(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-08
(45)【発行日】2024-11-18
(54)【発明の名称】画像生成装置及びヘッドアップディスプレイ
(51)【国際特許分類】
G02B 27/01 20060101AFI20241111BHJP
B60K 35/23 20240101ALI20241111BHJP
【ＦＩ】
G02B27/01
B60K35/23
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2022517577
(86)(22)【出願日】2021-04-02
(86)【国際出願番号】 JP2021014403
(87)【国際公開番号】W WO2021220722
(87)【国際公開日】2021-11-04
【審査請求日】2024-01-24
(31)【優先権主張番号】P 2020078252
(32)【優先日】2020-04-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020088277
(32)【優先日】2020-05-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【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】望月 幸平
(72)【発明者】
【氏名】中山 遥介
【審査官】鈴木 俊光
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０６５９０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０８３５９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０５８６９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０５９９６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２３５２６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１３１１８５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－００７５６６５（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ２７／０１
Ｂ６０Ｋ ３５／２３ － ３５／２３５
Ｇ０２Ｆ １／１３３５７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヘッドアップディスプレイ用の画像を生成する画像生成装置であって、少なくとも一つの光源と、
前記少なくとも一つの光源が搭載される基板と、
前記少なくとも一つの光源から出射された光を透過させるレンズと、
前記レンズを透過した光により前記画像を生成するための光を形成する表示デバイスと、を備え、
前記レンズは、前記少なくとも一つの光源からの前記光が入射する入射面と前記入射面に連続して設けられる鍔部とを有する入射部と、前記光が出射する出射面と、前記入射部と前記出射面とを接続する部分であって、前記入射部の外周の少なくとも一部から前記出射面に向けて直線的に立ち上がっており、前記出射面から前記入射部に向かうにつれて前記レンズの中心から外側に広がる形状を有する立壁面と、を有し、
前記表示デバイスの周囲の少なくとも一部には、前記立壁面により内面反射された前記光を遮光する遮光部が設けられており、
前記レンズと前記表示デバイスは、前記光源の光軸に沿って配置されている、画像生成装置。
【請求項2】
前記レンズの中心線に対する前記立壁面の傾斜角度は、５度以上である、請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項3】
前記傾斜角度は、１５度以上である、請求項２に記載の画像生成装置。
【請求項4】
前記表示デバイスを保持するハウジングをさらに備え、前記ハウジングが前記遮光部を有している、請求項１から３のいずれか一項に記載の画像生成装置。
【請求項5】
前記立壁面は、前記入射部の外周の一部のみから立ち上がっている、請求項１から４のいずれか一項に記載の画像生成装置。
【請求項6】
前記入射面及び前記出射面のいずれも凸面である、請求項１から５のいずれか一項に記載の画像生成装置。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか一項に記載の画像生成装置と、前記画像生成装置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少なくとも一つの反射部と、を備えている、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、画像生成装置及び当該画像生成装置を備えたヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
特許文献１には、ヘッドアップディスプレイとしての液晶表示装置の透過照明に用いられる照明装置が開示されている。当該照明装置は、複数の光源と、偏光変換素子とを備えている。偏光変換素子は、光を透過する光透過部材と、この光透過部材に入射した光のうちのｐ偏光を透過するとともにｓ偏光を反射する偏光分離膜と、この偏光分離膜を透過したｐ偏光を反射する反射部とを含む。
【0004】
特許文献２には、液晶表示装置により光を透過あるいは遮光することにより、虚像を表示可能な領域内において所定の虚像が表示されるヘッドアップディスプレイが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】日本国特開２０１８－４６７３号公報
【文献】日本国特開２０１９－２０７２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、特許文献１のような照明装置においてグレアの発生防止には改善の余地がある。
【0007】
また、液晶表示装置から漏れた光によって、虚像表示可能領域内における虚像以外の領域が薄く光るように視認される場合がある。特に車両周囲の外光が弱い場合、虚像表示可能領域の輝度が周囲の輝度よりも高くなり、虚像表示可能領域の輪郭が目立つことにより、車両の乗員に違和感を与え、乗員の注意が反れるおそれがあった。
【0008】
本開示は、グレアの発生を防止可能な画像生成装置、及び当該画像生成装置を備えた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。
【0009】
本開示は、虚像表示可能領域の輪郭を目立たなくさせることが可能な画像生成装置、及び当該画像生成装置を備えた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】
【0010】
本開示の一側面に係る画像生成装置は、
ヘッドアップディスプレイ用の画像を生成する画像生成装置であって、
少なくとも一つの光源と、
前記少なくとも一つの光源が搭載される基板と、
前記少なくとも一つの光源から出射された光を透過させるレンズと、
前記レンズを透過した光により前記画像を生成するための光を形成する表示デバイスと、を備え、
前記レンズは、前記少なくとも一つの光源からの前記光が入射する入射面と前記入射面に連続して設けられる鍔部とを有する入射部と、前記光が出射する出射面と、前記入射部と前記出射面とを接続する部分であって前記出射面から前記入射部に向かうにつれて前記レンズの中心から外側に広がる形状を有する立壁面と、を有し、
前記表示デバイスの周囲の少なくとも一部には、前記立壁面により内面反射された前記光を遮光する遮光部が設けられている。
ヘッドアップディスプレイ用の画像を生成する画像生成装置であって、
少なくとも一つの光源と、
前記少なくとも一つの光源が搭載される基板と、
前記少なくとも一つの光源から出射された光を透過させるレンズと、
前記レンズを透過した光により前記画像を生成するための光を形成する表示デバイスと、を備え、
前記レンズは、前記少なくとも一つの光源からの前記光が入射する入射面と前記入射面に連続して設けられる鍔部とを有する入射部と、前記光が出射する出射面と、前記入射部と前記出射面とを接続する部分であって前記出射面から前記入射部に向かうにつれて前記レンズの中心から外側に広がる形状を有する立壁面と、を有し、
前記表示デバイスの周囲の少なくとも一部には、前記立壁面により内面反射された前記光を遮光する遮光部が設けられている。
【0011】
上記構成の画像生成装置によれば、光源から出射されて立壁面で内面反射された光は遮光部により遮光されるため表示デバイスに入射することがない。これにより、立壁面で反射した光が迷光となることに起因するグレアを抑制することができる。
【0012】
本開示の一側面に係るヘッドアップディスプレイは、
上記画像生成装置と、
前記画像生成装置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少なくとも一つの反射部と、
を備えている。
上記画像生成装置と、
前記画像生成装置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少なくとも一つの反射部と、
を備えている。
【0013】
上記構成のヘッドアップディスプレイによれば、グレアの発生を防止することができる。
【0014】
本開示の一側面に係る画像生成装置は、
ヘッドアップディスプレイ用の画像を生成する画像生成装置であって、
光源と、
前記光源から出射された光を透過させるレンズと、
前記レンズを透過した光により前記画像を生成するための光を形成する液晶デバイスと、を備え、
前記レンズは、前記光源からの光が入射する入射面と、前記レンズを透過した光が出射する出射面とを有しており、前記入射面および前記出射面の少なくとも一方の外周部における少なくとも一部の領域に光拡散加工が施されている。
ヘッドアップディスプレイ用の画像を生成する画像生成装置であって、
光源と、
前記光源から出射された光を透過させるレンズと、
前記レンズを透過した光により前記画像を生成するための光を形成する液晶デバイスと、を備え、
前記レンズは、前記光源からの光が入射する入射面と、前記レンズを透過した光が出射する出射面とを有しており、前記入射面および前記出射面の少なくとも一方の外周部における少なくとも一部の領域に光拡散加工が施されている。
【0015】
上記の画像生成装置によれば、レンズに施された光拡散加工により、液晶デバイスにおける画像を形成可能な領域の外周部に到達する光を減少させることができる。これにより、ヘッドアップディスプレイにより表示されうる虚像表示可能領域内において虚像以外の領域が薄く光る場合でも、虚像表示可能領域の外周部の輝度が低いので、虚像表示可能領域の輪郭を目立たなくさせることができる。なお、虚像表示可能領域または画像形成可能領域の「外周部」とは、当該領域の外の部分ではなく、当該領域の一部であり領域の境界付近の部分を意味する。
【0016】
本開示の一側面に係るヘッドアップディスプレイは、
上記画像生成装置と、
前記画像生成装置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少なくとも一つの反射部と、を備えている。
上記画像生成装置と、
前記画像生成装置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少なくとも一つの反射部と、を備えている。
【0017】
上記のヘッドアップディスプレイによれば、ヘッドアップディスプレイにより表示されうる虚像表示可能領域内において虚像以外の領域が薄く光る場合でも、虚像表示可能領域の外周部の輝度が低いので、虚像表示可能領域の輪郭を目立たなくさせることができる。
【発明の効果】
【0018】
本開示によれば、グレアの発生を防止可能な画像生成装置、及び当該画像生成装置を備えたヘッドアップディスプレイを提供することができる。
【0019】
本開示によれば、虚像表示可能領域の輪郭を目立たなくさせることが可能な画像生成装置、及び当該画像生成装置を備えた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】
【0020】
【図1】本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を備えた車両システムのブロック図である。
【図2】ＨＵＤの構成を示す模式図である。
【図3】第一実施形態に係る画像生成装置の構成を示す斜視図である。
【図7】遮光部が設けられていない状態での画像生成装置の断面図である。
【図8】第二実施形態に係る画像生成装置の構成を示す断面図である。
【図10】第三実施形態に係る画像生成装置の構成を示す断面図である。
【図12】第四実施形態に係る画像生成装置の構成を示す断面図である。
【図14】ＨＵＤの別構成を示す模式図である。
【図15】第五実施形態に係る画像生成装置の構成を示す左右方向断面模式図である。
【図16】画像生成装置の構成を示す前後方向断面模式図である。
【図17】車両の乗員の視野領域の一例を示す図である。
【図18】画像生成装置のレンズを液晶デバイス側から見たレンズの平面図である。
【図19】光源から出射された光の進行する方向を説明する図である。
【図20】光源から出射された光の進行する方向を説明する図である。
【図21】第六実施形態に係る画像生成装置の構成を示す左右方向断面模式図である。
【図22】画像生成装置の構成を示す前後方向断面模式図である。
【図23】画像生成装置のレンズを光源側から見たレンズの背面図である。
【図24】第七実施形態に係る画像生成装置の構成を示す左右方向断面模式図である。
【図25】第八実施形態に係る画像生成装置の構成を示す左右方向断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本開示の実施形態（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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
ＨＵＤ２０は、画像生成装置（ＰＧＵ）２４と、制御部２５とを備える。
画像生成装置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。画像生成装置２４は、例えば、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可能である。
画像生成装置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。画像生成装置２４は、例えば、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可能である。
【0039】
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、例えば、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、画像生成装置２４の動作を制御するための制御信号を生成し、生成された制御信号を画像生成装置２４に送信する。制御部２５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、画像生成装置２４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。
【0040】
図２は、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。
【0041】
図２に示すように、ＨＵＤ２０は、ＨＵＤ本体部２１を備える。ＨＵＤ本体部２１は、本体ハウジング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、本体ハウジング２２の内部に、画像生成装置２４と、凹面鏡２６（反射部の一例）と、平面鏡２８と、を有する。なお、図２においては、ＨＵＤ２０の制御部２５は画像生成装置２４内に収容されているが、図１４に示すように、制御部２５は、画像生成装置２４の外に配置されてもよい。
【0042】
画像生成装置２４は、本体ハウジング２２内において、光を上方に出射するように設置されている。平面鏡２８は、画像生成装置２４から出射される光の光路上に配置されている。具体的には、平面鏡２８は、画像生成装置２４の上方に配置され、画像生成装置２４から出射された光を凹面鏡２６に向けて反射するように構成されている。
【0043】
凹面鏡２６は、画像生成装置２４から出射されて平面鏡２８により反射された光の光路上に配置されている。具体的には、凹面鏡２６は、本体ハウジング２２内において、画像生成装置２４及び平面鏡２８の前側に配置されている。凹面鏡２６は、画像生成装置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、画像生成装置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、例えば駆動機構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の位置及び向きを変化させることができるように構成されていてもよい。
【0044】
画像生成装置２４から出射された光は、平面鏡２８及び凹面鏡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る虚像（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。
【0045】
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。
【0046】
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、画像生成装置２４から乗員の視点Ｅまでの距離を調整する（例えば画像生成装置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。
【0047】
【0048】
図３及び図４に示すように、画像生成装置２４Ａは、光源１１１（第一光源１１１Ａ，第二光源１１１Ｂ）が搭載された光源基板１１０と、光源１１１の上側に配置されるレンズ１２０と、レンズ１２０の上側に配置される表示デバイス１３０とを備える。画像生成装置２４Ａは、さらに、光源基板１１０の上側に配置されるレンズホルダ１４０と、光源基板１１０の下側に配置されるヒートシンク１５０と、画像生成装置２４Ａが備える各部を収容するＰＧＵハウジング１６０と、を備える。光源基板１１０、レンズ１２０、レンズホルダ１４０、及びヒートシンク１５０は、例えばネジ１６１によってＰＧＵハウジング１６０にネジ止めされている。また、表示デバイス１３０は、ＰＧＵハウジング１６０の上面部に取り付けられている。
【0049】
光源１１１（第一光源１１１Ａ，第二光源１１１Ｂ）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。第一光源１１１Ａと第二光源１１１Ｂとは、光源基板１１０上において、左右方向に一定の距離だけ離隔して配置されている。光源基板１１０は、例えば、電気回路の配線が板の表面や内部にプリントされた絶縁体からなるプリント基板である。
【0050】
レンズ１２０は、例えば、光源１１１からの光が入射される入射面１２２及び当該入射した光が出射される出射面１２３のいずれも凸面状に形成された非球面凸レンズである。レンズ１２０は、光源１１１から出射された光を透過または反射して表示デバイス１３０に向けて出射するように構成されている。
【0051】
第一実施形態におけるレンズ１２０は、第一光源１１１Ａから出射された第一光を透過する第一領域１２１Ａと、第二光源１１１Ｂから出射された第二光を透過する第二領域１２１Ｂとを有する。第一光源１１１Ａと第二光源１１１Ｂとは左右方向に並列配置されている。第一領域１２１Ａは、第一光源１１１Ａに対応した非球面凸レンズである。第二領域１２１Ｂは、第二光源１１１Ｂに対応した非球面凸レンズである。第一領域１２１Ａの入射面１２２Ａ及び第二領域１２１Ｂの入射面１２２Ｂは、下方にやや膨らんだ凸状の入射面である。第一領域１２１Ａの出射面１２３Ａ及び第二領域１２１Ｂの出射面１２３Ｂは、上方に膨らんだ凸状の出射面である。左側に配置される第一領域１２１Ａにおける右側の一部分と、右側に配置される第二領域１２１Ｂにおける左側の一部分とが結合されている。レンズ１２０は、第一光源１１１Ａの発光面中心が第一領域１２１Ａの焦点位置となるとともに第二光源１１１Ｂの発光面中心が第二領域１２１Ｂの焦点位置となるように、レンズホルダ１４０に取り付けられている。
【0052】
表示デバイス１３０は、液晶ディスプレイ、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）等である。表示デバイス１３０は、レンズ１２０を透過した光源１１１の光により所定の画像を生成するための光を形成する。表示デバイス１３０は、画像を生成する光を出射するための光出射面を画像生成装置２４Ａの上方へ向けた状態でＰＧＵハウジング１６０の上面部に取り付けられている。表示デバイス１３０は、例えば、ＰＧＵハウジング１６０の上面側からＰＧＵハウジング１６０に取り付けられる。画像生成装置２４Ａの描画方式は、ラスタースキャン方式、ＤＬＰ方式またはＬＣＯＳ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、画像生成装置２４Ａの光源１１１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、画像生成装置２４Ａの光源１１１は白色ＬＥＤ光源であってもよい。
【0053】
レンズホルダ１４０は、光源１１１から出射された光がレンズ１２０の入射面１２２に対して正しく入射されるようにレンズ１２０をＰＧＵハウジング１６０内に保持する。レンズホルダ１４０の詳しい構成については図５を参照して後述する。
【0054】
ヒートシンク１５０は、熱伝導性の高いアルミや銅などで形成されている。ヒートシンク１５０は、光源基板１１０から発生する熱を放熱するために、光源基板１１０の裏面に接触するように設けられている。
【0055】
図５は、レンズホルダ１４０をレンズ１２０側から見た斜視図である。図５に示すように、レンズホルダ１４０は、ネジ１６１の取付孔１４２が形成された一対の取付部１４１と、一対の取付部１４１同士の間に設けられた枠部１４３とを有する。枠部１４３には、光源１１１から出射された光を遮光可能な遮光部１４４が設けられている。遮光部１４４は、レンズホルダ１４０の左右方向における中央部に、レンズホルダ１４０の前後方向に沿って前枠部１４３Ａと後枠部１４３Ｂとの間をつなぐように設けられている。遮光部１４４は、レンズホルダ１４０と一体的に形成されている。
【0056】
遮光部１４４は、断面視において矩形状を有している（図４参照）。遮光部１４４は、第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂとレンズ１２０との間に形成される空間１７０内において、第一光源１１１Ａと第二光源１１１Ｂとの間に配置されるように設けられている。遮光部１４４は、第一光源１１１Ａから出射された第一光がレンズ１２０の第二領域１２１Ｂを透過することを防ぐことが可能であるとともに、第二光源１１１Ｂから出射された第二光がレンズ１２０の第一領域１２１Ａを透過することを防ぐことが可能である。遮光部１４４は、各光源１１１Ａ，１１１Ｂから照射された光を反射させずに吸収可能とすべく、例えば、表面が黒く塗装されていることが好ましい。
【0057】
図６は、図３のＶＩ－ＶＩ線断面図である。図６は、レンズ１２０における第一領域１２１Ａの前後方向および上下方向に沿った断面図を示している。なお、レンズ１２０の第二領域１２１Ｂの断面図も図６に示す第一領域１２１Ａの断面図と同様の構成を有するため、詳細な説明や図示は省略する。
図６に示すように、レンズ１２０の第一領域１２１Ａは、入射面１２２Ａと、入射面１２２Ａの外周において入射面１２２Ａと連続するように設けられる鍔部１２６Ａとから構成される入射部１２７Ａを備えている。鍔部１２６Ａの外側面１２６Ａ１は、レンズホルダ１４０の内側面１４５と接している。
図６に示すように、レンズ１２０の第一領域１２１Ａは、入射面１２２Ａと、入射面１２２Ａの外周において入射面１２２Ａと連続するように設けられる鍔部１２６Ａとから構成される入射部１２７Ａを備えている。鍔部１２６Ａの外側面１２６Ａ１は、レンズホルダ１４０の内側面１４５と接している。
【0058】
第一領域１２１Ａは、入射部１２７Ａと出射面１２３Ａとを接続する立壁面１２４Ａをさらに備えている。第一実施形態のレンズ１２０の例では、レンズ１２０の上側外周と下側外周とに立壁面１２４Ａがそれぞれ形成されている。立壁面１２４Ａは、出射面１２３Ａから入射部１２７Ａに向かうにつれてレンズ１２０の中心から外側に広がる形状となるよう形成されている。換言すると、立壁面１２４Ａは、第一光源１１１Ａが搭載されている光源基板１１０の面に直交する方向ＶＤ（レンズの中心線に沿った方向）に対して傾斜して形成されている。立壁面１２４Ａの傾斜角度θは、５度以上となるように、好ましくは１５度以上となるように設定されている。傾斜角度θが５度よりも小さい場合にはレンズ１２０を金型成形した場合にレンズ１２０を金型から抜きにくくなってしまう。
【0059】
表示デバイス１３０の周囲の少なくとも一部には、第一光源１１１Ａから出射されて立壁面１２４Ａにより内面反射された光を遮光する遮光部１６５が設けられている。第一実施形態では、表示デバイス１３０を保持するＰＧＵハウジング１６０の一部が遮光部１６５として機能する。ＰＧＵハウジング１６０は、第一光源１１１Ａから出射された光を遮光可能なように、例えば、黒色の樹脂で形成されている。第一光源１１１Ａから出射された光は、例えば、光路１１２に示すように、レンズ１２０の入射面１２２Ａからレンズ１２０内に入射した後に立壁面１２４Ａで反射する。立壁面１２４Ａで反射した光は、出射面１２３Ａから出射した後に、表示デバイス１３０に入射することなくＰＧＵハウジング１６０の遮光部１６５に向かって照射される。
【0060】
図７は、レンズホルダ１４０に遮光部１４４が設けられていない画像生成装置２４Ｚにおいて、第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂから出射された光の光路を示す図である。
第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂから出射された光は、レンズ１２０の入射面１２２Ａ，１２２Ｂに入射する。レンズ１２０の形状は、上述した画像生成装置２４Ａと同様に２個の非球面凸レンズを並列結合させた形状であるため、第一光源１１１Ａから出射された光の多くは、例えば第一光路１１２Ａに示すように、レンズ１２０の第一領域１２１Ａに入射し、光軸１１５Ａに平行な光となって表示デバイス１３０に入射する。同様に第二光源１１１Ｂから出射された光の多くは、例えば第二光路１１２Ｂに示すように、第二領域１２１Ｂに入射し、光軸１１５Ｂに平行な光となって表示デバイス１３０に入射する。
第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂから出射された光は、レンズ１２０の入射面１２２Ａ，１２２Ｂに入射する。レンズ１２０の形状は、上述した画像生成装置２４Ａと同様に２個の非球面凸レンズを並列結合させた形状であるため、第一光源１１１Ａから出射された光の多くは、例えば第一光路１１２Ａに示すように、レンズ１２０の第一領域１２１Ａに入射し、光軸１１５Ａに平行な光となって表示デバイス１３０に入射する。同様に第二光源１１１Ｂから出射された光の多くは、例えば第二光路１１２Ｂに示すように、第二領域１２１Ｂに入射し、光軸１１５Ｂに平行な光となって表示デバイス１３０に入射する。
【0061】
ところが、画像生成装置２４Ｚにおいては遮光部１４４が設けられていないため、第一光源１１１Ａから出射された光の一部は、例えば第三光路１１２Ｃに示すように入射面１２２Ｂから第二領域１２１Ｂに入射する。第一光源１１１Ａから入射面１２２Ｂに入射した光は、第三光路１１２Ｃで示されるように、光軸１１５Ａの方向とは異なる方向へ進行して表示デバイス１３０に入射する。図示は省略するが、同様に、第二光源１１１Ｂから出射された光のうち第一領域１２１Ａの入射面１２２Ａに入射した光は、光軸１１５Ｂの方向とは異なる方向へ進行して表示デバイス１３０に入射する。このように第一光源１１１Ａから第二領域１２１Ｂの入射面１２２Ｂに、あるいは、第二光源１１１Ｂから第一領域１２１Ａの入射面１２２Ａに入射した光は、光軸１１５Ａ，１１５Ｂに平行ではない光として表示デバイス１３０に入射するため、車両１の運転者にとってグレアとなるおそれがある。
【0062】
これに対して、第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａは、第一光源１１１Ａと、第一光源１１１Ａとは一定距離だけ離隔して配置された第二光源１１１Ｂと、第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂから出射された光を透過するレンズ１２０と、レンズ１２０を透過した光により画像を生成するための光を形成する表示デバイス１３０と、レンズ１２０を保持するレンズホルダ１４０とを備える。そして、レンズ１２０は、第一光源１１１Ａから出射された光（第一光の一例）を透過する第一領域１２１Ａと、当該第一領域１２１Ａと並列結合されて第二光源１１１Ｂから出射された光（第二光の一例）を透過する第二領域１２１Ｂとから構成されている。レンズホルダ１４０には、第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂとレンズ１２０との間の空間１７０内において第一光源１１１Ａと第二光源１１１Ｂとの間に配置され、第一光源１１１Ａから出射された光が第二領域１２１Ｂを透過することを防ぐとともに第二光源１１１Ｂから出射された光が第一領域１２１Ａを透過することを防ぐための遮光部１４４が設けられている。この構成によれば、第一光源１１１Ａからの光がレンズ１２０の入射面１２２Ｂから入射して第二領域１２１Ｂを透過することで、あるいは第二光源１１１Ｂからの光がレンズ１２０の入射面１２２Ａから入射して第一領域１２１Ａを透過することで発生し得るグレアを抑制することができる。また、遮光部１４４がレンズホルダ１４０に設けられているため、遮光部１４４をレンズホルダ１４０とは別体で設ける場合よりも部品点数を削減することができる。これにより、画像生成装置２４Ａを低コストで作製することができる。
【0063】
また、画像生成装置２４Ａによれば、レンズ１２０の第一領域１２１Ａ及び第二領域１２１Ｂは、入射面１２２Ａ，１２２Ｂ及び出射面１２３Ａ，１２３Ｂのいずれも凸面に形成された非球面レンズである。このため、第一光源１１１Ａから出射された光及び第二光源１１１Ｂから出射された光をレンズ１２０により収差補正して平行光として表示デバイス１３０に入射させることができる。これにより、虚像オブジェクトＩの生成精度を高めることができる。
【0064】
また、画像生成装置２４Ａにおいて、レンズ１２０は、光源１１１Ａからの光が入射する入射面１２２Ａと入射面１２２Ａに連続して設けられる鍔部１２６Ａとを有する入射部１２７Ａと、当該光が出射する出射面１２３Ａと、入射部１２７Ａと出射面１２３Ａとを接続する部分であって出射面１２３Ａから入射部１２７Ａに向かうにつれてレンズ１２０の中心から外側に広がる形状を有する立壁面１２４Ａと、を有する。表示デバイス１３０の周囲の少なくとも一部には、立壁面１２４Ａにより内面反射された光を遮光する遮光部１６５が設けられている。例えば、図６においてレンズ１２０に立壁面１２４Ａが設けられていない場合には、光源１１１Ａから出射されてレンズ１２０で内面反射された光は迷光となって表示デバイス１３０に入射し得る。これに対して、本実施形態のように、レンズ１２０に出射面１２３Ａから入射部１２７Ａに向かって外側に傾斜した立壁面１２４Ａが設けられている場合には、光源１１１Ａから出射されて立壁面１２４Ａで内面反射された光は遮光部１６５に照射されて、その遮光部１６５によって遮光される。そのため、立壁面１２４Ａで内面反射された光が表示デバイス１３０に入射することがない。これにより、立壁面１２４Ａで反射した光が迷光となって表示デバイス１３０に入射することに起因するグレアを抑制することができる。
【0065】
また、立壁面１２４Ａは入射部１２７Ａの外周の一部のみから立ち上がっている。すなわち、立壁面１２４Ａは、レンズ１２０の前後方向の外周に設けられているが、図４に示すように、レンズ１２０の左右方向の外周には設けられていない。そのため、レンズ１２０の有効面の大きさを維持しつつ、グレアの発生を抑制することができる。
【0066】
また、立壁面１２４Ａの傾斜角度θを５度以上とすることで、レンズ成形のための金型の抜き勾配を確保しつつ、グレアの発生を抑制することができる。さらに、立壁面１２４Ａの傾斜角度θを１５度以上にすることで、グレアの発生をさらに確実に抑制できる。
【0067】
また、画像生成装置２４Ａによれば、ＰＧＵハウジング１６０の少なくとも一部が遮光部１６５として機能するように構成されている。これにより、簡便な構成で遮光部１６５を設けることができるとともに、グレアの発生を抑制することができる。
【0068】
（第二実施形態）
次に、図８及び図９を参照して、第二実施形態に係る画像生成装置２４Ｂについて説明する。第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａと同一の符号を付した部材については画像生成装置２４Ａと同様の構成であるため説明を省略する。図８は、画像生成装置２４Ｂの断面図である。図９は、画像生成装置２４Ｂが備えるレンズ２２０を光源１１１Ａ，１１１Ｂ側から見た斜視図である。
次に、図８及び図９を参照して、第二実施形態に係る画像生成装置２４Ｂについて説明する。第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａと同一の符号を付した部材については画像生成装置２４Ａと同様の構成であるため説明を省略する。図８は、画像生成装置２４Ｂの断面図である。図９は、画像生成装置２４Ｂが備えるレンズ２２０を光源１１１Ａ，１１１Ｂ側から見た斜視図である。
【0069】
図８及び図９に示すように、画像生成装置２４Ｂのレンズ２２０の入射面２２２には、光源１１１Ａ，１１１Ｂから出射された光を遮光可能な遮光部２２５が設けられている。レンズ２２０の左右両側部には、ネジ１６１の取付孔２２７を有する取付部２２６が設けられている。
【0070】
遮光部２２５は、入射面２２２にシボ加工を施すことによって形成されている。シボ加工面である遮光部２２５は、レンズ２２０の左右方向における中央部、すなわち、第一領域２２１Ａの入射面２２２Ａと第二領域２２１Ｂの入射面２２２Ｂとの間の所定の領域に帯状に設けられている。遮光部２２５は、入射面２２２Ａの一部と入射面２２２Ｂの一部とにまたがるように設けられている。遮光部２２５は、レンズホルダ１４０に設けられている遮光部１４４の上面に対向する。遮光部２２５は、例えば、遮光部１４４の左右方向の幅よりも左右両方向へ僅かずつ広くなるように設けられている。遮光部２２５は、第一光源１１１Ａから出射された光が第二領域１２１Ｂを透過することを防ぐことが可能であるとともに、第二光源１１１Ｂから出射された光が第一領域１２１Ａを透過することを防ぐことが可能である。
【0071】
このように、第二実施形態に係る画像生成装置２４Ｂは、レンズホルダ１４０の遮光部１４４に加えてさらにレンズ２２０の遮光部２２５を備える。この構成によれば、遮光部１４４によって遮光しきれない光、例えば図８に示す第四光路１１２Ｄのような光をレンズ２２０の遮光部２２５によって遮光することができる。これにより、第一光源１１１Ａからの光が入射面１２２Ｂから第二領域１２１Ｂへ入射する、あるいは、第二光源１１１Ｂからの光が入射面１２２Ａから第一領域１２１Ａへ入射するのをより確実に防ぐことが可能であり、グレアの発生をさらに抑制することができる。
【0072】
なお、第二実施形態の画像生成装置２４Ｂでは、遮光部としてレンズホルダ１４０の遮光部１４４とレンズ２２０の遮光部２２５とを設けているが、これに限られない。例えば、レンズホルダ１４０の遮光部１４４は設けずに、レンズ２２０の遮光部２２５のみを設ける構成としてもよい。
【0073】
（第三実施形態）
次に、図１０及び図１１を参照して、第三実施形態に係る画像生成装置２４Ｃについて説明する。第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａと同一の符号を付した部材については画像生成装置２４Ａと同様の構成であるため説明を省略する。図１０は、画像生成装置２４Ｃの断面図である。図１１は、レンズ３２０を光源１１１Ａ，１１１Ｂ側から見た斜視図である。
画像生成装置２４Ｃは、光源基板１１０の上側に配置されるレンズ３２０の形状が第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａのレンズ１２０と異なっている。また、画像生成装置２４Ｃが備えるレンズホルダ３４０は、遮光部を備えていない点で第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａのレンズホルダ１４０と異なっている。
次に、図１０及び図１１を参照して、第三実施形態に係る画像生成装置２４Ｃについて説明する。第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａと同一の符号を付した部材については画像生成装置２４Ａと同様の構成であるため説明を省略する。図１０は、画像生成装置２４Ｃの断面図である。図１１は、レンズ３２０を光源１１１Ａ，１１１Ｂ側から見た斜視図である。
画像生成装置２４Ｃは、光源基板１１０の上側に配置されるレンズ３２０の形状が第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａのレンズ１２０と異なっている。また、画像生成装置２４Ｃが備えるレンズホルダ３４０は、遮光部を備えていない点で第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａのレンズホルダ１４０と異なっている。
【0074】
図１０及び図１１に示すように、レンズ３２０の入射面３２２には、光源１１１Ａ，１１１Ｂから出射されてレンズ３２０に入射する光を屈折可能な遮光部３２５が設けられている。レンズ３２０の左右両側部には、ネジ１６１の取付孔３２７を有する取付部３２６が設けられている。
【0075】
遮光部３２５は、レンズ３２０の左右方向における中央部に設けられている。遮光部３２５は、第一領域３２１Ａと第二領域３２１Ｂとの間に形成される第三領域３２１Ｃに設けられている。遮光部３２５は、第三領域３２１Ｃから第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂ側に向けて、第一領域３２１Ａの入射面３２２Ａ及び第二領域３２１Ｂの入射面３２２Ｂよりも下方に突出する突出部として設けられている。遮光部３２５は、レンズ３２０の一部としてレンズ３２０と一体的に形成されている。
【0076】
遮光部３２５は、図１０の断面視において例えば矩形状を有している。遮光部３２５は、レンズ３２０の前後方向に沿って延在している。遮光部３２５は、第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂとレンズ１２０との間に形成される空間１７０内において、第一光源１１１Ａと第二光源１１１Ｂとの間に配置されるように設けられている。遮光部３２５は、第一光源１１１Ａから出射された光を透過するとともに、第二光源１１１Ｂから出射された光を透過する。
【0077】
このように、第三実施形態に係る画像生成装置２４Ｃは、レンズ３２０の入射面３２２において、第一領域３２１Ａと第二領域３２１Ｂとの間に形成される第三領域３２１Ｃから第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂ側に向けて突出する突出部としての遮光部３２５を備える。この構成によれば、遮光部３２５がレンズ３２０から突出した突出部として設けられているため、第一光源１１１Ａから出射されて第二領域３２１Ｂへ向かって進行する光を、例えば図１０に示す第五光路１１２Ｅのように、表示デバイス１３０に入射させないように遮光部３２５によって屈折させることができる。図示は省略するが、同様にして第二光源１１１Ｂから出射されて第一領域３２１Ａへ向かって進行する光を、表示デバイス１３０に入射させないように遮光部３２５によって屈折させることができる。これにより、第一光源１１１Ａからの光が第二領域３２１Ｂを透過することによって、あるいは、第二光源１１１Ｂからの光が第一領域３２１Ａを透過することによって発生し得るグレアを抑制することができる。また、遮光部３２５がレンズ３２０と一体的に設けられているため、遮光部３２５をレンズ３２０とは別体で設ける場合よりも部品点数を削減することができる。これにより、画像生成装置２４Ｃを低コストで作製できる。
【0078】
（第四実施形態）
次に、図１２及び図１３を参照して、第四実施形態に係る画像生成装置２４Ｄについて説明する。第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａと同一の符号を付した部材については画像生成装置２４Ａと同様の構成であるため説明を省略する。図１２は、画像生成装置２４Ｄの断面図である。図１３は、画像生成装置２４Ｄが備えるレンズホルダ４４０をレンズ１２０側から見た斜視図である。
画像生成装置２４Ｄは、光源基板１１０の上側に配置されるレンズホルダ４４０の構成が第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａのレンズホルダ１４０と異なっている。
次に、図１２及び図１３を参照して、第四実施形態に係る画像生成装置２４Ｄについて説明する。第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａと同一の符号を付した部材については画像生成装置２４Ａと同様の構成であるため説明を省略する。図１２は、画像生成装置２４Ｄの断面図である。図１３は、画像生成装置２４Ｄが備えるレンズホルダ４４０をレンズ１２０側から見た斜視図である。
画像生成装置２４Ｄは、光源基板１１０の上側に配置されるレンズホルダ４４０の構成が第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａのレンズホルダ１４０と異なっている。
【0079】
図１３に示すように、レンズホルダ４４０は、ネジ１６１の取付孔４４２が形成された一対の取付部４４１と、一対の取付部４４１同士の間に設けられた枠部４４３とを有する。枠部４４３には、反射部４４４（遮光部の一例）が設けられている。反射部４４４は、レンズホルダ４４０の左右方向における中央部において、レンズホルダ４４０の前後方向に沿って前枠部４４３Ａと後枠部４４３Ｂとの間をつなぐように設けられている。反射部４４４は、レンズホルダ４４０と一体的に形成されている。
【0080】
図１２に示すように、反射部４４４は、断面視において下側に向かうにつれて左右方向の幅が広がる裾広がり状を有している。すなわち、反射部４４４の下面４４４Ｄの幅は、反射部４４４の上面４４４Ｃの幅よりも大きい。反射部４４４の左右の側面は、第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂから出射された光を反射することが可能な第一反射面４４４Ａ及び第二反射面４４４Ｂを構成している。第一反射面４４４Ａ及び第二反射面４４４Ｂは、凹状に湾曲した反射面として形成されている。第一反射面４４４Ａ及び第二反射面４４４Ｂには、例えば、アルミニウム等の金属が蒸着されている。反射部４４４は、第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂとレンズ１２０との間に形成される空間１７０内において、第一光源１１１Ａと第二光源１１１Ｂとの間に配置されるように設けられている。第一反射面４４４Ａは、第一光源１１１Ａから出射され第二領域１２１Ｂに向かう光を第一領域１２１Ａへ向けて反射する。第二反射面４４４Ｂは、第二光源１１１Ｂから出射され第一領域１２１Ａに向かう光を第二領域１２１Ｂへ向けて反射する。
【0081】
このように、第四実施形態に係る画像生成装置２４Ｄによれば、レンズホルダ４４０は、凹状に湾曲する第一反射面４４４Ａ及び第二反射面４４４Ｂを有した反射部４４４を備える。第一反射面４４４Ａは、第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂとレンズ１２０との間に形成される空間１７０において、第一光源１１１Ａから第二領域１２１Ｂ側に向かう光を第一領域１２１Ａへ向けて反射する位置に配置される。第二反射面４４４Ｂは、空間１７０において、第二光源１１１Ｂから第一領域１２１Ａ側に向かう光を第二領域１２１Ｂに向けて反射する位置に配置される。このため、例えば図１２に示す第六光路１１２Ｆのように、第一光源１１１Ａから出射されて第二領域１２１Ｂへ向かって進行する光を第一反射面４４４Ａで反射させて、光軸１１５Ａに略平行な光として表示デバイス１３０に入射させることができる。同様に、第二光源１１１Ｂから出射されて第一領域１２１Ａへ向かって進行する光を、例えば第七光路１１２Ｇに示すように、第二反射面４４４Ｂで反射させて、光軸１１５Ｂに略平行な光として表示デバイス１３０に入射させることができる。これにより、第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂから出射される光の有効利用率を低下させることなく、グレアの発生を抑制することができる。
【0082】
（第五実施形態）
図１５から図２０を参照して、第五実施形態に係る画像生成装置２４Ｅについて説明する。図１５は、画像生成装置２４Ｅの構成を示す左右方向断面模式図である。図１６は、画像生成装置２４Ｅの構成を示す前後方向断面模式図である。第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａと同一の符号を付した部材については画像生成装置２４Ａと同様の構成であるため説明を省略する。
図１５から図２０を参照して、第五実施形態に係る画像生成装置２４Ｅについて説明する。図１５は、画像生成装置２４Ｅの構成を示す左右方向断面模式図である。図１６は、画像生成装置２４Ｅの構成を示す前後方向断面模式図である。第一実施形態に係る画像生成装置２４Ａと同一の符号を付した部材については画像生成装置２４Ａと同様の構成であるため説明を省略する。
【0083】
図１５及び図１６に示すように、画像生成装置２４Ｅは、光源１１１と、レンズ４２０と、液晶デバイス２３０を備えている。レンズ４２０は、光源１１１の上側に配置される。液晶デバイス２３０は、レンズ４２０の上側に配置される。
【0084】
光源１１１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。光源１１１は、光源基板１１０に搭載されている。本例においては、光源１１１は、第一光源１１１Ａと第二光源１１１Ｂを備えている。第一光源１１１Ａと第二光源１１１Ｂは、光源基板１１０上において、左右方向に一定の距離だけ離隔して配置されている。光源基板１１０は、例えば、絶縁体からなるベース基板の表面や内部に電気回路の配線がプリントされたプリント基板である。
【0085】
レンズ４２０は、例えば、光源１１１からの光が入射される入射面４２２及び当該入射した光が出射される出射面４２３のいずれも凸面状に形成された非球面凸レンズである。レンズ４２０は、光源１１１から出射された光を透過させて液晶デバイス２３０に向けて出射するように構成されている。
【0086】
本例においては、レンズ４２０は、第一光源１１１Ａから出射された第一光を透過する第一領域４２１Ａと、第二光源１１１Ｂから出射された第二光を透過する第二領域４２１Ｂとを有している。第一領域４２１Ａは、第一光源１１１Ａに対応した非球面凸レンズである。第二領域４２１Ｂは、第二光源１１１Ｂに対応した非球面凸レンズである。第一領域４２１Ａの入射面４２２Ａ及び第二領域４２１Ｂの入射面４２２Ｂは、下方にやや膨らんだ凸状の入射面である。第一領域４２１Ａの出射面４２３Ａ及び第二領域４２１Ｂの出射面４２３Ｂは、上方に膨らんだ凸状の出射面である。左側に配置される第一領域４２１Ａにおける右側の一部分と、右側に配置される第二領域４２１Ｂにおける左側の一部分とが結合されている。レンズ４２０は、例えば、第一光源１１１Ａの発光面中心が第一領域４２１Ａの焦点位置となるとともに第二光源１１１Ｂの発光面中心が第二領域４２１Ｂの焦点位置となるように、レンズホルダ（図示せず）に取り付けられている。
【0087】
液晶デバイス２３０は、光源１１１から出射されてレンズ４２０を透過した光により所定の画像を生成するための光を形成する。液晶デバイス２３０は、例えば、画像を生成する光を出射するための光出射面を画像生成装置２４Ｅの上方へ向けた状態でＰＧＵハウジング（図示せず）の上面部に取り付けられている。
【0088】
液晶デバイス２３０は、例えば、液晶パネル２３１と駆動回路（図示せず）を有している。液晶パネル２３１を構成する画素の各々は、駆動回路により、レンズ４２０を透過した光を透過させる状態と光を透過させない状態に制御される。画素ごとに光の透過と遮断が制御されることにより、所定の画像を生成するための光が形成される。
【0089】
図１７は、ＨＵＤ２０により、虚像オブジェクトＩ１が車両１の外部の現実空間と重畳されるように表示された状態での乗員の視野領域Ｖの一例を示す図である。なお、図１７に示す視野領域Ｖ内には、車両１の一部（ボンネットなど）が含まれている。
【0090】
乗員の視野領域Ｖには、車速情報を示す虚像オブジェクトＩ１が表示されている。液晶デバイス２３０は、虚像表示可能領域Ｒ内の所定の位置に虚像オブジェクトＩ１が表示されるように、液晶パネル２３１を構成する画素ごとに光の透過と遮断を制御して、車速情報を示す画像を生成するための光を形成する。なお、破線で示す四角枠は、便宜上、虚像表示可能領域Ｒの位置を表示したものであって、実際には枠は存在しない。虚像表示可能領域Ｒは、液晶デバイス２３０において図１５および図１６に示す画像形成可能領域Ａに対応している。本例においては、液晶デバイス２３０における画像形成可能領域Ａは液晶パネル２３１を構成する画素が形成されている領域であり、虚像表示可能領域Ｒは液晶パネル２３１の形状に対応している。
【0091】
第五実施形態におけるレンズ４２０は、図１５および図１６に示すように、出射面４２３の外周部Ｐ１にウェーブ加工４２４が施されている。ウェーブ加工４２４は、出射面４２３の外周部Ｐ１に対応する部分が波形状に形成された金型によりレンズ４２０が成形されると同時に形成されうる。ウェーブ加工４２４は、光拡散加工の一例である。本例においては、図１８に示されるように、出射面４２３の外周部Ｐ１の全周に渡ってウェーブ加工４２４が施されている。すなわち、第一領域４２１Ａの出射面４２３Ａの外周部Ｐ１Ａ及び第二領域４２１Ｂの出射面４２３Ｂの外周部Ｐ１Ｂに渡ってウェーブ加工４２４が施されている。レンズ４２０の出射面４２３の外周部Ｐ１から出射される光は、ウェーブ加工４２４により拡散されて、液晶デバイス２３０の画像形成可能領域Ａの外周部Ｐ１０およびその周辺に到達する。
【0092】
図１９は、レンズ１２０の出射面１２３の外周部にウェーブ加工が施されていない画像生成装置２４Ｚにおいて、第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂから出射された光の光路を示す図である。
【0093】
図１９に示すように、第一光源１１１Ａから出射された光は、レンズ１２０の入射面１２２Ａに入射する。レンズ１２０は、上述した画像生成装置２４Ｅと同様に非球面凸レンズであるため、第一光源１１１Ａから出射された光の多くは、レンズ１２０の第一領域１２１Ａに入射し、光軸１１５Ａに平行な光となって液晶デバイス２３０に入射する。例えば、第一光路１１２Ａに示すように、出射面１２３Ａの外周部から出射された光は、光軸１１５Ａに平行な光となって液晶デバイス２３０の画像形成可能領域の外周部に到達する。
【0094】
同様に、第二光源１１１Ｂから出射された光の多くは、第二領域１２１Ｂに入射し、光軸１１５Ｂに平行な光となって液晶デバイス２３０に入射する。例えば、第二光路１１２Ｂに示すように、出射面１２３Ｂの外周部から出射された光は、光軸１１５Ｂに平行な光となって液晶デバイス２３０の画像形成可能領域の外周部に到達する。
【0095】
液晶デバイス２３０は、液晶パネル２３１を構成する画素ごとにレンズ１２０を透過した光の透過と遮断を制御することにより、所定の画像を生成するための光を形成する。しかしながら、例えば、液晶デバイス２３０の液晶パネル２３１において光が遮断されるべき画素から光が漏れると、図１７に示される虚像表示可能領域Ｒ内において虚像オブジェクトＩ１以外の領域が薄く光るように視認されるおそれがある。画像生成装置２４Ｚでは、液晶デバイス２３０の画像形成可能領域において外周部にも他の部分と同様に光が照射されているので、虚像表示可能領域Ｒの輪郭が目立つおそれがある。
【0096】
図２０は、画像生成装置２４Ｅにおいて、第一光源１１１Ａ及び第二光源１１１Ｂから出射された光の光路を示す図である。画像生成装置２４Ｅによれば、出射面４２３の外周部Ｐ１にウェーブ加工４２４が施されているので、図２０に示すように、出射面４２３の外周部Ｐ１から出射される光はウェーブ加工４２４により拡散されて液晶デバイス２３０に入射される。これにより、液晶デバイス２３０における画像形成可能領域Ａの外周部Ｐ１０に到達する光を減少させることができる。したがって、図１７に示される虚像表示可能領域Ｒ内において虚像オブジェクトＩ１以外の領域が薄く光る場合でも、虚像表示可能領域Ｒの外周部の輝度が低いので、虚像表示可能領域Ｒの輪郭を目立たなくさせることができる。
【0097】
また、画像生成装置２４Ｅでは、光拡散加工としてウェーブ加工４２４がレンズ４２０に施されている。したがって、簡単な構成により光を拡散することができる。
【0098】
なお、上記の実施形態において、光拡散加工としてウェーブ加工４２４がレンズ４２０に施されている。しかしながら、光拡散加工としてシボ加工がレンズ４２０に施されうる。シボ加工は、金型によりレンズ４２０が成形された後に、レンズ４２０を加工することにより形成されうる。この場合も、液晶デバイス２３０における画像形成可能領域Ａの外周部Ｐ１０に到達する光を減少させることができる。また、レンズ４２０のシボ加工が施された部分では一部の光は遮光されて出射されない。したがって、ウェーブ加工と比較して、画像形成可能領域Ａの外周部Ｐ１０に到達する光をさらに減少させることができる。
【0099】
また、上記の実施形態において、出射面４２３の外周部Ｐ１の全周に渡ってウェーブ加工４２４が施されている。しかしながら、出射面４２３の外周部Ｐ１の一部の領域にウェーブ加工が施されうる。例えば、図１７に示される虚像表示可能領域Ｒにおいて虚像オブジェクトＩ１以外の領域が薄く光る場合、虚像表示可能領域Ｒの四角形の外周部において上側部分が特に乗員に認識されやすい。虚像表示可能領域Ｒの外周部における上側部分に対応する液晶デバイス２３０の画像形成可能領域Ａの外周部Ｐ１０の一部の領域に到達する光を出射する出射面４２３の外周部Ｐ１の一部の領域にウェーブ加工が施されうる。この場合、虚像表示可能領域Ｒの上側部分の輝度が低いので、虚像表示可能領域Ｒの輪郭を目立たなくさせることができる。
【0100】
（第六実施形態）
次に、図２１～図２３を参照して、第六実施形態に係る画像生成装置２４Ｆについて説明する。図２１は、画像生成装置２４Ｆの左右方向断面模式図である。図２２は、画像生成装置２４Ｆの前後方向断面模式図である。図２３は、レンズ５２０を光源１１１側から見た図である。図２１および図２２において、液晶デバイス２３０の画像形成可能領域Ａおよび外周部Ｐ１０の図示は省略している。尚、第六実施形態において、第五実施形態の画像生成装置２４Ｅを構成する部材と同一の部材については、同一の参照番号を付与し、便宜上、その説明は省略する。
次に、図２１～図２３を参照して、第六実施形態に係る画像生成装置２４Ｆについて説明する。図２１は、画像生成装置２４Ｆの左右方向断面模式図である。図２２は、画像生成装置２４Ｆの前後方向断面模式図である。図２３は、レンズ５２０を光源１１１側から見た図である。図２１および図２２において、液晶デバイス２３０の画像形成可能領域Ａおよび外周部Ｐ１０の図示は省略している。尚、第六実施形態において、第五実施形態の画像生成装置２４Ｅを構成する部材と同一の部材については、同一の参照番号を付与し、便宜上、その説明は省略する。
【0101】
図２１及び図２２に示すように、画像生成装置２４Ｆは、光源１１１と、レンズ５２０と、液晶デバイス２３０を備えている。レンズ５２０は、光源１１１の上側に配置される。液晶デバイス２３０は、レンズ５２０の上側に配置される。光源１１１は、光源基板１１０に搭載されている。光源１１１は、第一光源１１１Ａと第二光源１１１Ｂを備えている。
【0102】
レンズ５２０は、例えば、光源１１１からの光が入射される入射面５２２及び当該入射した光が出射される出射面５２３のいずれも凸面状に形成された非球面凸レンズである。レンズ５２０は、光源１１１から出射された光を透過または反射して液晶デバイス２３０に向けて出射するように構成されている。
【0103】
本例においては、レンズ５２０は、第一光源１１１Ａから出射された第一光を透過する第一領域５２１Ａと、第二光源１１１Ｂから出射された第二光を透過する第二領域５２１Ｂとを有している。第一領域５２１Ａは、第一光源１１１Ａに対応した非球面凸レンズである。第二領域５２１Ｂは、第二光源１１１Ｂに対応した非球面凸レンズである。第一領域５２１Ａの入射面５２２Ａ及び第二領域５２１Ｂの入射面５２２Ｂは、後方にやや膨らんだ凸状の入射面である。第一領域５２１Ａの出射面５２３Ａ及び第二領域５２１Ｂの出射面５２３Ｂは、前方に膨らんだ凸状の出射面である。左側に配置される第一領域５２１Ａにおける右側の一部分と、右側に配置される第二領域５２１Ｂにおける左側の一部分とが結合されている。レンズ５２０は、第一光源１１１Ａの発光面中心が第一領域５２１Ａの焦点位置となるとともに第二光源１１１Ｂの発光面中心が第二領域５２１Ｂの焦点位置となるように、レンズホルダ（図示せず）に取り付けられている。
【0104】
第六実施形態におけるレンズ５２０は、図２１および図２２に示すように、入射面５２２の外周部Ｐ２に渡ってウェーブ加工５２４が施されている。ウェーブ加工５２４は、光拡散加工の一例である。本例においては、図２３に示されるように、入射面５２２の外周部Ｐ２の全周に渡ってウェーブ加工５２４が施されている。すなわち、第一領域５２１Ａの入射面５２２Ａの外周部Ｐ２Ａ及び第二領域５２１Ｂの入射面５２２Ｂの外周部Ｐ２Ｂに渡ってウェーブ加工５２４が施されている。
【0105】
レンズ５２０の入射面５２２の外周部Ｐ２にウェーブ加工が施されていない場合は、光源１１１から出射されて入射面５２２の外周部Ｐ２に照射された光は、レンズ５２０に入射されてレンズ５２０を透過して出射面５２３の外周部Ｐ３から出射される。
【0106】
これに対して、画像生成装置２４Ｆにおいては、入射面５２２の外周部Ｐ２にはウェーブ加工５２４が施されている。光源１１１から出射されて入射面５２２の外周部Ｐ２に照射された光は、ウェーブ加工５２４により拡散されてレンズ５２０に入射されるので、出射面５２３の外周部Ｐ３から出射される光を減少させることができる。これにより、液晶デバイス２３０における画像形成可能領域Ａの外周部Ｐ１０に到達する光を減少させることができる。したがって、図１７に示される虚像表示可能領域Ｒ内において虚像オブジェクトＩ１以外の領域が薄く光る場合でも、虚像表示可能領域Ｒの外周部の輝度が低いので、虚像表示可能領域Ｒの輪郭を目立たなくさせることができる。
【0107】
なお、上記の実施形態において、光拡散加工としてウェーブ加工５２４がレンズ５２０に施されている。しかしながら、光拡散加工としてシボ加工がレンズ５２０に施されうる。この場合も、液晶デバイス２３０における画像形成可能領域Ａの外周部Ｐ１０に到達する光を減少させることができる。また、レンズ５２０のシボ加工が施された部分では一部の光は遮光されて出射されない。したがって、ウェーブ加工と比較して、画像形成可能領域Ａの外周部Ｐ１０に到達する光をさらに減少させることができる。
【0108】
また、上記の実施形態において、入射面５２２の外周部Ｐ２の全周に渡ってウェーブ加工５２４が施されている。しかしながら、入射面５２２の外周部Ｐ２の一部の領域にウェーブ加工が施されうる。例えば、図１７に示される虚像表示可能領域Ｒの外周部における上側部分に対応する液晶デバイス２３０の画像形成可能領域Ａの外周部の一部の領域に到達する光が減少するように、入射面５２２の外周部Ｐ２の一部の領域にウェーブ加工が施されうる。この場合、虚像表示可能領域Ｒの上側部分の輝度が低いので、虚像表示可能領域Ｒの輪郭を目立たなくさせることができる。
【0109】
（第七実施形態）
次に、図２４を参照して、第七実施形態に係る画像生成装置２４Ｇについて説明する。図２４は、画像生成装置２４Ｇの左右方向断面模式図である。図２４において、液晶デバイス２３０の画像形成可能領域Ａおよび外周部Ｐ１０の図示は省略している。尚、第七実施形態において、第五実施形態の画像生成装置２４Ｅを構成する部材と同一の部材については、同一の参照番号を付与し、便宜上、その説明は省略する。
次に、図２４を参照して、第七実施形態に係る画像生成装置２４Ｇについて説明する。図２４は、画像生成装置２４Ｇの左右方向断面模式図である。図２４において、液晶デバイス２３０の画像形成可能領域Ａおよび外周部Ｐ１０の図示は省略している。尚、第七実施形態において、第五実施形態の画像生成装置２４Ｅを構成する部材と同一の部材については、同一の参照番号を付与し、便宜上、その説明は省略する。
【0110】
図２４に示すように、画像生成装置２４Ｇは、光源１１１と、レンズ６２０と、液晶デバイス２３０を備えている。レンズ６２０は、光源１１１の上側に配置される。液晶デバイス２３０は、レンズ６２０の上側に配置される。光源１１１は、光源基板１１０に搭載されている。光源１１１は、第一光源１１１Ａと第二光源１１１Ｂを備えている。
【0111】
レンズ６２０は、例えば、光源１１１からの光が入射される入射面６２２及び当該入射した光が出射される出射面６２３のいずれも凸面状に形成された非球面凸レンズである。レンズ６２０は、光源１１１から出射された光を透過または反射して液晶デバイス２３０に向けて出射するように構成されている。
【0112】
本例においては、レンズ６２０は、第一光源１１１Ａから出射された第一光を透過する第一領域６２１Ａと、第二光源１１１Ｂから出射された第二光を透過する第二領域６２１Ｂとを有している。第一領域６２１Ａは、第一光源１１１Ａに対応した非球面凸レンズである。第二領域６２１Ｂは、第二光源１１１Ｂに対応した非球面凸レンズである。第一領域６２１Ａの入射面６２２Ａ及び第二領域６２１Ｂの入射面６２２Ｂは、後方にやや膨らんだ凸状の入射面である。第一領域２２１Ａの出射面６２３Ａ及び第二領域６２１Ｂの出射面６２３Ｂは、前方に膨らんだ凸状の出射面である。左側に配置される第一領域６２１Ａにおける右側の一部分と、右側に配置される第二領域６２１Ｂにおける左側の一部分とが結合されている。レンズ６２０は、第一光源１１１Ａの発光面中心が第一領域６２１Ａの焦点位置となるとともに第二光源１１１Ｂの発光面中心が第二領域６２１Ｂの焦点位置となるように、レンズホルダ（図示せず）に取り付けられている。
【0113】
第七実施形態におけるレンズ６２０は、入射面６２２の外周部Ｐ４および出射面６２３の外周部Ｐ５に渡ってシボ加工６２４が施されている。シボ加工６２４は、光拡散加工の一例である。本例においては、第一領域６２１Ａの入射面６２２Ａの外周部Ｐ４Ａ及び第二領域６２１Ｂの入射面６２２Ｂの外周部Ｐ４Ｂに渡ってシボ加工６２４が施されている。第一領域６２１Ａの出射面６２３Ａの外周部Ｐ５Ａ及び第二領域６２１Ｂの出射面６２３Ｂの外周部Ｐ５Ｂに渡ってシボ加工６２４が施されている。
【0114】
画像生成装置２４Ｇによれば、入射面６２２の外周部Ｐ４にはシボ加工６２４が施されているので、光源１１１から出射されて入射面６２２の外周部Ｐ４に照射された光は、シボ加工６２４により拡散されてレンズ６２０に入射される。また、入射面６２２の外周部Ｐ４に照射された光の一部は、シボ加工６２４により遮光される。これにより、出射面６２３の外周部Ｐ５から出射される光を減少させることができる。また、出射面６２３の外周部Ｐ５にはシボ加工６２４が施されているので、出射面６２３の外周部Ｐ５から出射される光は、シボ加工６２４により拡散されて液晶デバイス２３０に入射される。また、出射面６２３の外周部Ｐ５から出射される光の一部は、シボ加工６２４により遮光される。これにより、液晶デバイス２３０における画像形成可能領域Ａの外周部Ｐ１０に到達する光を減少させることができる。したがって、図１７に示される虚像表示可能領域Ｒ内において虚像オブジェクトＩ１以外の領域が薄く光る場合でも、虚像表示可能領域Ｒの外周部の輝度が低いので、虚像表示可能領域Ｒの輪郭を目立たなくさせることができる。
【0115】
なお、上記の実施形態において、入射面６２２の外周部Ｐ４および出射面６２３の外周部Ｐ５の全周に渡ってシボ加工６２４が施されている。しかしながら、入射面６２２の外周部Ｐ４の一部の領域にシボ加工が施されうる。また、出射面６２３の外周部Ｐ５の一部の領域にシボ加工が施されうる。例えば、入射面６２２の外周部Ｐ４のシボ加工が施された領域よりも出射面６２３の外周部Ｐ５のシボ加工が施された領域が大きくなるように、レンズ６２０が形成されてもよい。この場合、入射面６２２の外周部Ｐ４における光拡散を最小限に抑えてレンズ６２０からの光を液晶デバイス２３０に導きつつ、液晶デバイス２３０における画像形成可能領域Ａの外周部Ｐ１０に到達する光を減少させることができる。
【0116】
また、上記の実施形態において、光拡散加工としてシボ加工がレンズ６２０に施されている。しかしながら、光拡散加工としてウェーブ加工がレンズ６２０に施されてもよい。
【0117】
（第八実施形態）
次に、図２５を参照して、第八実施形態に係る画像生成装置２４Ｈについて説明する。図２５は、画像生成装置２４Ｈの左右方向断面模式図である。図２５において、液晶デバイス２３０の画像形成可能領域Ａおよび外周部Ｐ１０の図示は省略している。尚、第八実施形態において、第五実施形態の画像生成装置２４Ｅを構成する部材と同一の部材については、同一の参照番号を付与し、便宜上、その説明は省略する。
次に、図２５を参照して、第八実施形態に係る画像生成装置２４Ｈについて説明する。図２５は、画像生成装置２４Ｈの左右方向断面模式図である。図２５において、液晶デバイス２３０の画像形成可能領域Ａおよび外周部Ｐ１０の図示は省略している。尚、第八実施形態において、第五実施形態の画像生成装置２４Ｅを構成する部材と同一の部材については、同一の参照番号を付与し、便宜上、その説明は省略する。
【0118】
図２５に示すように、画像生成装置２４Ｈは、光源１１１と、レンズ７２０と、液晶デバイス２３０を備えている。レンズ７２０は、光源１１１の上側に配置される。液晶デバイス２３０は、レンズ７２０の上側に配置される。光源１１１は、光源基板１１０に搭載されている。光源１１１は、第一光源１１１Ａと、第二光源１１１Ｂを備えている。
【0119】
レンズ７２０は、例えば、光源１１１からの光が入射される入射面７２２及び当該入射した光が出射される出射面７２３のいずれも凸面状に形成された非球面凸レンズである。レンズ７２０は、光源１１１から出射された光を透過または反射して液晶デバイス２３０に向けて出射するように構成されている。
【0120】
本例においては、レンズ７２０は、第一光源１１１Ａから出射された第一光を透過する第一領域７２１Ａと、第二光源１１１Ｂから出射された第二光を透過する第二領域７２１Ｂとを有している。第一領域７２１Ａは、第一光源１１１Ａに対応した非球面凸レンズである。第二領域７２１Ｂは、第二光源１１１Ｂに対応した非球面凸レンズである。第一領域７２１Ａの入射面７２２Ａ及び第二領域７２１Ｂの入射面７２２Ｂは、後方にやや膨らんだ凸状の入射面である。第一領域７２１Ａの出射面７２３Ａ及び第二領域７２１Ｂの出射面７２３Ｂは、前方に膨らんだ凸状の出射面である。左側に配置される第一領域７２１Ａにおける右側の一部分と、右側に配置される第二領域７２１Ｂにおける左側の一部分とが結合されている。レンズ７２０は、第一光源１１１Ａの発光面中心が第一領域７２１Ａの焦点位置となるとともに第二光源１１１Ｂの発光面中心が第二領域７２１Ｂの焦点位置となるように、レンズホルダ（図示せず）に取り付けられている。
【0121】
第七実施形態におけるレンズ７２０は、出射面７２３の外周部Ｐ６の全周に渡って外周部Ｐ６において外側に行くほど曲率半径が大きくなるように加工されている。この加工は、光拡散加工の一例である。本例においては、第一領域７２１Ａの出射面７２３Ａの外周部Ｐ６Ａ及び第二領域７２１Ｂの出射面７２３Ｂの外周部Ｐ６Ｂにおいて外側に行くほど曲率半径が大きくなるように加工されている。
【0122】
画像生成装置２４Ｈによれば、出射面７２３の外周部Ｐ６において外側に行くほど曲率半径が大きくなるように加工されているので、出射面７２３の外周部Ｐ６から出射された光は拡散されて液晶デバイス２３０に入射する。これにより、液晶デバイス２３０における画像形成可能領域Ａの外周部Ｐ１０に到達する光をさらに減少させることができる。したがって、図１７に示される虚像表示可能領域Ｒ内において虚像オブジェクトＩ１以外の領域が薄く光る場合でも、虚像表示可能領域Ｒの外周部の輝度が低いので、虚像表示可能領域Ｒの輪郭を目立たなくさせることができる。
【0123】
なお、上記の実施形態において、出射面７２３の外周部Ｐ６の全周に渡って外側に行くほど曲率半径が大きくなるように加工されている。しかしながら、出射面７２３の外周部Ｐ６の一部の領域において外側に行くほど曲率半径が大きくなるように加工されうる。例えば、図１７に示される虚像表示可能領域Ｒの外周部における上側部分に対応する液晶デバイス２３０の画像形成可能領域Ａの部分に到達する光を出射する出射面７２３の外周部Ｐ６の一部の領域において外側に行くほど曲率半径が大きくなるように加工されうる。この場合、虚像表示可能領域Ｒの上側部分の輝度が低いので、虚像表示可能領域Ｒの輪郭を目立たなくさせることができる。
【0124】
上記第五実施形態から第八実施形態では、画像生成装置２４Ｅ，２４Ｆ，２４Ｇ，２４Ｈは、光源１１１として第一光源１１１Ａと第二光源１１１Ｂを備えている。レンズ４２０，５２０，６２０，７２０は、第一領域４２１Ａ、５２１Ａ，６２１Ａ，７２１Ａと第二領域４２１Ｂ、５２１Ｂ，６２１Ｂ，７２１Ｂとを有している。しかしながら、画像生成装置２４Ｅ，２４Ｆ，２４Ｇ，２４Ｈは、一つの光源を備えており、レンズ４２０，５２０，６２０，７２０は、光源から出射された光を透過する一つの領域を有しうる。あるいは、画像生成装置２４Ｅ，２４Ｆ，２４Ｇ，２４Ｈは、三つ以上の光源を備えており、レンズ４２０，５２０，６２０，７２０は、対応する光源から出射された光を透過する三つ以上の領域を有しうる。
【0125】
上記第五実施形態から第八実施形態では、レンズ４２０、５２０、６２０、７２０は、非球面凸レンズである。しかしながら、レンズ４２０、５２０、６２０、７２０は、他の形状のレンズも含みうる。
【0126】
上記第五実施形態から第八実施形態において、画像生成装置２４Ｅ，２４Ｆ，２４Ｇ，２４Ｈは、例えば光源基板１１０の裏面に設けられたヒートシンクを備えてもよい。ヒートシンクにより、光源基板１１０から発生する熱を放熱されうる。また、画像生成装置２４Ｅ，２４Ｆ，２４Ｇ，２４Ｈは、レンズ４２０、５２０、６２０、７２０と液晶デバイス２３０の間に拡散シートなどを備えてもよい。
【0127】
上記第五実施形態から第八実施形態では、レンズ４２０，６２０，７２０は、出射面４２３，６２３，７２３の外周部Ｐ１，Ｐ５，Ｐ６に光拡散加工が施されている。レンズ５２０，６２０は、入射面５２２，６２２の外周部Ｐ２，Ｐ４に光拡散加工が施されている。しかしながら、レンズ４２０，６２０，７２０は、液晶デバイス２３０における画像形成可能領域Ａの外周部Ｐ１０に到達する光を減少させることができれば、出射面４２３，６２３，７２３において外周部Ｐ１，Ｐ５，Ｐ６以外の部分に光拡散加工が施されうる。レンズ５２０，６２０は、液晶デバイス２３０における画像形成可能領域Ａの外周部Ｐ１０に到達する光を減少させることができるのであれば、入射面５２２，６２２において外周部Ｐ２，Ｐ４以外の部分に光拡散加工が施されている。
【0128】
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。
【0129】
上記第一実施形態から第八実施形態では、画像生成装置２４から出射された光は、凹面鏡２６で反射されてウインドシールド１８に照射されるように構成されているが、これに限られない。例えば、凹面鏡２６で反射された光は、ウインドシールド１８の内側に設けたコンバイナ（不図示）に照射されるようにしてもよい。コンバイナは、例えば、透明なプラスチックディスクで構成される。ＨＵＤ本体部２１の画像生成装置２４からコンバイナに照射された光の一部は、ウインドシールド１８に光を照射した場合と同様に、乗員の視点Ｅに向けて反射される。
【0130】
また、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。
【0131】
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。
【0132】
本出願は、２０２０年４月２７日出願の日本特許出願２０２０－０７８２５２号および２０２０年５月２０日出願の日本特許出願２０２０－０８８２７７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13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】