JP7637813B2 - 車両用ヘッドアップディスプレイおよび車両用ヘッドアップディスプレイシステム - Google Patents

Description

本開示は、車両用ヘッドアップディスプレイおよび車両用ヘッドアップディスプレイシステムに関する。

特許文献１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ヘッドアップディスプレイを開示している。このヘッドアップディスプレイは、ウインドシールド上で、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を透過するが、他の一部はウインドシールドに反射される。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、ウインドシールド越しに見える実在の物体を背景に、ウインドシールドを挟んで反対側（自動車の外側）にある物体の像のように見える虚像として知覚する。

日本国特開２０１８－４５１０３号公報

特許文献１のようにウインドシールドに画像を表示させるヘッドアップディスプレイにおいて、透明カバーは上面を向いた状態で設置されている。透明カバーに塵や埃が積もるとウインドシールドへ適切に画像を表示させることができない。
本発明は、透明カバーに塵や埃が積もりにくい車両用ヘッドアップディスプレイを提供する。

本発明の一側面に係る車両用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、
上方に開口したハウジングと、
前記ハウジングの開口を覆う透明カバーと、
前記ハウジングと前記透明カバーで形成される収容部の内部に設けられた、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光がウインドシールドへ照射されるように、前記光を反射させる反射部と、を有する画像生成ユニットと、
前記透明カバーの外表面を清浄にするクリーナを有する。

本発明の一側面に係る車両用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光をウインドシールドへ照射させる、少なくとも凹面鏡を含む反射部と、
前記画像生成部へ光が入射することを遮ることが可能なシェード部と、を有し、
前記シェード部は、
前記画像生成部と前記凹面鏡との間の光路を遮る閉位置と、
前記画像生成部と前記凹面鏡との間の光路を遮らない開位置と、に移動可能に設けられている。

本発明の一側面に係る車両用ヘッドアップディスプレイシステムは、
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車両用ヘッドアップディスプレイシステムであって、
車載センサから取得した情報に基づいて対象物を検出し、前記対象物の位置を特定する検出部と、
前記対象物が、運転者の死角の外に位置するか否かを判断する判断部と、
前記死角内に前記対象物があると前記判断部が判断した信号を取得したら、前記対象物を示す画像を生成して表示部に表示させる画像出力部を有する。

本発明の一側面に係る車両用ヘッドアップディスプレイシステムは、
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車両用ヘッドアップディスプレイシステムであって、
前記車両の周囲の情報を取得するカメラと、
前記カメラから取得した画像を表示するウインドシールドまたはコンバイナと、
車載センサから取得した情報に基づいて対象物を検出し、前記対象物の位置を特定する検出部と、
前記対象物が、前記カメラから視認できない領域に位置するか否かを判断する判断部と、
前記カメラから視認できない領域に前記対象物があると前記判断部が判断した信号を取得したら、前記対象物を示す画像を生成して前記ウインドシールドまたは前記コンバイナに表示させる画像出力部を有する。

本発明によれば、透明カバーに塵や埃が積もりにくい車両用ヘッドアップディスプレイが提供される。

本実施形態に係る車両用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。 本実施形態に係るＨＵＤの模式図である。 ＨＵＤの上面図である。 第二実施形態に係るＨＵＤの模式図である。 閉状態のカバー部材を示す図４と同様の図である。 第二実施形態の変形例に係るＨＵＤの図４と同様の図である。 本発明の第三実施形態に係るＨＵＤシステムを備えた車両用システムのブロック図である。 第三実施形態に係るＨＵＤの模式図である。 車両が二つの建物の間から前方の道路へ進入しようとしている様子を上方から見た図である。 ＨＵＤシステムが実行するフローチャートである。 ＨＵＤにより画像が表示されるウインドシールドを示している。

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

また、本実施形態の説明では、説明の便宜上、「左右方向」、「上下方向」、「前後方向」について適宜言及する場合がある。これらの方向は、図２に示すＨＵＤ（Ｈｅａｄ－Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）４２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」及び「右方向」を含む方向である。「上下方向」は、「上方向」及び「下方向」を含む方向である。「前後方向」は、「前方向」及び「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、上下方向及び前後方向に直交する方向である。

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

図１に示すように、車両システム２は、車両制御部３と、車両用表示システム４（以下、単に「表示システム４」という。）と、センサ５と、カメラ６と、レーダ７とを備える。さらに、車両システム２は、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、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。

車両制御部３は、車両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以上のプロセッサと１以上のメモリを含む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及びパッシブ素子から構成される電子回路を含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及び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）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又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。

表示システム４は、ヘッドランプ２０と、路面描画装置４５と、ＨＵＤ４２と、表示制御部４３とを備える。

ヘッドランプ２０は、車両の前面における左側と右側に配置されており、ロービームを車両の前方に照射するように構成されたロービームランプと、ハイビームを車両１の前方に照射するように構成されたハイビームランプとを備える。ロービームランプとハイビームランプの各々は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の１以上の発光素子と、レンズ及びリフレクタ等の光学部材を有する。

路面描画装置４５は、ヘッドランプ２０の灯室内に配置されている。路面描画装置４５は、車両の外部の路面に向けて光パターンを出射するように構成されている。路面描画装置４５は、例えば、光源部と、駆動ミラーと、レンズやミラー等の光学系と、光源駆動回路と、ミラー駆動回路とを有する。光源部は、レーザ光源又はＬＥＤ光源である。例えば、レーザ光源は、赤色レーザ光と、緑色レーザ光と、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。駆動ミラーは、例えば、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、ガルバノミラー、ポリゴンミラー等である。光源駆動回路は、光源部を駆動制御するように構成されている。
光源駆動回路は、表示制御部４３から送信された所定の光パターンに関連する信号に基づいて、光源部の動作を制御するための制御信号を生成した上で、当該生成された制御信号を光源部に送信するように構成されている。
ミラー駆動回路は、駆動ミラーを駆動制御するように構成されている。ミラー駆動回路は、表示制御部４３から送信された所定の光パターンに関連する信号に基づいて、駆動ミラーの動作を制御するための制御信号を生成した上で、当該生成された制御信号を駆動ミラーに送信するように構成されている。光源部がＲＧＢレーザ光源である場合、路面描画装置４５は、レーザ光を走査することで様々の色の光パターンを路面上に描画することが可能となる。例えば、光パターンは、車両の進行方向を示す矢印形状の光パターンであってもよい。

また、路面描画装置４５の描画方式は、ラスタースキャン方式、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式又はＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）方式であってもよい。ＤＬＰ方式又はＬＣＯＳ方式が採用される場合、光源部はＬＥＤ光源であってもよい。また、路面描画装置の描画方式として、プロジェクション方式が採用されてもよい。プロジェクション方式が採用される場合、光源部は、マトリクス状に並んだ複数のＬＥＤ光源であってもよい。路面描画装置４５は、左右のヘッドランプの灯室内にそれぞれ配置されてもよいし、車体ルーフ上、バンパーまたはグリル部に配置されてもよい。

ＨＵＤ４２は、少なくとも一部が車両の内部に位置する。具体的には、ＨＵＤ４２は、車両の室内の所定箇所に設置されている。例えば、ＨＵＤ４２は、車両のダッシュボード内に配置されてもよい。ＨＵＤ４２は、車両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。ＨＵＤ４２は、所定の情報（以下、ＨＵＤ情報という。）が車両の外部の現実空間（特に、車両の前方の周辺環境）と重畳されるように当該ＨＵＤ情報を乗員に向けて表示するように構成されている。このように、ＨＵＤ４２は、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）ディスプレイとして機能する。ＨＵＤ４２によって表示されるＨＵＤ情報は、例えば、車両の走行に関連した車両走行情報及び／又は車両の周辺環境に関連した周辺環境情報（特に、車両の外部に存在する対象物に関連した情報）である。

図２に示すように、ＨＵＤ４２は、ＨＵＤ本体部４２０を備えている。ＨＵＤ本体部４２０は、ハウジング４２２と出射窓４２３を有する。出射窓４２３は可視光を透過させる透明板である。ＨＵＤ本体部４２０は、ハウジング４２２の内側に、画像生成部（ＰＧＵ：Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）４２４と、制御基板（制御部の一例）４２５と、レンズ４２６と、スクリーン４２７と、凹面鏡（反射部の一例）４２８とを有する。

画像生成部４２４は、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、レーザ光源又は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。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４２４の描画方式は、ラスタースキャン方式、ＤＬＰ方式又はＬＣＯＳ方式であってもよい。ＤＬＰ方式又はＬＣＯＳ方式が採用される場合、ＨＵＤ４２の光源は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、ＨＵＤ４２の光源は白色ＬＥＤ光源であってもよい。

制御基板４２５は、画像生成部４２４、レンズ４２６、スクリーン４２７の動作を制御するように構成されている。制御基板４２５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４２４、レンズ４２６、スクリーン４２７の動作を制御する。制御基板４２５は、表示制御部４３から送信された画像データに基づいて、画像生成部４２４の動作を制御するための制御信号を生成した上で、当該生成された制御信号を画像生成部４２４に送信するように構成されている。また、制御基板４２５は、表示制御部４３から送信された画像データに基づいて、レンズ４２６、スクリーン４２７の位置を調整するための各制御信号を生成した上で、当該生成された制御信号をそれぞれレンズ４２６、スクリーン４２７に送信するように構成されている。また、制御基板４２５は、凹面鏡４２８の向きを変更するように制御してもよい。

レンズ４２６は、画像生成部４２４から出射された光の光路上に配置されている。レンズ４２６は、例えば凸レンズを含み、画像生成部４２４により生成された画像を所望の大きさでスクリーン４２７に投影するように構成されている。また、レンズ４２６は、駆動部を含み、制御基板４２５により生成された制御信号により短時間の応答速度で平行移動して画像生成部４２４との距離を変更できるように構成されている。

スクリーン４２７は、画像生成部４２４から出射された光の光路上に配置されている。画像生成部４２４から出射された光がレンズ４２６を透過してスクリーン４２７上に投影される。また、スクリーン４２７は、駆動部を含み、制御基板４２５により生成された制御信号により短時間の応答速度で平行移動して画像生成部４２４及びレンズ４２６との距離を変更できるように構成されている。
なお、画像生成部４２４が、レンズ４２６とスクリーン４２７とを内包していてもよい。また、レンズ４２６およびスクリーン４２７が設けられていなくてもよい。

凹面鏡４２８は、画像生成部４２４から出射された光の光路上に配置されている。凹面鏡４２８は、画像生成部４２４により出射されてレンズ４２６及びスクリーン４２７を透過した光をウインドシールド１８に向けて反射する。凹面鏡４２８は、虚像を形成するために凹状に湾曲した反射面を有し、スクリーン４２７上に結像した光の像を所定の倍率で反射させる。

ＨＵＤ本体部４２０から出射された光は、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）に照射される。次に、ＨＵＤ本体部４２０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４２０から出射された光（所定の画像）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として認識する。このように、ＨＵＤ４２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。

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、レンズ４２６及びスクリーン４２７の位置を調整することによって適宜調整可能である。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。

表示制御部４３は、路面描画装置４５、ヘッドランプ２０及びＨＵＤ４２の動作を制御するように構成されている。表示制御部４３は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成されている。電子制御ユニットは、１以上のプロセッサと１以上のメモリを含むコンピュータシステム（例えば、ＳｏＣ等）と、トランジスタ等のアクティブ素子及びパッシブ素子から構成される電子回路を含む。プロセッサは、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ及びＴＰＵのうちの少なくとも一つを含む。メモリは、ＲＯＭと、ＲＡＭを含む。また、コンピュータシステムは、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ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。

本実施形態では、車両制御部３と表示制御部４３は、別個の構成として設けられているが、車両制御部３と表示制御部４３は一体的に構成されてもよい。この点において、表示制御部４３と車両制御部３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。また、表示制御部４３は、ヘッドランプ２０と路面描画装置４５の動作を制御するように構成された電子制御ユニットと、ＨＵＤ４２の動作を制御するように構成された電子制御ユニットの２つの電子制御ユニットによって構成されてもよい。また、ＨＵＤ４２の動作を制御する制御基板４２５が表示制御部４３の一部として構成されていてもよい。

センサ５は、加速度センサ、速度センサ及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及び車内に人がいるかどうかを検出する人感センサ等をさらに備えてもよい。

カメラ６は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（相補型ＭＯＳ）等の撮像素子を含むカメラである。カメラ６は、一以上の外部カメラ６Ａと、内部カメラ６Ｂとを含む。外部カメラ６Ａは、車両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、車両の外部に存在する対象物の属性に関する情報と、車両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、単眼カメラとしても構成されてもよいし、ステレオカメラとして構成されてもよい。

内部カメラ６Ｂは、車両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、乗員の視点Ｅをトラッキングするトラッキングカメラとして機能する。ここで、乗員の視点Ｅは、乗員の左目の視点又は右目の視点のいずれかであってもよい。または、視点Ｅは、左目の視点と右目の視点を結んだ線分の中点として規定されてもよい。表示制御部４３は、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、乗員の視点Ｅの位置を特定してもよい。乗員の視点Ｅの位置は、画像データに基づいて、所定の周期で更新されてもよいし、車両の起動時に一回だけ決定されてもよい。

レーダ７は、ミリ波レーダ、マイクロ波レーダ及びレーザーレーダ（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、車両の周辺環境を示す３Ｄマッピングデータ（点群データ）を取得した上で、当該３Ｄマッピングデータを車両制御部３に送信するように構成されている。車両制御部３は、送信された３Ｄマッピングデータに基づいて、周辺環境情報を特定する。

ＨＭＩ８は、運転者からの入力操作を受付ける入力部と、走行情報等を運転者に向けて出力する出力部とから構成される。入力部は、ステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル、車両の運転モードを切替える運転モード切替スイッチ等を含む。出力部は、各種走行情報を表示するディスプレイ（ＨＵＤを除く）である。ＧＰＳ９は、車両の現在位置情報を取得し、当該取得された現在位置情報を車両制御部３に出力するように構成されている。

無線通信部１０は、車両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）。車両は、他車両、インフラ設備又は携帯型電子機器と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、インフラ設備又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）及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、インフラ設備又は携帯型電子機器と第５世代移動通信システム（５Ｇ）を用いて通信してもよい。

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

車両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、アクセル制御信号及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、車両の走行は車両システム２により自動制御される。

一方、車両１が手動運転モードで走行する場合、車両制御部３は、アクセルペダル、ブレーキペダル及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、アクセル制御信号及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、アクセル制御信号及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、車両の走行は運転者により制御される。

次に、車両の運転モードについて説明する。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、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、ブレーキ制御及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、ブレーキ制御及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、ブレーキ制御及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を運転する。

このように、本実施形態のＨＵＤ４２は、車両１に設けられ、所定の画像を車両１の乗員に向けて表示するように構成されている。ＨＵＤ４２は、上方に開口したハウジング４２２と、ハウジング４２２の開口を覆う出射窓４２３（透明カバー）と、ハウジング４２２と出射窓４２３で形成される画像形成室Ｓ１（収容部）の内部に設けられた、所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部４２４と、画像生成部４２４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、光を反射させる反射部４２８と、を有する画像生成ユニットを備えている。

本実施形態のＨＵＤ４２はさらに、出射窓４２３の外表面を清浄にするクリーナ５０を有している。このクリーナ５０について、図２および図３を用いて説明する。なお図２における左側がウインドシールド１８側であり、右側が運転席側である。図３は、ＨＵＤ４２の上面図である。

本実施形態のクリーナ５０は、出射窓４２３の外表面に空気を吹き付ける送風機構である。本実施形態のクリーナ５０は、空気を連続的に送り出すエアブロワである。クリーナ５０は、送風装置５１と、ノズル５２と、導風管５３とを備えている。送風装置５１は、整流部５４と、羽根車５５と、モータ５６を備えている。送風装置５１で生じた気流が導風管５３を介してノズル５２まで導かれ、ノズル５２から出射窓４２３の外表面に空気が吹き付けられる。

送風装置５１はハウジング４２２の内部に設けられている。整流部５４は、画像生成部４２４や凹面鏡４２８などが設けられている画像形成室Ｓ１とは隔壁４２９により隔てられている。整流部５４には、羽根車５５および回転軸部が設けられている。整流部５４と外部とを隔てるハウジング４２２の壁には、外部から整流部５４へ空気を取り込む取込口５７が設けられている。

羽根車５５は、整流部５４に回転可能に支持されている。羽根車５５の回転軸部は、ハウジング４２２の壁に支持されている。羽根車５５の回転軸部はモータ５６の出力軸と連結されている。モータ５６が駆動すると羽根車５５が回転する。羽根車５５によって空気は遠心力によって回転軸部から遠ざかるように流れ、整流部５４に押し付けられた空気は整流部５４の内壁に沿って整流され、整流された空気は導風管５３を通ってノズル５２から排出される。また、取込口５７から新たな空気が整流部５４に流れ込む。

ところで、ＨＵＤ４２はウインドシールド１８に下方から光を照射するため、出射窓４２３の外表面は上方に面している。このため、出射窓４２３の外表面には埃や塵などの汚れが堆積しやすい。また、出射窓４２３は、運転席から遠いウインドシールド１８と車両１のダッシュボードの間の狭い空間に面している。このため、出射窓４２３の近傍に空気の流れが生じにくく、さらに汚れが堆積しやすい。
さらに、この出射窓４２３はウインドシールド１８に近い位置、つまり、運転席から遠い位置に設けられることが多いため、乗員が出射窓４２３に汚れが堆積していることに気が付きにくい。また、運転席から遠い位置にあるため、乗員が出射窓４２３を清浄にしようとする意志が働きにくい。
出射窓４２３に汚れが堆積したままであると、凹面鏡４２８で反射した光が出射窓４２３上の汚れで遮られあるいは乱反射し、所望の光強度でウインドシールド１８に表示することができない。

本発明者は、このようにＨＵＤ４２の出射窓４２３に汚れが堆積しやすく、かつ、堆積した汚れを除去する機会が少ないことに気が付いた。そこで、ＨＵＤ４２に、出射窓４２３の外表面を清浄にするクリーナ５０を組み込むことを発想した。ＨＵＤ４２にクリーナ５０が組み込まれているため、クリーナ５０を作動させることで汚れを除去することができ、所望の光強度でウインドシールド１８に所望の画像を表示し続けることができる。

本実施形態において、クリーナ５０は、出射窓４２３の外表面に向かって空気を吹き付ける送風機構である。クリーナ５０として、送風機構の他にブラシやワイパなど汚れと接触して汚れを除去する機構も知られている。しかしながら、ブラシやワイパは、泥や水など比較的重い異物を除去するのに適しているが、出射窓４２３には埃などの比較的軽い異物が堆積する。送風機構は軽い異物を除去するのに適しているため、送風機構はＨＵＤ４２に搭載するのに適している。

なおクリーナ５０は、非容積式や、上述した実施形態の容積式の空気を送るファンを用いることができる。あるいはクリーナ５０は、上述した実施形態のように連続的に一定量の空気を送るファンを用いることができるし、主観的に高圧の空気を出射窓４２３に吹き付ける機構を用いることができる。さらには、クリーナ５０として、ブラシやワイパなどを有して、出射窓４２３の外表面の汚れを接触して除去する機構を用いることもできる。

本実施形態において、クリーナ５０は、運転席側からウインドシールド１８側に向かうように出射窓４２３の外表面に空気を吹き付ける。クリーナ５０から吹き付けられた空気によって埃が運転席側に運ばれにくい。

本実施形態において、出射窓４２３は、運転席側とウインドシールド１８側との間に谷部Ｖが設けられた凹曲面形状である。クリーナ５０はこの谷部Ｖに向かって空気を吹き付けるように構成されている。
汚れは谷部Ｖに堆積しやすい。また谷部Ｖは、出射窓４２３のうち運転席側とウインドシールド１８側との中間に位置することが多く、凹面鏡４２８で反射された光が通過することが多い領域である。クリーナ５０がこのような谷部Ｖに向かって空気を吹き付けるように構成されているため、より効果的にＨＵＤ４２による表示を良好に維持しやすい。

本実施形態において、クリーナ５０は、複数のノズル５２と、ノズル５２から空気を送り出す送風装置５１と、送風装置５１と複数のノズル５２とを接続する導風管５３とを備えている。
ところでウインドシールド１８は、車両１の左右寸法が車両１の高さ寸法よりも長い扁平な長方形である。このウインドシールド１８に向けて光を照射するため、ＨＵＤ４２の出射窓４２３も車両１の左右寸法が車両１の前後寸法よりも長い扁平な長方形であることが多い。
図３に示したように、このような出射窓４２３の形状に合わせて、本実施形態においては、車両１の左右方向に沿って複数のノズル５２が設けられている。この複数のノズル５２に向けて単一の送風装置５１で空気を送り込んでいるため、出射窓４２３の全面を清浄可能としつつＨＵＤ４２の大型化が抑制されている。

本実施形態においてクリーナ５０は、車両１の電源のＯＮ時に作動するように構成されている。
図３に示したように、クリーナ５０のモータ５６は、車両１のイグニッションスイッチＥＧと接続されている。車両のイグニッションスイッチＥＧがＯＮとなったときに、クリーナ５０が作動するように構成されている。
ＨＵＤ４２は運転席から遠い位置に配置されることが多く、乗員が出射窓４２３に汚れが堆積していることに気が付きにくい。そこで、車両１の電源がＯＮとなった時に併せてクリーナ５０も作動するように構成することにより、乗員がわざわざクリーナ５０を操作しなくても、車両１の運転の開始時に出射窓４２３を清浄にすることができる。

なおイグニッションスイッチＥＧがＯＮとなった後イグニッションスイッチＥＧがＯＦＦとなるまでクリーナ５０を作動させ続けるようにクリーナ５０を構成してもよい。あるいは、イグニッションスイッチＥＧがＯＮとなった後に所定時間が経過したらクリーナ５０をＯＦＦにするように構成してもよい。

あるいは、イグニッションスイッチＥＧがＯＮとなったと同時にクリーナ５０をＯＮにしてもよいし、イグニッションスイッチＥＧがＯＮとなった時から所定時間が経過した後にクリーナ５０をＯＮにしてもよい。さらにはクリーナ５０がＯＮとなった時から所定時間が経過した後に再びクリーナ５０をＯＮにしてもよい。

あるいはクリーナ５０は、ハウジング４２２の内部に設けられ、凹面鏡４２８（反射部）から出射した光の出射窓４２３での反射に基づいて出射窓４２３の汚れ度合いを判定する汚れセンサ５８に出力に応じて作動するように構成されていてもよい。

図３に示したように、汚れセンサ５８はハウジング４２２の画像形成室Ｓ１の内部に設けられている。汚れセンサ５８は、光センサである。出射窓４２３に汚れが付着していると、凹面鏡４２８から出射した光がこの汚れによって反射される。つまり汚れの付着量が多いほど、出射窓４２３からの反射光の光強度が大きくなる。汚れセンサ５８はこの出射窓４２３からの反射光の光強度を取得し、光強度に応じた電気信号を出力する。これにより、汚れの付着度合いを推定することができる。そこでクリーナ５０は、汚れセンサ５８の出力に応じてモータ５６をＯＮにするように構成されている。具体的には、汚れセンサ５８からの出力が所定値を超えたときに、モータ５６をＯＮにするように構成されている。

このような構成によれば、常時クリーナ５０を作動させることがなく、汚れ度合いが大きくなったときにクリーナ５０を作動させることができる。例えば送風機構として上記実施形態のようにエアブロワを採用した場合には、乗員はエアブロワの作動音がうるさいと感じるときがある。汚れ度合いが大きいときにのみクリーナ５０が作動するので、乗員の精神的な負担を軽減できる。

またクリーナ５０を作動後も汚れセンサ５８から出射窓４２３が所定の程度以上汚れていることを示す信号を取得したときに、インジケータ５９（報知手段）が作動するように構成されていてもよい。

クリーナ５０作動後も汚れセンサ５８の出力が所定値を超えているときに、図４に示したように、クリーナ５０に設けられたインジケータ５９が点灯するように構成してもよい。汚れが出射窓４２３に固着してしまった場合など、クリーナ５０を作動させても汚れを除去できないこともある。この場合には、乗員に汚れが除去できないことを知らせて、乗員に出射窓４２３が汚れていることを通知する。

なお、上述した実施形態では、反射部が凹面鏡４２８のみを備える構成を説明したが、反射部が凹面鏡４２８と平面鏡とを備えた構成としてもよい。画像生成部４２４から出射された光が、レンズ４２６、スクリーン４２７を通過した後に平面鏡で反射され、平面鏡で反射された光が凹面鏡４２８に入射するように構成してもよい。このような構成によれば、光の経路の設計自由度を高められるため、ＨＵＤ４２をコンパクトに構成しやすい。

＜第二実施形態＞
ところで、特許文献１のヘッドアップディスプレイに太陽光が入射する際には、太陽光は凹面鏡を介して画像生成部に集光してしまう。すると画像生成部に熱が生じて、画像生成部が劣化してしまう恐れがある。
そこで本発明の第二実施形態は、画像生成部の劣化を抑制することができるヘッドアップディスプレイを提供する。

本実施形態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光をウインドシールドへ照射させる、少なくとも凹面鏡を含む反射部と、
前記画像生成部へ光が入射することを遮ることが可能なシェード部と、を有し、
前記シェード部は、
前記画像生成部と前記凹面鏡との間の光路を遮る閉位置と、
前記画像生成部と前記凹面鏡との間の光路を遮らない開位置と、に移動可能に設けられている。

本実施形態のヘッドアップディスプレイの基本的な構成は、上述した第一実施形態のヘッドアップディスプレイと同様である。そこで、同様の構成部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施形態のＨＵＤ４２は、車両１に設けられ、所定の画像を車両１の乗員に向けて表示するように構成されている。ＨＵＤ４２は、上方に開口したハウジング４２２と、ハウジング４２２の開口を覆う出射窓４２３（透明カバー）と、ハウジング４２２と出射窓４２３で形成される画像形成室Ｓ１（収容部）の内部に設けられた、所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部４２４と、画像生成部４２４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、光を反射させる反射部４２８と、を有する画像生成ユニットを備えている。

本実施形態のＨＵＤ４２はさらに、カバー部材６０を備えている。このカバー部材６０は、画像生成部４２４へ光が入射することを遮ることが可能なシェード部６２を備えている。このカバー部材６０について、図４と図５を用いて説明する。図４は、開位置のシェード部６２を示している。図５は、閉位置のシェード部６２を示す図４と同様の図である。

本実施形態のカバー部材６０は、回転軸部６１と、シェード部６２と、モータ６３とを備えている。回転軸部６１はモータ６３の出力軸と連結されている。回転軸部６１は車両１の左右方向（図４の紙面に垂直方向）に延びている長尺の部位である。シェード部６２は板状の部位である。シェード部６２は、その一端が回転軸部６１に固定され、回転軸部６１の径方向に延びている。本実施形態においてシェード部６２は、凹面鏡４２８とスクリーン４２７との間に設けられている。

本実施形態のシェード部６２は、モータ６３によって回転軸部６１を回転させることにより、画像生成部４２４と凹面鏡４２８との間の光路を遮る閉位置（図５に示した位置）と、画像生成部４２４と凹面鏡４２８との間の光路を遮らない開位置（図４に示した位置）と、に移動可能である。

ところで、図４の線Ｓで示したように太陽光がＨＵＤ４２の内部に入射することがある。このとき、太陽光は出射窓４２３から入射して凹面鏡４２８で集光されながら反射され、スクリーン４２７やレンズ４２６を経て、画像生成部４２４に入射する。画像生成部４２４は、液晶素子や発光素子、あるいはＤＭＤ素子などを備えている。これらの素子は熱によって劣化しやすい性質を持っている。このため、太陽光が画像生成部４２４の素子に入射してしまうと画像生成部４２４を劣化させてしまう恐れがある。特に太陽光は凹面鏡４２８で集光されているため、画像生成部４２４にはエネルギー密度の高い状態で入射し、画像生成部４２４に熱を生じさせやすい。

本実施形態のＨＵＤ４２によれば、シェード部６２は閉位置と開位置とに移動可能である。このため、太陽光が画像生成部４２４に入射するような場合にシェード部６２を閉位置に移動させることにより、太陽光が画像生成部４２４に入射することを阻止し、太陽光によって画像生成部４２４が加熱されることを阻止することができる。
シェード部６２はハウジング４２２の内部に設けられる。シェード部６２を開位置と閉位置とに移動可能にするために、シェード部６２の可動領域をハウジング４２２の内部で大きく確保しなければならない。しかしながら、本実施形態のシェード部６２は画像生成部４２４と凹面鏡４２８との間に位置している。凹面鏡４２８で反射された太陽光は集光されているため、この位置にシェード部６２を設けることにより太陽光を遮るために要する面積が小さくなる。小さいシェード部６２で効率的に太陽光を遮ることができるため、シェード部６２の可動領域も小さくできる。このため、カバー部材６０をハウジング４２２の内部に設けても、ＨＵＤ４２が大型化しにくい。
このように、本実施形態のＨＵＤ４２によれば、大型化を抑制しつつ、太陽光によって画像生成部４２４が加熱されることが阻止されている。

本実施形態において、ＨＵＤ４２の電源ＯＦＦ時にシェード部６２が閉位置へ移動し、ＨＵＤ４２の電源ＯＮ時に、シェード部６２が開位置へ移動するように構成されている。
図４に示したように、本実施形態においてモータ６３はＨＵＤ４２の電源スイッチＳＷと接続されている。また、シェード部６２はコイルスプリング６４の一端と接続されている。コイルスプリング６４の他端はハウジング４２２の内壁に固定されている。モータ６３に通電すると、コイルスプリング６４の弾性力に抗してシェード部６２が反時計方向に回転し、開位置に移動する。モータ６３への通電を停止すると、コイルスプリング６４の弾性力によってシェード部６２は時計方向に回転し、ハウジング４２２に固定されたストッパ６５によってそれ以上の時計方向の移動が阻止されて閉位置に移動する。

このように、本実施形態のＨＵＤ４２において、ＨＵＤ４２の電源ＯＦＦ時に画像生成部４２４への太陽光の入射が阻止されているため、車両の不使用時などＨＵＤ４２の不使用時に画像生成部４２４が太陽光によって加熱されることが阻止されている。また、ＨＵＤ４２の使用時にはシェード部６２が開位置に移動されるので、ＨＵＤ４２の使用を妨げない。
また本実施形態のＨＵＤ４２によれば、コイルスプリング６４とストッパ６５によって閉位置を維持することができるため、ＨＵＤ４２の非使用時にエネルギーを消費することなく閉位置を維持することができる。

図６は、本発明の変形例に係るＨＵＤ４２の図４と同様の図である。
図６に示したように、画像生成部４２４の温度を検出する温度センサ６６または、太陽光の強度または画像生成部４２４から出射される光の強度を測定する光センサ６７の出力に応じて、シェード部６２が閉位置または開位置へ移動するように構成されていてもよい。

図６に示したように、温度センサ６６や光センサ６７は、画像生成部４２４内あるいはハウジング４２２内部に設けることができる。モータ６３は、モータ制御部５３１に接続されている。モータ制御部５３１によってモータ６３の動作が制御される。モータ制御部５３１は、温度センサ６６や光センサ６７の出力に応じてモータ６３を駆動するように構成してもよい。このような構成によれば、画像生成部４２４に所定強度以上の光が入射して加熱されようとしているとき、あるいは、画像生成部４２４が所定温度以上となっているときに、画像生成部４２４へのそれ以上の太陽光の入射を遮ることができる。

このように構成した場合、シェード部６２が閉位置へ移動している時に、ＨＵＤ４２の使用不可を知らせる報知手段６８が作動するように構成されていることが好ましい。図６に示した例では、報知手段６８はインジケータである。インジケータ６８を点灯させることにより、ＨＵＤ４２の使用不可を知らせる。
シェード部６２が閉位置移動している時は、ＨＵＤ４２を作動させようとすると画像生成部４２４に太陽光が入射してしまうので、ＨＵＤ４２を作動させることが好ましくない。このような場合に、本変形例のＨＵＤ４２によれば報知手段６８により乗員に使用不可であることを知らせることができる。

本変形例において、シェード部６２に蓄光部材６９が設けられている。この蓄光部材６９は、シェード部６２が閉位置に位置する時に、集光された太陽光が入射する。このため、蓄光部材６９は効率よく光のエネルギーを蓄積することができる。蓄光部材６９は、シェード部６２が開位置に位置するときに発光してＨＵＤ４２の装飾性を高めることができる。なお、蓄光部材６９の代わりに／または追加して太陽電池をシェード部６２に設けてもよい。

本変形例において、蓄光部材６９および／または太陽電池が設けられたシェード部６２は、凹面鏡４２８よりも画像生成部４２４に近い位置に設けられていることが好ましい。凹面鏡４２８から遠くに位置するほど、太陽光の集光の度合いが高まる。蓄光部材６９および／または太陽電池が凹面鏡４２８よりも画像生成部４２４に近い位置に設けられていると、より集光の度合いが高い太陽光を受けることができる。

なお、上述した実施形態では、反射部が凹面鏡４２８のみを備える構成を説明したが、反射部が凹面鏡４２８と平面鏡とを備えた構成としてもよい。画像生成部４２４から出射された光が、レンズ４２６、スクリーン４２７を通過した後に平面鏡で反射され、平面鏡で反射された光が凹面鏡４２８に入射するように構成してもよい。このような構成によれば、光の経路の設計自由度を高められるため、ＨＵＤ４２をコンパクトに構成しやすい。

また、上述した実施形態では、シェード部が回転により開位置と閉位置とに移動する構成を説明したが、本発明はこの例に限られない。シェード部は、開位置と閉位置とを平行移動する板状の部材としても構成できる。あるいはシェード部は、開位置に位置するときは折り畳まれており、閉位置に位置するときに展開するような部材としても構成できる。

また、上述した実施形態では、画像生成部から出射した光が反射部で反射され、ウインドシールドに入射する構成を説明したが、本発明はこれに限られない。画像生成部から出射した光が反射部で反射され、ウインドシールドとは異なるコンバイナに入射する構成を採用してもよい。コンバイナで画像を表示させる構成であっても、上述したように太陽光が反射部で集光されて画像生成部に入射する恐れがある。本発明によれば、シェード部によって画像生成部を保護することができる。

<第三実施形態>
本発明の第三実施形態は、より有用な情報を提供する車両用ヘッドアップディスプレイシステムを提供する。
本実施形態のヘッドアップディスプレイの基本的な構成は、上述した第一実施形態のヘッドアップディスプレイと同様である。そこで、同様の構成部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図７は、本実施形態に係るＨＵＤシステム７０を含む車両システム２Ａのブロック図である。図７に示したように、本実施形態に係るＨＵＤシステム７０は、光源ユニット２１とＬｉＤＡＲ５とカメラ６を有するヘッドランプ２０と、ＨＵＤ４２と、表示制御部４３を含んでいる。

図８は、本実施形態のＨＵＤ４２の模式図である。図８に示したように、本実施形態のＨＵＤ４２は、車両１に設けられ、所定の画像を車両１の乗員に向けて表示するように構成されている。ＨＵＤ４２は、上方に開口したハウジング４２２と、ハウジング４２２の開口を覆う出射窓４２３（透明カバー）と、ハウジング４２２と出射窓４２３で形成される画像形成室Ｓ１（収容部）の内部に設けられた、所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部４２４と、画像生成部４２４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、光を反射させる反射部４２８と、を有する画像生成ユニットを備えている。

図９は、車両１が二つの建物の間から前方の道路へ進入しようとしている様子を上方から見た図である。図９に示したように、センサ５やカメラ６は、運転席とは異なる位置に設けられている。本実施形態においては、ＬｉＤＡＲ５とカメラ６がヘッドランプ２０に設けられている。このようにＬｉＤＡＲ５とカメラ６が運転席とは異なる位置に設けられているため、ＬｉＤＡＲ５とカメラ６の視野は、運転者の視野と異なっている。このため、図９に示したように、物体ＡはＬｉＤＡＲ５とカメラ６と運転者から視認されるが、物体ＢはＬｉＤＡＲ５とカメラ６には視認されているが運転者からは視認されない。

具体的には、ヘッドランプ２０は運転席よりも前方に設けられている。このため、ＬｉＤＡＲ５とカメラ６は物体Ｂを建物Ｃ１で遮られずに捉えることができるが、運転者からは建物Ｃ１で遮られてしまい物体Ｂを認識することができない。
そこで本実施形態のＨＵＤシステム７０によれば、図１０に示した処理を実行することにより、運転者から認識できない物体ＢをＨＵＤ４２で表示することにより、運転者に知らせることができる。図１０は、本実施形態に係るＨＵＤ４２を制御する表示制御部４３が実行するフローチャートである。図１０に示した処理は、図９に示したシチュエーションで実行される。図１０に示した処理は表示制御部４３により実行される。表示制御部４３は、特に、以降で説明するステップＳ０４を実行する判断部４３１と、ステップＳ０６を実行する画像出力部４３２と、を備えている（図７参照）。

まず表示制御部４３は、ＬｉＤＡＲ５とカメラ６からセンシングしたデータを取得する（ステップＳ０１）。次に表示制御部４３は、ＬｉＤＡＲ５とカメラ６から取得したデータに基づき、ＨＵＤ４２で表示すべき物体があるか否かを判定する（ステップＳ０２）。表示すべき物体とは、運転者に注意を喚起すべき、歩行者や自転車、自動車などである。以降の説明において、表示すべき物体のことを対象物と呼ぶ。対象物がないと判定すると（ステップＳ０２：Ｎｏ）、表示制御部４３は再びステップＳ０１に戻る。

対象物があると判定した場合（ステップＳ０２：Ｙｅｓ）、表示制御部４３はＬｉＤＡＲ５とカメラ６から取得したデータに基づき対象物の位置を特定する（ステップＳ０３）。例えば、ＬｉＤＡＲ５の出力には、検出対象の方位角と立体角と距離のデータが含まれている。このため、ＬｉＤＡＲ５の出力から対象物の位置を特定することができる。あるいは、カメラ６が２つの異なる位置に設けられた撮像素子を有したステレオカメラの場合には、双方の撮像素子から作成した画像を比較することにより、対象物の位置を特定することができる。

次に表示制御部４３は、対象物が運転者の死角にあるか否かを判定する（ステップＳ０４）。運転者の死角とは、正確には、運転者の目を起点として定義される領域である。しかしながら、本実施形態では、運転者の死角を、運転席のヘッドレストの中心位置から所定距離前方の仮想的な点を起点として定義している。このように定義することにより、表示制御部４３は運転者の死角を、運転者の頭の高さや顔の向きの変動によらず、固定された点から広がる領域として扱うことができる。本実施形態において、運転者の死角の起点を表す情報は、メモリに読み出し可能に記録された固定値である。

前方に障害物が無い場合、運転者の死角は、この仮想的な起点と、車両１のフロントピラーなどの車両１の構造物に基づいて決定される。また、表示制御部４３が、建物や塀、樹木、あるは他の車両１などのそれより先が見通せず、かつ、一定の面積を有する障害物が前方に出現したと判断したときに、これらの障害物を考慮して運転者の死角を再計算する。前方に障害物が現れると、起点からこれらの障害物を通る直線群により形成される領域のうち、障害物の起点とは反対側の領域が死角として新たに追加される。このようにして逐次計算される運転者の死角情報が、ステップＳ０４に用いられる。

表示制御部４３は、運転者の死角を読み出し、この領域内に対象物が位置しているか否かを判定する。対象物が運転者の死角内に位置していないと判定すると（ステップＳ０４：Ｎｏ）、表示制御部４３は通常の方法で対象物を表示する（ステップＳ０５）。

例えば表示制御部４３は、ＨＵＤ４２によって、図９に示した物体Ａを強調するように通常の方法で表示する。図１１は、ＨＵＤ４２により画像が表示されるウインドシールド１８を示している。図１１には、前方の左方に建物Ｃ１、前方の右方に建物Ｃ２が、それぞれウインドシールド１８を介して見える様子が描かれている。図１１に示したように例えば、物体Ａ（歩行者）が運転者の注意を引きやすいように、表示制御部４３はＨＵＤ４２に物体Ａを囲む赤い枠Ａ’を表示させる。このように、通常の方法で表示するとは、既に運転者から見えている対象物を強調する画像を表示することを言う。通常の方法の表示とは、赤い枠Ａ’を表示することに限られず、他の色を使ってもよいし、枠以外の表示を行ってもよい。もっとも、対象物は既に運転者が視認されているのだから、表示制御部４３は、対象物そのものを示す画像を表示することはない。

一方、対象物が運転者の死角外に位置していると判定すると（ステップＳ０４：Ｙｅｓ）、表示制御部４３は、対象物を示す画像を生成しウインドシールド１８に該画像を表示させる（ステップＳ０６）。
例えば表示制御部４３は、建物Ｃ１が存在しなければ運転者から見える位置に、歩行者Ｂを示す画像Ｂ’を表示させる。歩行者Ｂを示す画像Ｂ’は、歩行者Ｂを撮像したカメラ６からの出力を用いてもよいし、単に歩行者を示すマーク、あるいは何らかの物体があることを示すだけのマークを用いてもよい。表示制御部４３は、このような画像Ｂ’を点滅させて表示させ、建物Ｃ１の背後に歩行者（物体）Ｂがいることを強調する。このように、対象物が運転者から視認できない場合は、表示制御部４３は、対象物を示す画像Ｂ’を表示する。対象物を示す画像Ｂ’とは、対象物そのもののカメラ画像、または、対象物を模した画像である。

このように本実施形態に係る車両用ヘッドアップディスプレイシステム７０は、車両１に設けられ、所定の画像を車両１の乗員に向けて表示するように構成されている。本車両用ヘッドアップディスプレイシステム７０は、
車載センサ５，６から取得した情報に基づいて対象物を検出し、対象物の位置を特定する検出部４３３と、
対象物が、運転者の死角の内か否かを判断する判断部４３１と、
死角の内に対象物があると判断部が判断した信号を取得したら、対象物を示す画像Ｂ’を生成して表示部に表示させる画像出力部４３２を有する。

本実施形態に係る車両用ヘッドアップディスプレイシステム７０によれば、運転者の死角の内に対象物がある場合に、ＨＵＤ４２により該対象物を示す画像が表示されるので、運転者は係る情報に基づいて運転をすることができる。

また本実施形態に係る車両用ヘッドアップディスプレイシステム７０は、運転者の死角の内に対象物があると判断部４３１が判断した場合と、運転者の死角の外に対象物があると判断部４３１が判断した場合とで、互いに異なる態様でＨＵＤ４２による表示をする。
本実施形態においては、表示制御部４３は運転者の死角の外に対象物があると判断した場合、対象物そのものを表す画像ではなく、その対象物を強調するような画像Ａ’を生成し、ウインドシールド１８に表示させる。一方で、表示制御部４３は運転者の死角の内に対象物があると判断した場合、対象物そのものの画像あるいは対象物を示す画像Ｂ’を生成し、ウインドシールド１８に表示させる。
このため、運転者は、運転者が見えていない物体と、運転者が見えている物体とを区別して把握することができる。

また本実施形態に係る車両用ヘッドアップディスプレイシステム７０は、ヘッドランプ２０またはリアコンビネーションランプ内に設けられている車載センサ６を有している。
ヘッドランプ２０またはリアコンビネーションランプは、運転席から離れた位置に設けられている。このため、センサ６の視野角は運転者の視野角と大きく異なるので、運転者の死角に位置する物体を認識しやすい。このため、ヘッドランプ２０またはリアコンビネーションランプ内に設けられているセンサ６は、車両用ヘッドアップディスプレイシステム７０に適している。

なお、表示制御部４３は上述した実施形態のように車両１に搭載されていてもよいし、ＨＵＤ４２に搭載されていてもよい。

また、上述した実施形態では、ＨＵＤ４２がウインドシールド１８に画像を表示させる例を説明したが、本発明はこれに限られない。ＨＵＤ４２は車室内に設けられたコンバイナに画像を表示させてもよい。

例えば車両１の後方の情報を取得するリアカメラ６の出力に基づいてコンバイナに車両１の後方の様子を示すカメラ画像を表示させ、さらに該カメラ画像のうちで本来であれば見えない対象物（運転者の死角内に位置する対象物）を車両１の後方の情報を取得するリアＬｉＤＡＲ５で特定し、表示制御部４３はリアＬｉＤＡＲ５で特定した対象物を示す画像を生成してカメラ画像にオーバーラップさせて表示させてもよい。この場合、リアカメラ６とリアＬｉＤＡＲ５とは異なる位置に設ける。

このように、本発明の変形例に係る車両用ヘッドアップディスプレイシステム７０は、車両１に設けられ、所定の画像を前記車両１の乗員に向けて表示するように構成されている。本車両用ヘッドアップディスプレイシステム７０は、
車両１の周囲の情報を取得するカメラ６と、
カメラから取得した画像を表示するウインドシールドまたはコンバイナと、
車載センサ５から取得した情報に基づいて対象物を検出し、対象物の位置を特定する検出部４３３と、
対象物が、カメラ６から視認できない領域に位置するか否かを判断する判断部４３１と、
カメラ６から視認できない領域に対象物があると判断部４３１が判断した信号を取得したら、対象物を示す画像を生成してウインドシールドまたはコンバイナに表示させる画像出力部４３２を有する。

また、本車両用ヘッドアップディスプレイシステム７０は、車両１の側方の情報を取得するセンサ５やカメラ６を含んでいてもよい。運転者の死角となる車両１の側方の情報をこれらセンサ５やカメラ６が取得し、センサ５やカメラ６が取得した情報をＨＵＤ４２で表示することにより、運転者に車両１の周囲の情報をさらに多く提供することができる。このように車両１の側方の情報を取得するセンサ５やカメラ６を含む車両用ヘッドアップディスプレイシステム７０は、車両１の側方の情報を取得するカメラの画像を表示するコンバイナを含むことが好ましい。

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

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

本出願は、2019年3月19日出願の日本特許出願（特願2019-51485）、2019年3月19日出願の日本特許出願（特願2019-51486）、2019年3月19日出願の日本特許出願（特願2019-51487）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。

本発明によれば、透明カバーに塵や埃が積もりにくいヘッドアップディスプレイが提供される。

１：車両
２，２Ａ：車両システム
３：車両制御部
４：車両用表示システム
５：車載センサ
６Ａ：外部カメラ
６Ｂ：内部カメラ
７：レーダ
１０：無線通信部
１１：記憶装置
１２：ステアリングアクチュエータ
１３：ステアリング装置
１４：ブレーキアクチュエータ
１５：ブレーキ装置
１６：アクセルアクチュエータ
１７：アクセル装置
１８：ウインドシールド
２０：ヘッドランプ
２１：光源ユニット
４２：ヘッドアップディスプレイ
４３：表示制御部
４５：路面描画装置
５０：クリーナ
５１：送風装置
５２：ノズル
５３：導風管
５４：整流部
５５：羽根車
５６：モータ
５７：取込口
５８：センサ
５９：インジケータ
６０：カバー部材
６１：回転軸部
６２：シェード部
６３：モータ
６４：コイルスプリング
６５：ストッパ
６６：温度センサ
６７：光センサ
６８：インジケータ
６９：蓄光部材
７０：車両用ヘッドアップディスプレイシステム
４２０：ＨＵＤ本体部
４２２：ハウジング
４２３：透明カバー
４２３：出射窓
４２４：画像生成部
４２５：制御基板
４２６：レンズ
４２７：スクリーン
４２８：凹面鏡
４２９：隔壁
４３１：判断部
４３２：画像出力部
４３３：検出部
５３１：モータ制御部

Claims (5)

1. 車両に設けられ、所定の画像を前記車両の乗員に向けて表示するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、
   前記所定の画像を生成するための光を出射する画像生成部と、
   前記画像生成部により出射された光をウインドシールドへ照射させる、少なくとも凹面鏡を含む反射部と、
   前記画像生成部へ光が入射することを遮ることが可能なシェード部と、を有し、
   前記シェード部は、
   前記画像生成部と前記凹面鏡との間の光路を遮る閉位置と、
   前記画像生成部と前記凹面鏡との間の光路を遮らない開位置と、に移動可能に設けられており、
   前記シェード部に太陽電池または畜光部材が設けられている、車両用ヘッドアップディスプレイ。
2. 前記ヘッドアップディスプレイの電源ＯＦＦ時に、前記シェード部が前記閉位置へ移動し、
   前記ヘッドアップディスプレイの電源ＯＮ時に、前記シェード部が前記開位置へ移動するように構成されている、請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ。
3. 前記画像生成部の温度を検出する温度センサまたは、太陽光の強度または前記画像生成部から出射される光の強度を測定する光センサの出力に応じて、前記シェード部が前記閉位置または前記開位置へ移動するように構成されている、請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ。
4. 前記シェード部が前記閉位置へ移動している時に、ヘッドアップディスプレイの使用不可を知らせる報知手段が作動するように構成されている、請求項３に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ。
5. 前記畜光部材が設けられた前記シェード部は、前記凹面鏡よりも前記画像生成部に近い位置に設けられている、請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ。

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