(57)【要約】【課題】ウインドシールドの曲率が異なる場合であっても、同じように虚像を認識させることのできるヘッドアップディスプレイ装置を提供すること。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置（１０）は、光を出射可能な表示器（４０）と、この表示器（４０）から出射された光を反射させる反射鏡（５０）と、を有し、表示器（４０）、及び/又は、反射鏡（５０）は、表示器（４０）から反射鏡（５０）までの距離を調整可能な距離調整機構（３０）に支持されている。距離調整機構（３０）により、表示器（４０）から反射鏡（５０）までの距離を調整することで、結像距離を調整し、操作者（Ｍｎ）が視認できる虚像（Ｖ）の投影位置のバラツキを調整することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射可能な表示器と、この表示器から出射された光を反射させる反射鏡と、を有し、前記反射鏡が反射した光をウインドシールドに投射させるヘッドアップディスプレイ装置において、
前記表示器、及び/又は、前記反射鏡は、前記表示器から前記反射鏡までの距離を調整可能な距離調整機構に支持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２】
前記距離調整機構は、駆動源としてのモータを有することを特徴とする請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記距離調整機構は、スイッチの操作信号を取得し、このスイッチの操作信号に基づいて前記モータを作動させるモータ制御部と、をさらに有することを特徴とする請求項２記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記表示器を制御するための表示器制御部が実装された制御基板をさらに有し、
前記モータ制御部は、前記制御基板に実装されていることを特徴とする請求項３記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウインドシールドに光を投射させるヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等の乗り物には、フロントガラス（ウインドシールド）に光を投射して、操作者に必要な情報を提供するヘッドアップディスプレイ装置が搭載されるものがある。このヘッドアップディスプレイ装置に関する従来技術として特許文献１に開示される技術がある。
【０００３】
特許文献１に示されるような、ヘッドアップディスプレイ装置は、光束（光）を出射する映像形成部（表示器）と、この映像形成部から出射される光を車両のウインドシールドに向けて反射させる光束投影部（反射鏡）と、を有する。
【０００４】
操作者は、ウインドシールドに光が投射されることにより虚像を視認することができ、これによって情報を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２１４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ウインドシールドは、一般に、湾曲形状を呈する。全てのウインドシールドの曲率を同じにすることは困難であり、ウインドシールドの曲率は、製品毎に異なる。この製品毎の曲率の差は、虚像を本来認識させたい位置よりも手前にあるように認識させたり、後方に認識させたりする原因となる。即ち、製品毎の曲率の差は、結像距離が製品毎に異なる原因となる。
【０００７】
ウインドシールドの曲率が異なる場合であっても、同じように虚像を認識させることのできるヘッドアップディスプレイ装置の提供が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１による発明によれば、光を出射可能な表示器と、この表示器から出射された光を反射させる反射鏡と、を有し、前記反射鏡が反射した光をウインドシールドに投射させるヘッドアップディスプレイ装置において、
前記表示器、及び/又は、前記反射鏡は、前記表示器から前記反射鏡までの距離を調整可能な距離調整機構に支持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が提供される。
【０００９】
請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記距離調整機構は、駆動源としてのモータを有する。
【００１０】
請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記距離調整機構は、スイッチの操作信号を取得し、このスイッチの操作信号に基づいて前記モータを作動させるモータ制御部と、をさらに有する。
【００１１】
請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記表示器を制御するための表示器制御部が実装された制御基板をさらに有し、
前記モータ制御部は、前記制御基板に実装される。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、表示器、及び／又は、反射鏡は、表示器から反射鏡までの距離を調整可能な距離調整機構に支持されている。表示器から反射鏡までの長さ、即ち、光路長を調整することにより、結像距離を調整することができる。光路長が長くなると、結像距離は長くなる。一方、光路長が短くなると、結像距離は短くなる。そのため、距離調整機構により、表示器から反射鏡までの距離を調整することで、結像距離を調整し、操作者が視認できる虚像の投影位置のバラツキを調整することができる。本発明のヘッドアップディスプレイ装置によれば、ウインドシールドの曲率が異なる場合であっても、同じように虚像を認識させることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明では、距離調整機構は、駆動源としてのモータを有する。表示器から反射鏡までの距離の調整を、より細かく容易に行うことができる。調整作業を短時間で行うことができる。
【００１４】
請求項３に係る発明では、距離調整機構は、スイッチの操作信号に基づいてモータを作動させるモータ制御部を有する。スイッチから操作信号を送ることにより、距離調整機構を作動させることができる。
【００１５】
請求項４に係る発明では、モータ制御部は、表示器制御部が実装されるのと同じ制御基板に実装される。表示器を制御する表示器制御部が実装された制御基板に、モータ制御部が実装されることで、制御基板を複数設けず、ヘッドアップディスプレイ装置の構造をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるヘッドアップディスプレイ装置を模式的に示した図である。
【図２】図１に示されたヘッドアップディスプレイ装置の作用を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
＜実施例＞
【００１８】
図１を参照する。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、例えば、車両Ｖｅに搭載される。運転者Ｍｎ（操作者Ｍｎ）は、車両Ｖｅの前部に配置されたウインドシールドＷＳに投影される虚像Ｖを視認することにより、ナビ情報等の情報を得ることができる。
【００１９】
なお、説明中、左右とは車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。
【００２０】
ヘッドアップディスプレイ装置１０は、ケース２０と、このケース２０に要部が収納された距離調整機構３０と、この距離調整機構３０に支持され光を出射する表示器４０と、この表示器４０が出射する光を前方に向かって反射させる反射鏡５０と、この反射鏡５０から反射された光をウインドシールドＷＳに向かって反射する凹面鏡６０と、から成る。
【００２１】
ケース２０は、外部からの光を遮ることができる合成樹脂によって形成されており、箱形状を呈する。ケース２０は、下ケース２１に上ケース２３が被せられることによって成る。
【００２２】
下ケース２１は、底面部２１ａと、この底面部２１ａの側部から上方に向かって立ち上がる左右の下側面部２１ｂ（図には右の下側面部２１ｂのみが示されている。）と、これらの下側面部２１ｂの前端を繋いでいる下前面部２１ｃと、下側面部２１ｂの後端を繋いでいる下後面部２１ｄと、から成る。
【００２３】
上ケース２３は、左右の下側面部２１ｂの上方に重ねられている左右の上側面部２３ｂ（図には右の上側面部２３ｂのみが示されている。）と、これらの上側面部２３ｂの前端を繋いでいる上前面部２３ｃと、上側面部２３ｂの後端を繋いでいる上後面部２３ｄと、これらの上側面部２３ｂ、上前面部２３ｃ、上後面部２３ｄの上方を覆うと共に一部に凹面鏡６０の反射した光が通過可能な開口が形成された天井部２３ｅと、この天井部２３ｅに形成された開口を覆うと共に光が透過可能なカバー２８と、から成る。
【００２４】
カバー２８は、素材に透明な樹脂が用いられている。なお、カバー２８によって開口を塞ぐか否かは、選択することができる。
【００２５】
距離調整機構３０は、底面部２１ａに固定されたモータ土台３１と、このモータ土台３１にステー３２により固定されたモータ３３と、このモータ３３が回転することにより回転するピニオン３４と、このピニオン３４に噛み合いピニオン３４が回転することにより直線的に変位するラック３５と、このラック３５に固定された表示器４０の進路をガイドするガイド部３６と、運転者Ｍｎが操作可能なスイッチ３９と、このスイッチ３９の操作信号３９ａに基づいてモータ３３の作動及び停止を制御するモータ制御部３８と、から成る。
【００２６】
モータ３３は、ＤＣモータ、サーボモータ、ステッピングモータ等の任意のモータを採用することができる。
【００２７】
ラック３５は、ピニオン３４が回転することにより、反射鏡５０に近づいたり、反射鏡５０から遠ざかったりする。
【００２８】
ガイド部３６は、左右の下側面部２１ｂからケース２０の幅中央に向かってそれぞれ延び後方に向かって上がり勾配に形成された左右のレール部３６ａ（左のレール部３６ａのみが示されている）と、これらのレール部３６ａの上面に当接し表示器４０から左右にそれぞれ延びている左右の当接部３６ｂ（左の当接部３６ｂのみが示されている）と、からなる。
【００２９】
スイッチ３９は、例えば、モータ３３に駆動・停止の出力信号を送るレバースイッチから成る。スイッチ３９は、ケース２０の外部に設けられる。
【００３０】
なお、距離調整機構３０によって支持されるのは、表示器４０に限られない。距離調整機構３０によって反射鏡５０が支持される構成を採用することもできる。さらには、距離調整機構３０によって、表示器４０及び反射鏡５０の両方を支持することもできる。つまり、表示器４０から反射鏡５０までの距離を調整可能に、表示器４０、及び／又は、反射鏡５０が距離調整機構３０によって支持されていることが重要である。理由は、後述する。
【００３１】
距離調整機構３０は、ラックアンドピニオン機構の他、ボールねじ機構等、任意の機構を採用することができる。さらには、距離調整機構３０は、モータ３３を有しない手動による調整機構とすることもできる。
【００３２】
表示器４０は、光を発する光源と、この光源に照射される表示素子と、を内蔵している。
【００３３】
表示素子には、ＤＭＤ（Digital  Micro  Mirror  Device）やＬＣＯＳ（登録商標：Liquid  Crystal  On  Sillicon）等の反射型表示素子やＴＦＴ（Thin  Film  Trancistor）液晶パネル等の透過型表示素子を採用することができる。
【００３４】
表示器４０は、さらに、制御基板１５に実装され、表示素子を制御する表示器制御部４１を有している。なお、制御基板１５は、表示器４０に内蔵されていてもよい。
【００３５】
制御基板１５には、表示器制御部４１の他に、モータ３３を制御するためのモータ制御部３８が実装されている。
【００３６】
反射鏡５０は、上後面部２３ｄに固定された反射鏡支持部材５１と、この反射鏡支持部材５１によって支持され光を反射する反射鏡面部５２と、を有する。
【００３７】
反射鏡面部５２は、例えば、合成樹脂基材の表面に反射膜が蒸着されることにより成る。
【００３８】
なお、反射鏡５０は、表示器４０から凹面鏡６０までの光路に複数設けてよい。また、反射鏡５０は、表示器４０から出射された光を、凹面鏡６０を介さず、ウインドシールドＷＳに反射してもよい。さらには、反射鏡５０を凹面鏡６０としてもよい。
【００３９】
ウインドシールドＷＳに向けて像を拡大して反射させるための凹面鏡６０は、上前面部２３ｃに固定された凹面鏡支持部材６１と、この凹面鏡支持部材６１に支持されていると共に光の入射方向に対して凹状に形成された凹状鏡面部６２と、を有する。
【００４０】
凹状鏡面部６２は、例えば、合成樹脂基材の表面に反射膜が蒸着されることにより成る。なお、凹面鏡６０は、必須の構成要素ではない。従って、必要性に応じて廃してもよい。
【００４１】
次に、本発明の作用を説明する。
【００４２】
図１を参照する。図１に示す状態において、運転者Ｍｎは、ウインドシールドＷＳよりもＬ１の長さだけ前方に虚像Ｖが投影されているように認識する。
【００４３】
図２（ａ）を併せて参照する。図２（ａ）に示す状態において、運転者Ｍｎは、ウインドシールドＷＳよりもＬ２の長さだけ前方に虚像Ｖが投影されているように認識する。
【００４４】
図１に示された状態から、運転者Ｍｎがスイッチ３９を操作し、モータ３３を作動させる。モータ３３を作動させ、ピニオン３４を反時計回りに回転させると、ラック３５は、前方に変位する。ラック３５が前方に変位すると、ラック３５に支持された表示器４０、及び、表示器４０から延びる当接部３６ｂも前進する。レール部３６ａは、変位しない。
【００４５】
表示器４０が前方に変位することにより、表示器４０から反射鏡５０までの長さが長くなる。表示器４０から出射された光がウインドシールドＷＳに到達するまでの光路長は、表示器４０から反射鏡５０までの長さが長くなる分長くなる。光路長が長くなることにより、結像距離は、長くなる。つまり、Ｌ１＜Ｌ２である。換言すれば、結像距離をより長くしたい運転者Ｍｎは、スイッチ３９を操作して、表示器４０を前進させる。これにより、結像距離を長くすることができる。
【００４６】
図１、及び、図２（ｂ）を参照する。結像距離を短くしたい場合には、運転者Ｍｎは、スイッチ３９を操作してピニオン３４を時計回りに回転させる。すると、ラック３５は、後方に変位する。ラック３５が後方に変位すると、ラック３５に支持された表示器４０、及び、表示器４０から延びる当接部３６ｂも後退する。
【００４７】
表示器４０が後方に変位することにより、表示器４０から反射鏡５０までの長さが短くなる。表示器４０から出射された光がウインドシールドＷＳに到達するまでの光路長は、表示器４０から反射鏡５０までの長さが短くなる分短くなる。光路長が短くなることにより、結像距離は、短くなる。つまり、Ｌ１＞Ｌ３である。換言すれば、結像距離をより短くしたい運転者Ｍｎは、スイッチ３９を操作して、表示器４０を後退させる。これにより、結像距離を短くすることができる。
【００４８】
ウインドシールドＷＳは、一般に、湾曲形状を呈する。全てのウインドシールドＷＳの曲率を同じにすることは困難であり、ウインドシールドＷＳの曲率は、製品毎に異なる。この製品毎の曲率の差は、虚像Ｖを本来認識させたい位置よりも手前にあるように認識させたり、後方に認識させたりする原因となる。即ち、製品毎の曲率の差は、結像距離が製品毎に異なる原因となる。
【００４９】
本発明では、表示器４０は、表示器４０から反射鏡５０までの距離を調整可能な距離調整機構３０に支持されている。表示器４０から反射鏡５０までの長さ、即ち、光路長を調整することにより、結像距離を調整することができる。光路長が長くなると、結像距離は長くなる。一方、光路長が短くなると、結像距離は短くなる。そのため、距離調整機構３０により、表示器４０から反射鏡５０までの距離を調整することで、結像距離を調整し、操作者Ｍｎが視認できる虚像Ｖの投影位置のバラツキを調整することができる。本発明のヘッドアップディスプレイ装置１０によれば、ウインドシールドＷＳの曲率が異なる場合であっても、同じように虚像Ｖを認識させることができる。
【００５０】
さらに、距離調整機構３０は、駆動源としてのモータ３３を有する。表示器４０から反射鏡５０までの距離の調整を、より細かく容易に行うことができる。調整作業を短時間で行うことができる。
【００５１】
さらに、距離調整機構３０は、スイッチ３９の操作信号３９ａに基づいてモータ３３を作動させるモータ制御部３８を有する。スイッチ３９から操作信号３９ａを送ることにより、距離調整機構３０を作動させることができる。なお、スイッチ３９を別の装置に設け、距離調整機構３０は別の装置からスイッチ３９の操作信号３９ａを受信する構成にすることもできる。
【００５２】
さらに、モータ制御部３８は、表示器制御部４１が実装されるのと同じ制御基板１５に実装される。表示器４０を制御する表示器制御部４１が実装された制御基板１５に、モータ制御部３８が実装されることで、制御基板１５を複数設けず、ヘッドアップディスプレイ装置１０の構造をコンパクトにすることができる。
【００５３】
尚、本発明によるヘッドアップディスプレイ装置１０が搭載される車両Ｖｅは、四輪車の他、二輪車や三輪車であってもよい。さらには、車両Ｖｅ以外の乗り物や建機等にも適用可能である。
【００５４】
さらに、距離調整機構３０の操作は、運転者Ｍｎによる操作に限られない。例えば、ヘッドアップディスプレイ装置１０の車体への組み付け時に、自動的に行うこともできる。車室内にカメラを配置し、このカメラからの取得した情報をモータ制御部３８に電気信号として送るようにする。ウインドシールドＷＳに投影させた像をカメラによって認識させ、カメラからの情報を得たモータ制御部３８は、所定の結像距離となるようモータ３３を作動させる。また、距離調整機構３０にモータ３３を有しない構成においては、車体への組み付け時に作業者が図示しないダイアルを手動操作することによってピニオン３４を回転させ、所定の結合距離となるように調整する。
【００５５】
本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置１０は、車両Ｖｅに搭載するのに好適である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…ヘッドアップディスプレイ装置
１５…制御基板
２０…ケース
３０…距離調整機構
３３…モータ
３８…モータ制御部
３９…スイッチ
３９ａ…操作信号
４０…表示器
４１…表示器制御部
５０…反射鏡
６０…凹面鏡
Ｖｅ…車両
ＷＳ…ウインドシールド
Ｖ…虚像
Ｍｎ…操作者
【図１】
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【図２】
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