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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024120021
(43)【公開日】2024-09-03
(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ
(51)【国際特許分類】
G02B 27/01 20060101AFI20240827BHJP
B60K 35/231 20240101ALI20240827BHJP
B60K 35/40 20240101ALI20240827BHJP
【ＦＩ】
G02B27/01
B60K35/231
B60K35/40
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024098667
(22)【出願日】2024-06-19
(62)【分割の表示】P 2021551261の分割
【原出願日】2020-09-28
(31)【優先権主張番号】P 2019179484
(32)【優先日】2019-09-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2019197510
(32)【優先日】2019-10-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2019197511
(32)【優先日】2019-10-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2019211328
(32)【優先日】2019-11-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000001133
【氏名又は名称】株式会社小糸製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001416
【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所
(72)【発明者】
【氏名】豊嶋 隆延
(72)【発明者】
【氏名】本橋 和也
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 典子
(72)【発明者】
【氏名】村上 一臣
(57)【要約】 （修正有）
【課題】光出射機能を低下させることなく外光による熱害の発生を防止することが可能な光出射装置を提供する。
【解決手段】光出射装置（２０）は、光源（２４）と、光源（２４）から出射された光を透過又は反射させることにより光を拡大して外部へ照射させる光学部材（２７）と、光を透過可能である一方で、外部からの外光が光源（２４）へ入射することを防止可能な光アイソレータ（７０）と、を備えている。
【選択図】図２
【解決手段】光出射装置（２０）は、光源（２４）と、光源（２４）から出射された光を透過又は反射させることにより光を拡大して外部へ照射させる光学部材（２７）と、光を透過可能である一方で、外部からの外光が光源（２４）へ入射することを防止可能な光アイソレータ（７０）と、を備えている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両に設けられるヘッドアップディスプレイであって、
光源と、
前記光源から出射された光を透過又は反射させることにより、前記光を拡大して外部へ照射させる光学部材と、
前記光を透過可能である一方で、前記外部からの外光が前記光源へ入射することを防止可能な光アイソレータと、を備えている、光出射装置と、
前記光出射装置が収容されており、前記光学部材により拡大された光が透過する出射窓が形成されているハウジングと、
を備えており、
前記光出射装置は、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、
前記光学部材は、前記光源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、前記光を透過又は反射させ、
前記光学部材と前記出射窓との間における前記光が通過する位置に、前記光アイソレータが配置されている、ヘッドアップディスプレイ。
光源と、
前記光源から出射された光を透過又は反射させることにより、前記光を拡大して外部へ照射させる光学部材と、
前記光を透過可能である一方で、前記外部からの外光が前記光源へ入射することを防止可能な光アイソレータと、を備えている、光出射装置と、
前記光出射装置が収容されており、前記光学部材により拡大された光が透過する出射窓が形成されているハウジングと、
を備えており、
前記光出射装置は、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、
前記光学部材は、前記光源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、前記光を透過又は反射させ、
前記光学部材と前記出射窓との間における前記光が通過する位置に、前記光アイソレータが配置されている、ヘッドアップディスプレイ。
【請求項2】
前記光アイソレータは、
前記光を第一方向へ偏光する第一偏光子と、
磁界の印加に応じて発生するファラデー効果により、前記第一偏光子で偏光された前記光を前記第一方向から所定の回転角で回転させながら透過させて第二方向に沿って出射するファラデー素子と、
前記第二方向に沿った前記光を透過させる第二偏光子と、
を有し、
前記ファラデー素子は、前記第二偏光子により前記第二方向に沿って偏光された前記外光を、前記所定の回転角で回転させながら透過させた後に前記第一方向および前記第二方向とは異なる第三方向に沿って出射する、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
前記光を第一方向へ偏光する第一偏光子と、
磁界の印加に応じて発生するファラデー効果により、前記第一偏光子で偏光された前記光を前記第一方向から所定の回転角で回転させながら透過させて第二方向に沿って出射するファラデー素子と、
前記第二方向に沿った前記光を透過させる第二偏光子と、
を有し、
前記ファラデー素子は、前記第二偏光子により前記第二方向に沿って偏光された前記外光を、前記所定の回転角で回転させながら透過させた後に前記第一方向および前記第二方向とは異なる第三方向に沿って出射する、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項3】
前記ファラデー素子は、基層と、前記基層上に設けられたファラデー層と、前記ファラデー層上に設けられた保護層と、を含んでいる、請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項4】
前記ファラデー素子は、磁性体から構成された筐体によって少なくとも一部が覆われている、請求項２又は３に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項5】
前記第一偏光子及び前記第二偏光子の少なくとも一方は、紫外線及び赤外線の少なくとも一方を遮蔽するためのフィルタを備えている、請求項２から４のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
また、太陽光などの外光がヘッドアップディスプレイの内部に入り込むと、当該外光が表示器で集光されて局所的な温度上昇を引き起こし、画像表示の乱れや表示器の熱損壊につながる可能性がある。このような問題を防ぐため、表示器の放熱性を高める構成や、表示器から反射部の間に赤外線を反射するプレートを設ける構成が知られている（特許文献２参照）。しかしながら、特許文献２では、表示器の温度上昇を抑制するための部品が別途必要であり、高コスト化につながる。
【0006】
表示装置は、スクリーン上に結像した光の像をウインドシールドやコンバイナに向けて反射させる反射部を有する。反射部として凹面鏡を用いる場合には、高精細な凹面鏡が求められ、表示装置の高コスト化につながる。
【0007】
また、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】日本国特開２０１８－４５１０３号公報
【特許文献2】日本国特開２００５－３１３７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本開示は、光出射機能を低下させることなく外光による熱害の発生を防止することが可能な光出射装置、ヘッドアップディスプレイ、車両用灯具、及びプロジェクタを提供することを目的の一つとする。
【0010】
本開示は、虚像の画質を大きく低下させることなく低コストで反射部を実現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の一つとする。
【0011】
本開示は、低コストで反射部を実現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の一つとする。
【0012】
本開示は、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の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本開示の一側面に係る光出射装置は、
光源と、
前記光源から出射された光を透過又は反射させることにより、前記光を拡大して外部へ照射させる光学部材と、
前記光を透過可能である一方で、前記外部からの外光が前記光源へ入射することを防止可能な光アイソレータと、を備えている。
光源と、
前記光源から出射された光を透過又は反射させることにより、前記光を拡大して外部へ照射させる光学部材と、
前記光を透過可能である一方で、前記外部からの外光が前記光源へ入射することを防止可能な光アイソレータと、を備えている。
【0014】
上記構成によれば、光出射機能を低下させることなく外光が光源に入射することによる熱害の発生を防止することが可能な光出射装置を提供することができる。
【0015】
本開示の一側面に係るヘッドアップディスプレイは、
車両に設けられて、上記に記載の光出射装置を備えたヘッドアップディスプレイであって、
前記光出射装置は、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、
前記光学部材は、前記光源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、前記光を透過又は反射させ、
前記光源と前記光学部材との間または前記光学部材と前記ウインドシールドまたは前記コンバイナとの間における前記光が通過する位置に、前記光アイソレータが配置されている。
車両に設けられて、上記に記載の光出射装置を備えたヘッドアップディスプレイであって、
前記光出射装置は、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、
前記光学部材は、前記光源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、前記光を透過又は反射させ、
前記光源と前記光学部材との間または前記光学部材と前記ウインドシールドまたは前記コンバイナとの間における前記光が通過する位置に、前記光アイソレータが配置されている。
【0016】
上記構成によれば、光出射機能を低下させることなく外光が光源に入射することによる熱害の発生を防止す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。
【0017】
本開示の一側面に係る車両用灯具は、
車両に設けられて、上記に記載の光出射装置を備えた車両用灯具であって、
前記光出射装置は、前記車両の周囲へ光を出射するように構成され、
前記光源と前記光学部材との間または前記光学部材と前記車両用灯具のアウターレンズとの間における前記光が通過する位置に、前記光アイソレータが配置されている。
車両に設けられて、上記に記載の光出射装置を備えた車両用灯具であって、
前記光出射装置は、前記車両の周囲へ光を出射するように構成され、
前記光源と前記光学部材との間または前記光学部材と前記車両用灯具のアウターレンズとの間における前記光が通過する位置に、前記光アイソレータが配置されている。
【0018】
上記構成によれば、光出射機能を低下させることなく外光が光源に入射することによる熱害の発生を防止することが可能な車両用灯具を提供することができる。
【0019】
本開示の一側面に係るプロジェクタは、
上記に記載の光出射装置を備えたプロジェクタであって、
前記光出射装置は、前記プロジェクタの外部の対象物に所定の画像を表示するように構成され、
前記光源と前記光学部材との間または前記光学部材と前記対象物との間における前記光が通過する位置に、前記光アイソレータが配置されている。
上記に記載の光出射装置を備えたプロジェクタであって、
前記光出射装置は、前記プロジェクタの外部の対象物に所定の画像を表示するように構成され、
前記光源と前記光学部材との間または前記光学部材と前記対象物との間における前記光が通過する位置に、前記光アイソレータが配置されている。
【0020】
上記構成によれば、光出射機能を低下させることなく外光が光源に入射することによる熱害の発生を防止することが可能なプロジェクタを提供することができる。
【0021】
本開示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第一画像を生成するための第一光と、前記所定の画像のうち第二画像を生成するための第二光とを、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第一光および前記第二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、前記第一光および前記第二光を反射させる反射部と、を備え、
前記反射部は、前記第一光を反射させる第一反射領域と、前記第二光を反射させる第二反射領域と含む反射面を有し、
前記第一反射領域は、第一の表面粗さを有し、前記第二反射領域は、前記第一の表面粗さよりも粗い第二の表面粗さを有する。
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第一画像を生成するための第一光と、前記所定の画像のうち第二画像を生成するための第二光とを、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第一光および前記第二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、前記第一光および前記第二光を反射させる反射部と、を備え、
前記反射部は、前記第一光を反射させる第一反射領域と、前記第二光を反射させる第二反射領域と含む反射面を有し、
前記第一反射領域は、第一の表面粗さを有し、前記第二反射領域は、前記第一の表面粗さよりも粗い第二の表面粗さを有する。
【0022】
上記構成によれば、第二反射領域は、第一反射領域よりも表面粗さが粗い。このため、第二反射領域は、第一反射領域よりも低コストで形成することができる。一方、第一反射領域は、第二反射領域よりも表面粗さが滑らかである。このため、第一画像は、高画質の虚像として認識されることができる。したがって、虚像の画質を大きく低下させることなく低コストで反射部を実現することができる。
【0023】
本開示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第一画像を生成するための第一光と、前記所定の画像のうち第二画像を生成するための第二光とを、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第一光および前記第二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、前記第一光および前記第二光を反射させる反射部と、を備え、
前記反射部は、前記第一光を反射させる凹面鏡と、前記第二光を反射させる平面鏡とを備える。
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第一画像を生成するための第一光と、前記所定の画像のうち第二画像を生成するための第二光とを、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第一光および前記第二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、前記第一光および前記第二光を反射させる反射部と、を備え、
前記反射部は、前記第一光を反射させる凹面鏡と、前記第二光を反射させる平面鏡とを備える。
【0024】
上記構成によれば、反射部を凹面鏡と平面鏡により構成していることから、低コストで反射部を実現することができる。
【0025】
本開示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、
前記画像生成部の光出射面において、前記所定の画像の一部である第一画像が表示される矩形状の最大表示範囲を形成可能な領域を第一領域とし、前記第一領域以外の領域を第二領域とし、
前記第一領域から出射された光により前記第一画像が表示可能な前記最大表示範囲外に、前記第二領域から出射された光により前記第一画像とは異なる第二画像が表示される。
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、
前記画像生成部の光出射面において、前記所定の画像の一部である第一画像が表示される矩形状の最大表示範囲を形成可能な領域を第一領域とし、前記第一領域以外の領域を第二領域とし、
前記第一領域から出射された光により前記第一画像が表示可能な前記最大表示範囲外に、前記第二領域から出射された光により前記第一画像とは異なる第二画像が表示される。
【0026】
上記構成によれば、第一画像が表示される矩形状の最大表示範囲外に第二画像を表示することができるため、従来よりも画像表示範囲を広げることができる。
【発明の効果】
【0027】
本開示によれば、光出射機能を低下させることなく外光による熱害の発生を防止することが可能な光出射装置、ヘッドアップディスプレイ、車両用灯具、及びプロジェクタを提供することができる。
【0028】
本開示によれば、虚像の画質を大きく低下させることなく低コストで反射部を実現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。
【0029】
本開示によれば、低コストで反射部を実現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。
【0030】
本開示によれば、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。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本実施形態に係る光照射装置としての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2】第一実施形態に係るＨＵＤの模式図である。
【図7】光アイソレータを備えていないＨＵＤに外光が入射した状態を示す図である。
【図9】第一変形例に係るＨＵＤの模式図である。
【図10】第二変形例に係るＨＵＤの模式図である。
【図11】第二実施形態に係る光照射装置としても車両用灯具の縦断面図である。
【図12】第三実施形態に係るＨＵＤの模式図である。
【図14】ウインドシールドにおけるＨＵＤにより出射された光が照射される領域を例示する模式図である。
【図15A】変形例に係る凹面鏡を例示する模式図である。
【図16A】第四実施形態に係る凹面鏡を例示する模式図である。
【図17】ウインドシールドにおけるＨＵＤにより出射された光が照射される領域を例示する模式図である。
【図18】第五実施形態に係るＨＵＤの模式図である。
【図19】画像生成部から視た反射部を例示する模式図である。
【図20】ウインドシールドにおけるＨＵＤにより出射された光が照射される領域を例示する模式図である。
【図21】第六実施形態に係るＨＵＤの模式図である。
【図22】第七実施形態に係るＨＵＤの模式図である。
【図23】画像生成部から視た反射部を例示する模式図である。
【図24】ウインドシールドにおけるＨＵＤにより出射された光が照射される領域を例示する模式図である。
【図25】第八実施形態に係るＨＵＤの模式図である。
【図26】第九実施形態に係るＨＵＤの構成を示す模式図である。
【図27A】比較例に係るＨＵＤの画像生成部により生成される出射面画像の一例を示す図である。
【図28】第九実施形態に係るＨＵＤの画像生成部により生成される出射面画像の一例を示す図である。
【図30】変形例に係るＨＵＤを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、本開示の実施形態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。
【0033】
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。
【0034】
最初に、図１を参照して、本実施形態に係るＨＵＤ２０を備えた車両システム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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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の乗員に向けて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。
【0049】
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。
【0050】
ＨＵＤ２０は、画像生成部（ＰＧＵ：Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）２４と、制御部２５とを備えている。
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。
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。
【0051】
制御部２５は、ＨＵＤ２０の各部の動作を制御するように構成されている。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、画像生成部２４などＨＵＤ２０の各部の動作を制御する。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。
【0052】
（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。図２に示すように、ＨＵＤ２０は、ＨＵＤ本体部２１（光出射装置の一例）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（ＰＧＵ：Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）２４と、平面鏡２６（反射部の一例）と、凹面鏡２７（反射部の一例）と、光アイソレータ７０と、制御基板２９とを有する。
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。図２に示すように、ＨＵＤ２０は、ＨＵＤ本体部２１（光出射装置の一例）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（ＰＧＵ：Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）２４と、平面鏡２６（反射部の一例）と、凹面鏡２７（反射部の一例）と、光アイソレータ７０と、制御基板２９とを有する。
【0053】
画像生成部２４は、車両１の乗員に向けて表示す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。画像生成部２４は、詳細な図示は省略するが、光源と、光学部品と、表示デバイスとを有する。光源は、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。光学部品は、プリズム、レンズ、拡散板、拡大鏡等を適宜有する。光学部品は、光源から出射された光を透過して表示デバイスに向けて出射する。表示デバイスは、液晶ディスプレイ、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）等である。画像生成部２４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、光源は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、光源は白色ＬＥＤ光源であってもよい。
【0054】
平面鏡２６は、画像生成部２４から出射された光を、凹面鏡２７へ向かう方向に反射可能な位置に配置されている。なお、平面鏡２６に代わる光学要素として、例えば、レンズを用いてもよい。レンズを用いる場合には、画像生成部２４から出射された光がレンズを透過して凹面鏡２７へ向かうように、画像生成部２４、レンズ、および凹面鏡２７の位置関係を調整することが好ましい。
【0055】
凹面鏡２７は、画像生成部２４から出射されて平面鏡２６で反射された光の光路上に配置されている。凹面鏡２７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２７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から出射されて結像された光の像を所定の倍率で反射させる。すなわち、凹面鏡２７は、画像生成部２４から出射された光を反射することにより当該光を拡大してＨＵＤ２０の外部に照射する。凹面鏡２７は、駆動機構（図示省略）を有している。駆動機構は、制御基板２９から送信される制御信号に基づいて凹面鏡２７の向きを回転させうる。
【0056】
制御部２５を構成する制御基板２９は、画像生成部２４の動作を制御するように構成されている。制御基板２９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の動作を制御する。例えば、制御基板２９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。また、制御基板２９は、凹面鏡２７の向きを変更するように制御してもよい。
【0057】
光アイソレータ７０は、凹面鏡２７と出射窓２３との間に配置される光学フィルタである。光アイソレータ７０は、画像生成部２４から出射されて平面鏡２６及び凹面鏡２７により反射されてウインドシールド１８へ向かう光が通る位置に設けられている。また、光アイソレータ７０は、車両１の外部から内部に入射し凹面鏡２７及び平面鏡２６で反射されて画像生成部２４に向かう外光が通る位置に設けられている。
【0058】
図３は、光アイソレータ７０の断面図である。
光アイソレータ７０は、画像生成部２４から出射された光を透過可能である一方で、車両１の外部からの外光を遮断して当該外光が画像生成部２４へ入射することを防止可能な部材である。図２及び図３に示すように、光アイソレータ７０は、２枚の偏光子（第一偏光板７１、第二偏光板７２）と、ファラデー素子７３とを備えている。画像生成部２４から出射された光の光路上において、第一偏光板７１と第二偏光板７２との間にファラデー素子７３が配置されている。
光アイソレータ７０は、画像生成部２４から出射された光を透過可能である一方で、車両１の外部からの外光を遮断して当該外光が画像生成部２４へ入射することを防止可能な部材である。図２及び図３に示すように、光アイソレータ７０は、２枚の偏光子（第一偏光板７１、第二偏光板７２）と、ファラデー素子７３とを備えている。画像生成部２４から出射された光の光路上において、第一偏光板７１と第二偏光板７２との間にファラデー素子７３が配置されている。
【0059】
第一偏光板７１（第一偏光子の一例）及び第二偏光板７２（第二偏光子の一例）は、特定方向の偏光の光のみを透過するものであり、例えば、透過光の振動方向をある一定の方向に揃える直線偏光板から構成されている。第一偏光板７１及び第二偏光板７２としては、例えば、偏光ガラス、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、複屈折性結晶を用いたプリズム型偏光子、ワイヤーグリッド型偏光子等を用いることができる。第一偏光板７１は、特定の振動方向成分のみを持つ光を透過するように配置されている。また、第二偏光板７２は、第一偏光板７１で透過される特定の振動方向成分とは異なる振動方向成分のみを持つ光を透過するように配置されている。第一偏光板７１及び第二偏光板７２は、不要な方向の偏光成分を吸収により光路から取り除く吸収型偏光板として構成されてもよく、不要な方向の偏光成分を入射方向に反射する反射型偏光板として構成されてもよい。ただし、本実施形態のように、光アイソレータ７０が、ＨＵＤ本体部２１の出射窓２３の位置に配置される場合には、光アイソレータ７０による反射光がグレアとなる可能性がない吸収型偏光板を採用することが好ましい。なお、第一偏光板７１及び第二偏光板７２は、紫外線及び赤外線の少なくとも一方を遮蔽するためのフィルタを備えていてもよい。
【0060】
ファラデー素子７３は、筐体７４と、ファラデー回転子７５と、磁石７６とを備えている。筐体７４は、円筒状に形成され、その内部にファラデー回転子７５及び磁石７６を収容している。筐体７４は、Ｆｅなどの磁性体から構成されている。筐体７４は、ファラデー回転子７５および磁石７６を保護するためだけでなく、磁石７６の磁束を誘導するヨーク（継鉄）としても機能する。
【0061】
ファラデー回転子７５は、基層７５Ａと、基層７５Ａ上に設けられたファラデー層７５Ｂと、ファラデー層７５Ｂ上に設けられた保護層７５Ｃとから構成されている。基層７５Ａは、例えば、ガラスや結晶材のような歪みが発生しにくい透明体から構成されている。
【0062】
ファラデー層７５Ｂは、磁界を印加すると光の偏光方向を回転させるファラデー効果を奏する材料から構成された層である。ファラデー層７５Ｂを構成する材料は、特に限定されないが、例えば、ビスマス置換希土類鉄ガーネット（（ＲＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２）、イットリウム鉄ガーネット（Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２）、テルビウムガリウムガーネット（Ｔｂ３Ｇａ５Ｏ１２）、ファラデー回転ガラス等が用いられる。なお、ファラデー層７５Ｂとして、フッ化物マトリックスとｎｍサイズの磁性金属グラニュールからなるナノグラニュラー構造を備えた材料を採用してもよい。ナノグラニュラー構造を備えた材料としては、例えばＦｅ２６Ａｌ２８Ｆ４６、Ｆｅ１３Ｃｏ１０Ａｌ２２Ｆ５５、Ｆｅ２５Ｙ２３Ｆ５２、Ｆｅ２１Ｃｏ１４Ｙ２４Ｆ４１、Ｂｉ－ＹＩＧ等が挙げられる。
【0063】
保護層７５Ｃは、ファラデー層７５Ｂの劣化防止のためにファラデー層７５Ｂを覆うように設けられる層である。保護層７５Ｃは、例えば、ＳｉＯ２から構成されている。
【0064】
磁石７６は、ファラデー回転子７５に対して磁場を印加するために用いられる。磁石７６は、ファラデー回転子７５の周囲に配置される。磁石７６は、例えば円筒形の単一の磁石を用いてもよい。円筒磁石の場合には、その中心穴に対応する位置にファラデー回転子７５が配置される。磁石７６としては、例えば、永久磁石を用いることができる。なお、磁石７６として、その間にファラデー回転子を配置した一対の磁石を組み合わせて用いてもよい。一対の磁石を用いる場合には、ファラデー回転子７５に印加する磁場方向が互いに同一方向である必要がある。
【0065】
図４は、光アイソレータ７０のファラデー素子７３に印加される磁界（磁場）を説明するための模式図である。
図４に示すように、磁石７６は、例えば筐体７４に接する側の一端部がＳ極であり、他端部（ファラデー回転子７５に近い側の端部）がＮ極となるように配置されている。また、磁性体から構成される筐体７４は、断面視において、両端部（端面７４Ａ，７４Ｂ）が内側に入り込んだ形状、すなわち、Ｕ字が向かい合った形状となるように形成されている。そのため、磁石７６のＮ極側から出る磁力線Ｆは、筐体７４の第二偏光板７２側の端面７４Ａへと向かい、端面７４Ａから筐体７４内を通過して、第一偏光板７１側の端面７４Ｂから出て、Ｎ極へと戻る。これにより、磁石７６と筐体７４により形成される磁力線Ｆは第一偏光板７１から第二偏光板７２へと向かう方向Ｄに沿ってファラデー回転子７５を通過する。
このように、ファラデー回転子７５は、磁性体から構成された筐体７４によって少なくとも一部が覆われている。筐体７４は、いわゆるヨーク構造となるように構成されている。これにより、磁力線Ｆで示すような所望の方向の磁界内にファラデー回転子７５を配置することができる。また、筐体７４外に磁界が漏れることを抑制できるため、ファラデー素子７３以外の部材への悪影響を防止することができる。
図４に示すように、磁石７６は、例えば筐体７４に接する側の一端部がＳ極であり、他端部（ファラデー回転子７５に近い側の端部）がＮ極となるように配置されている。また、磁性体から構成される筐体７４は、断面視において、両端部（端面７４Ａ，７４Ｂ）が内側に入り込んだ形状、すなわち、Ｕ字が向かい合った形状となるように形成されている。そのため、磁石７６のＮ極側から出る磁力線Ｆは、筐体７４の第二偏光板７２側の端面７４Ａへと向かい、端面７４Ａから筐体７４内を通過して、第一偏光板７１側の端面７４Ｂから出て、Ｎ極へと戻る。これにより、磁石７６と筐体７４により形成される磁力線Ｆは第一偏光板７１から第二偏光板７２へと向かう方向Ｄに沿ってファラデー回転子７５を通過する。
このように、ファラデー回転子７５は、磁性体から構成された筐体７４によって少なくとも一部が覆われている。筐体７４は、いわゆるヨーク構造となるように構成されている。これにより、磁力線Ｆで示すような所望の方向の磁界内にファラデー回転子７５を配置することができる。また、筐体７４外に磁界が漏れることを抑制できるため、ファラデー素子７３以外の部材への悪影響を防止することができる。
【0066】
次に、光アイソレータ７０の作用について、図２、図５～図８を参照して説明する。図５及び図６は、光アイソレータ７０の機能を説明する模式図である。図７は、光アイソレータを備えていないＨＵＤに外光が入射した状態を示す図である。図８は、本実施形態のＨＵＤ２０に外光が入射した状態を示す図である。
なお、図５及び図６においては、説明の容易化のため、ファラデー回転子７５の大きさ（特に、光の進行方向に沿った長さ）を拡大して示している。
なお、図５及び図６においては、説明の容易化のため、ファラデー回転子７５の大きさ（特に、光の進行方向に沿った長さ）を拡大して示している。
【0067】
まず、図２に示すように、画像生成部２４から出射された光は、平面鏡２６及び凹面鏡２７で反射されて光アイソレータ７０の第一偏光板７１に入射する。すると、図５に示すように、第一偏光板７１は、画像生成部２４から出射された光Ｌ１ａのうち特定の振動方向成分のみを持つ光を透過して、ファラデー素子７３に向けて出射する。具体的には、画像生成部２４から出射した偏光していない光が第一偏光板７１を透過する際に、第一偏光板７１が例えば電場の水平方向成分を吸収する。これにより、第一偏光板７１を透過した後の光Ｌ１ｂは、垂直方向成分のみを持った直線偏光となる。
【0068】
次に、第一偏光板７１から出射された光（垂直方向成分のみを持つ直線偏光）Ｌ１ｂは、ファラデー素子７３（のファラデー回転子７５）に入射する。ファラデー回転子７５を通過する磁力線Ｆは、図４にて説明したように、第一偏光板７１から第二偏光板７２へ向かう方向Ｄに沿っている。すなわち、ファラデー回転子に入射する光Ｌ１ｂの進行方向はファラデー回転子７５に印加されている磁界（磁場）方向と一致している。そのため、ファラデー層７５Ｂのファラデー効果により、垂直方向成分のみを持つ直線偏光である光Ｌ１ｂは、例えば時計回りに４５°回転された光Ｌ１ｃとしてファラデー回転子７５から出射される。
【0069】
次に、ファラデー回転子７５により偏光面が時計回りに４５°回転された光Ｌ１ｃが、第二偏光板７２に入射する。第二偏光板７２は、その偏光方向が時計回りに４５°回転された光Ｌ１ｃを透過可能な向きとなるように設置されている。すなわち、第二偏光板７２を透過可能な光は、第一偏光板７１を透過した垂直方向成分のみを持つ光に対して、時計回りに４５°回転した光である。そのため、ファラデー回転子７５において時計回りに４５°回転された光Ｌ１ｃは、第二偏光板７２をそのまま通過して、ウインドシールド１８に照射される。
【0070】
図２に戻り、ファラデー素子７３（第一偏光板７１、ファラデー素子７３、及び第二偏光板７２）を透過してウインドシールド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る虚像（所定の画像の一例）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、虚像（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。
【0071】
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。
【0072】
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までの光学的な距離（光路長）を調整する（例えば画像生成部２４と凹面鏡２７間の距離を調整する）ことによって適宜調整可能である。
【0073】
一方、図６に示すように、画像生成部２４から出射された光とは逆方向に進む光（以下、戻り光と称する）Ｌ２ａが光アイソレータ７０の第二偏光板７２に入射すると、戻り光Ｌ２ａのうち、特定方向成分のみを持つ光Ｌ２ｂが第二偏光板７２を透過して出射される。上述の通り、第二偏光板７２を透過可能な光Ｌ２ｂは、第一偏光板７１を透過する垂直方向成分のみを持つ光に対して、第一偏光板７１及びファラデー素子７３側から見て時計回りに４５°回転した光（すなわち、戻り光Ｌ２ａの進行方向から見て反時計回りに４５°回転した光）である。
【0074】
次に、第二偏光板７２から出射されてファラデー回転子７５に入射した戻り光Ｌ２ｂは、画像生成部２４から出射された光Ｌ１ｂの回転方向とは逆向きに回転する。すなわち、ファラデー回転子７５に入射した戻り光Ｌ２ｂは、その戻り光Ｌ２ｂの進行方向に対して反時計回りに４５°回転する。そのため、ファラデー回転子７５から出射された戻り光Ｌ２ｃは、画像生成部２４から出射されて第一偏光板７１を透過した垂直方向成分のみを持つ光Ｌ１ｂに対して、９０°回転した水平方向成分のみを持つ光となる。
【0075】
次に、ファラデー回転子７５から出射された水平方向成分のみを持つ戻り光Ｌ２ｃは、第一偏光板７１に入射する。しかし、戻り光Ｌ２ｃは、第一偏光板７１において吸収され、第一偏光板７１を透過することはない。これは、上述の通り、第一偏光板７１に入射する戻り光Ｌ２ｃが、第一偏光板７１を透過可能な光の偏光方向とは異なる方向、すなわち、画像生成部２４から出射されて第一偏光板７１を透過した垂直方向成分のみを持つ光Ｌ１ｂに対して９０°回転した水平方向成分のみを持つ直線偏光となっているためである。
【0076】
ところで、図７に示すように、図２のような光アイソレータ７０が設置されていないＨＵＤ２０Ａの場合には、車両外部から入射した太陽光等の外光が出射窓２３からハウジング２２内部に入射すると、外光が凹面鏡２７や平面鏡２６により反射されて集光された状態で画像生成部２４に照射される場合がある。このような集光された外光が画像生成部２４（の光出射面）に照射されると、外光に含まれる遠赤外線により光出射面における過度の温度上昇による熱害が発生し、画像生成部２４が劣化してしまう可能性がある。
【0077】
これに対して、本実施形態に係るＨＵＤ２０は、画像生成部２４（光源の一例）と、画像生成部２４から出射された光を透過又は反射させることにより当該光を拡大して外部へ照射させる凹面鏡２７（光学部材の一例）と、画像生成部２４から出射された光を透過可能である一方で、車両外部からの外光が画像生成部２４へ入射することを防止可能な光アイソレータ７０とを備えている。また、ＨＵＤ２０において、凹面鏡２７とウインドシールド１８との間における画像生成部２４から出射された光が通過する位置に、光アイソレータ７０が配置されている。これにより、図８に示すように、光アイソレータ７０により外光が画像生成部２４に入射することを防ぐことができる。そのため、熱害の発生を防止することができる。また、図５に示したように光アイソレータ７０は画像生成部２４から出射された光を透過することができるため、画像生成機能（光出射機能）を低下させることはない。
【0078】
本実施形態における光アイソレータ７０は、画像生成部２４から出射された光Ｌ１ａを例えば垂直方向（第一方向の一例）へ偏光する第一偏光板７１と、磁界の印加に応じて発生するファラデー効果により、第一偏光板７１で偏光された光Ｌ１ｂを垂直方向から光Ｌ１ｂの進行方向から見て時計回りに４５°の方向（第二方向の一例）で回転させた光Ｌ１ｃとして出射するファラデー素子７３と、ファラデー素子７３により回転された光Ｌ１ｃを透過させる第二偏光板７２と、を有している。ファラデー素子７３は、画像生成部２４から出射された光Ｌ１ａの進行方向とは逆向きの戻り光（例えば、外光）であって、第二偏光板７２により偏光された状態の戻り光Ｌ２ｂを、その進行方向から見て反時計回りに４５°回転させながら透過させた後に、水平方向（第三方向の一例）に沿って出射するように構成されている。水平方向成分のみを持つ戻り光Ｌ２ｃは、第一偏光板７１で遮蔽されて画像生成部２４へ到達することがない。このように、簡便な構成で画像生成部２４に入射する外光をカットして、熱害を防止することができる。
【0079】
また、ファラデー素子７３（ファラデー回転子７５）は、基層７５Ａと、基層７５Ａ上に設けられたファラデー層７５Ｂと、ファラデー層７５Ｂ上に設けられた保護層７５Ｃと、を含んでいる。これにより、ファラデー回転子７５の劣化を抑制することができる。
【0080】
なお、上述の通り、第一偏光板７１及び第二偏光板７２の少なくとも一方は、紫外線及び赤外線の少なくとも一方を遮蔽するためのフィルタを備えていてもよい。これにより、ファラデー素子７３に必要な帯域を広げる、すなわち、ファラデー素子７３の波長依存性を緩和することができる。
【0081】
（第一変形例）
図９は、第一実施形態の第一変形例に係るＨＵＤ２０Ｂの構成を示す模式図である。
図９に示すＨＵＤ２０Ｂにおいては、光アイソレータ１７０を画像生成部２４と平面鏡２６との間に配置している点で、光アイソレータ７０を凹面鏡２７とウインドシールド１８との間に配置している第一実施形態のＨＵＤ２０と異なる。このように、光アイソレータ１７０を画像生成部２４と平面鏡２６との間に配置することでも、画像生成部２４から出射された光の出射機能を損なうことなく、画像生成部２４に入射する外光を遮断することができる。なお、本変形例の場合には、光アイソレータ１７０の第一偏光板１７１及び第二偏光板１７２を吸収型偏光子ではなく反射型偏光子として構成することが好ましい。反射型偏光子を採用することで、ＨＵＤ本体部２１内の熱上昇を抑制することができる。なお、第一実施形態の光アイソレータ７０に比べて、光アイソレータ１７０は、画像生成部２４に近い位置（すなわち、ＨＵＤ本体部２１の中心に近い位置）に配置されている。そのため、第一偏光板１７１及び第二偏光板１７２に反射型偏光子を採用した場合であってもグレアが生じる可能性は低い。
図９は、第一実施形態の第一変形例に係るＨＵＤ２０Ｂの構成を示す模式図である。
図９に示すＨＵＤ２０Ｂにおいては、光アイソレータ１７０を画像生成部２４と平面鏡２６との間に配置している点で、光アイソレータ７０を凹面鏡２７とウインドシールド１８との間に配置している第一実施形態のＨＵＤ２０と異なる。このように、光アイソレータ１７０を画像生成部２４と平面鏡２６との間に配置することでも、画像生成部２４から出射された光の出射機能を損なうことなく、画像生成部２４に入射する外光を遮断することができる。なお、本変形例の場合には、光アイソレータ１７０の第一偏光板１７１及び第二偏光板１７２を吸収型偏光子ではなく反射型偏光子として構成することが好ましい。反射型偏光子を採用することで、ＨＵＤ本体部２１内の熱上昇を抑制することができる。なお、第一実施形態の光アイソレータ７０に比べて、光アイソレータ１７０は、画像生成部２４に近い位置（すなわち、ＨＵＤ本体部２１の中心に近い位置）に配置されている。そのため、第一偏光板１７１及び第二偏光板１７２に反射型偏光子を採用した場合であってもグレアが生じる可能性は低い。
【0082】
（第二変形例）
図１０は、第一実施形態の第二変形例に係るＨＵＤ２０Ｃの構成を示す模式図である。
図１０に示すように、変形例に係るＨＵＤ２０Ｃ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、平面鏡２６及び凹面鏡２７によって反射されて光アイソレータ７０を透過した光が照射される。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。このようにコンバイナ１９を備えたＨＵＤ２０Ｃの場合も、第一実施形態のＨＵＤ２０と同様の効果を奏することができる。
図１０は、第一実施形態の第二変形例に係るＨＵＤ２０Ｃの構成を示す模式図である。
図１０に示すように、変形例に係るＨＵＤ２０Ｃ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、平面鏡２６及び凹面鏡２７によって反射されて光アイソレータ７０を透過した光が照射される。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。このようにコンバイナ１９を備えたＨＵＤ２０Ｃの場合も、第一実施形態のＨＵＤ２０と同様の効果を奏することができる。
【0083】
（第二実施形態）
図１１は、第二実施形態に係る車両用灯具３００を説明する模式図である。
図１１に示すように、車両用灯具３００（光出射装置の一例）は、ランプハウジング３０１と、ランプハウジング３０１の開口部を覆うように取り付けられる透過カバー３０２（アウターレンズの一例）とを備えている。ランプハウジング３０１と透過カバー３０２とで構成される灯室３０３内には、エクステンション３０４と共に光源ユニット３１０が設けられている。また、光源ユニット３１０に搭載された光源（ＬＥＤ３１２）の点灯状態を制御する点灯制御ユニットとして、電子ユニット３０５がランプハウジング３０１の外底面に取り付けられている。
図１１は、第二実施形態に係る車両用灯具３００を説明する模式図である。
図１１に示すように、車両用灯具３００（光出射装置の一例）は、ランプハウジング３０１と、ランプハウジング３０１の開口部を覆うように取り付けられる透過カバー３０２（アウターレンズの一例）とを備えている。ランプハウジング３０１と透過カバー３０２とで構成される灯室３０３内には、エクステンション３０４と共に光源ユニット３１０が設けられている。また、光源ユニット３１０に搭載された光源（ＬＥＤ３１２）の点灯状態を制御する点灯制御ユニットとして、電子ユニット３０５がランプハウジング３０１の外底面に取り付けられている。
【0084】
光源ユニット３１０は、いわゆるプロジェクタ型のランプユニットであって、ユニットベース３１１と、ユニットベース３１１上に光源として設けられたＬＥＤ３１２とを備えている。光源ユニット３１０は、ＬＥＤ３１２を覆うように設けられたリフレクタ３１３と、ＬＥＤ３１２の前方に配置された光アイソレータ３１４と、光アイソレータ３１４の前方に配置された投影レンズ３１５とをさらに備えている。
【0085】
図示は省略するが、光アイソレータ３１４は、第一実施形態の光アイソレータ７０と同様の構成を備えている。すなわち、光アイソレータ３１４は、第一偏光板と、第二偏光板と、ファラデー素子とを備えている。ＬＥＤ３１２から出射された光の光路上において、第一偏光板と第二偏光板との間にファラデー素子が配置されている。
【0086】
このように構成された車両用灯具３００によれば、ＬＥＤ３１２と投影レンズ３１５との間におけるＬＥＤ３１２から出射された光が通過する位置に、光アイソレータ３１４が配置されている。これにより、ＬＥＤ３１２に外光が入射することがないため、熱害の発生を防止することができる。また、ＬＥＤ３１２から出射された光は光アイソレータ３１４を透過して投影レンズ３１５及び透過カバー３０２を介して車両用灯具３００前方へ出射可能である。そのため、ＬＥＤ３１２の光出射機能を損なうことはない。
【0087】
（第三実施形態）
図１２は、第三実施形態に係るＨＵＤ１２０を車両１の側面側から見た模式図である。尚、第三実施形態の説明では、第一実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。図１２に例示されるように、ＨＵＤ１２０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。ＨＵＤ本体部２１は、ハウジング２２の内側に、画像生成部２４と、制御部２５と、凹面鏡３０（反射部の一例）とを有する。
図１２は、第三実施形態に係るＨＵＤ１２０を車両１の側面側から見た模式図である。尚、第三実施形態の説明では、第一実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。図１２に例示されるように、ＨＵＤ１２０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。ＨＵＤ本体部２１は、ハウジング２２の内側に、画像生成部２４と、制御部２５と、凹面鏡３０（反射部の一例）とを有する。
【0088】
画像生成部２４は、ＨＵＤ情報を表示するための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。所定の画像は、第一のＨＵＤ情報を表示するための第一画像と、第二のＨＵＤ情報を表示するための第二画像とを含んでいる。すなわち、画像生成部２４は、第一画像を生成するための第一光と、第二画像を生成するための第二光とを出射するように構成されている。
【0089】
凹面鏡３０は、画像生成部２４の表示デバイスから出射される光の光路上に配置されている。凹面鏡３０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。凹面鏡３０は、虚像を形成するために凹状に湾曲した反射面３１を有し、画像生成部２４から出射されて結像された光の像を所定の倍率で反射させる。
【0090】
反射面３１は、第一反射領域３１Ａと、第二反射領域３１Ｂを備えている。第一反射領域３１Ａは、画像生成部２４から出射された第一画像を生成するための第一光を反射する。第二反射領域３１Ｂは、画像生成部２４から出射された第二画像を生成するための第二光を反射する。画像生成部２４は、第一反射領域３１Ａに照射される第一光が出射される第一画像領域と、第二反射領域３１Ｂに照射される第二光が出射される第二画像領域とを含む。なお、制御部２５は、第一反射領域３１Ａに第一光が照射され、第二反射領域３１Ｂに第二光が照射されるように、画像生成部２４における第一画像領域と第二画像領域の画像生成動作を制御する。
【0091】
凹面鏡３０により反射されて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。ＨＵＤ本体部２１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（所定の画像の一例）として認識する。このように、ＨＵＤ２０によって表示される所定の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。
【0092】
凹面鏡３０の反射面３１の第二反射領域３１Ｂは、第一反射領域３１Ａの第一の表面粗さよりも粗い第二の表面粗さを有している。これにより、虚像オブジェクトＩにおいて、第一反射領域３１Ａにて反射される光により形成される第一画像の虚像は、第二反射領域３１Ｂにて反射される光により形成される第二画像の虚像よりも高い画質を有する虚像として認識される。
【0093】
次に、第三実施形態に係る凹面鏡３０の具体的な構成について図１３Ａ～図１３Ｃを用いて説明する。図１３Ａは、第三実施形態に係る凹面鏡３０を画像生成部２４から視た模式図である。図１３Ａにおいて、破線は、第一反射領域３１Ａおよび第二反射領域３１Ｂの境界を示している。図１３Ｂは、図１３Ａの凹面鏡３０をＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線に沿って矢印方向から見た断面図である。図１３Ｃは、図１３Ｂにおける領域ＩＩＩＣを示す部分拡大図である。図１３Ｃにおいて、二点鎖線は、第一反射領域３１Ａおよび第二反射領域３１Ｂに対応するベース部材４０の後面４０ａの領域４１ａ、４２ａおよび反射膜５０の後面５０ａの領域５１ａ、５２ａの境界を示している。
【0094】
図１３Ａに例示されるように、凹面鏡３０は、第一反射領域３１Ａおよび第二反射領域３１Ｂが車両の垂直方向に並んで配置されるように形成されている。
【0095】
凹面鏡３０は、例えば、図１３Ｂに例示されるように、ベース部材４０と、ベース部材４０上に形成された反射膜５０とを有している。
【0096】
ベース部材４０は、例えば、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂やガラス等から形成される。ベース部材４０は、その後面（反射膜５０が形成される面）４０ａが第一反射領域３１Ａおよび第二反射領域３１Ｂに対応する領域間で異なる表面粗さを有するように形成されている。具体的には、図１３Ｃに例示されるように、ベース部材４０の後面４０ａは、第一反射領域３１Ａに対応する領域４１ａと第二反射領域３１Ｂに対応する領域４２ａとを有している。そして、後面４０ａは、領域４１ａの表面粗さが領域４２ａの表面粗さよりも滑らかになるように形成されている。例えば、ベース部材４０は、後面４０ａの領域４１ａを形成する面の粗さが領域４２ａを形成する面の粗さよりも滑らかになるように形成された金型を使用して熱可塑性樹脂を射出成形することにより形成されてもよい。
【0097】
反射膜５０は、例えば、アルミニウム等の金属から形成される。反射膜５０は、その後面５０ａが第一反射領域３１Ａおよび第二反射領域３１Ｂに対応する領域間で異なる表面粗さを有するように形成されている。具体的には、図１３Ｃに例示されるように、反射膜５０の後面５０ａは、第一反射領域３１Ａを形成する領域５１ａと第二反射領域３１Ｂを形成する領域５２ａとを有している。そして、後面５０ａは、領域５１ａの表面粗さが領域５２ａの表面粗さよりも滑らかになるように形成されている。ここで、反射膜５０の後面５０ａは、画像生成部２４から出射された光を反射する反射面３１を形成している。したがって、領域５２ａの表面粗さ、すなわち第二反射領域３１Ｂの表面粗さは、領域５１ａの表面粗さ、すなわち第一反射領域３１Ａの表面粗さよりも粗くなっている。例えば、反射膜５０は、アルミニウム等の金属をベース部材４０に蒸着させることにより形成されてもよい。蒸着膜により形成される反射膜５０はその厚さが薄く、ベース部材４０の後面４０ａの表面粗さの影響を受けるため、領域５１ａと領域５２ａの間で異なる表面粗さを有する後面５０ａを形成することができる。
【0098】
図１４は、ウインドシールド１８におけるＨＵＤ１２０から出射された光が照射される領域６０を例示する模式図である。図１４において、一点鎖線Ｃは、ウインドシールド１８の垂直方向中心を通る水平方向に延びた中心線を示している。
【0099】
図１４に例示されるように、ＨＵＤ１２０から出射された光がウインドシールド１８において中心線Ｃよりも下方に位置する領域６０に照射される場合、凹面鏡３０は、例えば、図１３Ａに例示されるように、第一反射領域３１Ａが第二反射領域３１Ｂよりも下側に位置するように形成される。これにより、図１４に例示されるように、第一反射領域３１Ａに反射された第一光は、ウインドシールド１８の領域６０Ａに照射される。また、第二反射領域３１Ｂに反射された第二光は、ウインドシールド１８の領域６０Ａよりも下方に位置する領域６０Ｂに照射される。
【0100】
以上説明したように、第三実施形態に係るＨＵＤ１２０は、所定の画像のうち第一画像を生成するための第一光と、所定の画像のうち第二画像を生成するための第二光とを、出射する画像生成部２４を備える。また、ＨＵＤ１２０は、画像生成部２４により出射された第一光および第二光がウインドシールド１８へ照射されるように、第一光および第二光を反射させる反射鏡として凹面鏡３０を備える。凹面鏡３０は、第一光を反射させる第一反射領域３１Ａと、第二光を反射させる第二反射領域３１Ｂとを含む反射面３１を有する。第一反射領域３１Ａは、第一の表面粗さを有し、第二反射領域３１Ｂは、第一の表面粗さよりも粗い第二の表面粗さを有する。このような構成によれば、第二反射領域３１Ｂは、第一反射領域３１Ａよりも表面粗さが粗いため、第一反射領域３１Ａよりも低コストで形成することができる。一方、第一反射領域３１Ａは、第二反射領域３１Ｂよりも表面粗さが滑らかであるため、第一画像は、高画質の虚像として認識される。したがって、虚像の画質を大きく低下させることなく低コストで凹面鏡を実現することができる。
【0101】
また、凹面鏡３０は、ベース部材４０と、ベース部材４０上に形成された反射膜５０とを有する。反射膜５０の後面５０ａは、反射面３１を形成している。第二反射領域３１Ｂに対応するベース部材４０（後面４０ａの領域４２ａ）の表面粗さは、第一反射領域３１Ａに対応するベース部材４０（後面４０ａの領域４１ａ）の表面粗さよりも粗い。反射膜５０（後面５０ａ）は、ベース部材４０の表面粗さの影響を受けて、反射領域に応じて表面粗さが変化している。この構成によれば、反射領域に応じてベース部材４０の表面粗さを変化させることにより、反射領域に応じて異なる表面粗さを有する反射膜５０を容易に形成することができる。
【0102】
また、図１４に例示されるように、第一反射領域３１Ａに反射された第一光は、第二反射領域３１Ｂに反射された第二光が照射されるウインドシールド１８の領域６０Ｂよりも上方の領域６０Ａに照射される。すなわち、第一反射領域３１Ａおよび第二反射領域３１Ｂは、ウインドシールド１８上において第一画像を生成するための第一光が第二画像を生成するための第二光よりもウインドシールド１８の垂直方向中心に近い位置に照射されるように、車両の垂直方向に並んで配置されている。この構成によれば、運転者は、第一画像の虚像を、第二画像の虚像よりもウインドシールド１８の垂直方向中心に近い位置に認識することができる。運転者は、車両の走行中は、ウインドシールド１８の垂直方向において中心に近い領域に視線を向けている可能性が高い。したがって、運転者は、車両の走行中に、視線をあまり動かすことなく高画質の第一画像の虚像を認識することができる。これにより、運転者は、第一画像により示される情報を正確に把握することができる。また、運転者は、視線を第一画像の虚像から上下方向に動かすだけで第二画像の虚像を認識することができる。
【0103】
例えば、第一画像は車両の走行に関して重要な情報を示し、第二画像は付随する情報を示してもよい。車両の走行に関して重要な情報とは、例えば、車両走行情報や車両の外部に存在する対象物情報である。付随する情報とは、例えば、注意喚起等の情報である。この場合、運転者は、重要な情報は高画質の虚像により正確に把握できる。また、運転者は、必要に応じて視線を上下方向に動かすだけで付随する情報を確認することができる。付随する情報は、例えば、画質の影響を受けにくいサイズの大きなマークや記号の画像を用いて表現することにより、運転者は、重要な情報および付随する情報の両方を違和感なく確認することができる。したがって、凹面鏡全体を表面粗さが滑らかである構成とする場合と比較して、情報伝達機能がほぼ変わらない低コストな凹面鏡を提供することができる。
【0104】
（変形例）
なお、上記第三実施形態では、反射領域に応じてベース部材４０の表面粗さを変化させることにより、その反射面３１が反射領域に応じて異なる表面粗さを有する凹面鏡３０を形成していたが、これに限定されない。図１５Ａは、第三実施形態の変形例の凹面鏡１３０を例示する模式図である。図１５Ｂは、凹面鏡１３０をＶＢ－ＶＢ線に沿って矢印方向から見た断面図である。
なお、上記第三実施形態では、反射領域に応じてベース部材４０の表面粗さを変化させることにより、その反射面３１が反射領域に応じて異なる表面粗さを有する凹面鏡３０を形成していたが、これに限定されない。図１５Ａは、第三実施形態の変形例の凹面鏡１３０を例示する模式図である。図１５Ｂは、凹面鏡１３０をＶＢ－ＶＢ線に沿って矢印方向から見た断面図である。
【0105】
変形例の凹面鏡１３０は、画像生成部２４に対向する反射面１３１を有している。反射面１３１は、図１５Ａに例示されるように、第一の表面粗さを有する第一反射領域１３１Ａと、第一の表面粗さよりも粗い第二の表面粗さを有する第二反射領域１３１Ｂとを含むように形成されている。
【0106】
また、凹面鏡１３０は、図１５Ｂに例示されるように、ベース部材１４０と、ベース部材１４０上に形成された反射膜１５０とを備えている。ベース部材１４０は、第一ベース部材１４１と第二ベース部材１４２を有している。反射膜１５０は、第一ベース部材１４１上に形成された第一反射膜１５１と、第二ベース部材１４２上に形成された第二反射膜１５２とを有している。第一反射膜１５１および第二反射膜１５２は、例えば、アルミニウム等の金属から形成される。例えば、第一反射膜１５１は、アルミニウム等の金属を第一ベース部材１４１に蒸着させることにより形成される。第二反射膜１５２は、アルミニウム等の金属を第二ベース部材１４２に蒸着させることにより形成される。ここで、反射膜１５０の後面は、画像生成部２４から出射された光を反射する反射面１３１を形成している。したがって、第一反射膜１５１の後面１５１ａは、第一反射領域１３１Ａを形成している。第二反射膜１５２の後面１５２ａは、第二反射領域１３１Ｂを形成している。
【0107】
第一ベース部材１４１および第二ベース部材１４２は、第二反射領域１３１Ｂが第一反射領域１３１Ａの第一の表面粗さよりも粗い第二の表面粗さを有するように、異なる材料から形成されている。例えば、第一ベース部材１４１は、ガラスから形成され、第二ベース部材１４２は、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂から形成される。ガラスは、熱可塑性樹脂よりもその表面を高精細に加工することができる。したがって、熱可塑性樹脂から形成された第二ベース部材１４２の後面１４２ａの表面粗さは、高精細なガラスで形成された第一ベース部材１４１の後面１４１ａの表面粗さよりも粗く形成される。反射膜１５０は、ベース部材１４０の後面１４１ａ、１４２ａの表面の影響を受けて、その後面１５１ａ、１５２ａの表面粗さが変化する。したがって、後面１５２ａの表面粗さ、すなわち第二反射領域１３１Ｂの表面粗さは、後面１５１ａの表面粗さ、すなわち第一反射領域１３１Ａの表面粗さよりも粗くなっている。
【0108】
このように、変形例の凹面鏡１３０は、異なる材料から形成された第一ベース部材１４１と第二ベース部材１４２を有している。反射膜１５０は、ベース部材１４０の表面の影響を受けて、反射領域に応じて表面粗さが変化している。この構成によれば、反射領域に応じてベース部材１４０の材料を変更することにより、反射領域に応じて異なる表面粗さを有する反射膜１５０を容易に形成することができる。
【0109】
尚、凹面鏡１３０はさらに、第三実施形態の凹面鏡３０のように、第一ベース部材１４１および第二ベース部材１４２がそれぞれ所望の表面粗さを有するように、表面粗さが調整されてもよい。
【0110】
（第四実施形態）
次に、第四実施形態に係る凹面鏡２３０の具体的な構成について図１６Ａおよび図１６Ｂを用いて説明する。図１６Ａは、第四実施形態に係る凹面鏡２３０を画像生成部２４から視た模式図である。図１６Ｂは、図１６Ａの凹面鏡２３０をＶＩＢ－ＶＩＢ線に沿って矢印方向から見た断面図である。図１６Ａにおいて、破線は、第一反射領域２３１Ａ、第二反射領域２３１Ｂおよび第三反射領域２３１Ｃの境界を示している。
次に、第四実施形態に係る凹面鏡２３０の具体的な構成について図１６Ａおよび図１６Ｂを用いて説明する。図１６Ａは、第四実施形態に係る凹面鏡２３０を画像生成部２４から視た模式図である。図１６Ｂは、図１６Ａの凹面鏡２３０をＶＩＢ－ＶＩＢ線に沿って矢印方向から見た断面図である。図１６Ａにおいて、破線は、第一反射領域２３１Ａ、第二反射領域２３１Ｂおよび第三反射領域２３１Ｃの境界を示している。
【0111】
第四実施形態の画像生成部２４は、ＨＵＤ情報を表示するための第一画像、第二画像および第三画像を含む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。すなわち、画像生成部２４は、第一画像を生成するための第一光と、第二画像を生成するための第二光と、第三画像を生成するための第三光とを出射するように構成されている。
【0112】
凹面鏡２３０は、画像生成部２４に対向する反射面２３１を有している。反射面２３１は、図１６Ａに例示されるように、車両の水平方向に並んで配置された第一反射領域２３１Ａと、第二反射領域２３１Ｂと、第三反射領域２３１Ｃとを含むように形成されている。第一反射領域２３１Ａは、画像生成部２４から出射された第一光を反射するように構成されている。第二反射領域２３１Ｂは、画像生成部２４から出射された第二光を反射するように構成されている。第三反射領域２３１Ｃは、画像生成部２４から出射された第三光を反射するように構成されている。なお、制御部２５は、第一反射領域２３１Ａ、第二反射領域２３１Ｂおよび第三反射領域２３１Ｃに第一光、第二光および第三光が照射されるように、画像生成部２４の動作を制御している。
【0113】
第一反射領域２３１Ａ、第二反射領域２３１Ｂおよび第三反射領域２３１Ｃは、異なる表面粗さを有するように形成されている。具体的には、第二反射領域２３１Ｂは、第一反射領域２３１Ａの第一の表面粗さよりも粗い第二の表面粗さを有している。また、第三反射領域２３１Ｃは、第一反射領域２３１Ａの第一の表面粗さよりも粗い第三の表面粗さを有している。すなわち、第一反射領域２３１Ａにて反射される光により形成される第一画像の虚像は、第二反射領域２３１Ｂにて反射される光により形成される第二画像の虚像よりも高い画質を有する虚像として認識される。また、第一反射領域２３１Ａにて反射される光により形成される第一画像の虚像は、第三反射領域２３１Ｃにて反射される光により形成される第三画像の虚像よりも高い画質を有する虚像として認識される。
【0114】
凹面鏡２３０は、図１６Ｂに例示されるように、ベース部材２４０と、ベース部材２４０上に形成された反射膜２５０とを有している。ベース部材２４０は、例えば、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂やガラス等から形成される。反射膜２５０は、例えば、アルミニウム等の金属から形成される。第三実施形態およびその変形例と同様に、ベース部材２４０の表面粗さ、および／または、材質を異ならせることにより、第一反射領域２３１Ａ、第二反射領域２３１Ｂおよび第三反射領域２３１Ｃの表面粗さを異ならせている。
【0115】
図１７は、ウインドシールド１８におけるＨＵＤ１２０から出射された光が照射される領域１６０を例示する模式図である。図１７に例示されるように、ＨＵＤ１２０から出射された光がウインドシールド１８において領域１６０に照射される場合、凹面鏡２３０は、図１６Ａに例示されるように、車両の水平方向に沿って、第二反射領域２３１Ｂが第一反射領域２３１Ａの左側に、第三反射領域２３１Ｃが第一反射領域２３１Ａの右側に位置するように、形成される。これにより、第一反射領域２３１Ａに反射された第一画像を生成するための第一光は、領域１６０Ａに照射される。第二反射領域２３１Ｂに反射された第二画像を生成するための第二光は、ウインドシールド１８の水平方向において領域１６０Ａの左側に位置する領域１６０Ｂに照射される。第三反射領域２３１Ｃに反射された第三画像を生成するための第三光は、ウインドシールド１８の水平方向において領域１６０Ａの右側に位置する領域１６０Ｃに照射される。
【0116】
このように、第四実施形態に係る凹面鏡２３０の反射面２３１は、所定の画像のうち第三画像を生成するための第三光を反射させる第三反射領域２３１Ｃをさらに備える。第三反射領域２３１Ｃは、第一反射領域２３１Ａの第一の表面粗さよりも粗い第三の表面粗さを有している。第一反射領域２３１Ａ、第二反射領域２３１Ｂおよび第三反射領域２３１Ｃは、第二反射領域２３１Ｂおよび第三反射領域２３１Ｃの間に第一反射領域１３１Ａを挟んだ状態で、車両の水平方向に並んで配置されている。この構成によれば、運転者は、車両の走行中に、視線を左右に動かすだけで各画像の虚像を認識することができる。例えば、第一画像は車両の走行に関して重要な情報を示し、第二画像および第三画像は付随する情報を示してもよい。この場合、運転者は、重要な情報は高画質の虚像により正確に把握できる。また、車両の走行に関して重要な情報を把握した運転者は、必要に応じて視線を左右方向に動かすだけで付随する情報を確認することができる。したがって、凹面鏡全体を表面粗さが滑らかである構成とする場合と比較して、情報伝達機能がほぼ変わらない低コストの凹面鏡を提供することができる。
【0117】
尚、凹面鏡２３０は、水平方向に並んで配置された二つの第一反射領域２３１Ａおよび第二反射領域２３１Ｂのみから形成されてもよい。例えば、第一反射領域２３１Ａおよび第二反射領域２３１Ｂは、ウインドシールド１８の水平方向において運転者が見る頻度が高い位置に第一画像の虚像が認識されるように、配置される。このような構成により、運転者は、車両の走行中に、視線をあまり動かすことなく高画質の第一画像の虚像を認識することができる。これにより、運転者は、第一画像により示される情報を正確に把握することができる。また、運転者は、視線を第一画像の虚像から左右方向に動かすだけで第二画像の虚像を認識することができる。
【0118】
（第五実施形態）
図１８は、ＨＵＤ２２０を車両１の側面側から見た模式図である。尚、第五実施形態の説明では、第一実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。図１８に例示されるように、ＨＵＤ２２０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。ＨＵＤ本体部２１は、ハウジング２２の内側に、画像生成部２４と、制御部２５と、反射部１２６とを有する。
図１８は、ＨＵＤ２２０を車両１の側面側から見た模式図である。尚、第五実施形態の説明では、第一実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。図１８に例示されるように、ＨＵＤ２２０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。ＨＵＤ本体部２１は、ハウジング２２の内側に、画像生成部２４と、制御部２５と、反射部１２６とを有する。
【0119】
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。所定の画像は、第一のＨＵＤ情報を表示するための第一画像と、第二のＨＵＤ情報を表示するための第二画像とを含んでいる。画像生成部２４は、第一画像を生成するための第一光と、第二画像を生成するための第二光とを出射するように構成されている。
【0120】
反射部１２６は、画像生成部２４の表示デバイスから出射される光の光路上に配置されている。反射部１２６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。
【0121】
反射部１２６により反射されて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。ＨＵＤ本体部２１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（所定の画像の一例）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、虚像（画像）により形成される虚像オブジェクトＩａ，Ｉｂ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。
【0122】
反射部１２６は、凹面鏡１２６Ａと平面鏡１２６Ｂを有している。凹面鏡１２６Ａは、虚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から出射されて結像された光の像を所定の倍率で反射させる。平面鏡１２６Ｂは、虚像を形成するために平面状の反射面を有し、画像生成部２４から出射されて結像された光の像を同一の倍率で反射させる。凹面鏡１２６Ａおよび平面鏡１２６Ｂは、図１９に例示されるように、凹面鏡１２６Ａが平面鏡１２６Ｂよりも下側に位置するように、車両１の垂直方向に並んで配置されている。画像生成部２４は、凹面鏡１２６Ａに照射される第一光が出射される第一画像領域と、平面鏡１２６Ｂに照射される第二光が出射される第二画像領域とを含む。制御部２５は、凹面鏡１２６Ａに第一光が照射され、平面鏡１２６Ｂに第二光が照射されるように、画像生成部２４における第一画像領域と第二画像領域の画像生成動作を制御する。
【0123】
例えば、画像生成部２４の光出射面２４Ａ上の点Ｐａ１から出射された光（第一光の一例）は、光路Ｌａ１を進み、凹面鏡１２６Ａ上の点Ｐａ２で反射された後に光路Ｌａ２を進んで、ＨＵＤ本体部２１の出射窓２３からＨＵＤ２２０の外部に出射する。光路Ｌａ２を進んだ光は、ウインドシールド１８の点Ｐａ３に入射することにより、所定の画像によって形成される虚像オブジェクトＩａ（第一画像の一例）の一部を形成する。虚像オブジェクトＩａは、比較的長い所定距離（例えば、７～１０ｍ程度）だけウインドシールド１８から離れた前方に形成される。
【0124】
一方、画像生成部２４の光出射面２４Ａ上の点Ｐｂ１から出射された光（第二光の一例）は、光路Ｌｂ１を進み、平面鏡１２６Ｂ上の点Ｐｂ２で反射された後に光路Ｌｂ２を進み、ＨＵＤ本体部２１の出射窓２３からＨＵＤ２２０の外部に出射する。光路Ｌｂ２を進んだ光は、ウインドシールド１８の点Ｐｂ３に入射することにより、所定の画像によって形成される虚像オブジェクトＩｂ（第二画像の一例）の一部を形成する。虚像オブジェクトＩｂは、例えば、虚像オブジェクトＩａと比較して、より短い距離（例えば、３～５ｍ程度）だけウインドシールド１８から離れた前方に形成される。
【0125】
図２０は、ウインドシールド１８におけるＨＵＤ２２０から出射された光が照射される領域２６０を例示する模式図である。図２０において、一点鎖線Ｃは、ウインドシールド１８の垂直方向中心を通る水平方向に延びた中心線を示している。
【0126】
図２０に例示されるように、ＨＵＤ２２０から出射された光は、ウインドシールド１８において中心線Ｃよりも下方に位置する領域２６０に照射される。凹面鏡１２６Ａに反射された第一光は、ウインドシールド１８の領域２６０Ａに照射される。平面鏡１２６Ｂに反射された第二光は、ウインドシールド１８の領域２６０Ｂに照射される。すなわち、凹面鏡１２６Ａに反射された第一光は、ウインドシールド１８上の平面鏡１２６Ｂに反射された第二光よりもウインドシールド１８の垂直方向中心に近い位置に照射される。その結果、虚像オブジェクトＩａは、虚像オブジェクトＩｂよりもウインドシールド１８の垂直方向中心に近い位置に形成される。
【0127】
なお、虚像オブジェクトＩａ，Ｉｂ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Ｉａ，Ｉｂ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Ｉａ，Ｉｂ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までの光学的な距離（光路長）を調整する（例えば画像生成部２４と反射部１２６間の距離を調整する）ことによって適宜調整可能である。
【0128】
以上説明したように、第五実施形態に係るＨＵＤ２２０は、所定の画像のうち第一画像を生成するための第一光と、所定の画像のうち第二画像を生成するための第二光とを、出射する画像生成部２４を備える。また、ＨＵＤ２２０は、画像生成部２４により出射された第一光および第二光がウインドシールド１８へ照射されるように、第一光および第二光を反射させる反射部１２６を備える。反射部１２６は、第一光を反射させる凹面鏡１２６Ａと、第二光を反射させる平面鏡１２６Ｂとを備える。凹面鏡１２６Ａは湾曲した高精細な反射面を形成する必要があり、そのために高度な製造技術を必要とするので製造コストが高いが、平面鏡１２６Ｂは比較的安価に製造できるので、低コストになる。したがって、上記構成によれば、反射部１２６を凹面鏡１２６Ａと平面鏡１２６Ｂにより構成していることから、低コストで反射部を実現することができる。
【0129】
また、凹面鏡１２６Ａおよび平面鏡１２６Ｂは、第一光がウインドシールド１８上の第二光よりもウインドシールド１８の垂直方向中心に近い位置に照射されるように、車両の垂直方向に並んで配置されている。この構成によれば、運転者は、第一画像の虚像を、第二画像の虚像よりもウインドシールド１８の垂直方向中心に近い位置に認識することができる。運転者は、車両の走行中は、ウインドシールド１８の垂直方向において中心に近い領域に視線を向けている可能性が高い。また、凹面鏡１２６Ａにより反射された第一光により形成される第一画像の虚像は、平面鏡１２６Ｂにより反射された第二光により形成される第二画像の虚像よりも、運転者の目の位置（視点）からの距離が長い。したがって、運転者は、車両の走行中に、視線をあまり動かすことなく且つ目の焦点移動をあまり行わずに第一画像の虚像を認識することができる。これにより、運転者は、第一画像により示される情報を瞬時に把握することができる。また、運転者は、視線を第一画像の虚像から上下方向に動かすだけで第二画像の虚像を認識することができる。
【0130】
例えば、第一画像は車両の走行に関して重要な情報を示し、第二画像は付随する情報を示してもよい。車両の走行に関して重要な情報とは、例えば、車両走行情報や車両の外部に存在する対象物情報である。付随する情報とは、例えば、注意喚起等の情報である。この場合、運転者は、車両の走行中に、視線をあまり動かすことなく且つ目の焦点移動をあまり行わずに重要な情報を瞬時に把握できる。また、運転者は、必要に応じて視線を上下方向に動かすだけで付随する情報を確認することができる。
【0131】
なお、図２０では、ＨＵＤ２２０から出射された光がウインドシールド１８において中心線Ｃよりも下方に位置する領域２６０に照射される場合を示したが、これに限定されない。ＨＵＤ２２０により出射された光は、ウインドシールド１８において中心線Ｃよりも上方に位置する領域に照射されてもよい。この場合、凹面鏡１２６Ａおよび平面鏡１２６Ｂは、凹面鏡１２６Ａが平面鏡１２６Ｂよりも上側に位置するように、車両１の垂直方向に並んで配置されてもよい。これにより、凹面鏡１２６Ａに反射された第一光は、ウインドシールド１８上の平面鏡１２６Ｂに反射された第二光よりもウインドシールド１８の垂直方向中心に近い位置に照射される。その結果、虚像オブジェクトＩａは、虚像オブジェクトＩｂよりもウインドシールド１８の垂直方向中心に近い位置に形成される。
【0132】
（第六実施形態）
図２１は、ＨＵＤ２２０Ａを車両１の側面側から見た模式図である。
図２１に例示されるように、第六実施形態のＨＵＤ２２０Ａは、画像生成部２４と平面鏡１２６Ｂとの間にレンズ２８が配置されている点で、第五実施形態のＨＵＤ２２０と相違する。
図２１は、ＨＵＤ２２０Ａを車両１の側面側から見た模式図である。
図２１に例示されるように、第六実施形態のＨＵＤ２２０Ａは、画像生成部２４と平面鏡１２６Ｂとの間にレンズ２８が配置されている点で、第五実施形態のＨＵＤ２２０と相違する。
【0133】
レンズ２８は、画像生成部２４の光出射面２４Ａから出射された光の焦点距離を変化させるように構成されている。レンズ２８は、画像生成部２４の光出射面２４Ａから出射されて平面鏡１２６Ｂに向かう光が通る位置に設けられている。レンズ２８は、例えば、駆動部を含み、制御部２５により生成される制御信号によって画像生成部２４との距離を変更できるように構成されていてもよい。レンズ２８の移動により、画像生成部２４から出射された光の焦点距離（見かけの光路長）が変化し、ウインドシールド１８とＨＵＤ２２０Ａによって表示される所定の画像との間の距離が変化する。
【0134】
例えば、画像生成部２４の光出射面２４Ａ上の点Ｐａ１から出射された光は、光路Ｌａ１を進み、凹面鏡１２６Ａ上の点Ｐａ２で反射された後に光路Ｌａ２を進んで、ＨＵＤ本体部２１の出射窓２３からＨＵＤ２２０Ａの外部に出射する。光路Ｌａ２を進んだ光は、ウインドシールド１８の点Ｐａ３に入射することにより、所定の画像によって形成される虚像オブジェクトＩａの一部を形成する。
【0135】
一方、画像生成部２４の光出射面２４Ａ上の点Ｐｂ１から出射された光は、レンズ２８を通過した後に光路１Ｌｂ１を進む。点Ｐｂ１から出射された光は、レンズ２８を通過することにより焦点距離が変化する。すなわち、点Ｐｂ１から出射された光は、レンズ２８を通過することにより、見かけの光路長が長く変化される。光路１Ｌｂ１を進んだ光は、平面鏡１２６Ｂ上の点１Ｐｂ２で反射された後に光路１Ｌｂ２を進み、ＨＵＤ本体部２１の出射窓２３からＨＵＤ２２０Ａの外部に出射する。光路１Ｌｂ２を進んだ光は、ウインドシールド１８の点１Ｐｂ３に入射することにより、所定の画像によって形成される虚像オブジェクト１Ｉｂの一部を形成する。虚像オブジェクト１Ｉｂは、例えば、第五実施形態の虚像オブジェクトＩｂと比較して、より長い距離（例えば、６～９ｍ程度）だけウインドシールド１８から離れた前方に形成される。虚像オブジェクトＩｂの距離（ウインドシールド１８から虚像までの距離）は、レンズ２８の位置を調整することによって適宜調整可能である。
【0136】
以上のように、第六実施形態に係るＨＵＤ２２０Ａは、画像生成部２４と反射部１２６の平面鏡１２６Ｂとの光路上に配置されたレンズ２８を備える。レンズ２８は、画像生成部２４から平面鏡１２６Ｂまでの光路長を長くするように構成されている。凹面鏡１２６Ａにより反射された第一光により形成される第一画像の虚像は、平面鏡１２６Ｂにより反射された第二光により形成される第二画像の虚像よりも、運転者の目の位置からの距離が長い。このため、この運転者の目の位置からの虚像の距離の違いにより運転者に違和感を与えてしまう場合がある。上記構成によれば、レンズ２８により画像生成部２４と平面鏡１２６Ｂとの光路長を長くすることにより、運転者の目の位置から第二画像の虚像までの距離を長くすることができる。これにより、虚像の距離の違いによる運転者の違和感を低減することができる。
【0137】
（第七実施形態）
図２２は、ＨＵＤ２２０Ｂを車両１の側面側から見た模式図である。
図２２に例示されるように、第七実施形態のＨＵＤ２２０Ｂは、反射部２２６が凹面鏡２２６Ａと二つの平面鏡２２６Ｂ，２２６Ｃとを備える点で、反射部１２６が凹面鏡１２６Ａおよび平面鏡１２６Ｂを備える第五実施形態のＨＵＤ２２０と相違する。
なお、平面鏡２２６Ｃは、その車両１の前後方向の位置が平面鏡２２６Ｂの位置と同じであるため、図２２では平面鏡２２６Ｂとの重複により表示されていない。平面鏡２２６Ｃに関連する光路や虚像オブジェクト等は、車両１の側面側から見ると、平面鏡２２６Ｂに関連する光路や虚像オブジェクト等と同様に形成されるため、図示は省略し、参照番号のみを括弧を用いて図示している。
図２２は、ＨＵＤ２２０Ｂを車両１の側面側から見た模式図である。
図２２に例示されるように、第七実施形態のＨＵＤ２２０Ｂは、反射部２２６が凹面鏡２２６Ａと二つの平面鏡２２６Ｂ，２２６Ｃとを備える点で、反射部１２６が凹面鏡１２６Ａおよび平面鏡１２６Ｂを備える第五実施形態のＨＵＤ２２０と相違する。
なお、平面鏡２２６Ｃは、その車両１の前後方向の位置が平面鏡２２６Ｂの位置と同じであるため、図２２では平面鏡２２６Ｂとの重複により表示されていない。平面鏡２２６Ｃに関連する光路や虚像オブジェクト等は、車両１の側面側から見ると、平面鏡２２６Ｂに関連する光路や虚像オブジェクト等と同様に形成されるため、図示は省略し、参照番号のみを括弧を用いて図示している。
【0138】
反射部２２６は、凹面鏡２２６Ａと、平面鏡２２６Ｂと、平面鏡２２６Ｃとを有している。凹面鏡２２６Ａは、虚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２２４から出射されて結像された光の像を所定の倍率で反射させる。平面鏡２２６Ｂ，２２６Ｃは、虚像を形成するために平面状の反射面を有し、画像生成部２２４から出射されて結像された光の像を同一の倍率で反射させる。凹面鏡２２６Ａおよび平面鏡２２６Ｂ，２２６Ｃは、図２３に例示されるように、平面鏡２２６Ｂおよび平面鏡２２６Ｃの間に凹面鏡２２６Ａを挟んだ状態で、車両１の水平方向に並んで配置されている。
【0139】
画像生成部２２４は、凹面鏡２２６Ａに照射される第一光が出射される第一画像領域と、平面鏡２２６Ｂに照射される第二光が出射される第二画像領域と、平面鏡２２６Ｃに照射される第三光が出射される第三画像領域を含む。制御部２２５は、凹面鏡２２６Ａに第一光が照射され、平面鏡２２６Ｂに第二光が照射され、平面鏡２２６Ｃに第三光が照射されるように、画像生成部２２４における第一画像領域と第二画像領域と第三画像領域との画像生成動作を制御する。
【0140】
例えば、画像生成部２２４の光出射面２４Ａ上の点２Ｐａ１から出射された光（第一光の一例）は、光路２Ｌａ１を進み、凹面鏡２２６Ａ上の点２Ｐａ２で反射された後に光路２Ｌａ２を進んで、ＨＵＤ本体部２１の出射窓２３からＨＵＤ２２０Ｂの外部に出射する。光路２Ｌａ２を進んだ光は、ウインドシールド１８の点２Ｐａ３に入射することにより、所定の画像によって形成される虚像オブジェクト２Ｉａ（第一画像の一例）の一部を形成する。虚像オブジェクト２Ｉａは、比較的長い所定距離（例えば、７～１０ｍ程度）だけウインドシールド１８から離れた前方に形成される。
【0141】
一方、画像生成部２２４の光出射面２４Ａ上の点２Ｐｂ１から出射された光（第二光の一例）は、光路２Ｌｂ１を進み、平面鏡２２６Ｂ上の点２Ｐｂ２で反射された後に光路２Ｌｂ２を進み、ＨＵＤ本体部２１の出射窓２３からＨＵＤ２２０Ｂの外部に出射する。光路２Ｌｂ２を進んだ光は、ウインドシールド１８の点２Ｐｂ３に入射することにより、所定の画像によって形成される虚像オブジェクト２Ｉｂ（第二画像の一例）の一部を形成する。虚像オブジェクト２Ｉｂは、例えば、虚像オブジェクト２Ｉａと比較して、より短い距離（例えば、３～５ｍ程度）だけウインドシールド１８から離れた前方に形成される。
【0142】
画像生成部２２４の光出射面２４Ａ上の点２Ｐｃ１から出射された光（第三光の一例）は、光路２Ｌｃ１を進み、平面鏡２２６Ｃ上の点２Ｐｃ２で反射された後に光路２Ｌｃ２を進み、ＨＵＤ本体部２１の出射窓２３からＨＵＤ２２０Ｂの外部に出射する。光路２Ｌｃ２を進んだ光は、ウインドシールド１８の点２Ｐｃ３に入射することにより、所定の画像によって形成される虚像オブジェクト２Ｉｃ（第三画像の一例）の一部を形成する。虚像オブジェクト２Ｉｃは、例えば、虚像オブジェクト２Ｉｂと比較して、略等しい距離だけウインドシールド１８から離れた前方に形成される。
【0143】
図２４は、ウインドシールド１８におけるＨＵＤ２２０Ｂから出射された光が照射される領域３６０を例示する模式図である。
図２４に例示されるように、凹面鏡２２６Ａに反射された第一画像を生成するための第一光は、領域３６０Ａに照射される。平面鏡２２６Ｂに反射された第二画像を生成するための第二光は、ウインドシールド１８の水平方向において領域３６０Ａの左側に位置する領域３６０Ｂに照射される。平面鏡２２６Ｃに反射された第三画像を生成するための第三光は、ウインドシールド１８の水平方向において領域３６０Ａの右側に位置する領域３６０Ｃに照射される。その結果、虚像オブジェクト２Ｉａは、車両１の水平方向に沿って、虚像オブジェクト２Ｉｂおよび虚像オブジェクト２Ｉｃの間に挟まれた状態で形成される。
図２４に例示されるように、凹面鏡２２６Ａに反射された第一画像を生成するための第一光は、領域３６０Ａに照射される。平面鏡２２６Ｂに反射された第二画像を生成するための第二光は、ウインドシールド１８の水平方向において領域３６０Ａの左側に位置する領域３６０Ｂに照射される。平面鏡２２６Ｃに反射された第三画像を生成するための第三光は、ウインドシールド１８の水平方向において領域３６０Ａの右側に位置する領域３６０Ｃに照射される。その結果、虚像オブジェクト２Ｉａは、車両１の水平方向に沿って、虚像オブジェクト２Ｉｂおよび虚像オブジェクト２Ｉｃの間に挟まれた状態で形成される。
【0144】
以上のように、第七実施形態に係るＨＵＤ２２０Ｂは、凹面鏡２２６Ａ、平面鏡２２６Ｂおよび平面鏡２２６Ｃは、平面鏡２２６Ｂおよび平面鏡２２６Ｃの間に凹面鏡２２６Ａを挟んだ状態で、車両１の水平方向に並んで配置されている。これにより、運転者は、車両の走行中に、目の焦点移動をあまり行わずに第一画像の虚像を認識することができる。これにより、運転者は、第一画像により示される情報を瞬時に把握することができる。また、運転者は、車両の走行中に、視線を左右に動かすだけで第二画像の虚像および第三画像の虚像を把握することができる。
【0145】
（第八実施形態）
図２５は、ＨＵＤ２２０Ｃを車両１の側面側から見た模式図である。
図２５に例示されるように、第八実施形態のＨＵＤ２２０Ｃは、画像生成部２２４と平面鏡２２６Ｂ，２２６Ｃとの間にレンズ８０が配置されている点で、第七実施形態のＨＵＤ２２０Ｂと相違する。
図２５は、ＨＵＤ２２０Ｃを車両１の側面側から見た模式図である。
図２５に例示されるように、第八実施形態のＨＵＤ２２０Ｃは、画像生成部２２４と平面鏡２２６Ｂ，２２６Ｃとの間にレンズ８０が配置されている点で、第七実施形態のＨＵＤ２２０Ｂと相違する。
【0146】
レンズ８０は、画像生成部２２４の光出射面２４Ａから出射された光の焦点距離を変化させるように構成されている。レンズ８０は、画像生成部２２４の光出射面２４Ａから出射されて平面鏡２２６Ｂ，２２６Ｃに向かう光が通る位置に設けられている。レンズ８０は、第一レンズ８１および第二レンズ８２を有する。第一レンズ８１は、画像生成部２２４と平面鏡２２６Ｂとの間に配置されている。第二レンズ８２は、画像生成部２２４と平面鏡２２６Ｃとの間に配置されている。なお、第二レンズ８２は、その車両１の前後方向の位置が第一レンズ８１の位置と同じであるため、図２５では第一レンズ８１との重複により表示されていない。
【0147】
レンズ８０は、例えば、駆動部を含み、制御部２２５により生成される制御信号によって画像生成部２２４との距離を変更できるように構成されていてもよい。レンズ８０の移動により、画像生成部２２４から出射された光の焦点距離（見かけの光路長）が変化し、ウインドシールド１８とＨＵＤ２２０Ｃによって表示される所定の画像との間の距離が変化する。
【0148】
例えば、画像生成部２２４の光出射面２４Ａ上の点３Ｐａ１から出射された光は、光路３Ｌａ１を進み、凹面鏡２２６Ａ上の点３Ｐａ２で反射された後に光路３Ｌａ２を進んで、ＨＵＤ本体部２１の出射窓２３からＨＵＤ２２０Ｃの外部に出射する。光路３Ｌａ２を進んだ光は、ウインドシールド１８の点３Ｐａ３に入射することにより、所定の画像によって形成される虚像オブジェクト３Ｉａの一部を形成する。虚像オブジェクト３Ｉａは、比較的長い所定距離（例えば、７～１０ｍ程度）だけウインドシールド１８から離れた前方に形成される。
【0149】
一方、画像生成部２２４の光出射面２４Ａ上の点３Ｐｂ１から出射された光は、第一レンズ８１を通過した後に光路３Ｌｂ１を進む。点３Ｐｂ１から出射された光は、第一レンズ８１を通過することにより焦点距離が変化する。すなわち、点３Ｐｂ１から出射された光は、第一レンズ８１を通過することにより、見かけの光路長が長く変化される。光路３Ｌｂ１を進んだ光は、平面鏡２２６Ｂ上の点３Ｐｂ２で反射された後に光路３Ｌｂ２を進み、ＨＵＤ本体部２１の出射窓２３からＨＵＤ２２０Ｃの外部に出射する。光路３Ｌｂ２を進んだ光は、ウインドシールド１８の点３Ｐｂ３に入射することにより、所定の画像によって形成される虚像オブジェクト３Ｉｂの一部を形成する。虚像オブジェクト３Ｉｂは、例えば、第七実施形態の虚像オブジェクト２Ｉｂと比較して、より長い距離（例えば、６～９ｍ程度）だけウインドシールド１８から離れた前方に形成される。虚像オブジェクト３Ｉｂの距離（ウインドシールド１８から虚像までの距離）は、第一レンズ８１の位置を調整することによって適宜調整可能である。
【0150】
画像生成部２２４の光出射面２４Ａ上の点３Ｐｃ１から出射された光は、第二レンズ８２を通過した後に光路３Ｌｃ１を進む。点３Ｐｃ１から出射された光は、第二レンズ８２を通過することにより焦点距離が変化する。すなわち、点３Ｐｃ１から出射された光は、第二レンズ８２を通過することにより、見かけの光路長が長く変化される。光路３Ｌｃ１を進んだ光は、平面鏡２２６Ｃ上の点３Ｐｃ２で反射された後に光路３Ｌｃ２を進み、ＨＵＤ本体部２１の出射窓２３からＨＵＤ２２０Ｃの外部に出射する。光路３Ｌｃ２を進んだ光は、ウインドシールド１８の点３Ｐｃ３に入射することにより、所定の画像によって形成される虚像オブジェクト３Ｉｃの一部を形成する。虚像オブジェクト３Ｉｃは、例えば、第七実施形態の虚像オブジェクト２Ｉｃと比較して、より長い距離（例えば、６～９ｍ程度）だけウインドシールド１８から離れた前方に形成される。虚像オブジェクト３Ｉｃの距離（ウインドシールド１８から虚像までの距離）は、第二レンズ８２の位置を調整することによって適宜調整可能である。
【0151】
以上のように、第八実施形態に係るＨＵＤ２２０Ｃは、画像生成部２２４と反射部２２６の平面鏡２２６Ｂとの光路上に配置された第一レンズ８１を備える。また、ＨＵＤ２２０Ｃは、画像生成部２２４と反射部２２６の平面鏡２２６Ｃとの光路上に配置された第二レンズ８２を備える。第一レンズ８１は、画像生成部２２４から平面鏡２２６Ｂまでの光路長を長くするように構成されている。第二レンズ８２は、画像生成部２２４から平面鏡２２６Ｃまでの光路長を長くするように構成されている。凹面鏡２２６Ａにより反射された第一光により形成される第一画像の虚像は、平面鏡２２６Ｂにより反射された第二光により形成される第二画像の虚像よりも、運転者の目の位置からの距離が長い。凹面鏡２２６Ａにより反射された第一光により形成される第一画像の虚像は、平面鏡２２６Ｃにより反射された第三光により形成される第三画像の虚像よりも、運転者の目の位置からの距離が長い。このため、この運転者の目の位置からの虚像の距離の違いにより運転者に違和感を与えてしまう場合がある。上記構成によれば、第一レンズ８１により画像生成部２２４と平面鏡２２６Ｂとの光路長を長くすることにより、運転者の目の位置から第二画像の虚像までの距離を長くすることができる。また、第二レンズ８２により画像生成部２２４と平面鏡２２６Ｃとの光路長を長くすることにより、運転者の目の位置から第三画像の虚像までの距離を長くすることができる。これにより、虚像の距離の違いによる運転者の違和感を低減することができる。
【0152】
（第九実施形態）
図２６は、ＨＵＤ３２０を車両１の側面側から見た模式図である。尚、第九実施形態の説明では、第一実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。図２６に示すように、ＨＵＤ３２０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。ＨＵＤ本体部２１は、ハウジング２２の内部に、画像生成部２４と、制御部２５と、凹面鏡２７（反射部の一例）とを有する。
図２６は、ＨＵＤ３２０を車両１の側面側から見た模式図である。尚、第九実施形態の説明では、第一実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。図２６に示すように、ＨＵＤ３２０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。ＨＵＤ本体部２１は、ハウジング２２の内部に、画像生成部２４と、制御部２５と、凹面鏡２７（反射部の一例）とを有する。
【0153】
画像生成部２４は、光出射面（表示デバイス面）１２４から外部に向けて、画像を生成するための光を出射する。画像生成部２４の光出射面１２４には、第一光出射面（第一領域の一例）１２４Ａと、第一光出射面１２４Ａ以外の出射面である第二光出射面（第二領域の一例）１２４Ｂとが設けられている。第一光出射面１２４Ａは、所定の画像の一部である第一画像を生成するための光を出射する出射面である。第二光出射面１２４Ｂは、所定の画像の一部であり第一画像とは異なる第二画像を生成するための光を出射する出射面である。第一光出射面１２４Ａおよび第二光出射面１２４Ｂについては、図２８で後述する。
【0154】
凹面鏡２７は、画像生成部２４から出射される光の光路上に配置されている。凹面鏡２７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２７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２７は、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凹面鏡２７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。
【0155】
画像生成部２４の光出射面１２４から出射された光は、凹面鏡２７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。
【0156】
ところで、画像生成部２４の光出射面１２４から出射された光は凹面鏡２７で反射されるため、所定の画像として乗員に認識される虚像オブジェクトＩには凹面鏡２７の反射に伴う歪みが発生する。したがって、虚像オブジェクトＩの情報を乗員に正確に認識させるためには、例えば、発生する虚像オブジェクトＩの歪みを補正処理することが望ましい。
【0157】
【0158】
図２７Ａは、比較例に係るＨＵＤの画像生成部から出射された光により生成される画像において、画像生成部の光出射面４２４における画像、すなわち凹面鏡で反射される以前の光により生成される画像（以下、出射面画像ともいう）４３１の一例を示す。また、図２７Ｂは、図２７Ａに示す出射面画像４３１が凹面鏡に反射された後に所定の画像として乗員に認識される虚像オブジェクトＸを示す。なお、本例の画像では、自車の走行速度（５０ｋｍ／ｈ）を示す情報が表示されている。
【0159】
図２７Ａに示すように、比較例に係る画像生成部の光出射面４２４における出射面画像４３１が通常の画像、例えば、凹面鏡で反射されることにより生じる歪みに対して所定の補正処理が施されていない画像である場合、凹面鏡で反射された光によって生成される虚像オブジェクトＸは、図２７Ｂに示すように、歪んだ形状の画像となって表示される。本例の場合、虚像オブジェクトＸの上側が伸びて、下側が縮んだ形状の画像となって表示されている。
【0160】
これに対して、第九実施形態に係るＨＵＤ３２０の画像生成部２４では、凹面鏡２７で反射されることにより生じる画像の歪みを補正するために、予め出射面画像に逆補正処理（ワーピングによる補正処理ともいう）が施されている。
【0161】
図２８は、ＨＵＤ３２０の画像生成部２４から出射された光により生成される出射面画像３３１，３３２の一例を示す。図２９は、図２８に示す出射面画像３３１，３３２が、凹面鏡２７により反射され車両前方に虚像オブジェクトとして表示されたときの図である。
図２８に示すように、画像生成部２４の光出射面１２４は、矩形状に形成されており、第一光出射面１２４Ａと第二光出射面１２４Ｂが設けられている。そして、第一光出射面１２４Ａから出射された光により出射面画像３３１が生成され、第二光出射面１２４Ｂから出射された光により出射面画像３３２が生成されている。本例の出射面画像３３１では、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、乗員に注意を促す注意喚起画像（山括弧模様）とが表示されている。また、出射面画像３３２では、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。
図２８に示すように、画像生成部２４の光出射面１２４は、矩形状に形成されており、第一光出射面１２４Ａと第二光出射面１２４Ｂが設けられている。そして、第一光出射面１２４Ａから出射された光により出射面画像３３１が生成され、第二光出射面１２４Ｂから出射された光により出射面画像３３２が生成されている。本例の出射面画像３３１では、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、乗員に注意を促す注意喚起画像（山括弧模様）とが表示されている。また、出射面画像３３２では、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。
【0162】
矩形状の光出射面１２４のうち第一光出射面１２４Ａは、例えば、環状扇形の出射面として形成されている。環状扇形の第一光出射面１２４Ａは、図２９に示す虚像オブジェクトＩａが表示される矩形状の最大表示範囲３５１を形成する。すなわち、第一光出射面１２４Ａは、光出射面１２４において環状扇形が最大限広がるような領域を占めるように形成されていることが好ましい。矩形状の光出射面１２４のうち第二光出射面１２４Ｂは、第一光出射面１２４Ａ以外の領域の出射面として形成されている。すなわち、第二光出射面１２４Ｂは、図２９に示す虚像オブジェクトＩｂが表示される矩形状の表示範囲３５２を、虚像オブジェクトＩａが表示される最大表示範囲３５１以外の領域に形成する。本例の第二光出射面１２４Ｂは、環状扇形の第一光出射面１２４Ａにおける外側の円弧３４１よりも内側の円弧３４２に近い領域に形成されている。具体的には、第一光出射面１２４Ａにおける左右幅が小さい下側領域の左右両側部にそれぞれ第二光出射面１２４Ｂが形成されている。このように、光出射面１２４において、第一光出射面１２４Ａは、第二光出射面１２４Ｂよりも大きく形成されている。
【0163】
第一光出射面１２４Ａの出射面画像３３１および第二光出射面１２４Ｂの出射面画像３３２は、凹面鏡２７で反射されることにより生じる歪みを補正するために、凹面鏡２７の反射で歪む量だけ予め逆方向に歪ませておく逆補正（ワーピング）が施されている。本例では、出射面画像３３１，３３２に対して、画像の上側を伸ばす補正が施されるとともに、下側を縮める補正が施されている。
【0164】
凹面鏡２７での反射に基づいて虚像オブジェクトＩに生じる歪み量は、例えば、図２７Ｂの虚像オブジェクトＸからもわかるように、虚像オブジェクトＩの中心部に近づくほど小さく、中心部から離れるほど大きくなる。このため、虚像オブジェクトＩの元画像となる出射面画像３３１，３３２に対して施されるワーピングによる補正量は、虚像オブジェクトＩの部位による歪み量の大小に対応して出射面画像３３１，３３２の位置によって相違する。例えば、虚像オブジェクトＩの中心部に対応する位置の出射面画像の補正量は比較的に小さく、中心部から離れた部位に対応する位置の出射面画像の補正量は比較的に大きくなる。
【0165】
本例において、第二光出射面１２４Ｂの出射面画像３３２は、光出射面１２４の中央部に大きく形成された環状扇形の第一光出射面１２４Ａにおける内側の円弧３４２に近い領域に表示されている。出射面画像３３２は、光出射面１２４の中央部から離れた領域に表示される画像である。第一光出射面１２４Ａの出射面画像３３１は、虚像オブジェクトＩの中心部に対応する位置の画像である。また、第二光出射面１２４Ｂの出射面画像３３２は、虚像オブジェクトＩの中心部から離れた部位に対応する位置の画像である。このため、画像生成部２４は、虚像オブジェクトＩｂの元画像である出射面画像３３２を構成する光が凹面鏡２７で反射されることにより生じる歪みを補正するための補正係数が、虚像オブジェクトＩａの元画像である出射面画像３３１を構成する光が凹面鏡２７で反射されることにより生じる歪みを補正するための補正係数よりも大きくなるように、光出射面１２４上において出射面画像３３１，３３２を生成する。すなわち、虚像オブジェクトＩに生じる歪みを補正する場合、第二光出射面１２４Ｂに表示されている出射面画像３３２の補正量は、出射面画像３３１の補正量（出射面画像３３１全体の平均補正量）よりも大きくなる。
【0166】
上述したように出射面画像３３１，３３２は、凹面鏡２７での反射で歪む量だけ予め逆方向に歪ませておく逆補正処理が施されている。このため、出射面画像３３１，３３２を生成する光が凹面鏡２７で反射されると、図２９に示すように、歪みのない虚像オブジェクトＩ（Ｉａ，Ｉｂ）として視認される。虚像オブジェクトＩａは、第一光出射面１２４Ａの出射面画像３３１によって生成された像である。虚像オブジェクトＩｂは、第二光出射面１２４Ｂの出射面画像３３２によって生成された像である。
【0167】
虚像オブジェクトＩａと虚像オブジェクトＩｂとは、車両１の前方において、虚像オブジェクトＩａが認識される位置と虚像オブジェクトＩｂが認識される位置とが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から虚像オブジェクトＩａまでの距離と、ウインドシールド１８から虚像オブジェクトＩｂ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。
【0168】
虚像オブジェクトＩｂは、虚像オブジェクトＩａの周囲に虚像オブジェクトＩａと並ぶように表示される。本例では、虚像オブジェクトＩｂは、車両１の乗員から見て、虚像オブジェクトＩａの左右にそれぞれ表示されている。虚像オブジェクトＩａによって表示される情報と虚像オブジェクトＩｂ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。一例として、虚像オブジェクトＩａとして、走行速度を報知する速度情報（５０ｋｍ／ｈ）と、走行速度に注意を促す注意喚起情報（山括弧模様）とが表示されている。また、虚像オブジェクトＩｂとして、虚像オブジェクトＩａの報知内容に注意を促す注意喚起情報（山括弧模様）が表示されている。そして、虚像オブジェクトＩｂの山括弧模様が虚像オブジェクトＩａの山括弧模様の左側または右側に連続した山括弧模様となるように並んで表示されている。虚像オブジェクトＩとして視認される画像の表示範囲は、第一光出射面１２４Ａから出射された光で形成される虚像オブジェクトＩａ（第一画像）と、第二光出射面１２４Ｂから出射された光で形成される虚像オブジェクトＩｂ（第二画像）とを足し合わせた画像範囲になる。
【0169】
以上説明したように、本実施形態に係るＨＵＤ３２０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２７（反射部の一例）と、を備えている。そして、画像生成部２４の光出射面１２４において、虚像オブジェクトＩの一部である虚像オブジェクトＩａ（第一画像の一例）が表示される矩形状の最大表示範囲３５１を形成可能な領域を第一光出射面１２４Ａ（第一領域の一例）とし、第一光出射面１２４Ａ以外の領域を第二光出射面１２４Ｂ（第二領域の一例）とし、第一光出射面１２４Ａから出射された光により虚像オブジェクトＩａが表示可能な最大表示範囲３５１外に、第二光出射面１２４Ｂから出射された光により虚像オブジェクトＩａとは異なる虚像オブジェクトＩｂ（第二画像の一例）が表示されるように構成されている。この構成によれば、画像生成部２４の光出射面１２４内に、第一光出射面１２４Ａに加えて第二光出射面１２４Ｂを備えることにより、虚像オブジェクトＩａが表示される矩形状の最大表示範囲３５１外の領域に虚像オブジェクトＩｂが表示される表示範囲３５２を設けることができる。このため、画像生成部に単一の光出射面（図２７Ａ参照）しか備えていない従来のＨＵＤよりも、虚像（画像）の表示範囲を広げることができる。
【0170】
また、本実施形態に係るＨＵＤ３２０において、光出射面１２４が矩形状に形成され、第一光出射面１２４Ａが矩形状の光出射面１２４のうち環状扇形の領域として形成され、光出射面１２４のうち環状扇形の第一光出射面１２４Ａの外側の円弧よりも内側の円弧に近い領域に第二光出射面１２４Ｂが形成されている。この構成によれば、矩形状の光出射面１２４のうち環状扇形の第一光出射面１２４Ａ以外の部分、具体的には、環状扇形の第一光出射面１２４Ａにおける左右幅が小さい下側領域の左右両側部を、それぞれ第二光出射面１２４Ｂが形成される領域として効率的に利用することができる。このため、高コストな光出射面１２４の大型化を抑制しつつ、虚像（画像）の表示範囲を広げることができる。
【0171】
また、本実施形態に係るＨＵＤ３２０において、画像生成部２４により生成された虚像オブジェクトＩｂの元画像（出射面画像３３２）を構成する光が、凹面鏡２７により反射されることによる虚像オブジェクトＩｂの歪みを、画像生成部２４において補正するための補正係数が、画像生成部２４により生成された虚像オブジェクトＩａの元画像（出射面画像３３１）を構成する光が、凹面鏡２７により反射されることによる虚像オブジェクトＩａの歪みを、画像生成部２４において補正するための補正係数よりも大きくなるように構成されている。第二光出射面１２４Ｂは、第一光出射面１２４Ａと比べて、画像生成部２４の光出射面１２４の外縁部側に形成されるため、虚像オブジェクトＩｂは虚像オブジェクトＩａよりも凹面鏡２７での反射による歪みが大きくなる可能性が高い。そこで、第二光出射面１２４Ｂに表示される虚像オブジェクトＩｂの補正係数を第一光出射面１２４Ａに表示される虚像オブジェクトＩａの補正係数よりも大きくすることで、歪み量の大きい虚像オブジェクトＩｂの歪みを適切に補正することができる。
【0172】
また、ＨＵＤ３２０によれば、虚像オブジェクトＩａの左右に虚像オブジェクトＩｂがそれぞれ表示され、虚像オブジェクトＩａと虚像オブジェクトＩｂ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。例えば、虚像オブジェクトＩａとして表示される注意喚起情報（山括弧模様）と、虚像オブジェクトＩｂとして表示される注意喚起情報（山括弧模様）が順に表示されるようにしてもよい。このように、虚像オブジェクトＩａと虚像オブジェクトＩｂ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。
【0173】
なお、図２８の光出射面１２４のうち、左右それぞれの上部の隅部に、第三光出射面を設けてもよい（図示省略）。第三光出射面の補正係数は、第二光出射面１２４Ｂと同様に、第一光出射面１２４Ａの補正係数より大きくすることが好ましい。第三光出射面から出射された光により、図２９の虚像オブジェクトＩａの左右それぞれの下端の下方に、虚像オブジェクトが表示される。このように、光出射面１２４の第一光出射面１２４Ａ及び第二光出射面１２４Ｂ以外の領域を第三光出射面として有効活用することで、さらに虚像（画像）の表示範囲を広げることができる。
【0174】
（変形例）
図３０は、変形例に係るＨＵＤ３２０Ａの構成を示す模式図である。
図３０に示すように、変形例に係るＨＵＤ３２０Ａ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、光出射面１２４から出射され凹面鏡２７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ＨＵＤ３２０Ａ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。
図３０は、変形例に係るＨＵＤ３２０Ａの構成を示す模式図である。
図３０に示すように、変形例に係るＨＵＤ３２０Ａ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、光出射面１２４から出射され凹面鏡２７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ＨＵＤ３２０Ａ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。
【0175】
以上、本開示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。
【0176】
第一実施形態で説明したような光アイソレータ７０を、例えば、屋外の壁面等の対象物に所定の画像を表示するように構成されたプロジェクタとしての光出射装置が備えるようにしてもよい。すなわち、プロジェクタにおいて、例えば、光源と光学部材（レンズなど）との間または光学部材と画像表示対象物との間における光源からの光が通過する位置に、光アイソレータを配置するようにしてもよい。これにより、光出射機能を低下させることなく外光が光源に入射することによる熱害の発生を防止することが可能なプロジェクタを提供することができる。
【0177】
上記第三実施形態および第四実施形態では、第一画像および第二画像（または、第一画像、第二画像および第三画像）が同時に表示される場合を説明したが、これに限られない。例えば、表示すべきＨＵＤ情報に応じて、一つの画像のみが表示されてもよい。
【0178】
上記第三実施形態では、凹面鏡３０のベース部材４０は単一（モノリシック）の部材から形成されているが、これに限られない。例えば、ベース部材は、複数の反射領域に対応する複数のベース部材を隙間を介してまたは隙間を介さずに一体化させることにより構成されてもよい。反射膜５０は、複数のベース部材に対して一括で形成されてもよく、またはベース部材毎に形成されてもよい。
【0179】
上記第三実施形態の変形例では、凹面鏡１３０は、第一ベース部材１４１と第二ベース部材１４２が互いに接した状態で一体化されているが、これに限られない。例えば、第一ベース部材１４１と第二ベース部材１４２は、隙間を介して隣接させて一体化させてもよい。複数のベース部材を隙間を介して一体化することにより凹面鏡を形成する場合は、隙間に対応する部分には光を照射させないように画像生成部２４の動作を制御する構成としてもよい。
【0180】
上記第三実施形態および第四実施形態では、反射部は凹面鏡３０、１３０、２３０であるが、これに限られない。例えば、反射部は、複数の異なる表面粗さの反射領域を含む反射面を有する平面鏡でもよい。これにより、虚像の画質を大きく低下させることなく低コストで反射部を実現することができる。
【0181】
上記第三実施形態および第四実施形態では、凹面鏡３０、１３０、２３０は、ベース部材４０、１４０、２４０および反射膜５０、１５０、２５０から構成されているが、これに限定されない。例えば、反射膜の上に腐食防止用のトップコートを形成してもよい。トップコートは例えば透明な樹脂から形成されており、画像生成部２４から出射された光はトップコートを透過して反射膜により反射される。すなわち、反射膜の後面が凹面鏡の反射面を形成しているので、トップコートの後面の表面粗さは均一でもよい。反射膜の表面の影響を受けるようにトップコートを薄膜で形成することにより、トップコートの後面（画像生成部２４から出射された光が照射される面）の表面粗さを変化させてもよい。
【0182】
上記第三実施形態および第四実施形態では、凹面鏡３０、１３０、２３０のベース部材４０、１４０、２４０の表面粗さまたは材料を異ならせることにより、結果として異なる表面粗さを有する反射面３１，１３１，２３１を形成しているが、これに限定されない。例えば、ベース部材４０、１４０、２４０は同一の表面粗さを有するまたは同一材料から形成され、反射膜５０、１５０、２５０の表面粗さや材料を異ならせることにより、異なる表面粗さを有する反射面を形成してもよい。
【0183】
上記第三実施形態および第四実施形態では、凹面鏡３０、１３０、２３０は、縦または横に二つあるいは三つに分割された反射領域から形成されているが、これに限定されない。運転者がウインドシールド１８において見る頻度が高い位置や領域に応じて分割する反射領域の形状を決定してもよい。
【0184】
上記第三実施形態および第四実施形態では、凹面鏡３０、１３０、２３０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に向けて反射しているが、これに限られない。凹面鏡３０、１３０、２３０は、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向けて光を反射してもよい。
【0185】
上記第三実施形態および第四実施形態では、画像生成部２４の一つの表示デバイスを介して第一画像、第二画像および第三画像を含む所定の画像を形成する光を出射しているが、これに限られない。画像生成部２４は、第一画像を形成する光を出射する第一表示デバイスと第二画像を形成する光を出射する第二表示デバイスと第三画像を形成する光を出射する第三表示デバイスとを有してもよい。この場合、光源及び光学部品は各表示デバイスに対応して設けられる。
【0186】
上記第四実施形態では、ＨＵＤ１２０により出射された光がウインドシールド１８において中心線Ｃよりも下方に位置する領域に照射される場合を示したが、これに限られない。ＨＵＤ１２０により出射された光がウインドシールド１８において中心線Ｃよりも上方に位置する領域に照射される場合は、凹面鏡３０は、例えば、第一反射領域３１Ａは、第二反射領域３１Ｂよりも下側に配置されるように形成されてもよい。この場合、第一反射領域３１Ａに反射された第一光は、ウインドシールド１８上において、第二反射領域３１Ｂに反射された第二光が照射される領域よりも上方に位置する領域に照射される。
【0187】
上記第五実施形態から第八実施形態において、画像生成部２４は、第二画像を、そのサイズが第一画像のサイズよりも大きくなるように生成するように構成されてもよい。また、画像生成部２２４は、第二画像および第三画像を、それらのサイズが第一画像のサイズよりも大きくなるように生成するように構成されてもよい。凹面鏡１２６Ａ，２２６Ａは、第一画像が拡大するように第一光を反射するのに対して、平面鏡１２６Ｂ，２２６Ｂは、第二画像のサイズは変化がないまま第二光を反射する。また、平面鏡１２６Ｃ，２２６Ｃも、第三画像のサイズは変化がないまま第三光を反射する。このため、第一画像の虚像は、そのサイズが第二画像の虚像のサイズより大きくなる。また、第一画像の虚像は、そのサイズが第三画像の虚像のサイズより大きくなる。この虚像のサイズの違いにより運転者に違和感を与えてしまう場合がある。上記構成によれば、第二画像（および第三画像）の虚像のサイズが大きくなり、虚像のサイズの違いによる運転者の違和感を低減することができる。
【0188】
また、上記第五実施形態から第八実施形態において、画像生成部２４，２２４の一つの表示デバイスを介して第一画像、第二画像および第三画像を含む所定の画像を形成する光を出射しているが、これに限られない。画像生成部２４は、第一画像を生成する第一生成部と、第二画像を生成する第二生成部とを備えてもよい。画像生成部２２４は、第一画像を生成する第一生成部と、第二画像を生成する第二生成部と、第三画像を生成する第三生成部とを備えてもよい。光源及び光学部品は各生成部に対応して設けられる。この場合、第一画像はカラー画像であり、第二画像（および第三画像）はモノクロ画像でもよい。この構成によれば、第二画像はモノクロ画像であるため第二生成部（および第三生成部）を低コストで実現することができ、結果として画像生成部を低コストで実現することができる。
【0189】
なお、上記第五実施形態から第八実施形態では、第一画像および第二画像（または、第一画像、第二画像および第三画像）が同時に表示される場合を説明したが、これに限られない。例えば、表示すべきＨＵＤ情報に応じて、一つの画像のみが表示されてもよい。
【0190】
また、反射部を構成する凹面鏡および平面鏡の配列方向や数は、上記実施形態の縦または横および二つあるいは三つに限定されない。
【0191】
上記第五実施形態から第八実施形態では、反射部１２６，２２６は、画像生成部２４，２２４から出射された光をウインドシールド１８に向けて反射しているが、これに限られない。反射部１２６，２２６は、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向けて光を反射してもよい。
【0192】
上記第六実施形態および第八実施形態では、画像生成部２４，２２４と平面鏡１２６Ｂ，２２６Ｂ，２２６Ｃとの間に配置される光学素子として、一つまたは二つのレンズ２８，８０を用いているが、これに限定されない。光学素子として、レンズの代わりにまたはレンズに加えてミラーを用いてもよい。例えば、画像生成部２４，２２４と平面鏡１２６Ｂ，２２６Ｂ，２２６Ｃとの間に、複数の平面鏡を配置してもよい。
【0193】
上記第一実施形態から第九実施形態では、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。
【0194】
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、第一実施形態から第九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。
【0195】
本出願は、２０１９年９月３０日出願の日本特許出願２０１９－１７９４８４号、２０１９年１０月３０日出願の日本特許出願２０１９－１９７５１０号、２０１９年１０月３０日出願の日本特許出願２０１９－１９７５１１号および２０１９年１１月２２日出願の日本特許出願２０１９－２１１３２８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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図16A】
【図16B】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27A】
【図27B】
【図28】
【図29】
【図30】