(57)【要約】【課題】表示される虚像の位置を変えるための動作の際の、駆動負荷を小さくし、また、表示器への配線に損傷を与えるおそれをなくすことができる車両用表示装置を提供する。【解決手段】表示器（１０）に表示された映像を表す映像光を反射する可動ミラー（５）と、可動ミラー（５）で反射された映像光（４４）を受ける光学部材（４、６、７）とを備え、可動ミラー（５）を移動させることで、表示器（１０）から光学部材（４、６、７）までの映像光の光路の長さを変化させる。【選択図】図２
2018031861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示器に表示された映像を表す映像光を運転者の眼に向けて投射することで、前記映像を虚像として表示する投射光学系を有する車両用表示装置において、
前記投射光学系は、前記表示器からの映像光を反射する可動ミラーと、
前記可動ミラーで反射された映像光を受ける光学部材と、
前記可動ミラーを移動させることで、前記表示器から前記光学部材までの映像光の光路の長さを変化させる移動機構とを備える
ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
前記車両の速度に応じて前記可動ミラーの位置が変わるように、前記移動機構を制御する制御回路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項３】
前記移動機構は、前記可動ミラーを、前記可動ミラーから前記光学部材への映像光の光路に沿って移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用表示装置。
【請求項４】
前記移動機構は、前記可動ミラーを第１の位置と第２の位置との間で移動させることで、前記表示器から前記光学部材までの映像光の光路の長さを変化させることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項５】
前記移動機構は、前記可動ミラーを移動させるとともに、前記可動ミラーを、前記表示器の中心から前記可動ミラーへの映像光の光路及び該映像光の、前記可動ミラーから前記光学部材への光路を含む平面に垂直な軸線の周りに回動させ、
前記可動ミラーが前記第１の位置から前記第２の位置まで移動する際に回動する角度が、前記表示器の中心から、前記第１の位置にあるときの前記可動ミラーへの映像光の光路と、前記表示器の中心から、前記第２の位置にあるときの前記可動ミラーへの映像光の光路とが成す角度の１／２である
ことを特徴とする請求項４に記載の車両用表示装置。
【請求項６】
前記可動ミラーが前記第２の位置にあるときの前記表示器から前記光学部材までの前記光路の長さは、
前記可動ミラーが前記第１の位置にあるときの前記表示器から前記光学部材までの前記光路の長さよりも長く、
前記車両の速度が予め定められた値未満であるときは、前記可動ミラーを前記第１の位置に位置させ、前記車両の速度が前記予め定められた値以上であるときは、前記可動ミラーを前記第２の位置に位置させるように、前記移動機構を制御する制御回路をさらに備える
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の車両用表示装置。
【請求項７】
前記光学部材からの映像光が、前記車両のウインドシールドで反射されて前記運転者の眼に向かうことで、前記ウインドシールドの前方に前記虚像が形成され、
前記光学部材が、前記車両のウインドシールドによる前記虚像の歪みを補正する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
【請求項８】
前記光学部材が凹面ミラーであり、
前記凹面ミラーで反射された映像光が前記車両のウインドシールドに向かう
ことを特徴とする請求項７に記載の車両用表示装置。
【請求項９】
前記光学部材がレンズであり、
前記レンズを透過した映像光が、前記車両のウインドシールドに向かう
ことを特徴とする請求項７に記載の車両用表示装置。
【請求項１０】
前記光学部材が、コンバイナーであり、前記可動ミラーからの映像光を反射して前記運転者の眼に向かわせることで、前記コンバイナーの前方に前記虚像が形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、特に自動車のダッシュボード等に搭載されて、車両の前方に虚像を表示する装置に関するものである。「ダッシュボード」とは、自動車のウインドシールド（フロントウィンドウ）の下で、前席の正面にある内装部品全体を指す。運転席の正面には、通常スピードメーター、タコメーター、燃料計、水温計及び距離計など、車両の状態を表す情報を提供する計器類が配置されている。これらの計器類の集合をクラスターと言う。
【背景技術】
【０００２】
従来から、虚像を車両の前方に形成し、前景と重畳して視認させるヘッドアップディスプレイが知られている。ヘッドアップディスプレイは、運転者が前方を注視しながら、即ち、遠方に眼の焦点を合わせたままで、かつ視線を全く、或いはほんの少ししか移動させずに、虚像を視認することができるというメリットを有し、運転に役立つ情報、例えばスピードの表示、各種警告の表示、案内の表示等に利用されている。
【０００３】
一般に運転者の眼の焦点は、車両の走行速度が上昇するに伴い遠方へ移動する。そこで、表示像の結像距離（運転者から虚像までの距離）を走行速度に応じて変化させることが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１４７４５６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来のヘッドアップディスプレイは、映像光を出射する表示器を移動させることで映像光の光路長(表示画面から運転者の眼までの光路の長さ)を変化させて結像距離を変化させる構成となっている。表示器としては、自発光型の蛍光表示管、或いは背面から照明することで画像を生成する透過型液晶パネルが用いられることが多い。これらの表示器には電気信号を供給するための配線が必要である。該配線としては、多くの場合はフレキシブル基板が用いられる。
【０００６】
昨今、運転支援装置の発達で車両の動作状況、車両の周辺の状況など、運転者へ提供される情報の量が増加している。そのため、表示器として画素数の多いグラフィックディスプレイが採用されつつある。画素数の増加に伴い配線の数も多くなる。上記特許文献１のように表示器を移動させる構成とした場合には、この配線を撓ませながら移動することになる。このため、移動させるための駆動負荷が増す。また、配線パターンを断線させる恐れがあり信頼性が低い。
【０００７】
さらに、透過型液晶パネル用の背面照明としては、日中の前景と重畳させた映像でも視認できるように、高輝度の照明が求められる。照明光学系は、一般的にはバックライトとしてのＬＥＤと、集光レンズと、光学シートとで構成されており、液晶パネル自体よりも容積及び重量が大きい。透過型液晶パネルを移動させる場合には、これら照明系も移動させる必要がある。このため、駆動負荷が一層大きくなり、コストがさらに増加し、信頼性が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両用表示装置は、
表示器に表示された映像を表す映像光を運転者の眼に向けて投射することで、前記映像を虚像として表示する投射光学系を有する車両用表示装置において、
前記投射光学系は、前記表示器からの映像光を反射する可動ミラーと、
前記可動ミラーで反射された映像光を受ける光学部材と、
前記可動ミラーを移動させることで、前記表示器から前記光学部材までの映像光の光路の長さを変化させる移動機構とを備える
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、可動ミラーを移動させることで、表示器から光学部材までの光路長を変化させることとしたので、虚像の位置を変えるための動作の際の、駆動負荷を小さくすることができる。また、表示器への配線に損傷を与えるおそれをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る車両用表示装置を、ウインドシールド、ダッシュボード、及びステアリングホイールとともに示す図である。
【図２】図１の車両用表示装置の主要部分をより詳細に示す図である。
【図３】実施の形態１に係る車両用表示装置の表示器における表示の視認可能な角度範囲を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る車両用表示装置において可動ミラーを移動させる移動機構を示す図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線で示す方向から見た拡大部分断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線で示す方向から見た拡大部分断面図である。
【図７】図４の移動機構により、可動ミラーが第２の位置に移動したときの様子を示す図である。
【図８】図４の移動機構による可動ミラーの移動と回動の関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る車両用表示装置の主要部分を示す図である。
【図１０】実施の形態２に係る車両用表示装置の変形例の主要部分を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る車両用表示装置の主要部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の車両用表示装置は、車両に搭載されて使用される。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る車両用表示装置を説明する。説明の便宜のためＸＹＺ座標を用いる。
Ｘ軸は、車両（車両用表示装置が搭載された車両）の前方に対して左右方向である。＋Ｘ軸方向は、車両の前方を見て右方向である。−Ｘ軸方向は、車両の前方を見て左方向である。
Ｙ軸は、上下方向である。＋Ｙ軸方向は上方向である。−Ｙ軸方向は下方向である。上方向は空の方向で、下方向は地面の方向である。
Ｚ軸は、車両の前後方向である。＋Ｚ軸方向は、車両の前方である。−Ｚ軸方向は、車両の後方である。
【００１２】
実施の形態１．
［車両用表示装置１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用表示装置１を、ウインドシールド３、ダッシュボード３１、及びステアリングホイール３５とともに示す。図２は、図１の主要部分をより詳細に示す。ダッシュボード３１及びステアリングホイール３５は図２では省略されている。
図示の車両用表示装置１は、車両に搭載された状態では、ダッシュボード３１の筐体３１ａ内に配置されており、車両用表示装置１の筐体１ａは、ダッシュボード３１の筐体３１ａに固定されている。
【００１３】
図示の車両用表示装置１は、表示器１０と、照明光学系と、投射光学系とを備えている。
表示器１０としては、透過型の液晶パネルを備えたものが用いられている。
【００１４】
照明光学系は、バックライト１１と集光レンズ１２と光学シート１３とを有し、これらは、筐体１ａに固定されており、表示器１０の背面側に設けられている。バックライト１１、集光レンズ１２、及び光学シート１３は、図１に示されているが、図２では省略されている。
【００１５】
バックライト１１は、１個又は２個以上のＬＥＤで構成されている。
バックライト１１は、集光レンズ１２を通して、さらに光学シート１３を通して、表示器１０の液晶パネルを裏側から照明する。
光学シート１３は拡散作用を有し、集光レンズ１２からの照明光のムラを減少させる。
【００１６】
投射光学系は、表示器１０に表示される映像を運転者に虚像として視認させるためのものであり、可動ミラー５と、凹面ミラー４とを含む。凹面ミラー４は筐体１ａに固定されている。
【００１７】
可動ミラー５は筐体１ａに移動可能に支持されている。
可動ミラー５は第１の位置５ａと第２の位置５ｂとの間を移動可能に構成されており、この移動により、虚像の位置を変えることができるようになっている。
【００１８】
表示器１０は、バックライト１１から光の照射を受け、映像を表示する。映像の内容は、図示しない映像信号供給部からの映像信号に応じて定められる。
【００１９】
表示器１０に表示される映像は、図３に示されるように、ある角度（視野角）Ψの範囲内であれば、いずれの方向からでも視認可能である。
可動ミラー５は第１の位置５ａにあるときも、第２の位置５ｂにあるときも、上記の視野角Ψの範囲内にあり、表示器１０に表示される映像からの映像光を受けることができる。「映像光」は、画像情報を有する光であり、画像の全体からの光を意味することもあり、画像のうちの一点からの光を意味することもある。
【００２０】
表示器１０に表示される映像が、運転者のアイポイント（眼）２に達するまでの光路を符号４５ａ、４５ｂなどで表す。光路４５ａは、可動ミラー５が第１の位置５ａにあるときに表示器１０からの映像光が辿る光路である。光路４５ｂは、可動ミラー５が第２の位置５ｂにあるときに表示器１０からの映像光が辿る光路である。図２並びに後述の同様の図では、映像の中心についての光路を示している。
光路４５ａ、４５ｂに沿って進む映像光を、該光路と同じ符号４５ａ、４５ｂで表す。可動ミラー５で反射された光がそれ以降辿る光路についても同様である。
【００２１】
可動ミラー５は、表示器１０から出射された映像光４５ａ又は４５ｂを反射する。反射光は、映像光４４として、凹面ミラー４に向かう。
凹面ミラー４は可動ミラー５からの映像光４４を受ける光学部材として用いられているものであり、映像光４４を反射する。反射光は、映像光４３としてウインドシールド３に向かう。
【００２２】
ウインドシールド３は映像光４３を反射する。反射光は、映像光４１として運転者のアイポイント２に向かう。
【００２３】
凹面ミラー４の反射面の形状は、ウインドシールド３の表面の形状と組み合わせられることで、表示器１０に表示される映像を、歪みが抑制された虚像２１又は２２として提供する（虚像を結像させる）ように設計されている。
【００２４】
虚像２１、２２は、運転者には、映像光４１の光路の延長線４２上にあるものとして視認される。虚像の位置、即ち、アイポイント２から虚像までの距離は可動ミラー５の移動によって変化する。
虚像２１は、可動ミラー５が第１の位置５ａにあるときの虚像（第１の虚像）であり、虚像２２は、可動ミラー５が第２の位置５ｂにあるときの虚像（第２の虚像）である。
アイポイント２から第１の虚像２１までの距離がＬ１で示され、アイポイント２から第２の虚像２２までの距離がＬ２で示されている。
【００２５】
虚像までの距離Ｌ１、Ｌ２が所望の値になるように投射光学系が設計されている。
虚像までの距離Ｌ１、Ｌ２は、凹面ミラー４の反射面の形状とウインドシールド３の表面の形状の組み合わせのみならず、表示器１０、可動ミラー５、凹面ミラー４、ウインドシールド３、及びアイポイント２の位置関係にも依存する。距離Ｌ１、Ｌ２が所望の値になるように、アイポイント２及びウインドシールド３に対する表示器１０、可動ミラー５及び凹面ミラー４の相対位置、並びに凹面ミラー４の反射面の形状が設計されている。さらに、距離Ｌ１が所望の値になるように、可動ミラー５の第１の位置が定められ、距離Ｌ２が所望の値になるように、可動ミラー５の第２の位置が定められている。アイポイント２の位置としては標準的な位置或いは想定される位置の範囲が考慮されている。
【００２６】
ウインドシールド３は一般的には車両の外側に向かって凸な曲面で形成されており、その曲率は、その部分ごとに異なる。このため、なんらかの対策が取られなければ、形成される虚像２１、２２に歪みが生じる。
凹面ミラー４は、ウインドシールド３による虚像２１、２２の上記の歪みを補正する機能を有し、補正により虚像２１又は２２の歪みが最小となるように構成されている。
補正のため、例えば、凹面ミラー４のうちの、ウインドシールド３の曲率が大きい部分に対応する部分は曲率が小さくされる。
【００２７】
以上のように、凹面ミラー４は、可動ミラー５からの映像光４４を受けて反射し、反射光をウインドシールド３に向かわせる反射部材としての機能を有するのみならず、ウインドシールド３による虚像の歪みを補正する機能をも有する。
【００２８】
次に、図４、図５、図６、図７、及び図８を参照して可動ミラー５の移動機構について説明する。図４及び図７は、可動ミラー５及びその移動機構を、図１及び図２と同じ方向から見た図であり、図１及び図２には示されていない可動ミラーの移動機構を示している。このうち、図４は、可動ミラー５が第１の位置５ａにある状態を示し、図７は、可動ミラー５が第２の位置５ｂにある状態を示している。図５は、図４のＶ−Ｖ線で示す方向から見た拡大部分断面図である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線で示す方向から見た拡大部分断面図である。図８は、可動ミラー５の移動量と回動角度の関係を示す。
【００２９】
これらの図を用いた説明の便宜のためＸ１Ｙ１Ｚ１座標を用いる。
Ｘ１軸は、車両の前方に対して左右方向である。＋Ｘ１軸方向は、車両の前方を見て右方向である。−Ｘ１軸方向は、車両の前方を見て左方向である。Ｘ１軸の方向、＋Ｘ１軸方向及び−Ｘ１軸方向は、それぞれＸ軸の方向、＋Ｘ軸方向及び−Ｘ軸方向と同じである。
Ｚ１軸は、映像光４４と平行な方向である。＋Ｚ１軸方向は凹面ミラー４に向かう方向、−Ｚ１軸方向はその逆方向である。
Ｙ１軸方向は前記Ｘ１軸及びＺ１軸で成す面に垂直な方向である。＋Ｙ１軸方向は上側を向いた方向である。−Ｙ１軸方向は下側を向いた方向である。上方向は空の方向で、下方向は地面の方向である。
【００３０】
図４に示すように可動ミラー５が第１の位置５ａにあるときの映像光４４の方向と、図７に示すように可動ミラー５が第２の位置５ｂにあるときの映像光４４の方向とが互いに同じとなるように構成されている。
上記のＺ軸方向は、可動ミラー５が第１の位置５ａ又は第２の位置５ｂにあるときの映像光４４の方向である。
図示の例では、＋Ｚ１軸方向は、＋Ｚ軸方向に対して、より下方を向いており、＋Ｙ軸方向は、＋Ｙ軸方向に対して、より前方に傾いている。
【００３１】
移動機構は、スライドベース５１と、スライドピン５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂと、モーター５５と、ねじ軸５６と、駆動ピン５７ａと、ナット５７ｂと、係合部材５８ａ、５８ｂとを含む。
【００３２】
図において、スライドベース５１は可動ミラー５を保持している。
スライドベース５１は、図５に示すように、左側の側面５１ａから−Ｘ１軸方向に突出した一対のスライドピン５２ａ、５３ａと、右側の側面５１ｂから＋Ｘ１軸方向に突出した一対のスライドピン５２ｂ、５３ｂとを有する。図５及び図６において、スライドベース５１の本体部分（スライドピン５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂ以外の部分）は中実であるものとして図示しているが、中空であっても良く、内部に他の構成要素が形成されていても良い。
【００３３】
筐体１ａは、ＹＺ平面に平行な第１及び第２の板状部分５０ａ、５０ｂを備えている。これらの板状部分５０ａ、５０ｂは筐体１ａの一部であっても良く、筐体１ａに取り付けられたものであっても良い。
第１の板状部分５０ａは、スライドベース５１の左側に配置されており、この板状部分５０ａにはガイド溝５４ａが設けられている。
第２の板状部分５０ｂは、スライドベース５１の右側に配置されており、この板状部分５０ｂにはガイド溝５４ｂが設けられている。
ガイド溝５４ａ及び５４ｂは互いにＸ軸方向に整列している（Ｘ軸方向に見たときに重なる位置にある）。ガイド溝５４ａを＋Ｘ軸方向に見たときの形状が、図４及び図７に示されている。
【００３４】
スライドピン５２ａ、５３ａは、ガイド溝５４ａに挿通しており、該ガイド溝５４ａに案内されて移動可能である。スライドピン５２ｂ、５３ｂは、ガイド溝５４ｂに挿通しており、該ガイド溝５４ｂに案内されて移動可能である。
【００３５】
スライドベース５１の左右方向の動きを規制するために、スライドピン５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂには、径方向に突出した部分５２ａｓ、５２ｂｓ、５３ａｓ、５３ｂｓが形成されている。
【００３６】
ガイド溝５４ａ、５４ｂは上側（＋Ｙ１軸方向）に凸の円弧状に形成されている。ガイド溝５４ａ、５４ｂの形状を定める円弧の中心を図４に符号５４ｃで示す。
【００３７】
なお、図４及び図７において、ガイド溝５４ａを有する板状部分５０ａがスライドベース５１及び可動ミラー５の手前にあるが、該板状部分５０ａを省略し、ガイド溝５４ａのみを示している。
【００３８】
モーター５５の固定子は筐体１ａに固定されており、その出力軸（図に現れていない）にはねじ軸５６が固定されている。その結果、モーター５５の出力軸の回転がねじ軸５６に伝達される。ねじ軸５６はＺ１軸方向に延びている。
【００３９】
駆動ピン５７ａはナット５７ｂに固定されている。例えば駆動ピン５７ａは、ナット５７ｂと一体に構成されている。駆動ピン５７ａ及びナット５７ｂは、ねじ軸５６の軸線方向に移動可能でかつねじ軸５６の軸線周りには回転しないように保持されている。ナット５７ｂは、ねじ軸５６に螺合されており、ねじ軸５６とナット５７ｂとで、ねじ軸５６の回転を、ナット５７ｂの直線運動に変換する送りねじ機構が構成されている。
【００４０】
駆動ピン５７ａはねじ軸５６の回転に応じてＺ１軸方向に移動する。具体的には、ねじ軸５６が第１の方向（＋Ｚ１軸方向を見て反時計方向）に回転すると、駆動ピン５７ａは、＋Ｚ１軸方向に移動し、ねじ軸５６が第２の方向（＋Ｚ１軸方向を見て時計方向）に回転すると、駆動ピン５７ａは、−Ｚ１軸方向に移動する。
【００４１】
駆動ピン５７ａはまたスライドベース５１に形成された一対の係合部材５８ａ、５８ｂの内側の面（互いに向かい合う、Ｘ１Ｙ１平面に平行な面）と係合しており、駆動ピン５７ａの移動に応じて係合部材５８ａ、５８ｂがＺ１軸方向に移動する。係合部材５８ａ、５８ｂは、駆動ピン５７ａに対してＹ１軸方向に摺動可能であり、Ｚ１軸方向への移動の際、係合部材５８ａ、５８ｂはＹ１軸方向に変位し、スライドピン５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂがガイド溝５４ａ、５４ｂに案内されて移動する。
【００４２】
スライドピン５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂがガイド溝５４ａ、５４ｂに案内されて移動する結果、スライドベース５１がＺ１軸方向に移動するとともに回動する。この回動は、中心５４ｃを通る、Ｘ軸方向の軸線の周りに行われる。この回動のため、図４、図７及び図８に示すように、可動ミラー５の姿勢、具体的には、可動ミラー５の反射面が水平面（ＸＺ平面）に対して成す角（傾斜角）、従って、反射面の法線の仰俯角が変わる。ここで言う仰俯角は、Ｘ軸周りの、＋Ｚ軸方向に対する角度を意味する。
【００４３】
モーター５５は、制御回路６０により駆動電流を供給されて、その回転が制御される。制御回路６０は、図示しない速度検出手段から車両の走行速度を示す信号を受け、図示しない位置検出手段から可動ミラー５の位置を示す信号を受け、これらの信号に基づいてモーター５５を制御し、これにより移動機構を制御する。
具体的には、車両の走行速度が予め定められた値（閾値）未満であるとき（上記の速度検出手段からの信号で、そのことが示されるとき）は、可動ミラー５を第１の位置５ａに位置させ、車両の走行速度が上記の閾値以上であるときは、可動ミラー５を第２の位置５ｂに位置させるように、移動機構を制御する。
制御回路６０は、例えば処理回路により実現することができる。処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵであっても良い。
【００４４】
制御回路６０は、可動ミラー５が第１の位置５ａにあるとき（上記位置検出手段からの信号により、そのことが示されるとき）に、車両の速度が上記の閾値以上になると、可動ミラー５を第２の位置５ｂに移動させるよう、移動機構を制御する。
制御回路６０は、可動ミラー５が第２の位置５ｂにあるときに、車両の速度が上記の閾値未満になると、可動ミラー５を第１の位置５ａに移動させるよう、移動機構を制御する。
【００４５】
第１の位置５ａと第２の位置５ｂとの距離は、図７及び図８にＤａで示されている。可動ミラー５が第１の位置５ａにあるときの、水平面に対する反射面の角（傾斜角）がφａで示され、可動ミラー５が第２の位置５ｂにあるときの、水平面に対する反射面の角（傾斜角）がφｂで示されている。角φａと角φｂの差が回動角αである。即ち、可動ミラー５が第１の位置５ａ及び第２の位置５ｂの一方から他方へ移動すると、可動ミラー５は角度α回動する。
【００４６】
移動の結果、可動ミラー５が第１の位置５ａ又は第２の位置５ｂに到達すると、そのことが上記の位置検出手段により検知されて、モーター５５の回転が停止され、可動ミラー５の移動が停止される。
【００４７】
可動ミラー５が第１の位置５ａにあるときも、第２の位置５ｂにあるときも、可動ミラー５からの反射光が凹面ミラー４に向かう映像光４４となるように（反射光が凹面ミラー４に向かう光路４４を辿るように）可動ミラー５の傾斜角が定められている。
【００４８】
以上のように、移動機構は、可動ミラー５を第１の位置５ａと第２の位置５ｂとの間で移動させるとともに、可動ミラー５を回動させる。移動は、可動ミラー５から凹面ミラー４への映像光４４の光路に沿う方向に行われる。
回動は、Ｘ軸に平行な軸線、即ち、表示器１０の中心（表示画面の中心）から可動ミラー５へ向かう映像光の光路及び該映像光（可動ミラーでの反射光）の可動ミラー５から凹面ミラー４へ向かう光路を含む平面に垂直な軸線の周りに行われる。可動ミラー５が第１の位置５ａから第２の位置５ｂまで移動する際の回動角αが、光路４５ａと光路４５ｂとが成す角度βの１／２となるように移動機構が構成されている。
【００４９】
［近距離（距離Ｌ１）への表示］
図２を参照して、例えば車両の走行速度が低い場合の表示動作の説明をする。その場合、運転者は自車から比較的近い他の車両、歩行者等を注視しながら運転する。そのような時には、虚像が比較的近い位置に形成されるのが望ましい。
そこで、制御回路６０は、車両の走行速度が予め定められた値（閾値）未満であるときは、可動ミラー５を第１の位置５ａに位置させる。
車両の走行速度が閾値未満であることが検出されたときに、可動ミラー５が第１の位置５ａ以外の位置、例えば第２の位置５ｂにあることが検知されたら、制御回路６０は、可動ミラー５を第１の位置５ａに移動させるよう移動機構を制御する。なお、車両の走行速度が閾値未満であることが検出されたときに、可動ミラー５が第１の位置５ａにあることが検知されたら、制御回路６０は、可動ミラー５を第１の位置５ａに留める。
【００５０】
表示器１０と第１の位置５ａとの距離がＬ６で示され、第１の位置５ａと凹面ミラー４との距離がＬ４で示されている。可動ミラー５が第１の位置５ａにあるとき、表示器１０からの映像光４５ａは可動ミラー５で反射されて、映像光４４となり、凹面ミラー４に向かう。映像光４４は、凹面ミラー４で反射されて、映像光４３となり、ウインドシールド３に向かう。映像光４３は、ウインドシールド３で反射されて、映像光４１となり、運転者のアイポイント２に向かう。運転者は、アイポイント２から距離Ｌ１にある第１の虚像２１として映像を視認する。
【００５１】
上記のように、距離Ｌ１は比較的小さく、距離Ｌ１の位置に結像される虚像２１は、自車に近い距離に眼の焦点を合わせている運転者にとって見やすい。
【００５２】
［遠距離（距離Ｌ２）への表示］
次に、車両の走行速度が高い場合の表示動作の説明をする。その場合、運転者は自車から比較的遠い他の車両、歩行者等を注視しながら運転する。そのような時には、虚像が遠い位置に形成されるのが望ましい。そこで、制御回路６０は、車両の走行速度が閾値以上であるときは、可動ミラー５を第２の位置５ｂに位置させる。
車両の走行速度が閾値以上であることが検出されたときに、可動ミラー５が第２の位置５ｂ以外の位置、例えば第１の位置５ａにあることが検知されたら、制御回路６０は、可動ミラー５を第２の位置５ｂに移動させるよう移動機構を制御する。なお、車両の走行速度が閾値以上であることが検出されたときに、可動ミラー５が第２の位置５ｂにあることが検知されたら、制御回路６０は、可動ミラー５を第２の位置５ｂに留める。
【００５３】
表示器１０と第２の位置５ｂとの距離がＬ７で示され、第２の位置５ｂと凹面ミラー４との距離がＬ５で示されている。可動ミラー５が第２の位置５ｂにあるとき、表示器１０からの映像光４５ｂは可動ミラー５で反射されて、映像光４４となり、凹面ミラー４に向かう。映像光４４は、凹面ミラー４で反射されて、映像光４３となり、ウインドシールド３に向かう。映像光４３は、ウインドシールド３で反射されて、映像光４１となり、運転者のアイポイント２に向かう。運転者はアイポイント２から距離Ｌ２にある第２の虚像２２として映像を視認する。
【００５４】
図示の例では、Ｌ７＞Ｌ６で、Ｌ５＞Ｌ４となるように構成されているため、（Ｌ７＋Ｌ５）＞（Ｌ６＋Ｌ４）となる。つまり可動ミラー５が第２の位置５ｂにあるときは、表示器１０から凹面ミラー４までの光路の長さが、可動ミラー５が第１の位置５ａにあるときよりも長くなる。従って、表示器１０からアイポイント２までの光路の長さが長くなる。このため、アイポイント２から第２の虚像２２までの距離Ｌ２は距離Ｌ１よりも長くなる。
距離Ｌ２に結像される第２の虚像２２は、自車から遠方の先行車、周囲の交通等に眼の焦点を合わせている運転者にとって見やすい。
【００５５】
移動距離Ｄａと角度αとの関係について図８を参照して説明する。
可動ミラー５が第１の位置５ａにあるときは、表示器１０の表示画面の中心Ｐ３からの映像光４５ａが、第１の位置５ａにある可動ミラー５の点Ｐ１で反射される。
可動ミラー５が第２の位置５ｂにあるときは、表示器１０の表示画面の中心Ｐ３からの映像光４５ｂが、第２の位置５ｂにある可動ミラー５の点Ｐ２で反射される。
７７ａは第１の位置５ａにある可動ミラー５の、点Ｐ１における法線であり、７７ｂは第２の位置５ｂにある可動ミラー５の、点Ｐ２における法線である。
【００５６】
角度Ｂ１ｉは映像光４５ａの点Ｐ１における入射角で、角度Ｂ１ｏは映像光４５ａの点Ｐ１における反射で生ずる映像光４４の出射角（反射角）である。また、角度Ｂ２ｉは映像光４５ｂの点Ｐ２における入射角で、角度Ｂ２ｏは映像光４５ｂの点Ｐ２における反射で生ずる映像光４４の出射角（反射角）である。
【００５７】
Ｂ１ｉ＝Ｂ１ｏと言う関係があることを考慮し、法線７７ａが、光路４５ａと光路４４との成す角を２等分するように、傾斜角φａが決定されている。これにより、可動ミラー５が第１の位置５ａにあるときに反射光が光路４４を辿るようになる。
同様に、Ｂ２ｉ＝Ｂ２ｏと言う関係があることを考慮し、法線７７ｂが、光路４５ｂと光路４４との成す角を２等分するように、傾斜角φｂが決定されている。これにより、可動ミラー５が第２の位置５ｂにあるときに反射光が光路４４を辿るようになる。
【００５８】
上記のように、角度αは第１の位置５ａにあるときの可動ミラー５の傾斜角φａと、第２の位置５ｂにあるときとの可動ミラー５の傾斜角φｂとの差である。映像光４５ａと映像光４５ｂの成す角度βは、第１の位置５ａと第２の位置５ｂとの距離Ｄａに依存する。
【００５９】
点Ｐ３から出射された映像光（４５ａ又は４５ｂ）が第１の位置５ａにおける可動ミラー５で反射される場合にも、第２の位置５ｂにある可動ミラー５で反射される場合にも、反射光が光路４４を辿って凹面ミラー４へ向かうためには、移動距離Ｄａに対応する角度βと角度αとの間には、α＝β／２という関係が満たされる必要がある。
【００６０】
以上可動ミラー５が第１の位置５ａにある場合と、可動ミラー５が第２の位置５ｂにある場合について説明したが、可動ミラー５が、第１の位置５ａ及び第２の位置５ｂの一方から他方に移動する間、可動ミラー５の傾斜角は連続的に変化する。第１の位置５ａから第２の位置５ｂまでの範囲内のいずれの位置においても表示器１０から出射される映像光の、可動ミラー５による反射光が凹面ミラー４に向かう映像光４４となるように、ガイド溝５４ａ、５４ｂの形状が形成されているのが望ましい。
【００６１】
実施の形態１の変形例．
上記の実施の形態では、可動ミラー５を第１の位置５ａ及び第２の位置５ｂのいずれかに位置させることとしているが、３つ以上の位置のいずれかに位置させることとしても良い。この場合、車両の速度と一つの閾値との比較の結果の代わりに、車両の速度と複数の閾値との比較の結果に応じて、速度に応じた位置に可動ミラー５を位置させることとしても良い。この場合、速度が高いほど、表示器１０から凹面ミラー４までの光路の長さが長くなるように可動ミラー５を移動させるのが望ましい。
【００６２】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る車両用表示装置１ｂの主要部分を示す。
図９は、実施の形態１についての図２に対応するものであり、図１に示される部分のうち、図２で省略されている部分は、図９でも省略されている。
図９に示される車両用表示装置１ｂは、図２に示される車両用表示装置１と概して同じであるが以下の点で異なる。
【００６３】
即ち、実施の形態１では、可動ミラー５からの映像光４４を凹面ミラー４で反射し、さらにウインドシールド３で反射してアイポイント２に向かわせている。実施の形態２では、実施の形態１における凹面ミラー４の代わりに、コンバイナー６が設けられ、可動ミラー５からの映像光４４をコンバイナー６で反射してアイポイント２に向かわせる。
【００６４】
コンバイナー６は、筐体１ａに固定されており、ウインドシールド３の内側に（運転者の眼２の側に）配置されている。
コンバイナー６は半透過ミラーである。コンバイナー６は、前景からの光を、ウインドシールド３を通して受け、該光の一部を透過させて、アイポイント２において、前景の視認を可能にするとともに、可動ミラー５からの映像光の一部を反射して、表示器１０に表示される映像を、アイポイント２において、前景に重畳して視認することを可能にする。コンバイナー６の反射率は例えば３０％程度である。
【００６５】
コンバイナー６としては、可動ミラー５からの映像光４４を、表面（運転者側の面）でのみ反射して、反射光を映像光４１としてアイポイント２に向かわせるものが用いられる。
表面でのみ反射させるために、例えば裏面に反射防止処理を施すこととしても良い。
【００６６】
コンバイナー６の反射面の形状は、表示器１０に表示される映像を、歪みのない虚像２１又は２２として提供する（虚像を結像させる）ように設計されている。
【００６７】
虚像２１、２２は、運転者には、映像光４１の光路の延長線４２上にあるものとして視認される。虚像の位置、即ち、アイポイント２から虚像までの距離は可動ミラー５の移動によって変化する。
【００６８】
コンバイナー６を含む投射光学系は、アイポイント２から虚像２１、２２までの距離が所望の値になるように、設計されている。
【００６９】
実施の形態１と同様に、距離Ｌ１の位置に虚像２１を結像させる場合には、可動ミラー５を第１の位置５ａに位置させる。第１の位置５ａと表示器１０との距離がＬ６で示され、第１の位置５ａとコンバイナー６との距離がＬ４で示されている。
【００７０】
表示器１０から出射された映像光４５ａが第１の位置５ａにある可動ミラー５で反射されて、反射光が映像光４４としてコンバイナー６に向かう。映像光４４はコンバイナー６で反射されて、反射光が映像光４１として運転者のアイポイント２に向かう。その結果、表示器１０に表示される映像を、運転者はアイポイント２から距離Ｌ１の位置にある虚像２１として視認する。
【００７１】
距離Ｌ１の位置に結像される虚像２１は、自車に近い距離に眼の焦点を合わせている運転者にとって見やすい。
【００７２】
距離Ｌ２の位置に虚像２２を結像させる場合には、可動ミラー５を第２の位置５ｂに位置させる。第２の位置５ｂと表示器１０との距離がＬ７で示され、第２の位置５ｂとコンバイナー６との距離がＬ５で示されている。
第２の位置５ｂは、第１の位置５ａから距離Ｄａ離れており、第２の位置５ｂにある可動ミラー５は、第１の位置５ａにある可動ミラー５に対し、角度α傾斜している。
【００７３】
表示器１０から出射された映像光４５ｂが、第２の位置５ｂにある可動ミラー５で反射されて、反射光が映像光４４としてコンバイナー６に向かう。映像光４４はコンバイナー６で反射されて、反射光が映像光４１として運転者のアイポイント２に向かう。その結果、表示器に表示される映像を、運転者はアイポイント２から距離Ｌ２の位置にある虚像２２として視認する。
【００７４】
実施の形態１と同様に、図示の例でも、Ｌ７＞Ｌ６で、Ｌ５＞Ｌ４となるように構成されているため、（Ｌ７＋Ｌ５）＞（Ｌ６＋Ｌ４）となる。つまり、可動ミラー５が第２の位置５ｂにあるときは、表示器１０からコンバイナー６までの光路の長さが、可動ミラー５が第１の位置５ａにあるときよりも長くなる。この結果、表示器１０からアイポイント２までの光路の長さが長くなる。このため、アイポイント２から第２の虚像２２までの距離Ｌ２は距離Ｌ１より長くなる。
距離Ｌ２に結像される第２の虚像２２は、自車から遠方の先行車、周囲の交通等に眼の焦点を合わせている運転者にとって見やすい。
【００７５】
実施の形態２の変形例．
上述の実施の形態２では、Ｌ７＞Ｌ６となる例を説明したが図１０に示すように、Ｌ７≦Ｌ６であっても、（Ｌ７＋Ｌ５）＞（Ｌ６＋Ｌ４）という条件が満たされていればよい。
【００７６】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る車両用表示装置１ｃの主要部分を示す。
図１１は、実施の形態１についての図２に対応するものであり、図１に示される部分のうち、図２で省略されている部分は、図１１でも省略されている。
図１１に示される車両用表示装置１ｃは、図２に示される車両用表示装置１と概して同じであるが以下の点で異なる。
【００７７】
即ち、実施の形態１では、可動ミラー５からの映像光４４を凹面ミラー４で受けて、反射し、反射光を映像光４３としてウインドシールド３に向かわせる。これに対し、実施の形態２では、実施の形態１における凹面ミラー４の代わりに、レンズ７及びミラー８が設けられ、可動ミラー５からの映像光４４をレンズ７で受けて、該レンズ７を透過した映像光４４ｂをミラー８で反射して、反射光を映像光４３としてウインドシールド３に向かわせる。
レンズ７及びミラー８は、筐体１ａに固定されている。
ミラー８としては平面ミラーが用いられている。
【００７８】
レンズ７は、その表面（屈折面）の部分ごとに曲率が異なり、その屈折面の形状は、ウインドシールド３の表面の形状と組み合わせられることで、歪みが抑制された虚像２１又は２２として提供する（虚像を結像させる）ように設計されている。
レンズ７としては、フレネルレンズを用いても良い。
【００７９】
虚像２１、２２は、運転者には、映像光４１の光路の延長線４２上にあるものとして視認される。虚像の位置、即ち、アイポイント２から虚像までの距離は可動ミラー５の移動によって変化する。
【００８０】
レンズ７及びミラー８を含む投射光学系は、アイポイント２から虚像２１、２２までの距離Ｌ１、Ｌ２が所望の値になるように、設計されている。
【００８１】
図１１に示される構成の場合には、可動ミラー５の移動により、表示器１０からレンズ７までの光路の長さが変化し、この結果表示器１０からアイポイント２までの光路の長さが変化し、これにより、アイポイント２から虚像（２１、２２）までの距離が変化する。
【００８２】
なお、図１１の構成のうち、ミラー８を省略し、レンズ７を透過した光が直接ウインドシールド３に向かうように構成しても良い。例えば、可動ミラー５、表示器１０などの配置及び向きを図１１とは異なるものとし、可動ミラー５からの映像光４４が、ウインドシールド３に向かうようにすることでそのような構成を実現することができる。
【００８３】
以上のように、可動ミラー５からの映像光４４を受ける光学部材は、実施の形態１における凹面ミラー４のように、光を反射する光学部材に限らず、実施の形態３に示すレンズ７のように、光を透過させる光学部材であっても良い。要するに、可動ミラー５からの映像光４４を受ける光学部材は、ウインドシールド３による虚像の歪みを補正する光学部材であれば良い。
【００８４】
以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、一つの実施の形態について上記した変形例は、他の実施の形態にも適用可能である。
【００８５】
また、上述の各実施の形態においては、表示器１０を透過型の液晶パネルで構成しているが、本発明はこれに限定されず、プロジェクター手段によって映像が表示されるスクリーンを用いても良い。
【００８６】
なお、上述の各実施の形態においては、座標軸相互の関係、或いは部品間の位置関係又は部品の形状に関し、「平行」、「垂直」などの表現を用いている場合がある。これらは、製造上の公差、組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを表している。このため、特許請求の範囲に部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す記載した場合には、製造上の公差又は組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを示している。
【符号の説明】
【００８７】
１、１ｂ、１ｃ  車両用表示装置、  １ａ  筐体、  ２  アイポイント、  ２１  第１の虚像、  ２２  第２の虚像、  ３  ウインドシールド、  ４  凹面ミラー、  ５  可動ミラー、  ６  コンバイナー、  ７  レンズ、  ８  ミラー、  １０  表示器、  ３１  ダッシュボード、  ３１ａ  筐体、  ４１、４２、４３、４４、４５ａ、４５ｂ  映像光、  ５１  スライドベース、  ５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂ  スライドピン、  ５４ａ、５４ｂ  ガイド溝、  ５５  モーター、  ５６  ねじ軸、  ５７ａ  駆動ピン、  ５７ｂ  ナット、  ５８ａ、５８ｂ  係合部材、  ６０  制御回路。
【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】
2018031861.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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