(57)【要約】【課題】ヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置において、光出射器をヘルメットの顎部に省スペースに収容する。【解決手段】ヘルメット（１０１）に搭載されるＨＵＤ装置（３）において、ユーザがコンバイナ（８３）越しに虚像として視認可能な表示像を形成するための表示光を投射する投射モジュール（３９）を備え、投射モジュールは、ヘルメットの顎部（１１１）における左右両側に分けて内蔵された、表示光を出射する光出射器（５７）と、光出射器によって出射された表示光をコンバイナに向けて反射する凹面ミラー（５９）とを備え、光出射器は、ＬＥＤ（６１）が設けられた第１構成部（５７Ａ）と、表示素子（６３）が設けられた第２構成部（５７Ｂ）とを備え、第１構成部は、第２構成部の下側から凹面ミラー側に向けて延びている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘルメットに搭載されるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記ヘルメットを着用したユーザの眼前に位置する光透過性と光反射性を兼ね備えた被投射体に対し、ユーザが当該被投射体越しに虚像として視認可能な表示像を形成するための表示光を投射する投射モジュールを備え、
前記投射モジュールは、前記ヘルメットの顎部における左右両側に分けて内蔵された、前記表示光を出射する光出射器と、該光出射器によって出射された表示光を前記被投射体に向けて反射するミラーと、を備え、
前記光出射器は、光を発する光源を有し、当該光源からの光が通過する第１光路を形成する第１構成部と、当該第１光路の下流側に接続されて当該第１光路を通過した光が導入される第２光路を形成するとともに、当該第２光路を通過した光を利用して表示光を生成する表示素子を有する第２構成部と、を備え、
前記第１構成部は、前記第１光路が左右方向及び上下方向の一方に延びるように設けられ、
前記第２構成部は、前記第２光路が左右方向及び上下方向の他方に延びるように設けられている
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記第１構成部は、前記第１光路が前記ヘルメットの顎部における前記ミラー側から反ミラー側へ向けて延びるように設けられ、
前記第２構成部は、前記第１構成部における前記第１光路の下流側から上方へ延びるように設けられている
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記第２構成部は、前記表示素子によって生成された表示光を当該第２構成部の上側から前記ミラー側へ向けて出射するように構成されている
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載されたヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記第１構成部は、第１光源と、当該第１光源とは異なる方向の光軸を有する第２光源と、前記第１光源からの光および前記第２光源からの光を合成し、合成した光を出射する光合成部材とを有している
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項４に記載されたヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記第１構成部は、前記光合成部材から出射された光を集光する複数枚のレンズを有している
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項５に記載されたヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記光合成部材および前記レンズは、前記第１光路の延びる方向に互いに間隔をあけて配設されている
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項７】
ヘッドアップディスプレイ装置が搭載されたヘルメットであって、
前記ヘッドアップディスプレイ装置は、前記ヘルメットを着用したユーザの眼前に位置する光透過性と光反射性を兼ね備えた被投射体に対し、ユーザが当該被投射体越しに虚像として視認可能な表示像を形成するための表示光を投射する投射モジュールを備え、
前記投射モジュールは、前記ヘルメットの顎部における左右両側に分けて内蔵された、前記表示光を出射する光出射器と、該光出射器によって出射された表示光を前記被投射体に向けて反射するミラーと、を備え、
前記光出射器は、光を発する光源を有し、当該光源からの光が通過する第１光路を形成する第１構成部と、当該第１光路の下流側に接続されて当該第１光路を通過した光が導入される第２光路を形成するとともに、当該第２光路を通過した光を利用して表示光を生成する表示素子を有する第２構成部と、を備え、
前記第１構成部は、前記第１光路が左右方向及び上下方向の一方に延びるように設けられ、
前記第２構成部は、前記第２光路が左右方向及び上下方向の他方に延びるように設けられている
ことを特徴とするヘルメット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ヘルメットに搭載されるヘッドアップディスプレイ装置およびヘッドアップディスプレイ装置が搭載されたヘルメットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動二輪車を運転する際に着用されるヘルメットにヘッドアップディスプレイ（Head Up Display）装置（以下「ＨＵＤ装置」と称する）を搭載することにより、当該ヘルメットを着用したユーザ（運転者）に対し、車速などの車両情報、ナビゲーションシステムによる地図情報、警告情報といった各種情報を虚像として視界前方に視認させるようにして、車両運転時の利便性や安全性を高めることが知られている。
【０００３】
ヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置は、表示する情報に応じた表示光を投射する投射モジュールと、投射モジュールによって投射された表示光をヘルメットの着用者であるユーザの眼に向けて反射するコンバイナとを備える。コンバイナは、ハーフミラーからなり、ヘルメットの前部に設けられた窓開口内でユーザの前方視界に入る位置に配置され、ユーザの前方からの光を透過させる。したがって、ユーザは、コンバイナ越しに風景と重畳した状態で表示光による虚像（表示像）を視認できる。このようなＨＵＤ装置の一例は、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−０３０５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
投射モジュールは、例えば、表示光を出射する光出射器と、光出射器によって出射された表示光を被投射体に向けて反射するミラーとを備える。これら光出射器およびミラーは、ヘルメットの均整を確保する点から、ヘルメットの顎部における左右両側に分けて内蔵することが考えられる。ここで、光出射器は、光源や、光源からの光を集光などするための複数枚のレンズ、これらレンズを透過した光を利用して表示光を生成する表示素子などをケースに収容した構造を有する。
【０００６】
このような光出射器において、光源から複数枚のレンズを経て表示素子までの複数の部品が同一方向に並べて配置された構成を採用すると、光出射器が一方向に長い態様となるため、ヘルメットの顎部に収容するのが困難となる。こうした態様の光出射器をヘルメットの顎部に収容するには、ヘルメットの顎部における光出射器の収容箇所を比較的大きく外方に迫り出させる必要がある。そのため、ヘルメットが大型化するし、ヘルメット外観の意匠性が損なわれてしまう。
【０００７】
本開示の技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置において、光出射器をヘルメットの顎部に省スペースに収容することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本開示の技術では、ＨＵＤ装置に用いられる光出射器を中程で折り曲げたような態様とした。
【０００９】
具体的には、本開示の技術は、ヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置を対象とする。
【００１０】
本開示の技術に係るＨＵＤ装置は、ヘルメットを着用したユーザの眼前に位置する光透過性と光反射性を兼ね備えた被投射体に対し、ユーザが当該被投射体越しに虚像として視認可能な表示像を形成するための表示光を投射する投射モジュールを備える。投射モジュールは、ヘルメットの顎部における左右両側に分けて内蔵された、表示光を出射する光出射器と、光出射器によって出射された表示光を被投射体に向けて反射するミラーとを備える。光出射器は、光を発する光源を有し、当該光源からの光が通過する第１光路を形成する第１構成部と、当該第１光路の下流側に接続されて当該第１光路を通過した光が導入される第２光路を形成するとともに、当該第２光路を通過した光を利用して表示光を生成する表示素子を有する第２構成部と、を備えている。第１構成部は、第１光路が左右方向及び上下方向の一方に延びるように設けられている。第２構成部は、第２光路が左右方向及び上下方向の他方に延びるように設けられている。
【００１１】
この構成によると、光出射部において、光源からの光が第１構成部の第１光路を通過して第２構成部の第２光路を通過した後、表示素子により利用される。そして、表示素子により生成された表示光はミラーに到達して被投射体に向けて照射される。例えば、第１光路が左右方向に延びるように光出射部の第１構成部が設けられ、第２光路が上下方向に延びるように第２構成部が設けられている場合には、光出射器が中程で折り曲げられたような態様になる。第１光路が上下方向、第２光路が左右方向に延びる場合も、光出射器が中程で折り曲げられたような態様になる。これにより、ヘルメットの顎部を外方に迫り出させることなく、光出射器をヘルメットの顎部に省スペースに収容することができる。
【００１２】
上記ＨＵＤ装置において、第１構成部は、第１光路がヘルメットの顎部におけるミラー側から反ミラー側へ向けて延びるように設けられ、第２構成部は、第１構成部における第１光路の下流側から上方へ延びるように設けられていてもよい。
【００１３】
また、第２構成部は、表示素子によって生成された表示光を当該第２構成部の上側からミラー側へ向けて出射するように構成されていてもよい。
【００１４】
また、第１構成部は、第１光源と、当該第１光源とは異なる方向の光軸を有する第２光源と、第１光源からの光および第２光源からの光を合成し、合成した光を出射する光合成部材とを有していてもよい。
【００１５】
また、第１構成部は、光合成部材から出射された光を集光する複数枚のレンズを有していてもよい。
【００１６】
また、光合成部材およびレンズは、第１光路の延びる方向に互いに間隔をあけて配設されていてもよい。
【００１７】
本開示の技術は、ＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットを対象とする。
【００１８】
本開示の技術に係るヘルメットでは、ＨＵＤ装置は、ヘルメットを着用したユーザの眼前に位置する光透過性と光反射性を兼ね備えた被投射体に対し、ユーザが当該被投射体越しに虚像として視認可能な表示像を形成するための表示光を投射する投射モジュールを備える。投射モジュールは、ヘルメットの顎部における左右両側に分けて内蔵された、表示光を出射する光出射器と、光出射器によって出射された表示光を被投射体に向けて反射するミラーとを備える。光出射器は、光を発する光源を有し、当該光源からの光が通過する第１光路を形成する第１構成部と、当該第１光路の下流側に接続されて当該第１光路を通過した光が導入される第２光路を形成するとともに、当該第２光路を通過した光を利用して表示光を生成する表示素子を有する第２構成部と、を備えている。第１構成部は、第１光路が左右方向及び上下方向の一方に延びるように設けられている。第２構成部は、第２光路が左右方向及び上下方向の他方に延びるように設けられている。
【００１９】
この構成によると、光出射部において、光源が設けられた第１構成部と表示素子が設けられた第２構成部とのうち一方の構成部を、他方の構成部の上下方向における一方側からミラー側に延びる構成としたので、ヘルメットの顎部を外方に迫り出させることなく、光出射器をヘルメットの顎部に省スペースに収容することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本開示の技術に係るＨＵＤ装置およびそれを搭載したヘルメットによれば、光出射器をヘルメットの顎部に省スペースに収容することができる。その結果、ヘルメットの均整を確保しつつ小型化を図ることができ、ヘルメットの顎部に投射モジュールを内蔵することに起因してヘルメット外観の意匠性を損なわないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施形態に係る情報提示システムの概略的な全体構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係る情報提示システムの概略的なブロック図である。
【図３】図３は、実施形態に係るＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットの正面図である。
【図４】図４は、実施形態に係るＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットの側面図である。
【図５】図５は、実施形態に係るＨＵＤ装置を構成する光出射器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、便宜上、ヘルメットおよびヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置について、ヘルメットを着用したユーザの顔の上下に相当する方向における上側を「上」、下側を「下」と称し、ヘルメットを着用したユーザの顔の前後に相当する方向における前側を「前」、後側を「後」と称し、ヘルメットを着用したユーザの顔の前方を向いてその顔の左右に相当する方向における左側を「左」、右側を「右」と称する。
【００２３】
＜情報提示システムの構成＞
図１は、この実施形態に係る情報提示システム１の概略的な全体構成図である。図２は、情報提示システム１の概略的なブロック図である。なお、図１において、二点鎖線の矢印は、表示光の経路および進行方向を示している。情報提示システム１は、自動二輪車のライダー（ユーザ）に向けて運転支援に寄与する情報を提示するシステムであって、図１および図２に示すように、自動二輪車のヘルメット１０１に搭載されたＨＵＤ装置３と、ＨＵＤ装置３に対して表示され得る各種情報を提供する情報端末５とを備えている。
【００２４】
− 情報端末の構成 −
情報端末５としては、スマートフォンと呼ばれる小型の多機能携帯電話機が用いられる。この情報端末５は、ＧＰＳ衛星Ｓからの電波を受信して測位情報を生成するＧＰＳ（Global Positioning System）受信機７と、外部との無線通信を行う無線通信モジュール９と、入出力装置としてのタッチパネル付き表示装置１１と、当該情報端末５の動作を総合的に制御するマイクロコンピュータ１３と、当該情報端末５を動作させるのに必要な電力を供給する電源１５とを備えている。
【００２５】
ＧＰＳ受信機７は、図示しないＧＰＳアンテナなどを備えて構成されている。ＧＰＳアンテナは、地球軌道に打ち上げられた複数のＧＰＳ衛星Ｓから送信されるＧＰＳ信号を受信する。ＧＰＳ受信機７は、ＧＰＳアンテナで受信したＧＰＳ信号に基づいて、情報端末５の現在位置（例えば緯度、経度および高度）の情報を取得する。このＧＰＳ受信機７は、マイクロコンピュータ１３からの要求に応じて、測位した情報端末５の位置情報をマイクロコンピュータ１３に含まれるメモリ２３に保存し、逐次更新する。
【００２６】
無線通信モジュール９は、インターネットなどの広域通信網である外部ネットワークＮと通信を行うネットワーク通信部１７と、ＨＵＤ装置３と近距離で無線通信を行う近距離通信部１９とを備えている。
【００２７】
ネットワーク通信部１７は、ＷｉＦｉ（Wireless Fidelity；登録商標）などの無線ＬＡＮ（Local Area Network）の機能やＬＴＥ（Long Time Evolution；登録商標）といったモバイル通信規格での通信機能を有している。このネットワーク通信部１７は、マイクロコンピュータ１３からの要求に応じて、外部ネットワークＮから地図情報や、工事や渋滞などに関する道路情報、ＧＰＳ受信機７で取得された現在位置に基づく周辺施設の情報、災害情報などのネット情報を受信して、マイクロコンピュータ１３に含まれるメモリ２３に一時的に蓄積する。
【００２８】
近距離通信部１９は、ブルートゥース（Bluetooth：登録商標）などの近距離無線通信規格での通信機能を有している。この近距離通信部１９は、マイクロコンピュータ１３からの要求に応じて、ＧＰＳ受信機７で取得された情報端末５の位置情報や、ネットワーク通信部１７で取得されたネット情報、後述する各種のアプリケーションソフトウェア（以下「アプリ」と称する）により取得されるアプリ情報、ＨＵＤ装置３によって表示する表示像についての表示項目や明るさなどの表示設定の情報を含む種々の情報をマイクロコンピュータ１３に含まれるメモリ２３から読み出して、無線通信によりＨＵＤ装置３へと送信する。
【００２９】
タッチパネル付き表示装置１１は、情報端末５の画面２１に画像を表示する表示装置と、ユーザがタッチした画面２１内の位置（触れた位置）を検出するタッチパネルとが一体化された電子装置であって、画像の出力機能とユーザ操作の入力機能とを兼ね備えている。情報端末５では、このタッチパネル付き表示装置１１へのタッチ操作により、各種アプリの実行や、後述の連携アプリ３３の実行時においてはＨＵＤ装置３での表示設定を行えるようになっている。
【００３０】
マイクロコンピュータ１３は、メモリ２３およびＣＰＵ（Central Processing Unit）２５を含んでいる。メモリ２３は、情報端末５を動作させるためのプログラムを含む様々な情報を一時的または恒久的に保存する。このメモリ２３は、典型的には、ＲＡＭ（Random Access Memory）とＲＯＭ（Read Only Memory）の組合せによって実現される。当該メモリ２３に記憶される各種のプログラムには、モバイルＯＳ（Operating System）や、モバイルＯＳ上で特定機能を実現すべく動作する複数のアプリが含まれている。
【００３１】
複数のアプリには、時刻アプリ２７、速度アプリ２９、ナビゲーションアプリ（以下「ナビアプリ」と称する）３１および連携アプリ３３が含まれている。これら複数のアプリ２７，２９，３１，３３は、情報端末５に予めインストールされてメモリ２３に保存されている。
【００３２】
時刻アプリ２７は、現在時刻を取得するソフトウェアである。この時刻アプリ２７では、例えば、基地局との通信で取得されるタイムスタンプやＧＰＳ受信機７で取得される時刻情報に基づき、さらにはＮＩＴＺ（Network Identity and Time Zone）やＮＴＰ（Network Time Protocol）といった時刻同期技術を用いて、現在時刻を取得する。
【００３３】
速度アプリ２９は、情報端末５の移動速度を検出するソフトウェアである。この速度アプリ２９では、例えば、ＧＰＳ受信機７で取得される情報端末５の位置情報に基づいて、情報端末５の移動速度を検出する。
【００３４】
ナビアプリ３１は、ユーザによって設定された目的地への経路案内を行うソフトウェアである。このナビアプリ３１では、例えば、ネットワーク通信部１７で取得された、またはメモリ２３に予め保存された地図情報と、ＧＰＳ受信機７で取得される情報端末５の位置情報とに基づいて、目的地への経路案内を行う。
【００３５】
連携アプリ３３は、近距離通信部１９による無線通信を用いてＨＵＤ装置３と連携し、ＨＵＤ装置３へアプリ情報やネット情報、ＨＵＤ装置３での表示設定の情報などの各種情報を送信して、ＨＵＤ装置３での表示機能を実現するためのソフトウェアである。
【００３６】
この連携アプリ３３では、ＨＵＤ装置３の表示設定を行えるようになっている。具体的には、表示設定として、ＨＵＤ装置３で表示する項目を現在時刻、移動速度および経路案内情報（ナビゲーション情報）を含む複数の項目から設定したり、ＨＵＤ装置３によって表示される表示像の明るさを設定したりできる。当該連携アプリ３３で設定された表示設定の情報は、メモリ２３に保存される。
【００３７】
ＣＰＵ２５は、典型的には、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integration Circuit）などによって実現される。このＣＰＵ２５は、各種データを処理するための演算を行い、無線通信モジュール９およびタッチパネル付き表示装置１１の動作と各種アプリ２７，２９，３１，３３の実行とを制御する。
【００３８】
マイクロコンピュータ１３は、ＣＰＵ２５の機能により、ＧＰＳ受信機７に現在位置の情報を取得させ、ネットワーク通信部１７に外部ネットワークＮとの接続を確立させてネット情報を収集すると共に、連携アプリ３３の実行により、近距離通信部１９にＨＵＤ装置３との接続を確立させ、時刻アプリ２７、速度アプリ２９およびナビアプリ３１の実行に応じた種々の処理によって取得したアプリ情報やネット情報、表示設定の情報をＨＵＤ装置３に送信する。
【００３９】
電源１５は、リチウムイオンバッテリなどの二次電池によって構成されている。当該電源１５は、無線通信モジュール９、タッチパネル付き表示装置１１およびマイクロコンピュータ１３に配線を介して電気的に接続されている。情報端末５は、図示しない電源スイッチで電源を入れる操作がされると、電源１５から無線通信モジュール９、タッチパネル付き表示装置１１およびマイクロコンピュータ１３に電力を供給して、ユーザの操作に応じた所定の動作をするようになっている。
【００４０】
− ＨＵＤ装置の構成 −
図３は、ＨＵＤ装置３が搭載されたヘルメット１０１の正面図である。図４は、ＨＵＤ装置３が搭載されたヘルメット１０１の側面図である。図５は、ＨＵＤ装置３を構成する光出射器５７の断面図である。なお、図３および図４において、二点鎖線の矢印は、図１と同様に表示光の経路および進行方向を示している。また、図５において、二点鎖線の矢印は、光出射器５７内での光の経路および進行方向を示している。ＨＵＤ装置３は、ヘルメット１０１を着用したユーザの視野に視覚情報を映し出す投射型表示装置である。
【００４１】
この実施形態に係るＨＵＤ装置３が搭載されるヘルメット１０１は、フルフェイス型のヘルメットであって、着用したユーザに視界を提供するための窓開口１０３が前部に形成されたヘルメット本体１０５と、ヘルメット本体１０５に対し取り替え可能に装着されて窓開口を開閉し得る透明なシールド１０７とを備えている。
【００４２】
ヘルメット本体１０５は、図示しないが、その外殻を構成するシェル（帽体）の内側に、発泡ポリスチレンなどからなる衝撃を吸収する緩衝体としてのライナー（不図示）が設けられた構造を有している。シールド１０７は、ヘルメット本体１０５における窓開口１０３の左右両側に留め具１０９などを用いて所定の角度範囲だけ回転可能に取り付けられており、上下方向への回動動作を以て窓開口１０３を開閉するようになっている。
【００４３】
シールド１０７は、窓開口１０３を閉じた状態で、窓開口１０３を通して飛び込む塵埃などの異物や風、紫外線などをブロックする機能を有している。このシールド１０７は、留め具１０９を外して取り外せるようになっている。当該シールド１０７には、天候や昼夜などによる外部環境の明るさに合わせて、無色透明なシールド、スモークシールドなどの色付き透明なシールド、ミラーシールドなどの光透過率の異なる様々なシールドが採用され得る。
【００４４】
ＨＵＤ装置３は、図１〜図４に示すように、外部との無線通信を行う無線通信モジュール３５と、当該ＨＵＤ装置３での表示機能を制御する制御モジュール３７と、表示光を生成して投射する投射モジュール３９と、投射モジュール３９から投射された表示光による表示像を虚像としてユーザに視認させるためのコンバイナユニット４１と、当該ＨＵＤ装置３へのユーザによる操作を入力するための操作ユニット４３と、当該ＨＵＤ装置３を動作させるのに必要な電力を供給する電源４５とを備えている。
【００４５】
無線通信モジュール３５は、ブルートゥースなどの近距離無線通信規格での通信機能を有している。この無線通信モジュール３５は、制御モジュール３７に含まれるマイクロコンピュータ５３からの要求に応じて、情報端末５の近距離通信部１９から送信されたネット情報やアプリ情報、表示設定の情報を受信し、マイクロコンピュータ５３に含まれるメモリ４９に保存する。この無線通信モジュール３５は、制御モジュール３７と共にＰＣＢ上に設けられ、ＰＣＢモジュール４７としてヘルメット本体１０５の顎部１１１左側に内蔵されている。
【００４６】
制御モジュール３７は、投射モジュール３９に備えられた光出射器５７での表示光の生成を制御する。この制御モジュール３７は、メモリ４９およびＣＰＵ５１を含むマイクロコンピュータ５３と、画像表示に関する処理を担当する集積回路であるＧＤＣ（Graphics Display Controller）５５とを有している。
【００４７】
メモリ４９は、ＨＵＤ装置３を動作させるためのプログラムを含む様々な情報を一時的または恒久的に保存する。このメモリ４９には、無線通信モジュール３５で受信したネット情報やアプリ情報、表示設定の情報も保存される。当該メモリ４９は、典型的には、ＲＡＭとＲＯＭの組合せによって実現される。
【００４８】
ＣＰＵ５１は、典型的には、ＩＣやＬＳＩ、ＡＳＩＣなどによって実現される。このＣＰＵ５１は、各種データを処理するための演算を行い、無線通信モジュール３５、投射モジュール３９およびＧＤＣ５５の動作を制御する。
【００４９】
ＧＤＣ５５は、メモリ４９に保存されたネット情報やアプリ情報、表示設定の情報に基づき、コンバイナユニット４１に含まれるコンバイナ８３を介してユーザに視認させる表示像のデータを生成する。このＧＤＣ５５で生成される表示像のデータは、情報端末５の連携アプリ３３の表示設定で設定された項目の情報を表す画像データである。マイクロコンピュータ５３は、ＣＰＵ５1の機能により、ＧＤＣ５５に表示像のデータを生成させ、その画像信号を投射モジュール３９に含まれる光出射器５７に出力させる。
【００５０】
投射モジュール３９は、ヘルメット本体１０５の顎部１１１に内蔵されている。この投射モジュール３９は、ＧＤＣ５５から入力される画像信号に基づいて表示像に対応する表示光を生成して出射する光出射器５７と、光出射器５７によって出射された表示光をコンバイナユニット４１に含まれるコンバイナ８３に向けて反射する凹面ミラー５９とを備えている。これら光出射器５７と凹面ミラー５９とは、ヘルメット１０１の顎部１１１における左右両側に分けて設けられている。
【００５１】
光出射器５７は、ヘルメット本体１０５の顎部１１１の左側でＰＣＢモジュール４７の近傍位置に内蔵されている。この光出射器５７は、ＨＵＤ装置３によって表示される表示像が情報端末５で設定された明るさレベルとなる光の強さで表示光を生成し、生成した表示光を凹面ミラー５９に向けて出射するものである。図５に示すように、光出射器５７は、光学部材を収容するケース６５を備えている。ケース６５は、左右方向に長い形状の第１構成部５７Ａと、第１構成部５７Ａの左側から上方へ突出する形状の第２構成部５７Ｂとを備えており、全体として左右方向の中程で直角に折り曲げられた態様とされている。第１構成部５７Ａの右側は、顎部１１１の左右方向中央部またはその近傍、あるいは左右方向中央部よりも左側に位置している。尚、第１構成部５７Ａの右側は、左右方向中央部よりも右側に位置していてもよい。また、第１構成部５７Ａの左側は、顎部１１１の左右方向中央部よりも左側に位置している。第１構成部５７Ａおよび第２構成部５７Ｂは、一体成形することもできるし、互いに別部材で形成した後、一体化することもできる。
【００５２】
第１構成部５７Ａは、光を発する光源としての第１ＬＥＤ（Light Emitting Diode）６１Ａおよび第２ＬＥＤ６１Ｂと、第１コリメータレンズ６７Ａおよび第２コリメータレンズ６７Ｂと、光合成部材６９と、複数枚のレンズ７１とを有している。第１ＬＥＤ６１Ａ、第２ＬＥＤ６１Ｂ、第１コリメータレンズ６７Ａ、光合成部材６９、第２コリメータレンズ６７Ｂ及びレンズ７１は、第１構成部５７Ａ内に収容され、第１構成部５７Ａによって保持されている。
【００５３】
第１ＬＥＤ６１Ａおよび第２ＬＥＤ６１Ｂは、第１構成部５７Ａ内において第２構成部５７Ｂとは反対側（右側）に配置されており、光軸が互いに直交するように設けられている。具体的には、第１ＬＥＤ６１Ａは、光軸が下方へ向く姿勢とされて第１構成部５７Ａの上壁部内面に固定されている。第２ＬＥＤ６１Ｂは、第１ＬＥＤ６１Ａとは異なる方向の光軸を有しており、第２ＬＥＤ６１Ｂの光軸は左へ向いている。したがって、第２ＬＥＤ６１Ｂは、第１構成部５７Ａの右端壁部の内面に、光軸が左へ向く姿勢とされて固定されている。尚、第１ＬＥＤ６１Ａ及び第２ＬＥＤ６１Ｂの光軸の向きは上述した向きに限られるものではなく、例えば、第１ＬＥＤ６１Ａを第１構成部５７Ａの下壁部内面に固定し、第１ＬＥＤ６１Ａの光軸を上方に向くようにしてもよい。
【００５４】
第１コリメータレンズ６７Ａは、第１ＬＥＤ６１Ａの光出射面に対して所定の間隔をあけた状態で対向するように配置され、第１構成部５７Ａの右側に固定されている。また、第２コリメータレンズ６７Ｂは、第２ＬＥＤ６１Ｂの光出射面に対して所定の間隔をあけた状態で対向するように配置され、第１構成部５７Ａの右側に固定されている。光合成部材６９は、ダイクロミックミラーなどの光学部材で構成されており、第１ＬＥＤ６１Ａから出射されて第１コリメータレンズ６７Ａを通過した光と、第２ＬＥＤ６１Ｂから出射されて第２コリメータレンズ６７Ｂを通過した光とを合成するように構成されている。光合成部材６９は、第１コリメータレンズ６７Ａと、第２コリメータレンズ６７Ｂとの間に配置されており、第１構成部５７Ａの右側に固定されている。光合成部材６９により、第１構成部５７Ａ内の光軸が右から左に向けて延びることになる。つまり、第１構成部５７Ａの内部には、第１ＬＥＤ６１Ａ及び第２ＬＥＤ６１Ｂからの光が通過する第１光路Ａが右側から左側へ延びるように形成されており、第１光路Ａの上流側が右側であり、下流側が左側である。そして、第１構成部５７Ａは、第１光路Ａがヘルメット本体１０５の顎部１１１における凹面ミラー５９側（右側）から反凹面ミラー５９側（左側）へ向けて延びるように設けられることになる。
【００５５】
レンズ７１は、光合成部材６９によって合成された各ＬＥＤ６１Ａ、６１Ｂからの光を集光などさせるための光学部材であり、この例では３枚設けられているが、これに限られるものではなく、２枚以下であってもよいし、４枚以上であってもよい。レンズ７１は、第１光路Ａの延びる方向に互いに間隔をあけて配設されている。また、レンズ７１は、光合成部材６９から左側に離れており、レンズ７１と光合成部材６９も第１光路Ａの延びる方向に互いに間隔をあけて配設されている。
【００５６】
第２構成部５７Ｂは、第１光路Ａの下流側に接続されて当該第１光路Ａを通過した光が導入される第２光路Ｂを形成する部分である。この実施形態では、第２構成部５７Ｂが第１構成部５７Ａの左側から上方へ突出しているので、第２光路Ｂは上方へ向けて延びている。第１構成部５７Ａと第２構成部５７Ｂとの共通部分、つまり第１構成部５７Ａの左端部または第２構成部５７Ｂの下端部には、第１構成部５７Ａにおいて複数のレンズ７１を透過した光を第２構成部５７Ｂの長手方向に沿う方向へ直角に反射するミラー７３が設けられている。
【００５７】
第２構成部５７Ｂは、第２光路Ｂを通過した光を利用して表示光を生成する表示素子６３を有している。表示素子６３は、第２構成部５７Ｂ内において、第１構成部５７Ａとは反対側の位置、即ち左壁部に固定されている。第２構成部５７Ｂ内には、表示素子６３の他、ミラー７３で反射させた光を集光などさせるためのレンズ７５と、レンズ７５を透過した光が入射するキューブ型の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarizing Beam Splitter）７７とが収容されている。偏向ビームスプリッタ７７の下面に、ミラー７３の反射光が入射されるようになっている。ミラー７３の反射光が偏向ビームスプリッタ７７に入射されると、左側面から出射されるようになっている。したがって、第２構成部５７Ｂの上側では、光路が左右に延びるように形成されることになる。
【００５８】
表示素子６３は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）などの反射型表示パネルである。表示素子６３の表示面は右に向いている。表示素子６３の表示面は、偏向ビームスプリッタ７７における光の入射側である下面と隣接する左側面に対して所定の隙間をあけた状態で対向するように設けられている。表示素子６３によって生成された表示光は、偏向ビームスプリッタ７７の左側面から入射して右側面から出射するようになっている。第２構成部５７Ｂのケース６５において、偏向ビームスプリッタ７７を挟んで表示素子６３とは反対側の位置には、表示素子６３によって生成された表示光を出射する光出射口７９が形成されている。この光出射口７９は、第１構成部５７Ａの長手方向に沿う方向において凹面ミラー５９に向かって開口している。つまり、第２構成部５７Ｂは、表示素子６３によって生成された表示光を当該第２構成部５７Ｂの上側から凹面ミラー５９側へ向けて出射するように構成されている。また、レンズ７５は、ミラー７３と偏向ビームスプリッタ７７との間に配置されており、第２構成部５７Ｂに固定されている。レンズ７５は、複数枚設けてもよい。
【００５９】
このような光出射器５７では、第１ＬＥＤ６１Ａおよび第２ＬＥＤ６１Ｂが発した光がそれぞれ第１コリメータレンズ６７Ａおよび第２コリメータレンズ６７Ｂを通過した後、光合成部材６９によって合成され、合成された光が第１光路Ａを左側へ進んでいく。第１光路Ａを進む光は、第１構成部５７Ａにある複数枚のレンズ７１を透過して集光などされる。このように集光などされた光は、ミラー７３により第２構成部５７Ｂの上側部位へ向けて反射されて、レンズ７５を通過して集光などされた後、偏向ビームスプリッタ７７にてＳ偏光とＰ偏光とに分離され、Ｓ偏光のみが表示素子６３に反射される。このＳ偏光に応じて表示素子６３から出射される表示光は、Ｐ偏光であるため、偏向ビームスプリッタ７７を透過して光出射口７９から凹面ミラー５９に向けて出射される。
【００６０】
凹面ミラー５９は、ヘルメット本体１０５の顎部１１１の左右方向中央部よりも右側に内蔵されている。したがって、凹面ミラー５９と光出射器５７とは左右方向に間隔をあけて配置されることになる。この凹面ミラー５９は、回転対称性を持たない自由曲面形状の反射面８１（図示では平面状）を有している。当該凹面ミラー５９は、光出射器５７から受けた表示光を、その反射面８１により、上方あるコンバイナユニット４１に含まれるコンバイナ８３に向けて反射すると共に、ユーザに視認される表示像が運転中の表示に適したサイズおよび位置となるように整形する。
【００６１】
コンバイナユニット４１は、凹面ミラー５９により反射された表示光を下方から受けてユーザが視認可能な方向に反射するコンバイナ８３と、コンバイナ８３をヘルメット１０１を着用したユーザの眼前に位置させるように支持する支持機構８５とを備えている。
【００６２】
コンバイナ８３は、透明または半透明な板状部品であって、回転対称性を持たない自由曲面形状（図示では平面状）の半透過反射面８７を有している。コンバイナ８３は、閉じた状態にあるシールド１０７の内側に位置するように配置される。当該コンバイナ８３は、光透過性と光反射性を兼ね備えた被投射体であって、ハーフミラーによって構成されている。ハーフミラーは、入射した光の一部を反射させて一部を透過させる性質を有している。
【００６３】
支持機構８５は、ヘルメット本体１０５の前部に設けられた窓開口１０３内でユーザの前方視界に入る位置にコンバイナ８３を支持する。コンバイナ８３は、ユーザの右眼Ｅの前方位置に配置され、支持機構８５により、半透過反射面８７をユーザの顔側に配置させ、後端が上方に位置する一方で前端が下方に位置する前傾姿勢で支持される。
【００６４】
支持機構８５は、上下方向に延びるステー８９を有している。ステー８９の上側部は、ヘルメット本体１０５の額部１１３に内蔵された図示しない保持具に保持されている。ステー８９の下端部には、左右方向に延びる回転軸９１を介してコンバイナ８３が連結されている。支持機構８５は、コンバイナ８３の回転軸９１周りの回転動作を以て、半透過反射面８７の向きを調整可能とされている。
【００６５】
操作ユニット４３は、図示しないが例えば、ヘルメット本体１０５のＰＣＢモジュール４７に対応する箇所に設けられている。この操作ユニット４３は、図示しないが、電源スイッチや操作スイッチを含んでいる。電源スイッチは、ＨＵＤ装置３の電源のオンおよびオフ（入切）を切り替える機能を持たせたプッシュボタン式のスイッチである。操作スイッチは、ＨＵＤ装置３の表示のオンおよびオフを切り替える機能を持たせたプッシュボタン式のスイッチである。
【００６６】
電源４５は、ヘルメット本体１０５の後頭部に内蔵されている。この電源４５は、リチウムイオンバッテリなどの二次電池によって構成されている。当該電源４５は、無線通信モジュール３５、制御モジュール３７および光出射器５７と電気的に接続されている。ＨＵＤ装置３は、操作ユニット４３にて電源スイッチに電源を入れる操作がされると、電源４５から無線通信モジュール３５、制御モジュール３７および光出射器５７に電力を供給して、操作スイッチの操作による表示のオンとオフの切り替えに応じた表示動作をするようになっている。
【００６７】
＜情報提示システムの動作＞
上記構成の情報提示システム１では、ＨＵＤ装置３の電源が入れられて、情報端末５で連携アプリ３３が実行されると、ネット情報やアプリ情報、表示設定の情報がＨＵＤ装置３で受信される。そして、受信したネット情報やアプリ情報に基づいて、表示設定の情報に含まれる予め設定された項目に対応する表示像のデータがＧＤＣ５５にて生成される。このとき、ＨＵＤ装置３の表示がオン状態であると、光出射器５７において、ＧＤＣ５５で生成された表示像のデータに対応する表示光が、情報端末５で設定された表示像の明るさレベルに対応する光の強さで生成される。この表示光は、光出射器５７から出射された後に凹面ミラー５９で反射されて、コンバイナ８３に投光され、コンバイナ８３でユーザの視界に入るようにさらに反射される。これにより、ユーザは、コンバイナ８３越しに前方視界の風景に重畳した状態で、表示光による表示像を虚像として視認させられる。
【００６８】
この実施形態に係るＨＵＤ装置３によると、光出射器５７において、ＬＥＤ６１が設けられた第１構成部５７Ａを、表示素子６３が設けられた第２構成部５７Ｂの下側から凹面ミラー５９側に延ばすようにしたので、ヘルメット本体１０５の顎部１１１を外方に迫り出させることなく、光出射器５７をヘルメット本体１０５の顎部１１１に省スペースに収容することができる。その結果、ヘルメット本体１０５の均整を確保しつつ小型化を図ることができ、ヘルメット本体１０５の顎部１１１に投射モジュール３９を内蔵することに起因してヘルメット１０１外観の意匠性を損なわないようにすることができる。
【００６９】
以上のように、本開示の技術の例示として、好ましい実施形態について説明した。しかし、本開示の技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須でない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることを以て、直ちにそれらの必須でない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００７０】
例えば、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００７１】
上記実施形態では、光出射器５７について、第１構成部５７Ａの長手方向を左右方向に沿わせ、第２構成部５７Ｂの長手方向を上下方向に沿わせた姿勢とされ、第１構成部５７Ａを第２構成部５７Ｂの下側に配置させた構成を例に説明したが、本開示の技術はこれに限らない。光出射器５７は、凹面ミラー５９側に表示光を出射するように構成されていれば、第１構成部５７Ａの長手方向を上下方向に沿わせ、第２構成部５７Ｂの長手方向を左右方向に沿わせる姿勢とされてもよいし、第１構成部５７Ａを第２構成部５７Ｂの上側に配置させる構成としても構わない。要は、光出射器５７において、第１構成部５７Ａおよび第２構成部５７Ｂのうち一方の構成部が他方の構成部の上下方向における一方側から凹面ミラー５９に向けて延びる構成を採っていればよい。
【００７２】
上記実施形態では、ＨＵＤ装置３について、ヘルメット１０１のシールド１０７とは別に被投射体として設けられたコンバイナ８３に対し、投射モジュール３９から表示光を投射する構成を例に挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限らない。ＨＵＤ装置３は、コンバイナ８３に代えてヘルメット１０１のシールド１０７を被投射体として用い、シールド１０７に対して投射モジュール３９から表示光を投射することで、シールド１０７越しに前方視界の風景に重畳した状態で表示光による表示像を虚像として表示するようになっていてもよい。
【００７３】
上記実施形態では、ＨＵＤ装置３と連携する情報端末５としてスマートフォンを例示したが、本開示の技術はこれに限らない。当該情報端末５は、スマートウォッチやタブレット端末、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）などのスマートフォンに類する機能を備えた端末であってもよく、外部ネットワークＮに接続する機能やＧＰＳ受信機７を備え、ＨＵＤ装置３と通信できるものあれば、その他の携帯型の情報端末であっても構わない。また、ＨＵＤ装置３は、情報端末５に代え、または情報端末５に加えて、自動二輪車と通信して同車に搭載された各種センサによる検知情報を受信して表示像とするようになっていてもよい。
【００７４】
上記実施形態では、光出射器５７に用いる表示素子６３としてＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）などの反射型表示パネルを例示したが、本開示の技術はこれに限らない。光出射器５７の表示素子６３には、例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示パネルやＶＦＤ（Vacuum Fluorescent Display）などの自発光型の表示素子が用いられてもよい。
【００７５】
上記実施形態では、投射モジュール３９が凹面ミラー５９を有しているとしたが、本開示の技術はこれに限らない。投射モジュール３９は、凹面ミラー５９に代えて、凸面ミラーまたは平面ミラーを有していてもよい。
【００７６】
上記実施形態では、ＨＵＤ装置３によりユーザに表示像として提示される情報が現在時刻、速度、経路案内の情報であるとしたが、本開示の技術はこれに限らない。これら現在時刻、速度、経路案内の情報は、ＨＵＤ装置３により提示し得る情報の一例に過ぎず、それら以外の自動二輪車の運転に寄与する情報であってもよく、情報端末５の連携アプリ３３で設定するなどして、走行地域の周辺施設の情報などといったユーザにとって有用なその他の情報がＨＵＤ装置３で表示する項目とされていても構わない。
【００７７】
上記実施形態では、ＨＵＤ装置３が搭載されたヘルメット１０１として、自動二輪車を運転する際に着用されるヘルメット１０１を例に挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限らない。ＨＵＤ装置３は、水上バイクや自転車などの二輪車、スノーモービル（雪上バイク）などの他の乗物において着用されるヘルメットにも勿論適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上説明したように、本開示の技術は、ヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置およびＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットについて有用である。
【符号の説明】
【００７９】
Ｅ…ユーザの眼
Ｎ…外部ネットワーク
Ｓ…ＧＰＳ衛星
１…情報提示システム
３…ＨＵＤ装置
５…情報端末
７…ＧＰＳ受信機
９…無線通信モジュール
１１…タッチパネル付き表示装置
１３…マイクロコンピュータ
１５…電源
１７…ネットワーク通信部
１９…近距離通信部
２１…画面
２３…メモリ
２５…ＣＰＵ
２７…時刻アプリ
２９…速度アプリ
３１…ナビアプリ
３３…連携アプリ
３５…無線通信モジュール
３７…制御モジュール
３９…投射モジュール
４１…コンバイナユニット
４３…操作ユニット
４５…電源
４７…ＰＣＢモジュール
４９…メモリ
５１…ＣＰＵ
５３…マイクロコンピュータ
５５…ＧＤＣ
５７…光出射器
５７Ａ…第１構成部
５７Ｂ…第２構成部
５９…凹面ミラー
６１…ＬＥＤ（光源）
６３…表示素子
６５…ケース
６７…コリメータレンズ
６９…光合成部材
７１…レンズ
７３…ミラー
７５…レンズ
７７…偏向ビームスプリッタ
７９…光出射口
８１…反射面
８３…コンバイナ（被投射体）
８５…支持機構
８７…半透過反射面
８９…ステー
９１…回転軸
１０１…ヘルメット
１０３…窓開口
１０５…ヘルメット本体
１０７…シールド
１０９…留め具
１１１…顎部
１１３…額部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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