(57)【要約】【課題】車両の種類が異なる場合であっても適切な位置に取付けることのできる車両用表示装置を提供する。【解決手段】車両用表示装置は、表示する画像の画像信号から映像光を生成して投射する画像生成部（５０）と、画像生成部に取付けられ、画像が投射されるコンバイナ（４００）と、画像生成部を車両に取付けるための板状の取付プレート（７１０）と、取付プレートが接続されると共に、車両のルームミラーを掴むようにしてルームミラーに取り付けられる一対の把持部（７２０，７３０，７４０）と、を備え、取付プレートは、画像生成部とルームミラーとの位置関係を規定するように、ルームミラーに当接する当接部（７１５）を有する。【選択図】図１５
2014040185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示する画像の画像信号から映像光を生成して投射する画像生成部と、
前記画像生成部に取付けられ、前記画像が投射されるコンバイナと、
前記画像生成部を車両に取付けるための板状の取付プレートと、
前記取付プレートが接続されると共に、前記車両のルームミラーを掴むようにして前記ルームミラーに取り付けられる一対の把持部と、を備え、
前記取付プレートは、前記画像生成部と前記ルームミラーとの位置関係を規定するように、前記ルームミラーに当接する当接部を有する、ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用表示装置であって、
前記当接部は、前記取付プレートにおいて、前記画像生成部が設置される面側とは反対側に延び、前記ルームミラーの上部のミラー面側から前記ルームミラーに当接する、ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用表示装置であって、
前記取付プレートは、前記一対の把持部と接続される位置の間隔より小さい幅でミラー面側に突出し、前記画像生成部が配置される面を有する突出部を更に有する、ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両用表示装置であって、
前記取付プレートは、平行に延びる一対の長孔を有し、
前記画像生成部は、前記画像生成部の２つの所定位置に前記一対の長孔を用いて取付ネジにより前記取付プレートと接続され、
前記長孔の幅は、前記２つの所定位置を結ぶ線が、前記長孔の延びる方向に対して垂直にも斜めにも取付けることができるように、前記取付ネジのネジ径よりも大きく形成されている、ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両用表示装置であって、
前記画像生成部は、
表示する画像の画像信号を生成して出力する回路基板を収納する基板収納部と、
光源を有し、前記回路基板から出力される画像信号に基づいて画像を生成し投射する光学ユニットと、を有し、
前記取付プレートは、前記基板収納部に取付けられ、
前記コンバイナは、前記光学ユニットを介して前記基板収納部に取付けられる、ことを特徴とする車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドアップディスプレイと呼ばれる車両用表示装置が知られている。ヘッドアップディスプレイは、車外から入る光を透過すると共に、車内に配置された光学ユニットから投射された画像を反射するコンバイナと呼ばれる光学素子を用いて、車外の風景に重畳して、情報を表示する表示装置である。ヘッドアップディスプレイは、車外の景色を視認している運転者が視線や焦点をほとんど変化させることなく光学ユニットから投射された画像の情報を認識することができるため、車両用の表示装置として近年注目を集めている。
【０００３】
特許文献１は、車両のダッシュボードに搭載させるヘッドアップディスプレイにおいて、Ｘ軸ステージ、Ｚ軸ステージ及び回転ステージを用いることにより、視認できる空間を調整することについて開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７８６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のヘッドアップディスプレイは、ダッシュボードに取付けられるものであるため、車両の種類によっては適切な位置に取付けることが難しい場合もある。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みてされたものであり、車両の種類が異なる場合であっても適切な位置に取付けることのできる車両用表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両用表示装置は、表示する画像の画像信号から映像光を生成して投射する画像生成部と、前記画像生成部に取付けられ、前記画像が投射されるコンバイナと、前記画像生成部を車両に取付けるための板状の取付プレートと、前記取付プレートが接続されると共に、前記車両のルームミラーを掴むようにして前記ルームミラーに取り付けられる一対の把持部と、を備え、前記取付プレートは、前記画像生成部と前記ルームミラーとの位置関係を規定するように、前記ルームミラーに当接する当接部を有する、ことを特徴とする車両用表示装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の車両用表示装置によれば、車両の種類が異なる場合であっても適切な位置に取付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の車両用表示装置であるヘッドアップディスプレイについて車両内部からの視野により示す斜視図である。
【図２】図１のヘッドアップディスプレイについてのウィンドシールド側からの視野により示す斜視図である。
【図３】光学ユニットの内部構成を光の経路と共に示す図である。
【図４】光学ユニットの内部構成を光の経路と共に示す図である。
【図５】光学ユニットの内部の一部及び基板収納部の内部の一部について示す図である。
【図６】図５において、ヒートシンク及びフレキシブルケーブルを取り外した際の様子について示す図である。
【図７】ルームミラーに取付けられたヘッドアップディスプレイの側面図である。
【図８】ルームミラーに取付けられたヘッドアップディスプレイの正面図である。
【図９】コンバイナに投射される画像（虚像）の視認領域について示す図である。
【図１０】コンバイナに投射される画像（虚像）の視認領域について示す図である。
【図１１】右ハンドル車用に取付けられたヘッドアップディスプレイにおいて、投射部及びコンバイナが取り外されたときの様子を示す図である。
【図１２】左ハンドル車用に基板収納部を付け替えたときの様子を示す図である。
【図１３】左ハンドル車用に付け替えられたヘッドアップディスプレイを示す図である。
【図１４】ルームミラーに取付けられた取付部材の斜視図である。
【図１５】取付部材の斜視図である。
【図１６】ルームミラーに取付けられた取付部材の側面図である。
【図１７】上側把持部に、取付プレート及び下側把持部が取付けられる様子について詳細に示す図である。
【図１８】下側把持部に、爪部材が取付けられる様子について詳細に示す図である。
【図１９】取付プレートの突出部の一対の長孔を用いて、ヘッドアップディスプレイの画像生成部が取付けられたときの様子を、下側からの視野により示す図である。
【図２０】取付プレートの突出部の一対の長孔を用いて、ヘッドアップディスプレイの画像生成部が取付けられたときの様子を、下側からの視野により示す図である。
【図２１】基板収納部の第１取付面が取付プレートに接するように取り付けられた場合の止めネジ部分の断面図である。
【図２２】基板収納部の第２取付面が取付プレートに接するように取り付けられた場合の止めネジ部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。かかる実施形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１１】
［本実施形態に係る車両用表示装置の外観構成］
本実施形態に係る車両用表示装置として、車両が備えるルームミラー（バックミラー）に取り付けられて使用されるヘッドアップディスプレイを例に挙げ、図１及び図２を参照して、その外観構成について説明する。図１は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１０を、このヘッドアップディスプレイ１０が取り付けられたルームミラー６００から車両の図示しないウィンドシールドの方に向かう視野により観察した態様を示す斜視図である。また図２は、同じく図示しないウィンドシールドからルームミラー６００の方に向かう視野により、ヘッドアップディスプレイ１０を観察した態様を示す斜視図である。以後の説明において、前後、左右及び上下で示される方向は、それぞれ車両の前方、後方、車両の左側方向、右側方向、車両が配置された路面に垂直で当該面から車両側の方向及びその反対方向を意味する。
【００１２】
ヘッドアップディスプレイ１０は、コンバイナ４００に虚像として表示される画像に係る画像信号を生成し、その生成された画像信号を光学ユニット２００に出力する回路基板１１１（図５参照）が収納された基板収納部１００を備える。回路基板１１１は、ナビゲーション装置やメディア再生装置などの図示しない外部装置から出力された画像信号が入力され、その入力された信号に対して所定の処理を行った後、光学ユニット２００に出力することもできる。この基板収納部１００が、ヘッドアップディスプレイ１０の構成要素の一つである後述する取付部材７００（図１４参照）と連結され、ルームミラー６００が取付部材７００に保持されることで、ヘッドアップディスプレイ１０がルームミラー６００に取り付けられる。なお、基板収納部１００と取付部材７００との連結、及び取付部材７００のルームミラー６００の保持に係る各機構の詳細については後述する。また、ヘッドアップディスプレイ１０の全体構成の説明及び理解の容易のため、図１及び図２では取付部材７００の記載を省略している。
【００１３】
ヘッドアップディスプレイ１０は、回路基板１１１から出力された画像信号が入力される光学ユニット２００を備える。光学ユニット２００は、光学ユニット本体２１０、及び投射部３００を備える。光学ユニット本体２１０には、後述する光源２３１、画像表示素子２４０、及び各種光学レンズなどが収納される。投射部３００には、後述する各種投射ミラー及び中間像スクリーン３６０が収納される。回路基板１１１が出力した画像信号は、光学ユニット本体２１０の上記各デバイス、及び投射部３００の上記各デバイスを介して、投射口３０１から凹面形状を有するコンバイナ４００に画像表示光として投射される。なお、本実施形態では画像表示素子２４０として反射型液晶表示パネルであるＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）を用いる場合を例示するが、画像表示素子２４０としてＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いてもよい。その場合、適用する表示素子に応じた光学系及び駆動回路で構成するものとする。
【００１４】
運転者であるユーザは投射された画像表示光をコンバイナ４００を介して虚像として認識する。図１では、投射部３００が「Ａ」の文字の画像表示光をコンバイナ４００に投射している。ユーザはコンバイナ４００を見ることで、「Ａ」の文字が、ユーザから例えば１．７ｍ〜２．０ｍ前方（車両前方）に表示されているかのように認識する、すなわち虚像４５０を認識することができる。ここで、投射部３００からコンバイナ４００に投射される画像表示光の中心軸を投射軸３２０と定義する。
【００１５】
詳細は後述するが、光学ユニット２００は基板収納部１００に対して回動可能な構成となっている。さらに、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１０では、投射部３００及びコンバイナ４００は光学ユニット本体２１０の所定の面に対して取付け向きが変更可能、また脱着可能な構成となっている。
【００１６】
［本実施形態に係る車両用表示装置の内部構成：光学系］
次にヘッドアップディスプレイ１０の内部構成について説明する。図３及び図４は、上述したヘッドアップディスプレイ１０の光学ユニット２００の内部構成について説明するための図である。図３は光学ユニット本体２１０の内部構成、及び投射部３００の内部構成の一部を画像表示光に係る光路とともに示す図である。図４は投射部３００の内部構成、及び光学ユニット本体２１０の内部構成の一部を、コンバイナ４００まで投射される画像表示光に係る光路とともに示す図である。
【００１７】
まず図３を参照して光学ユニット本体２１０の内部構成及び画像表示光に係る光路について説明する。光学ユニット本体２１０は、光源２３１、コリメートレンズ２３２、ＵＶ−ＩＲ（UltraViolet-Infrared Ray）カットフィルタ２３３、偏光子２３４、フライアイレンズ２３５、反射鏡２３６、フィールドレンズ２３７、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８、１／４波長板２３９、検光子２４１、投射レンズ群２４２、及びヒートシンク２４３を備える。
【００１８】
光源２３１は白色、又は青色、緑色、及び赤色の三色の光を発する発光ダイオードからなる。光源２３１には発光に伴い発生する熱を放冷するためのヒートシンク２４３が取り付けられている。光源２３１が発光した光は、コリメートレンズ２３２によって平行光に変えられる。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ２３３は、コリメートレンズ２３２を通過した平行光から紫外光及び赤外光を吸収し除去する。偏光子２３４は、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ２３３を通過した光を乱れのないＰ偏光へと変える。そしてフライアイレンズ２３５が、偏光子２３４を通過した光の明るさを均一に整える。
【００１９】
反射鏡２３６は、フライアイレンズ２３５の各セルを通過した光の光路を９０度変更する。反射鏡２３６で反射された光はフィールドレンズ２３７によって集光される。フィールドレンズ２３７が集光した光は、Ｐ偏光を透過するワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８及び１／４波長板２３９を介して、画像表示素子２４０に照射される。
【００２０】
画像表示素子２４０は、画素毎に赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを備えている。画像表示素子２４０に照射された光は、各画素に対応する色となり、画像表示素子２４０の備える液晶組成物によって変調が施され、Ｓ偏光の画像表示光となってワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８に向けて出射される。出射されたＳ偏光の光はワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８で反射され、光路を変えて検光子２４１を通過した後に投射レンズ群２４２へ入射される。
【００２１】
投射レンズ群２４２を透過した画像表示光は、光学ユニット本体２１０を出て投射部３００に入る。そして投射部３００が備える第１投射ミラー３５１が、入ってきた画像表示光の光路を変更する。
【００２２】
次に図４を参照して投射部３００の内部構成及び画像表示光に係る光路について説明する。投射部３００は、第１投射ミラー３５１、第２投射ミラー３５２、及び中間像スクリーン３６０を備える。
【００２３】
上述の通り、光学ユニット本体２１０の備えるワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８、検光子２４１、及び投射レンズ群２４２を通過した画像表示光の光路は、第１投射ミラー３５１及び第２投射ミラー３５２によって、コンバイナ４００へと向かう光路に変更される。その間で、第２投射ミラー３５２で反射された画像表示光に基づく実像が中間像スクリーン３６０で結像する。中間像スクリーン３６０で結像した実像に係る画像表示光は、中間像スクリーン３６０を透過し、コンバイナ４００に投射される。ユーザは上述の通り、コンバイナ４００を介して、この投射された画像表示光に係る虚像を前方に認識することになる。
【００２４】
以上のような内部構成とすることで、ユーザは、回路基板１１１から出力された画像信号に基づく虚像を、コンバイナ４００を介して現実の風景に重畳して視認することができる。
【００２５】
［本実施形態に係る車両用表示装置の内部構成：光学ユニット２００の内部構成詳細］
光学ユニット２００は基板収納部１００に対して回動可能な構成となっている。次に図５を参照して光学ユニット２００及び基板収納部１００の内部構成について、光学ユニット２００及び基板収納部１００の連接箇所の付近を中心に詳述する。
【００２６】
図５は、光学ユニット２００の内部の一部及び基板収納部１００の内部の一部について示す図である。この図５では、光学ユニット２００と基板収納部１００の連接箇所の付近が主に示されている。光学ユニット２００の備える光学系配置部２４５は、上述したヒートシンク２４３を除く各種デバイスが収納されている。そして、光学ユニット２００内における光学系配置部２４５の基板収納部１００側である基板収納部１００との連接箇所の付近には、ヒートシンク２４３と空間部２４８が設けられている。
【００２７】
回路基板１１１は、光学系配置部２４５に収納された画像表示素子２４０及び光源２３１を電気的に制御する。回路基板１１１と光学系配置部２４５に収納された画像表示素子２４０とは、配線であるフレキシブルケーブル２４６で接続されている。ここで、フレキシブルケーブル２４６は一例であり、フレキシ基板その他の電気信号を伝達する配線を使用することができる。光学ユニット２００は筐体の一面に光学ユニット側開口部２４７が形成され、基板収納部１００は筐体の一面に基板収納部側開口部１１２が形成されている。フレキシブルケーブル２４６は、これらの光学ユニット側開口部２４７及び基板収納部側開口部１１２を介して回路基板１１１と画像表示素子２４０を接続している。フレキシブルケーブル２４６は、基板収納部１００と光学ユニット２００の回動を自在にできるような長さを有することが好ましい。
【００２８】
図６は、図５の光学ユニット２００の内部の一部及び基板収納部１００の内部の一部について、上述したヒートシンク２４３及びフレキシブルケーブル２４６を取り外した際の様子について示す図である。
【００２９】
光学ユニット側開口部２４７及び基板収納部側開口部１１２はそれぞれ、所定の角度で広がる対向する２辺を有する形状、一例として所定の角度を有する略扇形の形状で形成されている。これによって、後述するように光学ユニット２００が基板収納部１００に対して回動された場合に、光学ユニット２００の光学ユニット側開口部２４７が設けられた面に係る筺体、ないし基板収納部１００の基板収納部側開口部１１２が設けられた面に係る筺体が、フレキシブルケーブル２４６に加える力を軽減することができる。従って、回動に伴いフレキシブルケーブル２４６が各筺体によって破損又は切断されることを防止することができる。
【００３０】
また、上述の通り光学ユニット２００内の基板収納部１００の連接箇所の付近には空間部２４８が設けられており、フレキシブルケーブル２４６は、光学ユニット２００内では主にこの空間部２４８に収納される。この空間部２４８を設けることで、フレキシブルケーブルの長さを余裕をもって確保することができる。従って、光学ユニット２００が基板収納部１００に対して回動された場合に、フレキシブルケーブル２４６に加えられる張力を軽減することができる。よって、回動に伴う張力でフレキシブルケーブル２４６が破損又は切断されることを防止することができる。
【００３１】
光学ユニット２００及び基板収納部１００とは、互いの回動の回動軸となる回動部材であるヒンジ１１３と、回動の角度範囲を制限する回動止め機構１１４とで連接されている。光学ユニット２００は、このヒンジ１１３を中心として所定の角度だけ、基板収納部１００に対して回動する。ここで、本実施形態ではヒンジ１１３を用いているが、その他の回動部材を使用することができる。
【００３２】
基板収納部１００の基板収納部側開口部１１２及び光学ユニット２００の光学ユニット側開口部２４７は上述した通り略扇形の形状からなる。基板収納部１００が光学ユニット２００に対して回動する場合には、基板収納部側開口部１１２及び光学ユニット側開口部２４７の両方により形成されるフレキシブルケーブル２４６を通すための開口は狭められることとなるが、基板収納部側開口部１１２及び光学ユニット側開口部２４７が略扇形の形状からなることにより、回動止め機構１１４による制限された角度範囲において、フレキシブルケーブル２４６を通すのに十分な開口は維持される。
【００３３】
なお、上述した基板収納部側開口部１１２及び光学ユニット側開口部２４７の形状は例示に過ぎず、回動に伴いフレキシブルケーブル２４６を破損等しない形状であればいかなる形状であってもよい。例えば、基板収納部側開口部１１２及び光学ユニット側開口部２４７の一方のみを所定の角度で広がる対向する２辺を有する形状に形成して、フレキシブルケーブル２４６に負荷がかからないようにしてもよい。
【００３４】
上述した通り、ヘッドアップディスプレイ１０は、光学ユニット２００と基板収納部１００とがヒンジ１１３を中心として回動可能な構成となっている。そしてコンバイナ４００は光学ユニット２００に設けられ、基板収納部１００は取付部材７００によってルームミラー６００に取り付けられている。以上のようにすることで、ユーザはルームミラーの観察角度の調整と、コンバイナ４００の観察角度の調整をそれぞれ独立して行うことができる。従って、ユーザはルームミラー６００を車両後方を適切に確認できる角度に調整するとともに、コンバイナ４００の視認角度を調整して歪みのない適切な画像（虚像）の認識を行うことが可能となる。
【００３５】
また、余裕のある長さが確保されたフレキシブルケーブル２４６を収納するための空間部２４８を光学ユニット２００内に設けたことで、光学ユニット２００の基板収納部１００に対する回動が自在となりユーザは上記各観察角度の調整を適切に実施することができ、回動により生じる張力がフレキシブルケーブル２４６を破損又は切断するのを防止することができる。
【００３６】
さらに、基板収納部側開口部１１２及び光学ユニット２００の光学ユニット側開口部２４７を上述した略扇形の形状とすることで、光学ユニット２００の基板収納部１００に対する回動により、光学ユニット２００及び基板収納部１００の各筺体外壁がフレキシブルケーブル２４６を破損又は切断するのを防止することができ、ユーザは上記各観察角度の調整を適切に実施することができる。
【００３７】
また、図３に示されたように、本実施形態では、反射鏡２３６及びワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８を用いることにより、画像表示光の光路を２回９０度方向に曲げている。そして、画像表示光は光源２３１での光の出射方向とは逆向き方向で投射部３００に出射される。このように画像表示光の経路をコの字型とすることにより、フレキシブルケーブル２４６を光源２３１とを近接させないように配線することができる（図５参照）。これにより、光源２３１から発生する電磁波による雑音が画像信号へ混入することを防ぐことができると共に、光源２３１で発生する熱によりフレキシブルケーブル２４６が損傷することも防ぐことができる。更に、光源２３１に近接して設置されるヒートシンク２４３もフレキシブルケーブル２４６から離れて配置されるため、フレキシブルケーブル２４６を収納する空間部２４８を設けることができる。
【００３８】
［ヒンジを用いた角度調整］
次に上述した光学ユニット２００の基板収納部１００に対する回動について詳述する。図７は、ルームミラー６００に取付けられたヘッドアップディスプレイ１０の側面図である。この図に示されるように、ルームミラー６００は、通常、運転者が車両後方を視認できるように運転者側に向けられる。つまり、ルームミラー６００のミラー面６０２が車両底面ないし走行路面に対し垂直な状態で運転者が運転を行うことはまれであり、通常、運転者はルームミラー６００のミラー面６０２を車両底面等と垂直な面に対して角度を有するように、ルームミラー６００の向きを傾ける。このためルームミラー６００にヘッドアップディスプレイ１０を取り付けると、ルームミラー６００の傾きに伴って基板収納部１００も車両底面等と平行な面に対して角度を有する。
【００３９】
本願の発明者は、多くの車両および様々なユーザに対してコンバイナ４００が提示する虚像を認識させる実験を行った結果、ルームミラー６００の長手方向と基板収納部１００の長手方向とが同じ方向となるようにヘッドアップディスプレイ１０を設置したときに、ユーザが虚像を歪みなく認識する位置となるようにコンバイナ４００および光学ユニット２００の角度を調整すると、多くの場合、ミラー面６０２と光学ユニット本体２１０の基準面２１２とのなす角度がおよそ１００度となることを実験により確認した。
【００４０】
ここで光学ユニット本体２１０の「基準面」とは、ルームミラー６００のミラー面６０２に対する光学ユニット本体２１０の傾きを測定するための基準として用いられる角度測定基準面である。基準面２１２の一例としては、光学ユニット本体２１０の光軸を含む平面またはそれと平行な平面である。基準面２１２の別の例としては、ヘッドアップディスプレイ１０を右ハンドル用に取り付けた際の下側の面である第１本体面２２１または第１本体面２２１と対向する面である第２本体面２２２、あるいはそれらの面と平行な平面である。光学ユニット本体２１０の「基準面」は、光学ユニット２００の基準面としてもよい。
【００４１】
上記の実験結果を鑑みて、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０は、ルームミラー６００の長手方向と基板収納部１００の長手方向とが同じ方向となるように、取付プレート７１０等からなる取付部材７００を用いてヘッドアップディスプレイ１０をルームミラー６００に取り付けたときに、ミラー面６０２と基準面２１２とのなす角度が所定の基準角度となるときに歪みのない最適な映像が提示できるように設計されている。具体的には、上述の条件において最適な映像が提示できるように、ヘッドアップディスプレイ１０の光学系を成す光学部の設計がなされている。
【００４２】
ここで「ヘッドアップディスプレイ１０の光学系を成す光学部」とは、基板収納部１００に収納されている回路基板１１１が出力した画像信号に基づいて画像表示光を生成して投射する系である。より具体的には、光学ユニット本体２１０中の、光源２３１、コリメートレンズ２３２、ＵＶ−ＩＲ（UltraViolet-Infrared Ray）カットフィルタ２３３、偏光子２３４、フライアイレンズ２３５、反射鏡２３６、フィールドレンズ２３７、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８、１／４波長板２３９、検光子２４１、および投射レンズ群２４２、投射部３００中の第１投射ミラー３５１、第２投射ミラー３５２、および中間像スクリーン３６０、ならびにコンバイナ４００の全てまたは、所定の一部分である。
【００４３】
また「所定の基準角度」とは、ミラー面６０２と基準面２１２とのなす角度であって、ヘッドアップディスプレイ１０の光学設計時に設計基準として想定する角度である。「所定の基準角度」は、多くの車両および様々なユーザに対して歪みのない最適な映像が提示できるように実験により定めればよい。所定の基準角度の一例としては鈍角であり、より具体的には１００度である。また、「所定の基準角度」は、図７においてはφを用いて示されている。
【００４４】
このように、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０はミラー面６０２と基準面２１２とのなす角度が所定の基準角度となるときを基準として光学系を成す光学部が設計されているので、通常の使用状態で想定されるルームミラー６００の傾きに対応して最適に光学設計されていることになる。多くの車両および様々なユーザ実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０を歪みのない最適な映像が提示できるように取り付けると、多くの場合光学ユニット２００は水平付近に保たれる。光学ユニット２００がユーザの方向を向かないため、運転者であるユーザが受ける圧迫感を低減することができる。
【００４５】
図７では不図示の取付部材７００を介して取付けられる基板収納部１００は、上記のようにユーザの方に向けられるルームミラー６００に固定的に設置される。このため、基板収納部１００はルームミラー６００に加えられる向きの変更と同様の向きの変更を加えられることになる。一方で、上述したように、投射部３００を含む光学ユニット２００及びコンバイナ４００は、基板収納部１００に対してヒンジ１１３で一体的に回動可能である。したがって、運転者は、ルームミラー６００の調整角度にかかわらず、コンバイナ４００に投射された画像（虚像）に歪みを生じさせることなく、視認できる位置に調整することができる。
【００４６】
図８は、ルームミラー６００に取付けられたヘッドアップディスプレイ１０のルームミラー６００のミラー面６０２側からの視野による図である。この図に示されるように、ヒンジ１１３による回動により形成される基板収納部１００及び光学ユニット２００の境界面であるヒンジ１１３の回動面は、ミラー面６０２と垂直でかつ投射軸３２０と平行な面であることにより、ルームミラー６００を横切らない位置にある。従って、基板収納部１００がルームミラー６００に固定されたまま、ルームミラー６００に接触することなく光学ユニット２００及びコンバイナ４００を一体的に回動させることができる。
【００４７】
図９及び図１０は、コンバイナ４００に投射される画像（虚像）の視認可能な空間について示す図であり、上述したヒンジ１１３によって回動された光学ユニット２００及びコンバイナ４００の運転者の観察方向の変化を説明するための図である。例えば、運転者Ａより眼の位置の高い運転者Ｂの両者が同じ車両に取付けられたヘッドアップディスプレイ１０を使用する場合、運転者Ａが使用するときのヒンジ１１３による調整角度は図９に示されるように、角度φ１となる。この角度で運転者Ａにコンバイナ４００に投射された画像（虚像）を歪みなく視認させることができる。一方、運転者Ｂが使用するときのヒンジ１１３による調整角度は、図１０に示されるように角度φ１より大きい角度φ２であり、この角度φ２で運転者Ｂにコンバイナ４００に投射された画像（虚像）を歪みなく視認させることができる。この角度φ１から角度φ２へのヒンジ１１３の回動は、コンバイナ４００により虚像として表示される画像が認識される位置を、主に回動面とルームミラー６００のミラー面６０２とで形成される直線に平行な方向で変化させる。
【００４８】
したがって、本実施形態のヘッドアップディスプレイ１０は、車両内の狭い空間に設置されていたとしても、省スペースで投射部３００からの画像表示光の投射方向、及び画像表示光が投射されるコンバイナ４００の調節をすることができる。また、ヘッドアップディスプレイ１０の全体を動かすことなく、光学ユニット２００及びコンバイナ４００のみを一体的に動かすことができるため、容易に表示画像を視認できる空間を調整することができる。
【００４９】
［コンバイナ及び投射部の回動及び脱着］
図１１、図１２、及び図１３は、ヘッドアップディスプレイ１０を右ハンドルの車両に対応した取付位置と左ハンドルの車両に対応した取付位置に取り付けた場合について説明するための図である。図１１には、右ハンドルの車両用に取付けられたヘッドアップディスプレイ１０において、投射部３００及びコンバイナ４００を光学ユニット本体２１０から取り外したときの様子が示されている。右ハンドル車用に取付けられたヘッドアップディスプレイ１０では、光学ユニット本体２１０及びコンバイナ４００は運転者側から見てルームミラー６００の運転者側である右側に配置される。基板収納部１００は、第１取付面１１５と、第１取付面１１５と対向する第２取付面１１７とを有しており、図１１において、第１取付面１１５が不図示の取付部材７００に接する向きでルームミラー６００に取付けられている。また、光学ユニット本体２１０は、基板収納部１００の第１取付面１１５と同じ側に第１本体面２２１を有する。第１本体面２２１に対向する光学ユニット本体２１０の面を、第２本体面２２２とする。
【００５０】
図１１に示されるヘッドアップディスプレイ１０は、基板収納部１００の第１取付面１１５と光学ユニット本体２１０の第１本体面２２１とが下側に向き、投射部３００の投射口３０１及びコンバイナ４００の下端４０４が第１本体面２２１側にある配置状態で、ルームミラー６００に取付けられている。従って投射軸３２０は第１本体面２２１側にある（図１参照）。
【００５１】
図１２には、左ハンドル車用に取り付けられたヘッドアップディスプレイ１０が示されている。この図に示されるように、左ハンドル車用に取り付ける場合には基板収納部１００の第２取付面１１７を下側にして、第２取付面１１７が不図示の取付部材７００に接する向きでルームミラー６００に取付けられる。この場合には、運転者側から見た場合にルームミラー６００の運転者側である左側に光学ユニット本体２１０及びコンバイナ４００が配置される。
【００５２】
図１３は、左ハンドル車用に取り付けられたヘッドアップディスプレイ１０を示す図である。基板収納部１００の第２取付面１１７と光学ユニット本体２１０の第２本体面２２２とが同じ側である下側にあり、投射部３００の投射口３０１及びコンバイナ４００の下端４０４が、第２本体面２２２側にある配置状態で、ヘッドアップディスプレイ１０はルームミラー６００に取付けられている。
【００５３】
図１１及び図１３に示すように、投射部３００及びコンバイナ４００は、投射口３０１と下端４０４とが光学ユニット本体２１０の第１本体面２２１側または第２本体面２２２側のいずれの側にある状態でも、光学ユニット本体２１０に対して配置可能である。また図１１及び図１２に示すように、光学ユニット本体２１０から投射部３００及びコンバイナ４００を取り外してそれぞれの取付方向を変更することも可能であり、図示を省略するが光学ユニット本体２１０と投射部３００及びコンバイナ４００は回動部材にて連接され、回動部材を介してそれぞれの取付方向を変更することも可能である。すなわち、ヘッドアップディスプレイ１０では投射部３００及びコンバイナ４００はそれぞれ光学ユニット本体２１０に対して取付の向きを変えて取付けられることが可能であり、取付の向きを変更することにより、投射部３００からコンバイナ４００に投射される画像表示光を出射する投射口３０１の配置及び画像表示光の投射方向に関する投射軸３２０を第１本体面２２１側とすることも、第２本体面２２２側とすることもできる。
【００５４】
図１３に示されるように、第２取付面１１７が下側になった場合であっても、投射部３００の投射口３０１が光学ユニット本体２１０の第２本体面２２２側にある状態で投射部３００を配置できるため、光学ユニット本体２１０から画像表示光が下方向に投射される。従って投射軸３２０は第２本体面２２２側にある。
【００５５】
上述したように、投射部３００及びコンバイナ４００は、投射口３０１と下端４０４とが光学ユニット本体２１０の第１本体面２２１側または第２本体面２２２側のいずれの側にある状態でも、光学ユニット本体２１０に対して配置可能である。すなわち、投射部３００の投射口３０１及びコンバイナ４００の下端４０４が光学ユニット本体２１０の一方の面（第１本体面２２１または第２本体面２２２）に対して、１８０°変更した位置にて、投射部３００及びコンバイナ４００を取付可能である。光学ユニット本体２１０に対する投射部３００及びコンバイナ４００の取付位置が変更でき、基板収納部１００の第１取付面１１５（または第２取付面１１７）に対する投射部３００及びコンバイナ４００の取付位置も変更できる。
【００５６】
ここで、投射部３００及びコンバイナ４００を、それぞれ光学ユニット本体２１０に対して１８０°取付位置を変えて取付けた場合には、コンバイナ４００で視認される画像（虚像）は、取付を変更する前と比較して向きが１８０°変わる可能性がある。そこでヘッドアップディスプレイ１０では、投射部３００又はコンバイナ４００の取付位置や向きのセンサーによる検出や運転者が図示しないリモコン等の操作部を介して設定することにより、回路基板１１１が取付変更前とは画像の向きを変更した画像信号を出力する。
【００５７】
例えば図１１に示すように取り付けられたヘッドアップディスプレイ１０において、投射部３００の投射口３０１が第１本体面２２１側にある取付位置で出力された画像の向きと、投射部３００の投射口３０１が第２本体面２２２側にある取付位置で出力された画像の向きとを１８０°異ならせることで、光学ユニット本体２１０に対する投射部３００の取付位置が１８０°変わっても同じ向きの画像を視認することが可能となる。
【００５８】
これにより、画像表示素子２４０は投射部３００の取付位置に応じて画像の方向（上下左右、１８０°等）を変更して画像を出力するため、運転者は取付位置を変更しても画像（虚像）を視認することができる。
【００５９】
また、左ハンドル車用に取り付けた場合であっても、ヒンジ１１３の回動面は、図８で示された場合と同様に、ルームミラー６００を横切らない位置にあるため、基板収納部１００がルームミラー６００に固定されたまま、ルームミラー６００に接触することなく光学ユニット２００及びコンバイナ４００を一体的に回動させることができる。
【００６０】
［ルームミラー取付部材］
次に、基板収納部１００及び光学ユニット２００から構成される画像生成部５０をルームミラー６００に取り付けるための取付部材７００について詳述する。図１４には、ルームミラー６００に取付けられた取付部材７００の斜視図が示されており、図１５には、取付部材７００の斜視図が示されている。これらの図に示されるように、取付部材７００は、ルームミラー６００を掴むようにしてルームミラー６００に固定する機構を有し、取付プレート７１０、一対の上側把持部７２０、一対の下側把持部７３０、及び一対の爪部材７４０を有しており、取付ネジ７６１により結合されている。
【００６１】
取付プレート７１０は、一対の上側把持部７２０のそれぞれに接続される一対の接続部７１７の間に配置され、一対の上側把持部７２０と接続される間隔より小さい幅でミラー面側に突出し、画像生成部５０が配置される面を有する突出部７１６とを有している。接続部７１７は、ルームミラー６００の上部のミラー面６０２側からミラーの縁部分に当接する当接部７１５を有しており、突出部７１６は、基板収納部１００を取付けるための一対の長孔７１３を有している。
【００６２】
図１６には、ルームミラー６００に取付けられた際の取付部材７００の側面が示されている。図１７は、上側把持部７２０に、取付プレート７１０及び下側把持部７３０が取付けられる様子について詳細に示す図である。図１８は、下側把持部７３０に、爪部材７４０が取付けられる様子について詳細に示す図である。図１７に主に示されるように、上側把持部７２０は、上側前後方向調整孔７２３と、上下方向調整孔７２２とを有している。上側把持部７２０と取付プレート７１０とは、取付ネジ７６１が、上側前後方向調整孔７２３を介して取付プレート７１０に開けられたネジ穴と螺合されることにより取り付けられる。この際、長孔である上側前後方向調整孔７２３を用いて、ルームミラー６００の上部のミラー面６０２側からミラー面６０２の縁部分が取付プレート７１０の当接部７１５に、緩衝材７１２を介して当たるようにミラー面の法線方向の位置が調整される。また、上側把持部７２０と下側把持部７３０とは、取付ネジ７６１が、上下方向調整孔７２２を介して下側把持部７３０に開けられたネジ穴と螺合されることにより取り付けられる。この際、長孔である上下方向調整孔７２２を用いて、ルームミラー６００の上下の高さに合わせるように上下の位置が調整され、上側は緩衝材７１２を介して当接部７１５に接触するように、下側は緩衝材７４２を介して爪部材７４０に接触するように固定される。
【００６３】
また、図１８に主に示されるように、下側把持部７３０と爪部材７４０とは、取付ネジ７６１（不図示）が、下側前後方向調整孔７３３を介して爪部材７４０に開けられたネジ穴７３５と螺合されることにより取り付けられる。この際、長孔である下側前後方向調整孔７３３を用いて、ルームミラー６００の下部のミラー面６０２側からミラー面６０２の縁部分が、緩衝材７４２を介して爪部材７４０に当たるように前後の位置が調整される。
【００６４】
このように本実施形態の取付部材７００は、ルームミラー６００の上側及び下側のミラー面６０２の法線方向の厚さ並びに高さに合わせてそれぞれ独立に調整して取付けることができるため、様々な形状つまり種類の異なる車両のルームミラーに取付けることが可能である。また、取付プレート７１０は、ミラー面６０２の縁部分に当接される当接部７１５を有しているため、どのような形状のルームミラー６００であっても、ミラー面６０２と突出部７１６との位置関係は保たれる。これにより、異なる車両のルームミラー６００においても、ミラー面６０２からの適切な位置関係で画像生成部５０を配置することができる。また、当接部７１５及び突出部７１６を別体で設けた場合と比較して、部品点数及び取付工程数を削減することができる。
【００６５】
図１９は、取付プレート７１０の突出部７１６の一対の長孔７１３を用いて、ヘッドアップディスプレイ１０の画像生成部５０が取付けられたときの様子を、下側からの視野により示す図である。画像生成部５０の第１取付面１１５及び第２取付面１１７のいずれの取付面が、取付プレート７１０の取付面と対向する場合であっても、画像生成部５０は、一対の長孔７１３を用いて取付ネジ７６１により取付プレート７１０に固定される。取付プレート７１０の一対の長孔７１３は、当接部７１５がルームミラー６００の上部のミラー面６０２側の縁部分に当接された場合、ミラー面６０２に垂直方向に延びるように配置されており、基板収納部１００を取付ける際に、一対の長孔７１３の長手方向、すなわちミラー面６０２に垂直方向の位置を調整することができる。
【００６６】
図２０は、図１９と同様に、画像生成部５０が取付けられたときの様子を、下側からの視野により示す図であり、ミラー面６０２よりコンバイナを右側に向けて設置する場合について示している。長孔７１３のそれぞれの穴の幅は、取付ネジ７６１のネジ径よりも大きく形成されており、図２０に示されるように、それぞれの長孔７１３を通る取付ネジ７６１が取付けられる位置を結ぶ線が、長孔７１３が延びる方向に対して斜めとなるように取付けることができる。これにより、基板収納部１００の取付プレート７１０の面の法線を回転軸とする向きを調整することができる。つまり、一対の長孔７１３を用いて、基板収納部１００、光学ユニット２００及びコンバイナ４００を一体的に回動させることができるため、運転者は、コンバイナ４００に表示される画像（虚像）を視認できる位置になるように向きを調整することができる。
【００６７】
図１９及び図２０に示されるように、本実施形態の取付部材７００は、一対の上側把持部７２０が取付けられる幅より小さな幅の突出部７１６を有している。そのため、画像生成部５０の第１取付面１１５及び第２取付面１１７のいずれの取付面と取付プレート７１０の取付面が対向する場合であっても、また、取付プレート７１０の法線を回転軸とした角度を調整した場合であっても、突出部７１６の角部は、基板収納部１００の端からはみ出さない。そのため、運転者や同乗者に圧迫感を与えることがないと共に、取り付け用の部材を目立たせることなく取り付けることができる。また、本実施形態の取付部材７００によれば、ルームミラー６００に画像生成部５０を取付けることができるため、ルームミラー近傍の運転者が表示画像を見る際に視点移動が少ない位置にコンバイナ４００等の表示部を配置することができる。
【００６８】
図２１は、基板収納部１００の第１取付面１１５が取付プレート７１０に接するように取り付けられた場合の取付ネジ７６１部分の断面図であり、図２２は、基板収納部１００の第２取付面１１７が取付プレート７１０に接するように取り付けられた場合の取付ネジ７６１部分の断面図である。一般にルームミラー６００の上側と天井との隙間は非常に狭いため、第１取付面１１５が取付プレート７１０に接する場合でも、第２取付面１１７が取付プレート７１０に接する場合でも、取付ネジ７６１は下からのみ締められる。また、基板収納部１００も極力薄く設計されるため、回路基板１１１の取付ネジ７６１による固定位置には貫通孔があり、より長いネジによる固定を可能としている。また、第１取付面１１５には、第２取付面１１７まで伸びる固定部材係合部であるインサートナット１１６が形成され、第２取付面１１７の対応する位置には貫通孔が形成され、取付ネジ７６１は、第１取付面１１５が取付プレート７１０に接する場合でも、第２取付面１１７が取付プレート７１０に接する場合でも、同じインサートナット１１６と係合して固定されるようになっている。したがって、基板収納部１００は、車両のルームミラー６００と天井との間の狭い領域であっても設置されることができる。したがって、本実施形態のヘッドアップディスプレイ１０では、省スペースで位置及び角度の調節を行うことができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０  ヘッドアップディスプレイ、  ５０  画像生成部、  １００  基板収納部、  １１１  回路基板、  １１２  基板収納部側開口部、  １１３  ヒンジ、  １１４  回動止め機構、  １１５  第１取付面、  １１６  インサートナット、  １１７  第２取付面、  １１８  止めネジ、  ２００  光学ユニット、  ２１０  光学ユニット本体、  ２１２  基準面、  ２２１  第１本体面、  ２２２  第２本体面、  ２３１  光源、  ２３２  コリメートレンズ、  ２３３  ＵＶ−ＩＲカットフィルタ、  ２３４  偏光子、  ２３５  フライアイレンズ、  ２３６  反射鏡、  ２３７  フィールドレンズ、  ２３８  ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ、  ２３９  １／４波長板、  ２４０  画像表示素子、  ２４１  検光子、  ２４２  投射レンズ群、  ２４３  ヒートシンク、  ２４５  光学系配置部、  ２４６  フレキシブルケーブル、  ２４７  光学ユニット側開口部、  ２４８  空間部、  ３００  投射部、  ３０１  投射口、  ３２０  投射軸、  ３５１  第１投射ミラー、  ３５２  第２投射ミラー、  ３６０  中間像スクリーン、  ４００  コンバイナ、  ４５０  虚像、  ４７２  収納ヒンジ、    ６００  ルームミラー、  ６０２  ミラー面、  ６０４  上端、  ６０６  下端、７００  取付部材、７１０  取付プレート、７１２  緩衝材、７１３  長孔、７１５  当接部、７１６  突出部、７１７  接続部、７２０  上側把持部、７２２  上下方向調整孔、７２３  上側前後方向調整孔、７３０  下側把持部、７３３  下側前後方向調整孔、７３５  ネジ穴、７４０  爪部材、７６１  取付ネジ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2014040185.tif 000018
【図１７】
2014040185.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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