JP7846864B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置等に関する。

特許文献１には、運転者の視点を赤外線カメラを用いて検出すること、及び、その赤外線カメラを、ステアリングコラム（ステアリングホイールの軸部）に取り付けることが記載されている（特許文献１の[００１８]、図４）。

なお、カメラをステアリングコラムに装着すると、ステアリングホイールの回転に伴い、カメラが回動して撮像画像に歪みが生じることから、特許文献１では、その撮像画像の歪みを電気的に補正する手段を設けている。

特開２０１９－２６１９８号公報

本発明者は、赤外線カメラ（近赤外線カメラを含む）を、例えばＨＵＤ装置のハウジング（筐体）内に設けることを検討した。この構成によれば、カメラ及び視点検出部をＨＵＤ装置内に取り込むことができ、ＨＵＤ装置内で、視点検出部とＨＵＤ制御部とを例えば短い配線で接続して使用でき、信号遅延や通信ノイズの混入を抑制することができる。

本発明者は、さらに、画像を表示する表示光の経路外に赤外線カメラ（以下、単にカメラと称する場合がある）を設けることを検討した。この構成によれば、表示光用の光学系とは独立に、自由にカメラの配置等を決めることができ、設計の自由度が向上する。また、１つの光学素子（反射鏡等）が、可視光及び赤外光の双方に対応する必要もなくなり、光学素子（光学系）の構成（構造）を簡素化でき、この点で、コスト的にも有利となる。

但し、本発明者の検討によって、以下の新規な課題が明らかとされた。
（１）カメラの設置位置によって、人の部位（例えば目（視点））の位置の検出精度が異なる。
撮像光（赤外光等）は、ウインドシールド（広義には、光の反射性／透過性を併せ持つ反射透光部材）を経由してカメラに戻るため、ウインドシールドにて、どのような角度に撮像光が反射されるのか、を事前に検討して、適切なカメラの設置位置を決める必要がある。
但し、ウインドシールド（反射透光部材）の曲面形状は一律ではなく、例えば、車両の中央側では、曲面の変化が緩やかで、端部（左端部及び右端部）では曲面の変化が急峻となる傾向がある。どの領域を撮像光の反射に用いるかによって、撮像画像の歪みの程度に差が生じる。

よって、上記の点を考慮して、発光素子（例えば赤外線を発するＬＥＤ）やカメラ（例えばＣＣＤ等の固体撮像素子）を、撮像画像の歪みが抑制され得るように適切な位置に配置する必要がある。また、発光素子が発する撮像光の向きも、適切に設定されるのが好ましい。

（２）また、撮像画像の歪みを低減する点のみならず、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置の筐体の小型化を阻害しない点も考慮されるのが好ましい。
上記（１）で述べたように、撮像画像の歪みが低減されるようにカメラを配置する必要があるが、そのカメラの位置が、画像を表示する表示光用の光学系から離れた位置であるときは、筐体は大きくならざるを得ない。この場合は、ＨＵＤ装置の小型化の要請に反することとなる。よって、ＨＵＤ装置の小型化の要請も考慮して、発光素子やカメラの配置が決定されるのが好ましい。

（３）また、撮像光は、ＨＵＤ装置の筐体の開口部に設けられる透光カバーを介して、ウインドシールド（反射透光部材）に向けて発出される。見方を変えると、車両の高さ方向における上側から、透光カバーを介して外光が入る可能性があり、また、人が、透光カバーを介して、その下側に位置する発光素子（例えば赤外線を発するＬＥＤ）やカメラ（例えばＣＣＤ等の固体撮像素子）を目視できる可能性がある、ということでもある。
よって、外光を抑制する対策、及び、人の目視による不快感の発生（言い換えれば、ＨＵＤ装置の商品性の低下）を抑制する対策についても考慮されるのが好ましい。

（４）また、発光素子（ＬＥＤ等）から発出された撮像光の一部が、透光カバーで反射され、その反射光（迷光）が、カメラ（固体撮像素子等）に入射し、これが撮像誤差となる場合もあり得る。よって、この迷光対策についても、考慮されるのが好ましい。

このような新規な課題が、本発明者等によって明らかとされた。この課題については、上記の特許文献１には記載されておらず、その対策についての記載もない。

本発明の目的の１つは、画像（虚像）を表示する機能と、乗員の部位（目等）を撮像する機能とを有するヘッドアップディスプレイ装置における、撮像画像の歪みを低減し、部位の検出精度を高めることである。

本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。

第１の態様において、ヘッドアップディスプレイ装置は、
車両に設けられた、光の反射性と透過性を併せ持つ反射透光部材に画像の表示光を照射して、前記車両の乗員に対して虚像を表示し、
撮像光を前記乗員の部位に照射し、前記部位からの反射光を、前記反射透光部材を経由して受光することで前記部位を撮像し、
かつ、前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、前記乗員と前記反射透光部材との間に配置されるヘッドアップディスプレイ装置であって、筐体と、
前記筐体に設けられる透光カバーと、
前記筐体内に設けられ、前記画像を表示する表示部と、
前記筐体内に設けられ、前記透光カバーを経由して前記反射透光部材に向けて前記表示光を照射する光学素子を含む光学系と、
前記筐体内の、前記画像の表示光の経路外に設けられると共に、前記撮像光を出射する発光素子と、前記反射透光部材を経由して到来する前記反射光を受光する撮像素子と、を有する撮像部と、
を有し、
前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、
前記筐体は、前記乗員の着座位置と前記反射透光部材との間に配置され、
前記筐体に設けられる前記透光カバーの領域は、
前記表示光が通過する表示光通過領域と、
前記透光カバーの下側に位置する前記撮像素子に対応する撮像素子領域と、を含み、
前記撮像素子領域は、前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の、中央側とは反対側である端部側に設けられている。

第１の態様では、ＨＵＤ装置は、例えば乗員（撮像対象）の前方の、ウインドシールドの手前（ウインドシールドの近傍等）に配置され得る。ＨＵＤ装置からは、画像を表示するための表示光と、乗員の部位を撮像するための撮像光とが出射される。

発光素子から出射される撮像光は、ウインドシールド（反射透光部材）を経由して乗員に照射され、その反射光は、ウインドシールドに入射され、反射されて、所定位置に配置されているカメラ（撮像素子）で受光されて撮像される。

ここで、人の部位（例えば、顔、目等）をできるだけ正確に撮像するためには、正面から撮像するのが有利である。例えば、四角形を正面から見れば、四角形に見えるが、斜めから見れば平行四辺形や台形のように見え、画像が歪むことは、日常的に経験するところである。

乗員（例えば運転者とする）は、左ハンドル車では車両の幅方向における左の端部側に位置し、右ハンドル車では右の端部側に位置している。また、ウインドシールドの曲面形状の変化は、一般に、車両の端部側では急（言い換えれば曲率が大、曲率半径が小）であり、中央側では緩やか（言い換えれば、曲率が小、曲率半径が大）である。

ここで、車両の端部側における曲面形状の変化が急である箇所にて光を反射させれば、光を、車両の幅方向に関して、より鋭角に反射させることが可能である。この鋭角な反射が可能であることは、表示光を、乗員（運転者）の正面に近づけつつ照射することに利用し易く、また、撮像光の乗員（運転者）での反射光を、より正面に近い位置で反射させて、発光素子に近い位置にあるカメラ（撮像素子）に戻すことに利用し易い。正面に近い位置での撮像が実現されることで、撮像画像の歪みは低減される。

言い換えれば、撮像素子を反射透光部材に対して、撮像素子の光軸のねじれが小さい位置に配置するため、撮像画像の歪みを小さくすることができ、利用者の目の位置の検出精度を向上させることができる。

また、上記の鋭角な反射を利用すると、撮像光の反射光の戻り光路の光路長を短くすることができる。この点は、例えば、ウインドシールドでの撮像光の反射によって生じる歪みの拡大を抑制するのに役立つ。この点でも、撮像画像の歪みの低減が可能である。

また、車両の幅方向における正面に、より近い位置で、反射光を受ける（言い換えれば、撮像素子を、正面の位置に、より近づけて配置する）ことができる。正面位置から撮像素子の配置位置までの距離が大きいほど、筐体のサイズは左右方向（車両の幅方向）に広がり、ＨＵＤ装置は大型化せざるを得ない。よって、鋭角な反射を効率的に利用する構成は、筐体サイズの大型化を抑制する効果も期待できる。

このような観点から、第１の態様では、撮像素子が配置される領域（撮像素子領域）は、表示光（のより広い光束）が通過する表示光通過領域よりも、車両の幅方方向における端部側（中央側とは反対側）に設け、ウインドシールド（反射透光部材）の端部側の、曲面の変化が大きい箇所を利用し易いレイアウト構成を採用した。

これによって、撮像画像の歪みの抑制（低減）が可能となり、人の部位（例えば顔や目等）の位置の検出精度を高く維持することができる。また、ＨＵＤ装置の筐体の小型化も実現される。

第１の態様に従属し得る第２の態様において、
前記表示光は可視光であり、前記撮像光は赤外光であり、
前記透光カバーの下側に設けられる、赤外光を透過し、可視光を遮断するフィルター部を有し、
前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、
前記透光カバーの領域内において、前記フィルター部に対応するフィルター部領域が設けられ、
前記フィルター部領域内に、前記撮像素子領域が設けられていてもよい。

第２の態様では、透光カバーの下側に、赤外光を透過し、可視光を遮断するフィルター部が設けられる。このフィルター部としては、例えば可視光を吸収し、赤外光を透過する材料からなる多層のロングパスフィルター（具体的には、透光カバーの裏面に貼付されるＩＲフィルター等）を用いることができる。

撮像素子は、このフィルター部に対応する位置に配置される。言い換えれば、透光カバーを上側から見た平面視において、撮像素子領域は、フィルター部に対応するフィルター部領域内に設けられるレイアウト構成が採用される。

言い換えれば、筐体の断面構造において、撮像素子の上側にはフィルター部が存在する。したがって、透光カバーに、上側から入射される外光は、そのフィルター部により阻止される。従って、外光による撮像精度の低下を抑制することができる。

また、人の、上側からの視線も同様に、フィルター部により遮断される。従って、人の目視による不快感の発生（言い換えれば、ＨＵＤ装置の商品性の低下）を抑制することができる。

第１又は第２の態様に従属し得る第３の態様において、
前記撮像素子の光軸と前記反射透光部材との交点は、前記表示光の主光線の、前記反射透光部材における反射点よりも上方に位置する。

第３の態様では、乗員（運転者等）の目等の部位を、できるだけ正面から撮像できるようにするために、撮像光の主光線（発光素子からウインドシールドに向けて照射される照射光、及び、人の部位からの反射光の双方を含む）がウインドシールド（反射透光部材）によって反射される位置を、画像の表示光の主光線が反射される位置よりも上方に設定する。

なお、「撮像光の主光線」は、言い換えれば、撮像素子の光軸に沿って進行する中心的な光線（これを主光線と称する）である。よって、「撮像光の主光線のウインドシールドにおける反射位置」は、「撮像素子の光軸とウインドシールドとの交点の位置」と言い換えることができる。

例えば人の顔（特に目）は、インストルメントパネルやステアリングホイールよりも上側に位置する。よって、顔や目等の高さに合わせて、撮像光の光軸とウインドシールドとの交点位置を、画像の表示光の反射領域の位置よりも高い位置に設定し、人の部位（例えば顔や目等）を、より正面に近い角度で撮像できるようにする。これによって、撮像画像の歪みを抑制することができ、顔や目の位置の検出精度を高く維持することができる。

また、撮像光が、インストルメントパネルやステアリングホイールに遮られて、人の部位を撮像できないという事態も、確実に回避される。よって、ＨＵＤ装置に備わる撮像機能の信頼性の低下を抑制できる。

第１乃至第３の何れか１つの態様に従属し得る第４の態様では、
前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、
前記筐体に設けられる前記透光カバーの領域は、前記透光カバーの下側に位置する前記発光素子に対応する発光素子領域、を含み、
前記発光素子領域は、前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の、中央側とは反対側である端部側に設けられていてもよい。

第４の態様は、発光素子領域のレイアウト構成の好ましい一例を例示している。第４の態様では、発光素子領域は、表示光通過領域に対して車両の端部側（中央側とは反対側）に設けられている。

言い換えれば、「発光素子領域」は、第１の態様にて示した「撮像素子領域」と同じ側（表示光通過領域を基準として車両の端部側）に配置されている。このレイアウト構成を採用すると、例えば、近接した配置された発光素子と撮像素子を、１つの撮像ユニットとして取り扱うことができる、といった効果がある。具体的には、発光素子と撮像素子を共通のパッケージに収納してユニット化することで、各素子を個別に取り扱う場合に比べて取り扱いが容易となる。

また、発光素子と撮像素子を個別に設置するときは、各素子の相対的な位置のばらつきが懸念される場合も想定され得る。ユニット単位で設置する場合には、各素子の相対的な位置の誤差は、ユニットの製造工程における各素子のレイアウト精度によって決まり、実装時の位置ずれには左右されない、という利点もある。

第１乃至第３のいずれか１つの態様に従属し得る第５の態様において、
前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、
前記筐体に設けられる前記透光カバーの領域は、前記透光カバーの下側に位置する前記発光素子に対応する発光素子領域、を含み、
前記発光素子領域は、前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の中央側に設けられていてもよい。

第５の態様は、発光素子領域のレイアウト構成の好ましい他の例を例示している。第５の態様では、発光素子領域は、表示光通過領域に対して車両の中央側に設けられている。

言い換えれば、「発光素子領域」は、表示光通過領域を基準として、「撮像素子領域」とは反対側（車両の中央側）に配置されている。発光素子領域と撮像素子領域との間に表示光通過領域が存在するため、その分、各領域の間隔を広くとることができる。

発光素子から出射された撮像光が、筐体に設けられる透光カバー（あるいは、フィルター部）にて反射されると迷光が生じ、この迷光が撮像素子に入射されると、撮像誤差の原因となる。

本態様では、発光素子と撮像素子とが離れて配置されるため、迷光が、撮像素子に入射されることが十分に抑制される。このように、本態様のレイアウト構成は、迷光対策として有用である。

また、発光素子と撮像素子とが離れて配置されることで、人の部位で反射して、撮像素子に戻ってくる撮像光の光量が、各素子を同じ側に配置した場合に比べて増える場合も、状況によってはあり得る。本態様のレイアウト構成は、状況に応じた、より自由度の高い素子のレイアウトの実現という点でも有用である。

第１乃至第３のいずれか１つの態様に従属し得る第６の態様において、
前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、
前記筐体に設けられる前記透光カバーの領域は、前記透光カバーの下側に位置する前記発光素子に対応する発光素子領域、を含み、
前記発光素子として、第１、第２の発光素子を有し、
前記発光素子領域は、前記第１の発光素子に対応する第１の発光素子領域と、第２の発光素子領域を有し、
前記第１の発光素子領域は、前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の中央側に設けられており、
前記第２の発光素子領域は、前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の、中央側とは反対側である端部側に設けられてもよい。

第６の態様では、第１、第２の発光素子を使用する。第１の発光素子は、表示光通過領域に対して、車両の中央側に設けられる。第２の発光素子は、表示光通過領域に対して、車両の端部側に設けられる。

言い換えれば、第１、第２の発光素子は、その間に表示光通過領域が存在するため、間隔が広く、各素子の設置位置が、かなり異なる。よって、例えば、第１の発光素子が発する撮像光がウインドシールドで反射されて、人の部位に照射されるときの光路（第１の光路）と、第２の発光素子が発する撮像光がウインドシールドで反射されて、人の部位に照射されるときの光路（第２の光路）とを、異ならせることが可能である。

この点を考慮し、２つの発光素子（撮像用光源）を切り替えて使用する、あるいは、２つの発光素子（撮像用光源）を併用することによって、例えば、人（運転者）がサングラスをかけているような場合に生じ易い迷光による悪影響を抑制できる場合がある。

例えば、運転者が装着しているサングラスの表面で、通常とは異なる撮像光の反射（乱反射等）が生じ、その、通常とは異なる反射光がウインドシールドで反射されて撮像素子に戻される場合もあり、この場合は、通常の光路を経由していないため、画像の歪みが増大する場合もある。

この場合、上記のとおり、２つの発光素子（撮像用光源）を切り替えて使用する、あるいは、２つの発光素子（撮像用光源）を併用することで、人の部位に撮像光を照射する光路（言い換えれば入射角度）を微妙に変更したり、あるいは、人の部位を照射する光の光束の断面形状を変化させたり面積を広げたりすることができる。これによって、上記の迷光を低減できる場合があり得る。

例えば、戻ってくる迷光の、撮像素子への入射角度が変化して感知されにくくなる、という場合が有り得る。また、通常の（正規の）戻り光が増えてＳ／Ｎが改善される場合もあり得る。

よって、本態様の構成は、人（運転者）がサングラス等を装着している場合等における迷光対策になり得る。

また、本態様は、撮像素子に戻ってくる撮像光の光量を増やして、検出感度を向上させる点でも有用である。

第１乃至第３のいずれか１つの態様に従属し得る第７の態様において、
前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、
前記筐体に設けられる前記透光カバーの領域は、前記透光カバーの下側に位置する前記発光素子に対応する発光素子領域、を含み、
前記発光素子として、第１、第２の発光素子を有し、
前記発光素子領域は、前記第１の発光素子に対応する第１の発光素子領域と、第２の発光素子領域を有し、
前記第１の発光素子領域は、前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の中央側に設けられており、
前記第２の発光素子領域は、
前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の、中央側であって、
かつ、
第１の発光素子領域よりも、表示光通過領域からの距離が遠い位置に設けられていてもよい。

第７の態様では、第６の態様と同様に、第１、第２の発光素子（撮像用光源）を設け、各発光素子を切り替えて使用する、あるいは、２つの発光素子を併用することで、迷光対策としたり、あるいは、撮像素子に戻る撮像光の光量を増やしたりする。

但し、第７の態様では、第１、第２の発光素子は、表示光通過領域に対して、互いに反対側に設けられていたのに対し、本態様では、第１、第２の発光素子は共に、中央側（同じ側）に設けられている。また、第２の発光素子は、第１の発光素子よりも、表示光通過領域からの距離が遠い位置に設けられる。第１、第２の発光素子間の間隔等は、適宜、微調整することも可能である。

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。

図１（Ａ）は、ＨＵＤ装置の構成の一例を示す図、図１（Ｂ）は、透光カバー領域が、可視光である表示光が通過する第１の領域（表示光通過領域）と、赤外光が透過し、可視光が不透過である第２の領域（フィルター部領域）とに、区別し得ることを示す図である。 図２（Ａ）は、発光素子と撮像素子を備える撮像ユニットのレイアウトの一例を示す図、図２（Ｂ）は、撮像ユニットのレイアウトの他の例を示す図である。 図３（Ａ）は、左ハンドル車におけるＨＵＤ装置の配置例、可視光（表示光）と赤外光（撮像光）の光路例等を示す図、図３（Ｂ）は、ＨＵＤ装置における撮像部（撮像ユニット）の配置例を示す図である。 図４（Ａ）は、右ハンドル車におけるＨＵＤ装置の配置例、可視光（表示光）と赤外光（撮像光）の光路例等を示す図、図４（Ｂ）は、ＨＵＤ装置における撮像部（撮像ユニット）の配置例を示す図である。 図５は、表示光通過領域に対して、撮像素子（撮像素子領域）を車両の端部側に配置することの利点について説明するための図である。 図６は、表示光と撮像光の光路（経路）の好ましい例を示す図である。 図７（Ａ）、（Ｂ）は、フィルター部による外光や視線の遮断効果について説明するための図である。 図８（Ａ）～（Ｃ）は、透光カバー（あるいは透光カバーの下側に設けられたフィルター部）で生じる迷光を考慮した、発光素子（発光素子領域）と撮像素子（撮像素子領域）の好ましい配置の一例について説明するための図である。 図９（Ａ）～（Ｃ）は、透光カバー（あるいは透光カバーの下側に設けられたフィルター部）で生じる迷光を考慮した、発光素子（発光素子領域）と撮像素子（撮像素子領域）の好ましい配置の他の例について説明するための図である。 図１０（Ａ）は、発光素子（発光素子領域）を、運転者から見て表示光通過領域の右側に配置し、撮像素子（撮像素子領域）を、運転者から見て左側に配置した例を示す図、図１０（Ｂ）は、迷光抑制効果を示す図である。 図１１は、第１、第２の発光素子を使用したレイアウト構成の一例を示す図である。 図１２は、第１、第２の発光素子を使用したレイアウト構成の他の例を示す図である。

以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

（第１の実施形態）
図１（Ａ）は、ＨＵＤ装置の構成の一例を示す図、図１（Ｂ）は、透光カバー領域が、可視光である表示光が通過する第１の領域（表示光通過領域）と、赤外光である赤外光が透過し、可視光が不透過である第２の領域（赤外光を透過するフィルター部領域）とに、区別し得ることを示す図である。

図１（Ａ）に示されるように、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置１００は、車両１に設けられた、光の反射性と透過性を併せ持つ反射透光部材としてのウインドシールド２に画像の表示光Ｌ１を照射して、車両１の乗員（ここでは運転者とする）５に対して、虚像表示面ＰＳ上に虚像Ｖを表示する機能を有する。

また、このＨＵＤ装置１００は、ウインドシールド２を経由して撮像光Ｌ２を乗員（運転者）５の部位（顔や目等であり、ここでは目（視点）７とする）に照射し、その部位からの反射光Ｌ３を、ウインドシールド２を経由して受光することで、その部位を撮像する機能も有する。

なお、撮像された画像に基づき、目（視点）の位置が検出される。検出された視点位置に基づいて、例えば、視点位置追従ライティングや視点位置追従ワーピング等が実施され得る。

また、ＨＵＤ装置１００は、例えば、図３（Ａ）、図４（Ａ）に示されるように、車両１の高さ方向（Ｙ方向）における上側から見た平面視において、乗員（運転者）５（あるいは、ステアリングホイール８）と反射透光部材としてのウインドシールド２との間の、運転者５から見た前方（かつ下方）の位置に配置される。

具体的には、ＨＵＤ装置１００は、ウインドシールド２の近傍のインストルメントパネル４に収納されている。

図１（Ａ）に示されるように、ＨＵＤ装置１００は、筐体１１６と、筐体に設けられる透光カバー１１２と、筐体内に設けられ、画像を表示する表示部１０２（液晶表示装置等の表示パネル１０４を備える）と、筐体内に設けられ、透光カバー１１２を経由して反射透光部材としてのウインドシールド２に向けて表示光Ｌ１を照射する光学素子（凹面鏡等の曲面ミラー１０８）を含む光学系（平面ミラー１０６も含む）と、筐体１内の、画像の表示光Ｌ１の経路外に設けられると共に、撮像光Ｌ２を出射する発光素子（図１では不図示、図２等における符号１１３）と、ウインドシールド２を経由して到来する撮像光の反射光Ｌ３を受光する撮像素子（図１では不図示、図２等における符号１１５）と、を有する撮像部（撮像ユニットと称する場合がある）１１０と、を有する。ここで、発光素子１１３は、図１（Ａ）の例では、透光カバー１１２を介してウインドシールド２に向けて撮像光を出射する。但し、これに限定されるものではなく、発光素子１１３は、ウインドシールド２を介さずに、直接に乗員（運転者等）に撮像光を照射する構成であってもよい。

なお、表示光Ｌ１は可視光であり、撮像光Ｌ２（及び、人の部位で反射して撮像部１１０に戻る、撮像光の反射光Ｌ３）は赤外光（近赤外光を含む）である。但し、これは一例であり、他の波長域の光を用いることもできる。

また、ＨＵＤ装置１００は、透光カバー１１２の下側に設けられる、赤外光を透過し、可視光を遮断するフィルター部１１４を有する。

このフィルター部１１４は、外光が撮像部１１０に入射するのを防止したり、あるいは、人が透光カバー１１２を介して撮像部１１０を目視することを防止したりする機能がある。

なお、フィルター部１１４としては、例えば可視光を吸収し、赤外光を透過する材料からなる多層のロングパスフィルター（具体的には、透光カバー１１２の裏面に貼付されるＩＲフィルター等）を用いることができる。

図１（Ｂ）に示されるように、透光カバー１１２の領域は、表示光（可視光）が通過する表示光通過領域（第１の領域と称する場合がある）Ｚ１と、赤外光を透過し、可視光を遮断するフィルター部領域（フィルター部１１４に対応する領域。第２の領域と称する場合がある）Ｚ２とに区別することができる。

なお、第１の領域Ｚ１は、「表示光（可視光）透過領域」と称することもできる。また、第２の領域Ｚ２は、「赤外光透過領域」と称することもできる。

図１（Ｂ）では、便宜上、各領域Ｚ１とＺ２が、車両１の前後方向に沿って配置されるように描かれているが、実際は、車両１の幅方向（左右方向）に沿って配置される（この点は、後述する）。

次に、図２を参照する。図２（Ａ）は、発光素子と撮像素子を備える撮像ユニットのレイアウトの一例を示す図、図２（Ｂ）は、撮像ユニットのレイアウトの他の例を示す図である。図２において、図１と共通する部分には、同じ符号を付している（この点は、他の図面においても同様である）。

ここで、図２（Ａ）、（Ｂ）は、左ハンドル車（図３（Ａ）参照）における配置例を示している。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、ＨＵＤ装置１００は、乗員（運転者）５（あるいは、ステアリングホイール８）と反射透光部材としてのウインドシールド２との間の、運転者５から見た前方（かつ下方）の位置に配置されている。

また、図２（Ａ）、（Ｂ）において、筐体１１６に設けられる透光カバー１１２がウインドシールド２側に露出している。この透光カバー１１２を介して、表示光Ｌ１や撮像光Ｌ２が出射され、また、撮像光Ｌ２の人の部位での反射光Ｌ３が戻り、その反射光Ｌ３は撮像素子（ＣＣＤ等の固体撮像素子：広義にはカメラ）１１５にて受光される。

透光カバー１１２が存在する領域（透光カバー領域Ｚ０）は、車両１の高さ方向（Ｙ方向）の上側から見た平面視で矩形の領域であり、図中、太線の実線で示されている。

この透光カバー領域Ｚ０内に、表示光（の光束）Ｌ１が通過する表示光通過領域（あるいは表示光透過領域）Ｚ１と、透光カバー１１２の下側に位置する発光素子（赤外発光ダイオード等：広義には光源）に対応する発光素子領域（広義には光源領域）Ｚｅと、同じく透光カバー１１２の下側に位置する撮像素子（ＣＣＤ等：広義にはカメラ）１１５に対応する撮像素子領域（広義にはカメラ領域）Ｚｒと、が設けられる。

発光素子１１３及び撮像素子１１５は、撮像ユニット（撮像部）１１０の構成要素である。撮像ユニット（撮像部）１１０は、フィルター部１１４の下側に配置されている。上側から見た平面視では、フィルター部１１４に対応するフィルター部領域Ｚ２の中に、撮像ユニット領域（撮像部領域）が配置されるレイアウト構成が採用されている。

なお、符号１０６は、ＨＵＤ装置１００の光学系の構成要素である平面ミラーを示す。

図２（Ａ）、（Ｂ）において、撮像素子領域Ｚｒは、乗員（運転者）５から見て、表示光通過領域Ｚ１に対して、車両１の幅方向における車両の、中央側とは反対側である端部側（言い換えれば、運転者５から見て左側）に配置されている。

この配置を採用することで、撮像画像の歪み低減の点、あるいは、筐体の小型化の点で有利となる（このことについては後述する）。

また、図２（Ａ）では、発光素子１１３と撮像素子１１５は、車両の前後方向に沿って配置されている。言い換えれば、発光素子１１３が後方に配置され、撮像素子１１５が前方に配置されている。この配置を採用すると、透光カバー１１２での赤外光の反射による迷光の悪影響を抑制できる利点がある（この点は後述する）。

また、図２（Ｂ）では、発光素子１１３と撮像素子１１５は、車両の幅方向（左右方向）に沿って配置されている。言い換えれば、発光素子１１３が、運転者５から見て右側に配置され、撮像素子１１５が、左側に配置されている。この配置を採用すると、透光カバー１１２での赤外光の反射による迷光の悪影響を抑制できる利点がある（この点は後述する）。

迷光の発生状況等を考慮して、迷光がより低減できるように、図２（Ａ）、（Ｂ）の何れかの配置を選択することができる。

次に、図３を参照する。図３（Ａ）は、左ハンドル車におけるＨＵＤ装置の配置例、可視光（表示光）と赤外光（撮像光）の光路例等を示す図、図３（Ｂ）は、ＨＵＤ装置における撮像部（撮像ユニット）の配置例を示す図である。

図３では、図２（Ａ）に示した配置が採用されている。また、図３（Ａ）に示されるように、車両１は、左ハンドル車であり、運転者５は、車両１の左端（第２端）側に位置している。なお、符号９１は右サイドミラーを示し、符号９３は左サイドミラーを示す。

また、図３（Ａ）において、ウインドシールド２において破線の丸で囲まれる箇所Ｐ１は、画像を表示する表示光（可視光）Ｌ１の、車両の幅方向における反射位置を示す。また、箇所Ｐ２は、撮像光（赤外光）の出射光Ｌ２、及び人の部位での反射光（あるいは撮像素子１１５に向けて帰還する帰還光）Ｌ３の、車両の幅方向における反射位置を示す。

箇所Ｐ１は、車両の幅方向における中央側（中央寄り）に位置し、箇所Ｐ２は、端部側（端部寄り）に位置する。

箇所Ｐ１におけるウインドシールド２の曲面の変化（曲がりの程度）は緩やかであり、一方、箇所Ｐ２におけるウインドシールド２の曲面の変化は、かなり急峻である。この急峻な曲面を活用することで、撮像光（赤外光）Ｌ２、Ｌ３を鋭角に反射させて、できるだけ正面に近い位置から運転者５を撮像することが可能となり、また、筐体の大型化を抑制するという効果も得られる（この点の詳細については後述する）。

図３（Ｂ）に示されるように、撮像ユニット（撮像部）１１０は、発光素子１１３と撮像素子１１５を含む。なお、図３（Ｂ）では、フィルター部領域Ｚ２は省略している。

また、図３（Ｂ）において、車両１の高さ方向の上側から見た平面視で、発光素子１１３に対応して発光素子領域Ｚｅが設けられ、撮像素子１１５に対応して撮像素子領域Ｚｒが設けられる。

また、撮像素子領域Ｚｒは、表示光通過領域Ｚ１に対して、運転者５から見て左側、言い換えれば、車両１の幅方向（左右方向）における端部側に位置する。

次に、図４を参照する。図４（Ａ）は、右ハンドル車におけるＨＵＤ装置の配置例、可視光（表示光）と赤外光（撮像光）の光路例等を示す図、図４（Ｂ）は、ＨＵＤ装置における撮像部（撮像ユニット）の配置例を示す図である。図４において、図３と共通する箇所には同じ符号を付している。

図４（Ａ）に示されるように、車両１は、右ハンドル車であり、運転者５は、車両１の右端（第１端）側に位置している。これに伴い、ＨＵＤ装置も、車両１の幅方向における右端部側に設けられている。

先に図３（Ａ）、（Ｂ）にて説明した事項は、図４（Ａ）、（Ｂ）にも適用され得る。

次に、図５を参照する。図５は、表示光通過領域に対して、撮像素子（撮像素子領域）を車両の端部側に配置することの利点について説明するための図である。なお、図５では、図３で示した左ハンドル車を想定している。

また、撮像光（赤外光）は、実際には複雑な経路で進行するが、図５では、車両の高さ方向（Ｙ方向）における上側から見た平面視にて、進行経路を単純化して描いている。ここでは、特に、撮像光（赤外光）の、ウインドシールド２に対する、車両の幅方向（Ｘ方向）における入射角／反射角に着目する。

発光素子１１３から出射される撮像光（赤外光）Ｌ２は、ウインドシールド（反射透光部材）２を経由して運転者５に照射され（図３（Ａ）を参照）、その反射光Ｌ３は、ウインドシールド２に入射され、反射されて、所定位置に配置されているカメラ（撮像素子）１１５で受光されて撮像される。

ここで、人の部位（例えば、顔、目等）をできるだけ正確に撮像するためには、正面から撮像するのが有利である。例えば、四角形を正面から見れば、四角形に見えるが、斜めから見れば平行四辺形や台形のように見え、画像が歪むことは、日常的に経験するところである。よって、できるだけ正面に近い位置から撮像するのが好ましい。

図５において、破線の直線Ｇ１は運転者５の矢状面を示しており、この矢状面Ｇ１に沿う方向が正面方向であり、また、この矢状面Ｇ１とウインドシールド２との交点が正面位置ということができる。

以下、撮像素子（カメラ）１１５の好ましい配置について説明する。発光素子１１３及び撮像素子１１５を有する撮像部（撮像ユニット）１１０は、表示光Ｌ２（Ｌ３）の進行を妨げないように、表示光通過領域Ｚ１と重なりを有さないようにして、かつ、表示光通過領域Ｚ１の近傍にて配置される。

図５からわかるように、撮像素子は、表示光通過領域Ｚ１の左側の位置、又は右側の位置の何れにも配置可能である。図５では、左側に配置される撮像素子に符号１１５を付し、右側に配置される撮像素子に符号１１５’を付して、両者を区別している。また、光線等に関しても、撮像素子１１５’に関係するものは、「’」を付して区別している。

図５では、運転者５の目（運転者の顔の中央に位置するものとして取り扱う）で反射する、２本の反射光の主光線Ｌ３、Ｌ３’を想定する。

反射光Ｌ３は、運転者５から見て左斜め前方に角度θ１で反射され、反射光Ｌ３’は、運転者５から見て右斜め前方に、同じく角度θ１で反射される。反射角は、共にθ１である。

但し、２本の反射光の主光線Ｌ３、Ｌ３’は、ウインドシールド２に対して、異なる角度で入射される。主光線Ｌ３の入射角（及び反射角）はθ２であり、一方、主光線Ｌ３’の入射角（及び反射角）はθ３であり、θ２＜θ３となる。

運転者５は、左ハンドル車では車両１の幅方向における左の端部側に位置している。また、図５からも明らかなように、ウインドシールド２の曲面形状の変化は、車両１の端部側では急（言い換えれば、ウインドシールド２の形状を部分円弧とした場合の、その円弧の曲率が大、曲率半径が小）であり、中央側では緩やか（言い換えれば、その部分円弧の曲率が小、曲率半径が大）である。

ここで、車両１の端部側における曲面形状の変化が急である箇所（図５の箇所Ｐ２）にて光を反射させれば、光を、車両の幅方向に関して、より鋭角に（角度θ２で）反射させることが可能である。この鋭角な反射が可能であることは、表示光Ｌ２を、運転者５の正面に近づけつつ照射することに利用し易く、また、撮像光の運転者５での反射光Ｌ３を、より正面に近い位置（矢状面Ｇ１に近い位置）で反射させて、発光素子１１３の近くに位置する撮像素子（カメラ）１１５に戻すことに利用し易い。正面に近い位置での撮像が実現されることで、撮像画像の歪みは低減される。

言い換えれば、撮像素子１１５を、ウインドシールド（反射透光部材）２に対して、撮像素子の光軸のねじれが小さい位置に配置するため、撮像画像の歪みを小さくすることができ、利用者の目の位置の検出精度を向上させることができる。

また、上記の鋭角な反射を利用すると、撮像光の反射光（図５の主光線Ｌ３）の戻り光路の光路長を短くすることができる。この点は、例えば、ウインドシールド２での撮像光の反射によって生じる歪みの拡大を抑制するのに役立つ。この点でも、撮像画像の歪みの低減が可能である。

また、車両の幅方向における正面に、より近い位置で、反射光を受ける（言い換えれば、撮像素子を、正面の位置（矢状面Ｇ１とウインドシールド２との交点位置）に、より近づけて配置する）ことができる。

正面位置から撮像素子１１３の配置位置までの距離が大きいほど、筐体１１６のサイズは左右方向（車両の幅方向）に広がり、ＨＵＤ装置１００は大型化せざるを得ない。よって、鋭角な反射を効率的に利用する構成は、筐体サイズの大型化を抑制する効果も期待できる。

図５から明らかなように、撮像素子（カメラ）１１５は、表示光通過領域Ｚ１から近い位置に配置されており、ＨＵＤ装置１００の筐体１１６の小型化に寄与している。

一方、反射光のＬ３’に関しては、入射角（及び反射角）θ３であり、かなり大きい。このことは、実質的に、運転者５の部位を正面位置から離れて、かなり斜めから撮像していることになり、撮像画像の歪みが大きくなる。

また、反射光Ｌ３’の光路長は、反射光Ｌ３よりも長くなり、この点、誤差が拡大される可能性がある。また、その反射光Ｌ３’を受光するためには、撮像素子１１５’は、表示光通過領域Ｚ１から離れた位置に配置せざるを得ない。よって、筐体１１６が大型化し、ＨＵＤ装置１００の小型化の要請にも反することとなる。

このような観点から、本実施形態では、撮像素子１１５が配置される撮像素子領域Ｚｅ（図３（Ｂ）を参照）は、表示光（の光束）Ｌ１が通過する表示光通過領域Ｚ１よりも、車両の幅方方向における端部側（中央側とは反対側）に設け、ウインドシールド（反射透光部材）２の端部側の、曲面の変化が大きい箇所を利用し易いレイアウト構成を採用している。

これによって、撮像画像の歪みの抑制（低減）が可能となり、人の部位（例えば顔や目等）の位置の検出精度を高く維持することができる。また、ＨＵＤ装置の筐体の小型化も実現される。

次に、図６を参照する。図６は、表示光と撮像光の光路（経路）の好ましい例を示す図である。図６において、前掲の図と共通する部分には、同じ符号を付している。図６に示される各部の説明は省略する。なお、図６では、図（Ａ）に示した左ハンドル車を想定している（この点は、以降の図でも同様である）。

先に説明したように、乗員（運転者等）の目等の部位を、できるだけ正面から撮像するのが好ましい。この点を考慮し、図６の例では、撮像光Ｌ２（ここでは、発光素子１１３からウインドシールド２に向けて照射される照射光とする）の主光線Ｒ２が、ウインドシールド（反射透光部材）２によって反射される位置（車両の高さ方向の位置）ＹＢを、画像の表示光Ｌ１の主光線Ｒ１が反射される位置（高さ方向の位置）ＹＡよりも上方に設定している。

ここで、「撮像光の主光線」は、言い換えれば、撮像素子の「光軸」に沿って進行する中心的な光線（これを主光線と称する）である。これを考慮すると、「撮像光Ｌ２の主光線Ｒ２」は、「撮像素子１１５の光軸Ｒ２」と言い換えることができる。

よって、「撮像光Ｌ２の主光線Ｒ２のウインドシールド２における反射位置ＹＢ」は、「撮像素子１１５の光軸Ｒ２とウインドシールド２との交点の位置ＹＢ」と言い換えることができる。

例えば人の顔（特に目）は、インストルメントパネル４やステアリングホイール８よりも上側に位置する。よって、顔や目等の高さに合わせて、撮像光Ｌ２の光軸Ｒ２とウインドシールド２との交点位置ＹＢを、画像の表示光Ｌ１のウインドシールド２における反射位置ＹＡよりも高い位置に設定することで、人の部位（例えば顔や目等）を、より正面に近い角度で撮像できる。

これによって、撮像画像の歪みを抑制することができ、顔や目の位置の検出精度を高く維持することができる。

また、撮像光Ｌ２が、インストルメントパネル４やステアリングホイール８に遮られて、人の部位を撮像できないという事態も、確実に回避される。よって、ＨＵＤ装置１００に備わる撮像機能の信頼性の低下を抑制できる。

次に、図７を参照する。図７（Ａ）、（Ｂ）は、フィルター部による外光や視線の遮断効果について説明するための図である。図７（Ａ）は、先に示した図２（Ａ）を再掲したものである。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ－Ａ線に沿う断面図である。

図２（Ａ）で説明したように、筐体１１６に固定される（あるいは、筐体１１６と一体的に設けられる）透光カバー１１２の下側には、赤外光を透過し、可視光を遮断（吸収を含む）するフィルター部（単に、フィルターと称する場合がある）１１４が設けられる。

このフィルター部１１４としては、例えば可視光を吸収し、赤外光を透過する材料からなる多層のロングパスフィルター（具体的には、透光カバーの裏面に貼付されるＩＲフィルター等）を用いることができる。

車両の高さ方向における上側から見た平面視において、透光カバー２が存在する領域（透光カバー領域）内に、フィルター部１１４に対応するフィルター部領域Ｚ２が設けられる（例えば、図３（Ａ）を参照）。

このフィルター部領域Ｚ２内に、撮像素子１１５に対応する撮像素子領域Ｚｒが設けられる。

撮像素子１１５は、このフィルター部１１４に対応する位置に配置される。図７（Ｂ）に示されるように、フィルター部１１４は、ＨＵＤ装置１００の筐体１１６内の、撮像素子１１５の上方（上側）において、撮像素子１１５を覆うように設けられている。

言い換えれば、透光カバー１１２を上側から見た平面視において、撮像素子領域Ｚｒは、フィルター部１１４に対応するフィルター部領域Ｚ２内に設けられるレイアウト構成が採用される。

なお、図７（Ｂ）において、αは、撮像光（赤外光）が出射される範囲（角度範囲）を示し、βは、撮像光（赤外光）の、人の部位での反射光（帰還光）が入射される範囲（角度範囲）を示している。

このように、筐体１１６の断面構造において、撮像素子１１５の上側にはフィルター部１１４が存在する。したがって、図７（Ｂ）に示されるように、透光カバー１１２に、上側から入射される外光（例えば、ウインドシールド２を経由して到来する外光：図７（Ｂ）において、太線の破線の矢印で示される）は、フィルター部１１４により阻止される。従って、外光による撮像精度の低下を抑制することができる。

また、人（運転者５等）の、上側からの視線（図７（Ｂ）において、太線の破線の矢印で示される）も同様に、フィルター部１１４により遮断される。従って、人の目視による不快感の発生（言い換えれば、ＨＵＤ装置１００の商品性の低下）を抑制することができる。

次に、図８を参照する。図８（Ａ）～（Ｃ）は、透光カバー（あるいは透光カバーの下側に設けられたフィルター部）で生じる迷光を考慮した、発光素子（発光素子領域）と撮像素子（撮像素子領域）の好ましい配置の一例について説明するための図である。

図８（Ａ）は、先に示した図２（Ａ）を再掲したものである。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＡ－Ａ線に沿う断面図であり、図８（Ｃ）は、比較例（発光素子と撮像素子を逆に配置したレイアウトを採用した例）を示す断面図である。

図８（Ａ）に示されるように、撮像ユニット１１０は、上側から見た平面視で、表示光通過領域Ｚ１に対して、運転者５から見て左側（車両１の端部側）に位置している。

言い換えれば、撮像素子（カメラ）１１５のみならず、発光素子（ＣＣＤ等の固体撮像素子等）１１３も、表示光通過領域Ｚ１に対して、運転者５から見て左側（車両１の端部側）に位置している。

発光素子領域Ｚｅは、表示光通過領域ｚ１に対して、車両１の端部側（中央側とは反対側）に設けられている。言い換えれば、「発光素子領域Ｚｅ」は、「撮像素子領域Ｚｒ」と同じ側（表示光通過領域ｚ１を基準として車両の端部側）に配置されている。このレイアウト構成を採用すると、例えば、近接した配置された発光素子１１３と撮像素子１１５を、１つの撮像ユニット１１０として取り扱うことができる、といった効果がある。具体的には、発光素子１１３と撮像素子１１５を共通のパッケージに収納してユニット化することで、各素子を個別に取り扱う場合に比べて取り扱いが容易となる。

また、発光素子１１３と撮像素子１１５を個別に設置するときは、各素子の相対的な位置のばらつきが懸念される場合も想定され得る。ユニット単位で設置する場合には、各素子の相対的な位置の誤差は、ユニットの製造工程における各素子のレイアウト精度によって決まり、実装時の位置ずれには左右されない、という利点もある。

また、撮像素子１１５及び発光素子１１３は、車両１の前後方向に沿って、近接して配置されている。そして、撮像素子１１５は、ウインドシールド２に近い側（前方側）に配置され、発光素子１１３は、ステアリングホイール８（あるいは運転者５）に近い側（後方側）に配置されている。

このレイアウトを採用すると、図８（Ｂ）に示されるように、迷光Ｎ２による悪影響を低減することができる。

図８（Ｂ）に示されるように、透光カバー１１２の形状は、車両の前後方向に沿う断面では、下に凸の円弧状の曲面形状（部分円弧形状）を有する。この部分円弧形状は、前方側の端部の高さ位置よりも、後方側の端部の高さ位置が高くなるように、傾斜して設けられる。

また、発光素子１１３及び撮像素子１１５は共に、車両の高さ方向（Ｙ方向）を基準として、後方側（図８（Ｂ）の紙面では右側に）傾いて設置されており、発光素子１１３は、上方の後方側（図８（Ｂ）の紙面では右斜め上側）に撮像光を出射する。

なお、図８（Ｂ）において、αは、撮像光（赤外光）が出射される範囲（角度範囲）を示し、βは、撮像光（赤外光）の、人の部位での反射光（帰還光）が入射される範囲（角度範囲）を示している。

図８（Ｂ）に示されるように、発光素子１１３が出射する撮像光の一部は、透光カバー２（あるいは透光カバーの下に設けられるフィルター部１１４）で反射する。このため、迷光Ｎ１、Ｎ２が生じる。ここで問題となるのは、迷光Ｎ２である。迷光Ｎ２は、撮像光の光束の、撮像素子に最も近い位置の光が反射して生じる。

但し、図８（Ｂ）では、迷光Ｎ２は、撮像素子１１５の受光範囲βを外れて進行するため、撮像素子１１５の受光（撮像）に与える影響は、十分に抑制され得る。

仮に、図８（Ｃ）に示されるように、発光素子１１３と撮像素子１１６の位置が逆であると、迷光Ｎ４が、直接的に撮像素子１１５に戻る場合が有り得る。よって、撮像のＳ／Ｎが低下する可能性がある。

このように、図８（Ａ）の構成は、撮像光の一部が透光カバーで反射して生じる迷光に対しても、対策されたレイアウト構成となっている。

次に、図９を参照する。図９（Ａ）～（Ｃ）は、透光カバー（あるいは透光カバーの下側に設けられたフィルター部）で生じる迷光を考慮した、発光素子（発光素子領域）と撮像素子（撮像素子領域）の好ましい配置の他の例について説明するための図である。

図９（Ａ）は、先に示した図２（Ｂ）を再掲したものである。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＢ－Ｂ線に沿う断面図であり、図９（Ｃ）は、比較例（発光素子と撮像素子を逆に配置したレイアウトを採用した例）を示す断面図である。

図９（Ａ）では、発光素子（光源部）１１３と、撮像素子（カメラ）１１５は、車両の幅方向（左右方向）に沿って、近接して配置されている。この点が、図８（Ａ）とは異なる点である。

図９（Ａ）に示されるように、撮像ユニット１１０は、上側から見た平面視で、表示光通過領域Ｚ１に対して、運転者５から見て左側（車両１の端部側）に位置している。先に図８（Ａ）で説明したとおり、ユニット単位の取り扱いができる利点がある。

図９（Ｂ）では、迷光Ｎ５、Ｎ６が発生する。ここで、問題となるのが迷光Ｎ６である。但し、迷光Ｎ６は、撮像素子１１５における光の入射範囲から外れる。よって、迷光Ｎ６による撮像精度の低下は十分に抑制される。

仮に、図９（Ｃ）のように、発光素子１１３と撮像素子１１５の位置を逆にすると、迷光Ｎ６が、撮像素子１１５の受光面に戻り易くなる。よって、撮像精度の低下が懸念される。

このように、図９（Ａ）の構成は、図８（Ａ）の場合と同様に、撮像光の一部が透光カバーで反射して生じる迷光に対しても、対策されたレイアウト構成である。

（第２の実施形態）
次に、図１０を参照する。図１０（Ａ）は、発光素子（発光素子領域）を、運転者から見て表示光通過領域の右側に配置し、撮像素子（撮像素子領域）を、運転者から見て左側に配置した例を示す図、図１０（Ｂ）は、迷光抑制効果を示す図である。

図１０（Ａ）の例では、車両の高さ方向における上側から見た平面視において、筐体１１６に設けられる透光カバー１１２の領域は、透光カバー１１２の下側に位置する発光素子１１３に対応する発光素子領域Ｚｅを含む。

この発光素子領域Ｚｅは、運転者（広義には乗員）から見て、表示光通過領域Ｚ１に対して、車両の幅方向における車両の中央側（言い換えれば、撮像素子１１５が設けられている側（車両の端部側）とは反対側）に設けられている。

発光素子１１３と撮像素子１１５との間には、表示光通過領域Ｚ１が存在し、その分、各素子間の間隔は広くなっている。

図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＣ－Ｃ線に沿う断面図である。図１０（Ｂ）に示されるように、３次元の空間において、発光素子１１３と撮像素子１１５によって、表示光（可視光）が通過する経路（光束に対応する立体的な空間）Ｅａが挟まれる、というレイアウト構成が採用されている。

上側から見た平面視におけるレイアウト（平面的なレイアウト）としては、発光素子領域Ｚｅと撮像素子領域Ｚｒによって、表示光（可視光）通過領域Ｚ１が挟まれる、というレイアウト構成となる。

図１０（Ａ）、（Ｂ）からわかるように、発光素子領域Ｚｅは、表示光通過領域Ｚ１を基準として、撮像素子領域Ｚｒとは反対側（車両の中央側）に配置されている。発光素子領域Ｚｅと撮像素子領域Ｚｒとの間に表示光通過領域Ｚ１が存在するため、その分、各領域の間隔を広くとることができる。

図１０（Ｂ）に示されるように、発光素子１１３から出射された撮像光が、筐体１１６に設けられる透光カバー１１２（あるいは、フィルター部１１４）にて反射されると迷光Ｎ９、Ｎ１０が生じる。特に、迷光Ｎ１０が撮像素子１１５に入射されると、撮像誤差の原因となる。

しかし、図１０（Ｂ）に示されるように、発光素子１１３と撮像素子１１５とが離れて配置されているため、迷光Ｎ１０が、撮像素子１１５に入射されることが十分に抑制される。このように、図１０におけるレイアウト構成は、迷光対策として有用である。

また、発光素子１１３と撮像素子１１５とが離れて配置されることで、人の部位で反射して、撮像素子に戻ってくる撮像光の光量が、各素子１１３、１１５を同じ側に配置した場合に比べて増える場合も、状況によってはあり得る。図１０（Ｂ）のレイアウト構成は、状況に応じた、より自由度の高い素子のレイアウトの実現という点でも有用である。

（第３の実施形態）
次に、図１１を参照する。図１１は、第１、第２の発光素子を使用したレイアウト構成の一例を示す図である。

図１１に示されるように、車両の高さ方向における上側から見た平面視において、筐体１１６に設けられる透光カバー１１２の領域（図中、太線の実線で示される矩形の領域：透光カバー領域）は、透光カバー１１２の下側に位置する発光素子１１３に対応する発光素子領域Ｚｅを含む。

ここで、図１１のＨＵＤ装置１００は、発光素子として、第１の発光素子１１３ａ、及び、第２の発光素子１１３ｂとを有する。

これに伴い、発光素子領域Ｚｅは、第１の発光素子１１３ａに対応する第１の発光素子領域Ｚｅａと、第２の発光素子１１３ｂに対応する第２の発光素子領域Ｚｅｂを有するレイアウト構成となる。

また、フィルター部（及び、フィルター部領域）も、第１のフィルター部１１４ａ（第１のフィルター部領域Ｚ２ａ）と、第２のフィルター部１１４ｂ（第２のフィルター部領域Ｚ２ｂ）とに分かれて設けられる。

第１の発光素子領域Ｚｅａは、運転者５から見て、表示光通過領域Ｚ１に対して、車両の幅方向における車両の中央側（右側：図１１の紙面では上側）に設けられている。

第２の発光素子領域Ｚｅｂは、運転者５から見て、表示光通過領域Ｚ１に対して、車両の幅方向における車両の、中央側とは反対側である端部側（左側：図１１の紙面では下側）に設けられている。

図１１の例では、第１、第２の各発光素子１１３ａ、１１３ｂを選択的に切り替えて使用することができ、あるいは、各発光素子１１３ａ、１１３ｂを同時に発光させて使用することもできる。

第１の発光素子１１３ａ（及び、第１の発光素子領域Ｚｅａ）は、表示光通過領域Ｚ１に対して、車両の中央側（運転者５から見て右側）に設けられる。第２の発光素子１１３ｂ（及び、第２の発光素子領域Ｚｅｂ）は、表示光通過領域Ｚ１に対して、車両の端部側（運転者から見て左側）に設けられる。

言い換えれば、第１、第２の発光素子１１３ａ、１１３ｂは、その間に表示光通過領域Ｚ１が存在するため、各素子間の間隔が広く、各素子の設置位置が、かなり異なる。

よって、例えば、第１の発光素子１１３ａが発する撮像光がウインドシールド２で反射されて、人５の部位（顔や目等）に照射されるときの光路（第１の光路）と、第２の発光素子１１３ｂが発する撮像光がウインドシールド２で反射されて、人５の部位（顔や目等）に照射されるときの光路（第２の光路）とを、異ならせることが可能である。

この点を考慮し、２つの発光素子（撮像用光源）１１３ａ、１１３ｂを、適宜、切り替えて使用する、あるいは、２つの発光素子（撮像用光源）１１３ａ、１１３ｂを併用することによって、例えば、人（運転者）５がサングラスをかけているような場合に生じ易い迷光による悪影響を抑制できる可能性が高まる。

例えば、運転者５が装着しているサングラスの表面で、通常とは異なる撮像光の反射（乱反射等）が生じ、その、通常とは異なる反射光がウインドシールド２で反射されて撮像素子に戻される場合もあり、この場合は、通常の光路を経由していないため、画像の歪みが増大する原因となり得る。

この場合、上記のとおり、２つの発光素子（撮像用光源）を切り替えて使用する、あるいは、２つの発光素子（撮像用光源）を併用することで、人の部位に撮像光を照射する光路（言い換えれば入射角度）を微妙に変更したり、あるいは、人の部位を照射する光の光束の断面形状を変化させたり面積を広げたりすることができる。これによって、上記の迷光を低減できる場合があり得る。

例えば、戻ってくる迷光の、撮像素子への入射角度が変化して感知されにくくなる、という場合が有り得る。また、通常の（正規の）戻り光が増えてＳ／Ｎが改善される場合もあり得る。

よって、図１１の構成は、人（運転者）がサングラス等を装着している場合等における迷光対策になり得る。

また、図１１の構成は、撮像素子に戻ってくる撮像光の光量を増やして、検出感度を向上させる点でも有用である。

（第４の実施形態）
次に、図１２を参照する。図１２は、第１、第２の発光素子を使用したレイアウト構成の他の例を示す図である。

図１２に示されるように、車両の高さ方向における上側から見た平面視において、筐体１１６に設けられる透光カバー１１２の領域Ｚ０（図中、太線の実線で示される矩形の領域：透光カバー領域）は、透光カバー１１２の下側に位置する発光素子１１３に対応する発光素子領域Ｚｅを含む。

ここで、図１２のＨＵＤ装置１００は、発光素子として、第１の発光素子１１３ａ、及び、第２の発光素子１１３ｂとを有する。

第１、第２発光素子１１３ａ、１１３ｂは、発光素子ユニット１１７の構成要素として設けられている。

これに伴い、発光素子領域Ｚｅは、第１の発光素子１１３ａに対応する第１の発光素子領域Ｚｅａと、第２の発光素子１１３ｂに対応する第２の発光素子領域Ｚｅｂを有するレイアウト構成となる。

また、フィルター部（及び、フィルター部領域）も、第１のフィルター部１１４ａ（第１のフィルター部領域Ｚ２ａ）と、第２のフィルター部１１４ｂ（第２のフィルター部領域Ｚ２ｂ）とに分かれて設けられる。

第１、第２発光素子１１３ａ、１１３ｂ（及び第１、第２の発光素子領域Ｚｅａ、Ｚｅｂ）は、表示光通過領域Ｚ１を基準として、運転者（乗員）５から見て、車両の中央側（図１２の紙面の上側）において、車両の幅方向（左右方向）に沿って、互いに近接して配置されている。

但し、第２の発光素子１１３ａに対応する第２の発光素子領域Ｚｅｂは、第１の発光素子領域Ｚｅａよりも、表示光通過領域Ｚ１からの距離が遠い位置に設けられている。図１２において、第１の発光素子領域Ｚｅａについての、表示光通過領域Ｚ１からの距離（車両の幅方向における距離）は「Ｄ１」であり、第２の発光素子領域Ｚｅｂについての距離は「Ｄ２」であり、Ｄ２＞Ｄ１に設定されている。

図１２の例では、図１１の例と同様に、第１、第２の発光素子（撮像用光源）１１３ａ、１１３ｂを設けて、各発光素子を切り替えて使用する、あるいは、２つの発光素子を併用することで、迷光対策としたり、あるいは、撮像素子に戻る撮像光の光量を増やしたりすることができる。例えば、第１、第２の発光素子１１３ａ、１１３ｂは近接して配置されているため、併用すると、同じ方向に出射される光の光量を効果的に増やすことができるという利点もある。

また、第１、第２の発光素子１１３ａ、１１３ｂ間の間隔等は、適宜、微調整することも可能である。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、画像（虚像）を表示する機能と、乗員の部位（目等）を撮像する機能とを有するヘッドアップディスプレイ装置における、撮像画像の歪みを低減し、部位の検出精度を高めることができる。

また、ヘッドアップディスプレイ装置の筐体が大型化することを抑制することも可能である。

本明細書において、車両という用語は、広義に、乗り物としても解釈し得るものである。また、ナビゲーションに関する用語（例えば標識等）についても、例えば、車両の運行に役立つ広義のナビゲーション情報という観点等も考慮し、広義に解釈するものとする。また、ＨＵＤ装置や表示器装置（及び広義の表示装置）には、シミュレータ（例えば、航空機のシミュレータ、ゲーム装置としてのシミュレータ等）として使用されるものも含まれるものとする。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１・・・車両、２・・・ウインドシールド（反射透光部材）、４・・・インストルメントパネル（あるいはダッシュボード）、５・・・乗員（運転者等）、７・・・撮像対象となる人の部位（顔や目等）、８・・・ステアリングホイール、１０２・・・表示部、１０４・・・表示パネル（液晶表示装置等）、１０６・・・平面ミラー、１０８・・・曲面ミラー（凹面鏡等）、１００・・・ＨＵＤ装置、１１０・・・撮像部（撮像ユニット）、１１２・・・透光カバー、１１３・・・発光素子（赤外発光ダイオード等）、１１４・・・フィルター部（赤外光を通過し、可視光を遮断するフィルター）、１１５・・・撮像素子（ＣＣＤ等の固体撮像素子、広義にはカメラ）、１１６・・・筐体、Ｌ１・・・画像の表示光（可視光）、Ｌ２・・・撮像光（赤外光：人の部位に照射される照射光）、Ｌ３・・・人の部位で反射した反射光、Ｚ０・・・透光カバー領域、Ｚ１・・・表示光通過領域、Ｚ２・・・フィルター部領域、Ｚｅ・・・発光素子領域、Ｚｒ・・・撮像素子領域

Claims (7)

1. 車両に設けられた、光の反射性と透過性を併せ持つ反射透光部材に画像の表示光を照射して、前記車両の乗員に対して虚像を表示し、
   撮像光を前記乗員の部位に照射し、前記部位からの反射光を、前記反射透光部材を経由して受光することで前記部位を撮像し、
   かつ、前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、前記乗員と前記反射透光部材との間に配置されるヘッドアップディスプレイ装置であって、
   筐体と、
   前記筐体に設けられる透光カバーと、
   前記筐体内に設けられ、前記画像を表示する表示部と、
   前記筐体内に設けられ、前記透光カバーを経由して前記反射透光部材に向けて前記表示光を照射する光学素子を含む光学系と、
   前記筐体内の、前記画像の表示光の経路外に設けられると共に、前記撮像光を出射する発光素子と、前記反射透光部材を経由して到来する前記反射光を受光する撮像素子と、を有する撮像部と、
   を有し、
   前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、
   前記筐体は、前記乗員の着座位置と前記反射透光部材との間に配置され、
   前記筐体に設けられる前記透光カバーの領域は、
   前記表示光が通過する表示光通過領域と、
   前記透光カバーの下側に位置する前記撮像素子に対応する撮像素子領域と、を含み、
   前記撮像素子領域は、前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の、中央側とは反対側である端部側に設けられている、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記表示光は可視光であり、前記撮像光は赤外光であり、
   前記透光カバーの下側に設けられる、赤外光を透過し、可視光を遮断するフィルター部を有し、
   前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、
   前記透光カバーの領域内において、前記フィルター部に対応するフィルター部領域が設けられ、
   前記フィルター部領域内において、前記撮像素子領域が設けられている、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記撮像素子の光軸と前記反射透光部材との交点は、前記表示光の主光線の、前記反射透光部材における反射点よりも上方に位置する、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、
   前記筐体に設けられる前記透光カバーの領域は、前記透光カバーの下側に位置する前記発光素子に対応する発光素子領域、を含み、
   前記発光素子領域は、前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の、中央側とは反対側である端部側に設けられている、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、
   前記筐体に設けられる前記透光カバーの領域は、前記透光カバーの下側に位置する前記発光素子に対応する発光素子領域、を含み、
   前記発光素子領域は、前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の中央側に設けられている、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、
   前記筐体に設けられる前記透光カバーの領域は、前記透光カバーの下側に位置する前記発光素子に対応する発光素子領域、を含み、
   前記発光素子として、第１、第２の発光素子を有し、
   前記発光素子領域は、前記第１の発光素子に対応する第１の発光素子領域と、第２の発光素子領域を有し、
   前記第１の発光素子領域は、前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の中央側に設けられており、
   前記第２の発光素子領域は、前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の、中央側とは反対側である端部側に設けられている、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
7. 前記車両の高さ方向における上側から見た平面視において、
   前記筐体に設けられる前記透光カバーの領域は、前記透光カバーの下側に位置する前記発光素子に対応する発光素子領域、を含み、
   前記発光素子として、第１、第２の発光素子を有し、
   前記発光素子領域は、前記第１の発光素子に対応する第１の発光素子領域と、第２の発光素子領域を有し、
   前記第１の発光素子領域は、前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の中央側に設けられており、
   前記第２の発光素子領域は、
   前記乗員から見て、前記表示光通過領域に対して、前記車両の幅方向における前記車両の、中央側であって、
   かつ、
   前記車両の幅方向における前記表示光通過領域からの距離が、前記第１の発光素子領域の前記表示光通過領域からの距離よりも大きくなるように、前記表示光通過領域から、より遠い位置に設けられている、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。