両システム２の運転支援なしに運転者が車両１を運転する。

ＨＵＤ２０は、所定の情報（以下、ＨＵＤ情報という。）が車両１の外部の現実空間（特に、車両１の前方の周辺環境）と重畳されるように、当該ＨＵＤ情報を車両１の乗員に向け画像として表示するように構成されている。ＨＵＤ２０によって表示されるＨＵＤ情報は、例えば、車両１の走行に関連した車両走行情報及び／又は車両１の周辺環境に関連した周辺環境情報（特に、車両１の外部に存在する対象物に関連した情報）等である。ＨＵＤ２０は、車両１と乗員との間の視覚的インターフェースとして機能するＡＲディスプレイである。

ＨＵＤ２０は、画像生成部（ＰＧＵ：Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）２４と、制御部２５とを備える。画像生成部２４は、変化画像生成部２４Ａと、固定画像生成部２４Ｂとを有する。
画像生成部２４は、車両１の乗員に向けて表示される所定の画像を生成するための光を出射するように構成されている。変化画像生成部２４Ａは、所定の画像のうち、車両１の状況に応じて変化する変化画像を生成するための光を出射する。固定画像生成部２４Ｂは、所定の画像のうち、車両１の状況によらずに固定された固定画像を生成するための光を出射する。

制御部２５は、ＨＵＤ２０の各部の動作を制御する。制御部２５は、車両制御部３に接続されており、車両制御部３から送信されてくる車両走行情報や周辺環境情報等に基づいて、例えば変化画像生成部２４Ａおよび固定画像生成部２４Ｂの動作を制御する。なお、本実施形態では、車両制御部３と制御部２５とは別個の構成として設けられているが、車両制御部３と制御部２５は一体的に構成されてもよい。例えば、車両制御部３と制御部２５は、単一の電子制御ユニットにより構成されていてもよい。

（第一実施形態）
図２は、第一実施形態に係るＨＵＤ２０を車両１の側面側から見た模式図である。ＨＵＤ２０は、少なくともＨＵＤ２０の一部が車両１の内部に位置する。具体的には、ＨＵＤ２０は、車両１の室内の所定箇所に設置されている。例えば、ＨＵＤ２０は、車両１のダッシュボード内に配置されてもよい。

図２に示すように、ＨＵＤ２０は、ＨＵＤ本体部２１を備えている。ＨＵＤ本体部２１は、ハウジング２２と、出射窓２３とを有する。出射窓２３は可視光を透過させる透明板で構成されている。ＨＵＤ本体部２１は、ハウジング２２の内部に、画像生成部２４（変化画像生成部２４Ａ，固定画像生成部２４Ｂ）と、制御部２５と、凹面鏡２６（反射部の一例）とを有する。

凹面鏡２６は、画像生成部２４（変化画像生成部２４Ａ，固定画像生成部２４Ｂ）から出射される光の光路上に配置されている。凹面鏡２６は、画像生成部２４から出射された光をウインドシールド１８（例えば、車両１のフロントウィンドウ）に向けて反射するように構成されている。凹面鏡２６は、所定の画像を形成するために凹状に湾曲した反射面を有し、画像生成部２４から出射され結像された光の像を所定の倍率で反射させる。凹面鏡２６は、駆動機構２７を有し、制御部２５から送信される制御信号に基づいて凹面鏡２６の向きを回転することができるように構成されていてもよい。

制御部２５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサとメモリが搭載され、メモリから読みだしたコンピュータプログラムをプロセッサが実行して、画像生成部２４（変化画像生成部２４Ａ，固定画像生成部２４Ｂ）の動作を制御する。例えば、制御部２５は、車両制御部３から送信されてくる車両走行情報や周辺環境情報等に基づいて、画像生成部２４の動作を制御するための制御信号を生成し、当該生成された制御信号を画像生成部２４に送信する。なお、制御部２５は、凹面鏡２６の向きを変更するように制御してもよい。

画像生成部２４（変化画像生成部２４Ａ，固定画像生成部２４Ｂ）から出射された光は、凹面鏡２６で反射されてＨＵＤ本体部２１の出射窓２３から出射される。ＨＵＤ本体部２１の出射窓２３から出射された光は、ウインドシールド１８に照射される。出射窓２３からウインドシールド１８に照射された光の一部は、乗員の視点Ｅに向けて反射される。この結果、乗員は、ＨＵＤ本体部２１から出射された光をウインドシールド１８の前方の所定の距離において形成された虚像（所定の画像）として認識する。このように、ＨＵＤ２０によって表示される画像がウインドシールド１８を通して車両１の前方の現実空間に重畳される結果、乗員は、所定の画像により形成される虚像オブジェクトＩが車両外部に位置する道路上に浮いているように視認することができる。

ここで、乗員の視点Ｅは、乗員の左目の視点又は右目の視点のいずれかであってもよい。または、視点Ｅは、左目の視点と右目の視点を結んだ線分の中点として規定されてもよい。乗員の視点Ｅの位置は、例えば、内部カメラ６Ｂによって取得された画像データに基づいて特定される。乗員の視点Ｅの位置は、所定の周期で更新されてもよいし、車両１の起動時に一回だけ決定されてもよい。

なお、虚像オブジェクトＩとして２Ｄ画像（平面画像）を形成する場合には、所定の画像を任意に定めた単一距離の虚像となるように投影する。虚像オブジェクトＩとして３Ｄ画像（立体画像）を形成する場合には、互いに同一または互いに異なる複数の所定の画像をそれぞれ異なる距離の虚像となるように投影する。また、虚像オブジェクトＩの距離（乗員の視点Ｅから虚像までの距離）は、画像生成部２４から乗員の視点Ｅまでの距離を調整する（例えば画像生成部２４と凹面鏡２６との間の距離を調整する）ことによって適宜調整可能である。

図３Ａ及び図３Ｂは、第一実施形態に係る画像生成部２４の構成を示す模式図である。図３Ａは、画像生成部２４（変化画像生成部２４Ａ，固定画像生成部２４Ｂ）を上方から見た模式図である。図３Ｂは、固定画像生成部２４Ｂを正面から見た模式図である。

図３Ａに示すように、変化画像生成部２４Ａは、光源１０１と、光源１０１の前側に配置される光学部材１０２と、光学部材１０２の前側に配置される表示デバイス１０３とを有する。光源１０１は、例えば、レーザ光源またはＬＥＤ光源である。レーザ光源は、例えば、赤色レーザ光と、緑光レーザ光と、青色レーザ光をそれぞれ出射するように構成されたＲＧＢレーザ光源である。光学部材１０２は、プリズム、レンズ、拡散板、拡大鏡等のうち少なくとも一つから構成され得る。例えば、本例では、光学部材１０２は、平凸レンズから構成されている。光学部材１０２は、光源１０１から出射された光を透過または反射して表示デバイス１０３に向けて出射するように構成されている。表示デバイス１０３は、液晶ディスプレイ、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）等である。変化画像生成部２４Ａの描画方式は、ラスタースキャン方式、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式またはＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）方式であってもよい。ＤＬＰ方式またはＬＣＯＳ方式が採用される場合、変化画像生成部２４Ａの光源１０１はＬＥＤ光源であってもよい。なお、液晶ディスプレイ方式が採用される場合、変化画像生成部２４Ａの光源１０１は白色ＬＥＤ光源であってもよい。

固定画像生成部２４Ｂは、光源１１１と、光源１１１の前側に配置される光学部材１１２と、光学部材１１２の前側（光学部材１１２よりも凹面鏡２６側）に配置される遮光部材１１３とを有する。光源１１１は、上記光源１０１と同様に、例えば、レーザ光源またはＬＥＤ光源である。光学部材１１２は、リフレクタ、プリズム、レンズ、拡散板、拡大鏡等のうち少なくとも一つから構成され得る。本例では、光学部材１１２は、例えば、光源１１１から出射される光の利用効率を高めることができるような所定の形状に形成されたレンズから構成されている。光学部材１１２は、光源１１１から出射された光を透過または反射して遮光部材１１３に向けて均一に出射するように構成されている。遮光部材１１３は、例えば、合成樹脂フィルムと、当該合成樹脂フィルムの少なくとも片面に形成された遮光膜（シェード）とで構成されている。遮光部材１１３の一部を構成する合成樹脂フィルムには、例えば、光拡散剤が添加されている。図３Ｂに示すように、遮光部材１１３には、固定画像の形状に対応するように光源１１１の光を透過する光透過部としての切り欠き１１４が施されている。遮光部材１１３は、切り欠き１１４を通して光源１１１の光を前方へ放射させるように構成されている。固定画像生成部２４Ｂは、変化画像生成部２４Ａの左右にそれぞれ配置されている。なお、遮光部材１１３の正面視における形状は、本実施形態のような円形状に限定されない。また、固定画像生成部２４Ｂの位置は変化画像生成部２４Ａの左右に限定されず、例えば、変化画像生成部２４Ａの上側および下側のいずれか一方に配置されてもよい。また、合成樹脂フィルムに光拡散剤を添加する代わりに、遮光膜（シェード）よりも後面（光学部材１１２側）に合成樹脂フィルムを設け、当該合成樹脂フィルムの前面に光拡散用の微細なステップを形成してもよい。

図４は、虚像オブジェクトＩを形成する変化画像と固定画像の一例を示す模式図である。
図４において、変化画像３１は、変化画像生成部２４Ａから出射される光によって生成された画像である。固定画像３２は、固定画像生成部２４Ｂから出射される光によって生成された画像である。車両１の前方において、変化画像３１が認識される位置と固定画像３２が認識される位置とは、実質的に同一となるように構成されている。すなわち、ウインドシールド１８から変化画像３１までの距離と、ウインドシールド１８から固定画像３２までの距離とは実質的に同一の距離となるように構成されている。

固定画像３２は、変化画像３１の周囲に変化画像３１と並ぶように表示される。本例では、固定画像３２は、車両１の乗員から見て、変化画像３１の左右にそれぞれ表示されている。変化画像３１は、車両１の状況に応じて変化する画像である。本例では、変化画像３１として、車両１がこの先で右折することを報知する走路画像と、現在の走行速度が５０ｋｍ／ｈであることを報知する速度画像とが表示されている。固定画像３２は、車両１の状況によらずに固定された画像である。本例では、固定画像３２として、車両１の乗員に注意を促す注意喚起画像（山括弧模様）が表示されている。注意喚起画像は、必要な時にのみ生成される画像であって、例えば、歩行者の存在を知らせるため、またはスピードの出しすぎを知らせるためなど、の目的で表示され得る。虚像オブジェクトＩとして視認される画像の範囲Ｒは、変化画像生成部２４Ａから出射された光で形成される変化画像３１の表示範囲Ｒ１と、固定画像生成部２４Ｂから出射された光で形成される固定画像３２の表示範囲Ｒ２とを足し合わせた画像範囲になる。

なお、固定画像を形成するために固定画像生成部２４Ｂの遮光部材１１３に施される切り欠き１１４の模様は、複数の種類が準備されていてもよい。例えば、固定画像は、子供の飛び出しに注意を喚起するために子供の形を模した人型マークであってもよい。固定画像生成部２４Ｂは、例えば、駆動機構（図示省略）を有し、制御部２５から送信される制御信号に基づいて遮光部材１１３における切り欠き１１４の模様を切り替えるように構成されていてもよい。

また、変化画像３１の周囲に表示される固定画像３２は、その表示位置によって、凹面鏡２６での反射により生じる画像の歪み方に違いが生じる場合がある。そこで、制御部２５は、固定画像３２が表示される表示位置に応じて、固定画像生成部２４Ｂで生成される固定画像３２の歪み度合を予め変化させるように、遮光部材１１３に施される切り欠き１１４の模様を調整することが好ましい。また、制御部２５は、変化画像３１の表示態様が歪みのない適切な表示態様となるように、変化画像生成部２４Ａで生成される画像を制御することが好ましい。

図５は、虚像オブジェクトＩを形成する変化画像と固定画像の別の例を示す模式図である。
図５に示すように、変化画像３３によって表示される情報と固定画像３２によって表示される情報とは、相互に関連付けられた情報となるように構成されていてもよい。本例では、変化画像３３と固定画像３２が、共に車両１の走行に注意を促す注意喚起画像として同じ模様（山括弧模様）で表示されている。また、変化画像３１の左右にそれぞれ固定画像３２が変化画像３１と並んで表示されている。なお、この例では、変化画像３３を固定された山括弧模様として表示しているが、例えば、固定画像３２に関連させながら、車両１の状況に応じて順次変化する画像として変化画像３３を表示してもよい。例えば、固定画像として子供の人型マークを表示し、子供の飛び出しを想起させる変化画像を人型マークに関連付けて表示するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るＨＵＤ２０は、虚像オブジェクトＩ（所定の画像）を生成するための光を出射する画像生成部２４と、画像生成部２４により出射された光がウインドシールド１８へ照射されるように、光を反射させる凹面鏡２６（反射部の一例）と、を備えている。そして、画像生成部２４は、虚像オブジェクトＩのうち車両１の状況に応じて変化する変化画像３１を生成する変化画像生成部２４Ａと、虚像オブジェクトＩのうち状況によらずに固定された固定画像３２を生成する固定画像生成部２４Ｂとを有している。この構成によれば、変化画像生成部２４Ａで生成した変化画像３１に、固定画像生成部２４Ｂで生成した固定画像３２を付加することによって虚像オブジェクトＩを形成することができる。このため、高コストな変化画像生成部２４Ａを大きくすることなく虚像オブジェクトＩ（所定の画像の一例）の表示範囲を広げることができる。

また、ＨＵＤ２０によれば、図５に示すように、変化画像３３と固定画像３２とはそれぞれの画像によって表示される情報の内容が関連付けられていてもよい。これにより、変化画像３３と固定画像３２との協働によって各種の情報を乗員に対して提供することができる。

また、ＨＵＤ２０によれば、固定画像生成部２４Ｂは、光源１１１と光学部材１１２と遮光部材１１３とにより構成されている。これにより、簡便な構成で固定画像生成部２４Ｂを構成することができ、コストを抑制することができる。

なお、上記実施形態では、画像生成部２４から出射された光が凹面鏡２６に直接照射される構成となっているが、この例に限られない。画像生成部２４と凹面鏡２６との間に、凹面鏡２６とは異なる反射部（例えば、平面ミラー）を配置し、画像生成部２４から出射された光が平面ミラーにより反射されて凹面鏡２６へ照射される構成としてもよい。また、このように画像生成部２４と凹面鏡２６との間の光路上に平面ミラーを配置する構成を採用した場合、例えば、変化画像生成部２４Ａから出射される光については平面ミラーを介して凹面鏡２６に照射する、すなわち変化画像生成部２４Ａからウインドシールド１８までの間に２回反射させる一方で、固定画像生成部２４Ｂから出射される光については平面ミラーを介さずに凹面鏡２６に直接照射する、すなわち固定画像生成部２４Ｂからウインドシールド１８までの間に１回反射させる構成としてもよい。これにより、平面ミラーを追加構成として採用しつつも、可能な限りコストを削減することができる。

（第二実施形態）
図６Ａ及び図６Ｂは、第二実施形態に係る画像生成部１２４の構成を示す模式図である。図６Ａは、画像生成部１２４（変化画像生成部１２４Ａ，固定画像生成部１２４Ｂ）を上方から見た模式図である。図６Ｂは、固定画像生成部１２４Ｂを正面から見た模式図である。

図６Ａに示すように、変化画像生成部１２４Ａは、光源１０１と、光学部材１０２と、表示デバイス１０３とを有している。第二実施形態に係る変化画像生成部１２４Ａは、第一実施形態のＨＵＤ２０における変化画像生成部２４Ａと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

固定画像生成部１２４Ｂは、並列して配置された複数（本例では２個）の光源１１１ａ，１１１ｂと、光源１１１ａ，１１１ｂの前側にそれぞれ配置される光学部材１１２ａ，１１２ｂと、光学部材１１２ａ，１１２ｂの前側にそれぞれ配置される遮光部材１１３ａ，１１３ｂとを有する。光源１１１ａ，１１１ｂ、光学部材１１２ａ，１１２ｂ、および遮光部材１１３ａ，１１３ｂは、第一実施形態の固定画像生成部２４Ｂにおける光源１１１、光学部材１１２、および遮光部材１１３とそれぞれ同様の構成である。光源１１１ａ，１１１ｂは、例えば、単一の基板（図示省略）上に搭載されている。光学部材１１２ａ，１１２ｂは、例えば、光源１１１ａ，１１１ｂからの光の利用効率を高め、遮光部材１１３ａ，１１３ｂに向けて光を均一に出射可能な所定の形状に形成されたレンズから構成されている。遮光部材１１３ａ，１１３ｂは、例えば、光拡散剤が添加された合成樹脂フィルムと、その少なくとも片面に形成された遮光膜（シェード）とで構成されている。図６Ｂに示すように、各遮光部材１１３ａ，１１３ｂには、固定画像３２の形状に対応するように切り欠き１１４ａ，１１４ｂが施されている。固定画像生成部１２４Ｂは、変化画像生成部１２４Ａの左右にそれぞれ配置されている。なお、固定画像生成部１２４Ｂの位置は、例えば、変化画像生成部１２４Ａの上側、あるいは下側に配置されてもよい。

画像生成部１２４において、例えば、虚像オブジェクトＩを形成する変化画像と固定画像が図５に示される変化画像３３と固定画像３２である場合、虚像オブジェクトＩは以下のような形態で表示される。固定画像生成部１２４Ｂは、固定画像３２の生成時に光源１１１ａ，１１１ｂを例えば順に点灯させる。変化画像生成部１２４Ａは、固定画像生成部１２４Ｂによる光源１１１ａ，１１１ｂの点灯に関連付けるように変化画像３３を生成する。これにより、図５の虚像オブジェクトＩは、例えば山括弧の模様が左右両端から中央に向かって順に移動するような形態で点灯表示される。なお、固定画像３２を生成する光源１１１ａ，１１１ｂの点灯タイミング、および変化画像３３に表示する情報内容は、適宜変更可能である。

このように、第二実施形態に係る画像生成部１２４によれば、並列して配置される複数の光源１１１ａ，１１１ｂを個別に点消灯させて固定画像３２を生成することができる。このため、虚像オブジェクトＩとして見栄えの良い固定画像３２を表示することができる。なお、本例においては、固定画像３２を生成するための複数の光源１１１ａ，１１１ｂが左右方向に並列されているが、固定画像を生成するための複数の光源を上下方向に並列するように配置してもよい。この場合、固定画像に含まれるマークは、上下方向に並列して表示される。

なお、上記の第二実施形態においては、変化画像生成部１２４Ａの光源１０１と、固定画像生成部１２４Ｂの光源１１１ａ，１１１ｂとは車両１の前後方向において異なる位置に配置されているが、この例に限られない。光源１０１と、光源１１１ａ，１１１ｂとを前後方向において略同一の位置に配置し、これらの光源１０１、光源１１１ａ，１１１ｂを単一の基板上に搭載するようにしてもよい。これにより、例えば、固定画像生成部１２４Ｂによる光源１１１ａ，１１１ｂの点灯に関連付けるように変化画像生成部１２４Ａによる変化画像３３を生成する場合の制御が容易となる。

（第一変形例）
図７は、第一変形例に係るＨＵＤ２２０の構成を示す模式図である。
図７に示すように、第一変形例に係るＨＵＤ２２０は、ＨＵＤ本体部２１と、コンバイナ１９とによって構成されている。コンバイナ１９は、ウインドシールド１８とは別体の構造物として、ウインドシールド１８の内側に設けられている。コンバイナ１９は、例えば、透明なプラスチックディスクであって、ウインドシールド１８の代わりに、凹面鏡２６によって反射された光が照射される。これにより、ウインドシールド１８に光を照射した場合と同様に、ＨＵＤ本体部２１からコンバイナ１９に照射された光の一部は、乗員の視点Ｅに向けて反射される。この結果、乗員は、ＨＵＤ本体部２１からの出射光（所定の画像）をコンバイナ１９（およびウインドシールド１８）の前方の所定の距離において形成された虚像オブジェクトＩとして認識することができる。
このようなコンバイナ１９を備えたＨＵＤ２２０の場合も、上述したＨＵＤ２０と同様の効果を奏することができる。

（第三実施形態）
図８は、第三実施形態に係る画像生成部２２４の構成を示す模式図である。
図８に示すように、第三実施形態に係る画像生成部２２４は、変化画像生成部２２４Ａと、固定画像生成部２２４Ｂとを備えている。変化画像生成部２２４Ａは、複数の光源１０１，１０１と、光源１０１，１０１に対応して配置される複数の光学部材１０２，１０２と、表示デバイス１０３とを有している。光源１０１，１０１は、例えば、単一の基板２２５上に搭載されている。第三実施形態に係る変化画像生成部２２４Ａのその他の構成は、第一実施形態のＨＵＤ２０における変化画像生成部２４Ａと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

固定画像生成部２２４Ｂは、光源２１１と、光源２１１の前側に配置される光学部材２１２と、光学部材２１２の前側に配置される遮光部材２１３とを有する。光源２１１は、例えば、基板２２５とは別の基板２２６上に搭載されている。光学部材２１２は、例えば、光源２１１からの光の利用効率を高め、遮光部材２１３に向けて光を均一に出射可能な所定の形状に形成されたレンズから構成されている。図８の例では、光学部材２１２の一例として、両凸レンズが図示されているが、この例に限られない。光学部材２１２に用いられるレンズとしては、例えば、フレネルレンズを用いてもよい。通常のレンズを同心円状の領域に分割して厚みを減らしたフレネルレンズを用いることで、平凸レンズや両凸レンズ等を用いた場合に比べて光学部材２１２の薄型化を実現できる。光学部材２１２としては、縦方向のシリンドリカルレンズと横方向のシリンドリカルレンズとを組み合わせて用いてもよい。あるいは、縦方向のシリンドリカルレンズと横方向のシリンドリカルレンズが単一のレンズの出射面と入射面とに形成されていてもよい。シリンドリカルレンズを用いる場合は、当該シリンドリカルレンズがフレネル形状となるいわゆるリニアフレネルレンズとして形成されていてもよい。

遮光部材２１３の光学部材２１２側の面には、例えば、光拡散剤が添加された合成樹脂フィルムからなる光拡散シート２１５が貼り付けられている。遮光部材２１３には、図３Ｂに示す遮光部材１１３と同様に、固定画像３２の形状に対応する切り欠きが施されている。なお、図８では、変化画像生成部２２４Ａの左側にのみ固定画像生成部２２４Ｂが設けられているが、変化画像生成部２２４Ａの左右それぞれに固定画像生成部２２４Ｂが配置されていてもよい。

固定画像生成部２２４Ｂの各部材が収容されるハウジング２２４Ｂ１は、変化画像生成部２２４Ａの各部材が収容されるハウジング２２４Ａ１の右側に接するようにして配置される。固定画像生成部２２４Ｂのハウジング２２４Ｂ１は、その前端が変化画像生成部２２４Ａのハウジング２２４Ａ１の前端よりも車両１の前後方向において前方側の位置となるように配置されている。すなわち、固定画像生成部２２４Ｂの遮光部材２１３が変化画像生成部２２４Ａの表示デバイス１０３よりも前方に配置されている。

以上説明したように、第三実施形態に係る画像生成部２２４の構成によれば、固定画像生成部２２４Ｂにおける固定画像３２を生成する面が変化画像生成部２２４Ａにおける変化画像３１を生成する面よりも前方に配置されている。これにより、図９に示すように、変化画像生成部２２４Ａにおける変化画像３１を生成する面と凹面鏡２６との間での光の光路長よりも、固定画像生成部２２４Ｂにおける固定画像３２を生成する面と凹面鏡２６との間での光の光路長が短くなる。そのため、虚像オブジェクトを構成する変化画像３１と乗員の視点Ｅとの距離よりも固定画像３２と乗員の視点Ｅとの距離のほうが短くなる。このように、固定画像３２を変化画像３１よりも乗員の視点Ｅに対して近い位置に表示することで、固定画像３２を目立たせることができ、乗員が固定画像３２に気づきやすくなる。

なお、上記の第三実施形態においては、変化画像生成部２２４Ａの遮光部材２１３が変化画像生成部２２４Ａの表示デバイス１０３よりも前側になるように配置されているが、この例に限られない。例えば、図１０に示すように、固定画像生成部３２４Ｂの遮光部材２１３が変化画像生成部３２４Ａの表示デバイス１０３よりも車両１の前後方向において後方に配置されていてもよい。具体的には、固定画像生成部３２４Ｂのハウジング３２４Ｂ１は、変化画像生成部３２４Ａのハウジング３２４Ａ１の右側に接するようにして配置され、ハウジング３２４Ｂ１の前端がハウジング３２４Ａ１の前端よりも後方側の位置となるように配置されている。この場合、変化画像生成部３２４Ａの光源１０１，１０１と、固定画像生成部３２４Ｂの光源２１１とが単一の基板３２５上に搭載されるようにしてもよい。光源１０１，１０１および光源２１１を単一の基板３２５上に搭載させることにより、光源の搭載性を向上させることができ、また、画像生成部３２４の低コスト化にもつながる。

図１０に示す画像生成部３２４の構成によれば、変化画像生成部３２４Ａにおける変化画像３１を生成する面が固定画像生成部３２４Ｂにおける固定画像３２を生成する面よりも前方に配置されている。これにより、変化画像３１を固定画像３２よりも乗員の視点Ｅに対して近い位置に表示することができる。このように、変化画像生成部と凹面鏡２６との距離（光路長）と固定画像生成部と凹面鏡２６との距離（光路長）を異ならせることで、変化画像３１と固定画像３２のどちらか一方を他方よりも乗員に注目させることができる。

（第四実施形態）
図１１を参照して、第四実施形態に係るＨＵＤ５２０を備える車両システム５００について以下に説明する。図１１は、車両システム５００のブロック図である。第一実施形態の車両システム２と同一または対応する構成要素については、重複する説明は省略する。

図１１に示すように第四実施形態に係るＨＵＤ５２０は、変化画像生成部５２４と、固定画像生成部５２７と、制御部５２５とを備える。
変化画像生成部５２４は、車両１の乗員に向けて表示される所定の画像のうち、車両１の状況に応じて変化する変化画像を生成するための光を出射する。固定画像生成部５２７は、車両１の乗員に向けて表示される所定の画像のうち、車両１の状況によらずに固定された固定画像を生成するための光を出射する。

制御部５２５は、ＨＵＤ５２０の各部の動作を制御する。制御部５２５は、車両制御部３に接続されており、車両制御部３から送信される車両走行情報や周辺環境情報等に基づいて、変化画像生成部５２４、および固定画像生成部５２７等の動作を制御する。なお、本実施形態では、車両制御部３と制御部５２５とは別個の構成として設けられているが、車両制御部３と制御部５２５は一体的に構成されてもよい。例えば、車両制御部３と制御部５２５は、単一の電子制御ユニットにより構成されていてもよい。

図１２に示すように、ＨＵＤ５２０のＨＵＤ本体部５２１は、ハウジング２２の内部に、変化画像生成部５２４と、凹面鏡５２６（反射部の一例）と、固定画像生成部５２７と、制御部５２５とを有する。固定画像生成部５２７は、凹面鏡５２６に取り付けられている。固定画像生成部５２７は、例えば、車両１の左右方向において凹面鏡５２６を間に挟むように、凹面鏡５２６の両側部にそれぞれ１個づつ取り付けられている。

凹面鏡５２６は、変化画像生成部５２４から出射される光の光路上に配置されている。凹面鏡５２６は、変化画像生成部５２４から出射された光をウインドシールド１８（例えば、車両１のフロントウィンドウ）に向けて反射するように構成されている。

制御部５２５は、ＣＰＵ等のプロセッサとメモリが搭載され、メモリから読みだしたコンピュータプログラムをプロセッサが実行して、変化画像生成部５２４および固定画像生成部５２７の動作を制御する。例えば、制御部５２５は、車両制御部３から送信される車両走行情報や周辺環境情報等に基づいて、変化画像生成部５２４の動作を制御するための制御信号を生成し、当該生成された制御信号を変化画像生成部５２４に送信する。また、制御部５２５は、車両制御部３から送信される車両走行情報や周辺環境情報等に基づいて、固定画像生成部５２７の動作を制御するための制御信号を生成し、当該生成された制御信号を固定画像生成部５２７に送信する。また、制御部５２５によって凹面鏡５２６の向きが変更される場合、凹面鏡５２６に取り付けられている固定画像生成部５２７の向きも制御部５２５によって変更されてもよい。なお、固定画像生成部５２７の向きは、制御部５２５によって個別に変更されるようにしてもよい。固定画像生成部５２７の向きが調整されることで、固定画像生成部５２７から出射された光によって形成される固定画像が、変化画像生成部５２４から出射された光によって形成される変化画像に対して所定の位置に表示されるように、固定画像生成部５２７から出射される光の出射角度が制御される。

変化画像生成部５２４から出射された光（以下、変化光ともいう）は、凹面鏡５２６で反射されてＨＵＤ本体部５２１の出射窓２３から出射される。ＨＵＤ本体部５２１の出射窓２３から出射された変化光は、ウインドシールド１８に照射される。出射窓２３からウインドシールド１８に照射された変化光の一部は、乗員の視点Ｅに向けて反射される。また、固定画像生成部５２７から出射された光（以下、固定光ともいう）は、ＨＵＤ本体部５２１の出射窓２３から出射される。ＨＵＤ本体部５２１の出射窓２３から出射された固定光は、ウインドシールド１８に照射される。出射窓２３からウインドシールド１８に照射された固定光の一部は、乗員の視点Ｅに向けて反射される。この結果、乗員は、ＨＵＤ本体部５２１から出射された光（変化光と固定光を含む）をウインドシールド１８の前方の所定の距離において形成された虚像（所定の画像）として認識する。このように、ＨＵＤ５２０によって表示される画像がウインドシールド１８を通して車両１の前方の現実空間に重畳される結果、乗員は、所定の画像により形成される虚像オブジェクトＩが車両外部に位置する道路上に浮いているように視認することができる。

虚像オブジェクトＩの距離（乗員の視点Ｅから虚像までの距離）は、変化画像生成部５２４および固定画像生成部５２７から乗員の視点Ｅまでの距離を調整することによって適宜調整可能である。例えば、乗員の視点Ｅから変化画像までの距離は、変化画像生成部５２４と凹面鏡５２６との間の距離を調整することによって調整可能である。また、例えば、乗員の視点Ｅから固定画像までの距離は、固定画像生成部５２７とウインドシールド１８との間の距離を調整することによって調整可能である。

図１３は、固定画像生成部５２７の構成を示す模式図である。
図１３に示すように、固定画像生成部５２７は、光源５０１と、光源５０１の斜め上側に配置される光学部材５０２と、光学部材５０２の斜め上側（光学部材５０２を挟んで光源５０１とは反対側）に配置される遮光部材５０３と、遮光部材５０３の斜め上側に配置される拡散シート５０４と、拡散シート５０４の斜め上側に配置されるレンズ５０５とを有する。

光源５０１は、例えば、レーザ光源またはＬＥＤ光源である。レーザ光源は、例えば、赤色レーザ光と、緑光レーザ光と、青色レーザ光をそれぞれ出射するように構成されたＲＧＢレーザ光源である。

光学部材５０２は、プリズム、レンズ、リフレクタ、拡散板、拡大鏡等の少なくとも一つから構成され得る。本例では、光学部材５０２は、例えば、光源５０１から出射される光の利用効率を高めることができるような所定の形状に形成されたレンズから構成されている。光学部材５０２は、光源５０１から出射された光を透過または反射して遮光部材５０３に向けて均一に出射するように構成されている。

遮光部材５０３は、例えば、合成樹脂フィルムと、当該合成樹脂フィルムの少なくとも片面に形成された遮光膜（シェード）とで構成されている。遮光部材５０３には、固定画像の形状に対応するように切り欠き５１４が施されている。切り欠き５１４は、第一実施形態における遮光部材１１３の切り欠き１１４と同様に、山括弧模様である（図３Ｂ）。遮光部材５０３は、切り欠き５１４を通して光源５０１の光をレンズ５０５に向けて放射させるように構成されている。すなわち、遮光部材５０３は、固定画像の形状に対応して光源５０１の光を透過する。遮光部材５０３は、固定画像生成部５２７において着脱可能に設けられている。なお、遮光部材５０３の正面視における形状は、図３Ｂのような円形状に限定されず、正面視において例えば矩形状に形成されていてもよい。また、遮光部材５０３に施される切り欠き５１４の模様は、図３Ｂのような山括弧模様に限定されない。

拡散シート５０４は、例えば、光を拡散するための光拡散剤が添加されているフィルムである。拡散シート５０４は、遮光部材５０３の切り欠き５１４から放射される光をレンズ５０５に向けて均一に送り出すように構成されている。なお、拡散シート５０４に光拡散剤を添加する代わりに、拡散シート５０４のレンズ５０５に面した側の面に光拡散用の微細なステップを形成してもよい。

レンズ５０５は、固定画像生成部５２７から出射される光の光路長を調整するためのレンズである。すなわち、レンズ５０５は、固定画像を生成する光の焦点を調整し、虚像オブジェクトＩの一部としての固定画像を適切に形成するために用いられる。

なお、図示は省略するが、変化画像生成部５２４は、光源と、光源の前側に配置される光学部材と、光学部材の前側に配置される表示デバイスとを有する。光源は、上記光源５０１と同様に、例えば、レーザ光源またはＬＥＤ光源である。光学部材は、上記光学部材５０２と同様に、プリズム、レンズ、リフレクタ、拡散板、拡大鏡等の少なくとも一つから構成され得る。光学部材は、光源から出射された光を透過または反射して表示デバイスに向けて出射するように構成されている。

第一実施形態と同様に、第四実施形態においても、変化画像生成部５２４から出射される光によって、図４に示す変化画像３１が生成される。加えて、固定画像生成部５２７から出射される光によって、図４に示す固定画像３２が生成される。

なお、固定画像を形成するために固定画像生成部５２７の遮光部材５０３に施される切り欠き５１４の模様は、複数の種類が準備されていてもよい。固定画像生成部５２７は、駆動機構（図示省略）を有し、制御部５２５から送信される制御信号に基づいて遮光部材５０３における切り欠き５１４の模様を切り替えるように構成されていてもよい。

第一実施形態と同様に、第四実施形態においても、変化画像生成部５２４で生成された変化画像３３によって表示される情報と固定画像生成部５２７で生成された固定画像３２によって表示される情報とは、相互に関連付けられた情報となるように構成されていてもよい（図５）。

なお、上記の第四実施形態では、固定画像生成部５２７を凹面鏡５２６の両側部にそれぞれ１個づつ取り付ける構成を説明したが、これに限られない。例えば、固定画像生成部５２７を凹面鏡５２６の両側部にそれぞれ複数並列して取り付けるようにしてもよい。また、例えば、凹面鏡５２６の両側部ではなく、凹面鏡５２６の上側及び／又は下側に取り付けるようにしてもよい。

例えば、固定画像生成部５２７が凹面鏡５２６の両側部にそれぞれ２個並列して取り付けられる場合、虚像オブジェクトＩは以下のような形態で表示されてもよい。固定画像生成部５２７は、図５に示す固定画像３２の生成時に各固定画像生成部５２７の光源を例えば順に点灯させる。変化画像生成部５２４は、固定画像生成部５２７による光源の点灯に関連付けるように変化画像３３を生成する。これにより、図５に示すように、虚像オブジェクトＩは、例えば山括弧の模様が左右両端から中央に向かって順に移動するような形態で点灯表示される。

以上説明したように、第四実施形態に係るＨＵＤ５２０は、虚像オブジェクトＩ（所定の画像の一例）のうち車両１の状況に応じて変化する変化画像３１を生成するための光を出射する変化画像生成部５２４と、変化画像生成部５２４により出射された光がウインドシールド１８へ照射されるように、光を反射させる凹面鏡５２６（反射部の一例）と、虚像オブジェクトＩのうち車両１の状況によらずに固定された固定画像３２を生成する固定画像生成部５２７と、を備えている。そして、固定画像生成部５２７は、光源５０１と、光源５０１から出射された光を透過または反射する光学部材５０２と、光学部材５０２を挟んで光源５０１とは反対側に設けられて固定画像３２の形状に対応して光源５０１の光を透過する遮光部材５０３と、を有している。この構成によれば、変化画像生成部５２４で生成した変化画像３１に、固定画像生成部５２７で生成した固定画像３２を付加することによって虚像オブジェクトＩを形成することができる。このため、高コストな変化画像生成部５２４を大きくすることなく虚像オブジェクトＩ（所定の画像の一例）の表示範囲を広げることができる。

また、固定画像生成部５２７は、光源５０１と光学部材５０２と遮光部材５０３とで構成されるとともに、凹面鏡５２６に取り付けられている。これにより、簡便な構成で固定画像生成部５２７を設けることができ、コストを抑制することができる。
また、遮光部材５０３に切り欠き５１４を施すことによって固定画像３２を生成することができるので、さらに固定画像生成部５２７のコストを抑制することができる。

また、ＨＵＤ５２０によれば、並列して配置される複数の光源を順に点灯させて固定画像３２を生成することができるため、虚像オブジェクトＩとして見栄えの良い固定画像３２を表示することができる。さらに、当該固定画像３２を変化画像３３と組み合わせることで、より見栄えの良い虚像オブジェクトＩとすることができる。

（第二変形例）
図１４は、第二変形例に係るＨＵＤ６２０の構成を示す模式図である。
図１４に示すように、第二変形例に係るＨＵＤ６２０は、ＨＵＤ本体部５２１と、コンバイナ１９とによって構成されている。コンバイナ１９は、ウインドシールド１８の代わりに、変化画像生成部５２４から出射され凹面鏡５２６によって反射された変化光と固定画像生成部５２７から出射された固定光とが照射される。これにより、ウインドシールド１８に光を照射した場合と同様に、ＨＵＤ本体部５２１からコンバイナ１９に照射された光の一部は、乗員の視点Ｅに向けて反射される。この結果、乗員は、ＨＵＤ本体部５２１からの出射光（所定の画像）をコンバイナ１９（およびウインドシールド１８）の前方の所定の距離において形成された虚像オブジェクトＩとして認識することができる。
このようなコンバイナ１９を備えたＨＵＤ６２０の場合も、上述したＨＵＤ５２０と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。

上記実施形態では、車両の運転モードは、完全自動運転モードと、高度運転支援モードと、運転支援モードと、手動運転モードとを含むものとして説明したが、車両の運転モードは、これら４つのモードに限定されるべきではない。車両の運転モードは、これら４つのモードの少なくとも１つを含んでいてもよい。例えば、車両の運転モードは、いずれか一つのみを実行可能であってもよい。

さらに、車両の運転モードの区分や表示形態は、各国における自動運転に係る法令又は規則に沿って適宜変更されてもよい。同様に、本実施形態の説明で記載された「完全自動運転モード」、「高度運転支援モード」、「運転支援モード」のそれぞれの定義はあくまでも一例であって、各国における自動運転に係る法令又は規則に沿って、これらの定義は適宜変更されてもよい。

本出願は、２０１９年１０月４日出願の日本特許出願２０１９－１８３６４８号、２０１９年１０月４日出願の日本特許出願２０１９－１８３６４９号及び２０１９年１１月２５日出願の日本特許出願２０１９－２１２３０５号に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (10)

1. 車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
   前記所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部と、
   前記画像生成部により出射された前記光がウインドシールドまたはコンバイナへ照射されるように、前記光を反射させる反射部と、を備え、
   前記画像生成部は、前記所定の画像のうち前記車両の状況に応じて変化する変化画像を生成する変化画像生成部と、前記所定の画像のうち前記状況によらずに固定された固定画像を生成する固定画像生成部とを有している、ヘッドアップディスプレイ。
2. 前記ウインドシールドまたは前記コンバイナから前記変化画像までの距離と前記ウインドシールドまたは前記コンバイナから前記固定画像までの距離とは実質的に同一であって、前記変化画像の左右に前記固定画像がそれぞれ配置されている、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
3. 前記変化画像生成部における前記変化画像を生成する面と前記反射部との間での前記光の光路長と、前記固定画像生成部における前記固定画像を生成する面と前記反射部との間での前記光の光路長とが異なっている、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
4. 前記固定画像生成部は、光源と、前記光源から出射された光を透過または反射する光学部材と、前記光学部材よりも前記反射部側に設けられて前記固定画像の形状に対応して前記光を透過する遮光部材と、を備えている、請求項１から３のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
5. 前記光源は、複数並列して配置され、
   前記固定画像の生成時に複数の前記光源が個別に点消灯される、請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ。
6. 車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
   前記所定の画像のうち前記車両の状況に応じて変化する変化画像を生成するための光を出射する変化画像生成部と、
   前記変化画像生成部により出射された前記光がウインドシールドまたはコンバイナへ照射されるように、前記光を反射させる反射部と、
   前記所定の画像のうち前記状況によらずに固定された固定画像を生成する固定画像生成部と、を備え、
   前記固定画像生成部は、
   光源と、
   前記光源から出射された光を透過または反射する光学部材と、
   前記光学部材を挟んで前記光源とは反対側に設けられて前記固定画像の形状に対応して前記光を透過する遮光部材と、を有している、ヘッドアップディスプレイ。
7. 前記固定画像生成部は、前記反射部に取り付けられている、請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ。
8. 前記乗員から見て、前記変化画像の左右に前記固定画像がそれぞれ配置されている、請求項６または７に記載のヘッドアップディスプレイ。
9. 前記光源は、複数並列して配置され、
   前記固定画像の生成時に複数の前記光源が順に点灯される、請求項６から８のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
10. 前記変化画像により表示される情報と前記固定画像により表示される情報とが関連付けられている、請求項１から９のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。

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