(57)【要約】  ヘッドアップディスプレイ２は、本体部４と、コンバイナ５と、スクリーン部７と、接続部材８とを有する。スクリーン部７は、中間像を構成する表示光をコンバイナ５に向けて出射する。コンバイナ５は、表示光を凹面状の反射面で反射することで、拡大した虚像Ｉｖとして観察者に視認させる。接続部材８は、コンバイナ５と本体部４とを接続し、第１調整部８１及び第２調整部８２を有する。第１調整部８１は、接続部材８の第１の端にコンバイナ５を上下方向に角度調整可能に支持する。第２調整部８２は、中間像距離Ｄｍを調整可能とする。
2014162417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示像を構成する光を出射する出射手段を有する本体部と、
前記表示像を構成する光を凹面状の反射面で反射することで拡大した虚像として観察者に視認させるコンバイナと、
前記コンバイナと前記本体部を接続する接続部材であって、前記コンバイナの上下角度、および前記コンバイナと前記出射手段との距離を調整可能な調整部を有する接続部材を備え、
前記調整部は、前記コンバイナの上下角度を調整した際に、前記コンバイナと前記出射手段との距離を維持するように調整可能であることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記調整部は、前記コンバイナの上下角度を調整した際に、前記コンバイナの反射面の中心点と前記出射手段との距離を維持するように調整可能であることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
前記接続部材は、当該接続部材に前記コンバイナを上下方向に角度調整可能に支持する第１調整部と、前記コンバイナと前記出射手段との距離を調整可能とする第２調整部とを有し、
前記第１調整部による前記角度調整と、前記第２調整部による前記距離の調整とは、互いに独立して実行可能であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
前記接続部材は、前記第２調整部として前記本体部から第１調整部の方向に伸縮自在な伸縮機構を有していることを特徴とする請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項５】
前記伸縮機構は、所定の距離だけ伸ばすたびに音を発することを特徴とする請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項６】
前記伸縮機構は、前記伸縮機構を伸縮させる所定以上の力が作用するごとに、前記第２調整部により所定距離だけ伸縮することを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項７】
前記接続部材は、当該接続部材の第１の端に前記第1調整部を有し、前記第１の端とは異なる第２の端に前記第２調整部を有し、
当該接続部材は当該第２調整部により、前記本体部に回転可能に支持されていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項８】
前記第２調整部は、前記本体部において前記出射手段から離れた場所に取り付けられており、前記本体部に対する前記接続部材の回転角度を変化させると、前記コンバイナと前記出射手段の距離が変化することを特徴とする請求項７に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項９】
前記第２調整部は、前記接続部材を所定角度だけ回転させるたびに音を発することを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項１０】
前記接続部材は、当該接続部材を前記第２調整部により回転させる所定以上の力が作用するごとに、前記第２調整部により所定角度だけ回転することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項１１】
前記出射手段は、中間像を生成する光学部材であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項１２】
前記第１調整部は、前記コンバイナを回転可能に前記コンバイナの上端又は下端を支持し、前記コンバイナと前記出射手段との距離は、前記第１調整部による前記角度調整により変化することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドアップディスプレイの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の運転に関する情報を示す画像を運転者の目の位置（アイポイント）から虚像として視認させるヘッドアップディスプレイの技術が存在する。例えば、特許文献１には、虚像を視認させるコンバイナの上下左右の位置調整が可能なヘッドアップディスプレイが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−６６７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイによれば、運転者の体格に応じて、コンバイナの位置調整を行うことができる。一方、コンバイナの反射面が表示像を拡大して虚像として視認させるために凹面状に形成されている場合には、コンバイナの位置調整により中間像とコンバイナの距離が変化し、運転者が視認する虚像の大きさが変わってしまう。【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、運転者の体格によらず虚像を適切に運転者に視認させることが可能なヘッドアップディスプレイを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項に記載の発明は、ヘッドアップディスプレイであって、表示像を構成する光を出射する出射手段を有する本体部と、前記表示像を構成する光を凹面状の反射面で反射することで拡大した虚像として観察者に視認させるコンバイナと、前記コンバイナと前記本体部を接続する接続部材であって、前記コンバイナの上下角度、および前記コンバイナと前記出射手段との距離を調整可能な調整部を有する接続部材を備え、前記調整部は、前記コンバイナの上下角度を調整した際に、前記コンバイナと前記出射手段との距離を維持するように調整可能であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】表示システムの概略構成を示す。
【図２】ナビゲーション装置の概略構成を示す。
【図３】ヘッドアップディスプレイの概略構成を示す。
【図４】光源ユニットの概略構成を示す。
【図５】ヘッドアップディスプレイの側面図を示す。
【図６】高さの異なるアイポイントのそれぞれに対応するコンバイナ及び接続部材の位置を示す。
【図７】第１実施例に係る第２調整部の断面図を示す。
【図８】第２実施例に係るヘッドアップディスプレイの側面図を示す。
【図９】第２実施例において、高さの異なるアイポイントのそれぞれに対応するコンバイナ及び接続部材の位置を示す。
【図１０】第２実施例に係る第２調整部及びスライド部の断面図である。
【図１１】変形例に係るヘッドアップディスプレイの側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の１つの好適な実施形態では、ヘッドアップディスプレイであって、表示像を構成する光を出射する出射手段を有する本体部と、前記表示像を構成する光を凹面状の反射面で反射することで拡大した虚像として観察者に視認させるコンバイナと、前記コンバイナと前記本体部を接続する接続部材であって、前記コンバイナの上下角度、および前記コンバイナと前記出射手段との距離を調整可能な調整部を有する接続部材を備え、前記調整部は、前記コンバイナの上下角度を調整した際に、前記コンバイナと前記出射手段との距離を維持するように調整可能である。
【０００９】
上記のヘッドアップディスプレイは、本体部と、コンバイナと、接続部材とを有する。本体部は、表示像を構成する光を出射する出射手段を有する。コンバイナは、表示像を構成する光を略凹面状の反射面で反射することで拡大した虚像として観察者に視認させる。接続部材は、コンバイナと本体部を接続し、調整部を有する。調整部は、コンバイナの上下角度、およびコンバイナと出射手段との距離を調整する。そして、調整部は、コンバイナの上下角度を調整した際に、コンバイナと出射手段との距離を維持するように調整可能である。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、出射手段とコンバイナとの距離の変化に起因して観察者が視認する虚像の大きさが変わるのを抑制することができる。
【００１０】
上記ヘッドアップディスプレイの一態様では、前記調整部は、前記コンバイナの上下角度を調整した際に、前記コンバイナの反射面の中心点と前記出射手段との距離を維持するように調整可能である。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、出射手段とコンバイナとの距離の変化に起因して観察者が視認する虚像の大きさが変わるのを好適に抑制することができる。
【００１１】
上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記接続部材は、当該接続部材に前記コンバイナを上下方向に角度調整可能に支持する第１調整部と、前記コンバイナと前記出射手段との距離を調整可能とする第２調整部とを有し、前記第１調整部による前記角度調整と、前記第２調整部による前記距離の調整とは、互いに独立して実行可能である。この態様では、ヘッドアップディスプレイは、コンバイナの角度調整と、出射手段とコンバイナとの距離の調整とを独立して実行可能な構成を有する。従って、観察者は、自己の目の高さに応じてコンバイナの角度調整をしつつ、虚像の大きさや表示位置が最適になるように出射手段とコンバイナとの距離を調整することができ、虚像を好適に視認することができる。
【００１２】
上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記接続部材は、前記第２調整部として前記本体部から第１調整部の方向に伸縮自在な伸縮機構を有する。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、コンバイナと出射手段との距離を好適に変更することができる。
【００１３】
上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記伸縮機構は、所定の距離だけ伸ばすたびに音を発する。これにより、ヘッドアップディスプレイは、コンバイナと出射手段との距離調整を観察者に容易に実行させることができる。
【００１４】
上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記伸縮機構は、前記伸縮機構を伸縮させる所定以上の力が作用するごとに、前記第２調整部により所定距離だけ伸縮する。これにより、ヘッドアップディスプレイは、コンバイナと出射手段との距離調整を観察者に段階的に実行させることができる。
【００１５】
上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、当該接続部材の第１の端に前記第1調整部を有し、前記第１の端とは異なる第２の端に前記第２調整部を有し、当該接続部材は当該第２調整部により、前記本体部に回転可能に支持されている。この態様によっても、ヘッドアップディスプレイは、コンバイナと出射手段との距離を好適に変更することができる。
【００１６】
上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記第２調整部は、前記本体部において前記出射手段から離れた場所に取り付けられており、前記本体部に対する前記接続部材の回転角度を変化させると、前記コンバイナと前記出射手段の距離が変化する。
【００１７】
上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記第２調整部は、前記接続部材を所定角度だけ回転させるたびに音を発する。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、コンバイナの角度調整を観察者に容易に実行させることができる。
【００１８】
上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記接続部材は、当該接続部材を前記第２調整部により回転させる所定以上の力が作用するごとに、前記第２調整部により所定角度だけ回転する。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、コンバイナの角度調整を観察者に段階的に実行させることができる。
【００１９】
上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記出射手段は、中間像を生成する光学部材である。一般に、中間像とコンバイナとの距離によって、虚像の表示サイズや表示の遠近の位置が異なる。従って、ヘッドアップディスプレイは、この態様により、中間像とコンバイナとの距離を好適に調整することができる。
【００２０】
上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記第１調整部は、前記コンバイナを回転可能に前記コンバイナの上端又は下端を支持し、前記コンバイナと前記出射手段との距離は、前記第１調整部による前記角度調整により変化する。このように、目の高さ等に応じて第１調整部によりコンバイナの傾きを調整した際に、コンバイナと出射手段との距離が変動した場合であっても、ヘッドアップディスプレイは、第２調整部によりコンバイナと出射手段との距離を調整し、虚像を観察者に好適に視認させることができる。
【実施例】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な第１及び第２実施例について説明する。なお、以後において、「回転」とは、遷移する方向が時計周り及び反時計回りの両方を取り得る場合も含むものとし、かつ、可動範囲（角度）が制限されている場合も含むものとする。【００２２】
＜第１実施例＞
［システム構成］
図１は、第１実施例に係る表示システム１００の構成例を示す。図１に示すように、表示システム１００は、車両Ｖｅに搭載され、ナビゲーション装置１と、ヘッドアップディスプレイ２とを備える。なお、図１に示す構成に代えて、ヘッドアップディスプレイ２には、ナビゲーション装置１に相当する機能が組み込まれていてもよい。【００２３】
ナビゲーション装置１は、出発地から目的地までの経路案内を行う機能などを有する。ナビゲーション装置１は、例えば、車両Ｖｅに設置される据え置き型のナビゲーション装置、ＰＮＤ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ）、又はスマートフォンなどの携帯電話とすることができる。【００２４】
ヘッドアップディスプレイ２は、現在位置を含む地図情報や経路案内情報、走行速度、その他運転を補助する案内情報を表示する画像（「案内画像」とも呼ぶ。）を生成し、当該案内画像を運転者の目の位置（アイポイント）から虚像として視認させる装置である。ヘッドアップディスプレイ２には、車両Ｖｅの位置、車両Ｖｅの走行速度、地図情報、及び施設データなどのナビゲーション処理に用いられる各種情報がナビゲーション装置１から供給される。【００２５】
なお、ナビゲーション装置１がスマートフォンなどの携帯電話である場合、ナビゲーション装置１は、クレードルなどによって保持されても良い。この場合、ナビゲーション装置１は、クレードルなどを介して、ヘッドアップディスプレイ２と情報の授受を行うこととしても良い。【００２６】
［ナビゲーション装置の構成］
図２は、ナビゲーション装置１の構成を示す。図２に示すように、ナビゲーション装置１は、自立測位装置１０、ＧＰＳ受信機１８、システムコントローラ２０、ディスクドライブ３１、データ記憶ユニット３６、通信用インタフェース３７、通信装置３８、インタフェース３９、表示ユニット４０、音声出力ユニット５０、及び入力装置６０を備える。【００２７】
自立測位装置１０は、加速度センサ１１、角速度センサ１２及び距離センサ１３を備える。加速度センサ１１は、例えば圧電素子からなり、車両Ｖｅの加速度を検出し、加速度データを出力する。角速度センサ１２は、例えば振動ジャイロからなり、車両Ｖｅの方向変換時における車両Ｖｅの角速度を検出し、角速度データ及び相対方位データを出力する。距離センサ１３は、車両Ｖｅの車輪の回転に伴って発生されているパルス信号からなる車速パルスを計測する。【００２８】
ＧＰＳ受信機１８は、複数のＧＰＳ衛星から、測位用データを含む下り回線データを搬送する電波１９を受信する。測位用データは、緯度及び経度情報等から車両Ｖｅの絶対的な位置（「現在位置」とも呼ぶ。）を検出するために用いられる。【００２９】
システムコントローラ２０は、インタフェース２１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２３及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２４を含んでおり、ナビゲーション装置１全体の制御を行う。【００３０】
インタフェース２１は、加速度センサ１１、角速度センサ１２及び距離センサ１３並びにＧＰＳ受信機１８とのインタフェース動作を行う。そして、これらから、車速パルス、加速度データ、相対方位データ、角速度データ、ＧＰＳ測位データ、絶対方位データ等をシステムコントローラ２０に入力する。ＣＰＵ２２は、システムコントローラ２０全体を制御する。ＲＯＭ２３は、システムコントローラ２０を制御する制御プログラム等が格納された図示しない不揮発性メモリ等を有する。ＲＡＭ２４は、入力装置６０を介して使用者により予め設定された経路データ等の各種データを読み出し可能に格納したり、ＣＰＵ２２に対してワーキングエリアを提供したりする。【００３１】
システムコントローラ２０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ又はＤＶＤ−ＲＯＭドライブなどのディスクドライブ３１、データ記憶ユニット３６、通信用インタフェース３７、表示ユニット４０、音声出力ユニット５０及び入力装置６０は、バスライン３０を介して相互に接続されている。【００３２】
ディスクドライブ３１は、システムコントローラ２０の制御の下、ＣＤ又はＤＶＤといったディスク３３から、音楽データ、映像データなどのコンテンツデータを読み出し、出力する。なお、ディスクドライブ３１は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ又はＤＶＤ−ＲＯＭドライブのうち、いずれか一方としてもよいし、ＣＤ及びＤＶＤコンパチブルのドライブとしてもよい。【００３３】
データ記憶ユニット３６は、例えば、ＨＤＤなどにより構成され、地図データなどのナビゲーション処理に用いられる各種データを記憶するユニットである。地図データは、道路に相当するリンクと、道路の接続部分（交差点）に相当するノードとにより表された道路データや、各施設に関する施設情報などを含む。【００３４】
通信装置３８は、例えば、ＦＭチューナやビーコンレシーバ、携帯電話や専用の通信カードなどにより構成され、通信用インタフェース３７を介して、ＶＩＣＳ（登録商標、Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）センタから配信される渋滞や交通情報などの道路交通情報、その他の情報を受信する。また、通信装置３８は、システムコントローラ２０が決定した案内経路の情報など、ナビゲーション処理に用いられる各種情報をヘッドアップディスプレイ２に送信する。【００３５】
表示ユニット４０は、システムコントローラ２０の制御の下、各種表示データをディスプレイなどの表示装置に表示する。具体的には、システムコントローラ２０は、データ記憶ユニット３６から地図データを読み出す。表示ユニット４０は、システムコントローラ２０によってデータ記憶ユニット３６から読み出された地図データなどを表示画面上に表示する。表示ユニット４０は、バスライン３０を介してＣＰＵ２２から送られる制御データに基づいて表示ユニット４０全体の制御を行うグラフィックコントローラ４１と、ＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ  ＲＡＭ）等のメモリからなり即時表示可能な画像情報を一時的に記憶するバッファメモリ４２と、グラフィックコントローラ４１から出力される画像データに基づいて、液晶、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）等のディスプレイ４４を表示制御する表示制御部４３と、ディスプレイ４４とを備える。ディスプレイ４４は、画像表示部として機能し、例えば対角５〜１０インチ程度の液晶表示装置等からなり、車内のフロントパネル付近に装着される。【００３６】
音声出力ユニット５０は、システムコントローラ２０の制御の下、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３１又はＤＶＤ−ＲＯＭ３２、若しくはＲＡＭ２４等からバスライン３０を介して送られる音声デジタルデータのＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ）変換を行うＤ／Ａコンバータ５１と、Ｄ／Ａコンバータ５１から出力される音声アナログ信号を増幅する増幅器（ＡＭＰ）５２と、増幅された音声アナログ信号を音声に変換して車内に出力するスピーカ５３とを備えて構成されている。【００３７】
入力装置６０は、各種コマンドやデータを入力するための、キー、スイッチ、ボタン、リモコン、音声入力装置等から構成されている。入力装置６０は、車内に搭載された当該車載用電子システムの本体のフロントパネルやディスプレイ４４の周囲に配置される。また、ディスプレイ４４がタッチパネル方式の場合、ディスプレイ４４の表示画面上に設けられたタッチパネルも入力装置６０として機能する。【００３８】
［ヘッドアップディスプレイの構成］
図３は、ヘッドアップディスプレイ２を車室内に設置した状態を模式的に示す。図３は、車両の運転席を側方から見た図であり、運転者は車室内のシートに座っている。運転者の頭上には車両の外枠を形成するルーフ（板金）２７があり、その下方には車室の内装である天井２８がある。また、運転者の前方には車両のフロントガラス２５及びサンバイザ２９がある。図１では、サンバイザ２９は、天井２８に対して対向した状態（「収納状態」とも呼ぶ。）で固定されている。以後では、収納状態のサンバイザ２９が天井２８と対向する面の短手方向をＸ軸、長手方向をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な方向をＺ軸とし、各軸の正方向を図示の方向に定める。【００３９】
ヘッドアップディスプレイ２は、運転者の前方斜め上方向に設置される。ヘッドアップディスプレイ２は、主に、光源ユニット６が収容された本体部４と、コンバイナ５と、スクリーン部７と、接続部材８と、クリップ部９とを備える。【００４０】
本体部４に収容された光源ユニット６は、観察者に視認させる情報を示す中間像を構成する光をスクリーン部７に向けて出射する。光源ユニット６の具体的な構成については、図４を参照して後述する。【００４１】
コンバイナ５は、スクリーン部７で生成された中間像を構成する光が投影されると共に、その投影光を運転者のアイポイント「Ｐｅ」へ一部反射することで虚像「Ｉｖ」を観察者に視認させる光学部材である。なお、虚像Ｉｖは矢印の先端が上方向を示す。コンバイナ５の表示光の反射面は、略凹面形状を有する。これにより、コンバイナ５は、虚像Ｉｖを拡大表示させる。【００４２】
接続部材８は、本体部４からフロントガラス２５の方向に延出し、コンバイナ５を支持する。接続部材８は、例えば一対のアームであり、本体部４の両側面に一端がそれぞれ取り付けられ、他端によりコンバイナ５を狭持する。また、接続部材８は、第１調整部８１及び第２調整部８２を有する。なお、第１調整部８１及び第２調整部８２については、［コンバイナの位置調整］のセクションで詳しく説明する。【００４３】
スクリーン部７は、中間像を生成する反射型の光学部材であり、射出瞳拡大器（ＥＰＥ）として機能する。スクリーン部７は、例えば、光源ユニット６からの光が入射される面には複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイが形成され、かつ、マイクロレンズアレイと反対側の面に反射面が形成される。スクリーン部７は、本発明における「出射手段」の一例である。なお、本実施例においては、スクリーン部７は反射型の光学部材としているが、他の例として透過型の光学部材であってもよい。この場合も、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイが形成されることで、光源ユニット６から入射される光に対して射出瞳拡大器として機能し、コンバイナ５に向けて表示像を構成する光を出射する。【００４４】
クリップ部９は、天井２８と対向する本体部４の上面に取り付けられ、サンバイザ２９を挟み込んだ状態で本体部４をサンバイザ２９に取り付ける。クリップ部９は、略Ｊ型に湾曲した板状の弾性体であり、サンバイザ２９を狭持する方向に付勢する弾性力を有する。【００４５】
［光源ユニットの構成］
図４は、光源ユニット６の構成を概略的に示した図である。図４に示すように、光源ユニット６は、光源５４と、制御部５５と、通信部５６とを有する。【００４６】
光源５４は、例えば赤色、青色及び緑色の各色のレーザ光源を有し、制御部５５の制御に基づき、コンバイナ５に照射させる表示像を構成する光（「表示光」とも呼ぶ。）を出射する。通信部５６は、制御部５５の制御に基づき、ナビゲーション処理に用いられる各種情報をナビゲーション装置１から受信する。例えば、通信部５６は、目的地が設定されたときに、ナビゲーション装置１から案内経路の情報を受信する。【００４７】
制御部５５は、ＣＰＵ、ＣＰＵが実行する制御プログラムやデータなどを記憶するＲＯＭ、ＣＰＵが動作する際のワークメモリとして各種データが逐次読み書きされるＲＡＭなどを有し、ヘッドアップディスプレイ２の全般的な制御を行う。例えば、制御部５５は、ナビゲーション装置１から受信した案内経路の情報等に基づき、案内画像を構成する光を光源５４に出射させることで、運転者の前方風景に重なるように案内画像をコンバイナ５に表示する。【００４８】
［コンバイナの位置調整］
次に、ヘッドアップディスプレイ２のコンバイナ５の位置調整機能について説明する。概略的には、ヘッドアップディスプレイ２は、コンバイナ５の傾き角度を調整自在な第１調整部８１と、スクリーン部７とコンバイナ５との距離を調整自在な第２調整部８２とを有する。これにより、ヘッドアップディスプレイ２は、アイポイントＰｅの位置によらず、コンバイナ５の反射面の中心点と中間像を表示するスクリーン部７との距離を維持し、虚像Ｉｖを適切な大きさで運転者に視認させる。【００４９】
まず、第１調整部８１及び第２調整部８２について、図５を参照して説明する。図５は、ヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。図５では、説明便宜上、クリップ部９を図示していない。【００５０】
図５に示すように、第１調整部８１は、コンバイナ５の上端を支持する。そして、第１調整部８１は、ＸＺ平面において、矢印７１及び矢印７２が示す方向にコンバイナ５を回転させる回転軸として機能し、コンバイナ５の傾き角を変更する。第１調整部８１は、本体部４から離れた接続部材８の一端（「第１の端部」とも呼ぶ。）に設けられている。【００５１】
また、第２調整部８２は、本体部４により回転自在に保持され、接続部材８の第１の端部と反対側の端部（「第２の端部」とも呼ぶ。）を支持する。そして、第２調整部８２は、ＸＺ平面において、矢印７３及び矢印７４が示す方向に接続部材８を回転させる回転軸として機能する。【００５２】
そして、第１調整部８１によりコンバイナ５を矢印７１の方向に回転させた場合や、第２調整部８２により接続部材８を矢印７３の方向に回転させた場合には、中間像を表示するスクリーン部７とコンバイナ５の反射面の中心点（破線枠７０参照）との距離（「中間像距離Ｄｍ」とも呼ぶ。）が長くなる。一方、第１調整部８１によりコンバイナ５を矢印７２の方向に回転させた場合や、第２調整部８２により接続部材８を矢印７４の方向に回転させた場合には、中間像距離Ｄｍが短くなる。【００５３】
また、コンバイナ５は凹状の反射面を有することから、中間像距離Ｄｍによって、虚像Ｉｖの表示サイズや表示の遠近の位置が異なる。具体的には、コンバイナ５の焦点距離より中間像距離Ｄｍが短い範囲では、中間像距離Ｄｍが長いほど虚像Ｉｖはコンバイナ５より遠くに大きく表示され、中間像距離Ｄｍが短いほど虚像Ｉｖはコンバイナ５の近くに小さく表示される。【００５４】
従って、第１調整部８１により、アイポイントＰｅの高さに応じてコンバイナ５の傾き角を調整した場合には、中間像距離Ｄｍが変化し、その結果、虚像Ｉｖの表示サイズや表示の遠近が変化してしまう。この場合であっても、第２調整部８２により、中間像距離Ｄｍを適切な長さに調整することで、運転者は、虚像Ｉｖを適切に視認することができる。これについて、図６を参照して説明する。【００５５】
図６は、高さの異なるアイポイントＰｅ１、Ｐｅ２のそれぞれに対応するコンバイナ５及び接続部材８の位置を示す図である。図６は、高い位置にあるアイポイントＰｅ１に対応するコンバイナ５及び接続部材８の好適な位置を実線により示し、低い位置にあるアイポイントＰｅ２に対応するコンバイナ５及び接続部材８の好適な位置を破線により示す。また、図６において、線Ｌ１、Ｌ２は、表示光の広がりの範囲を示す境界線である。また、線Ｌａは、光源６からコンバイナ５までの表示光の主光線を示す。さらに、線Ｌｂは、コンバイナ５及び接続部材８が実線位置にある場合にコンバイナ５からアイポイントＰｅ１に到達する表示光の主光線を示し、線Ｌｃは、コンバイナ５及び接続部材８が破線位置にある場合にコンバイナ５からアイポイントＰｅ２に到達する表示光の主光線を示す。【００５６】
アイポイントＰｅ２を対象とする場合、アイポイントＰｅ１を対象にする場合と比較して、コンバイナ５は、表示光の反射角を大きくするように、時計回りの方向であって中間像距離Ｄｍが長くなる方向（即ち図５の矢印７１の方向）に所定角度だけ傾けられている。これにより、コンバイナ５に入射する表示光の主光線を示す線Ｌａと、コンバイナ５からアイポイントＰ２に反射する表示光の主光線を示す線Ｌｃとがなす角「θ２」は、線Ｌａと、コンバイナ５からアイポイントＰ１に反射する表示光の主光線を示す線Ｌｂとがなす角「θ１」よりも大きくなる。【００５７】
そして、アイポイントＰｅ２を対象とする場合とアイポイントＰｅ１を対象にする場合とで中間像距離Ｄｍを共に虚像Ｉｖの視認に適した同一の距離にするため、図６では、第２調整部８２により、接続部材８の位置が調整されている。具体的には、アイポイントＰｅ２を対象とする場合には、アイポイントＰｅ１を対象にする場合と比較して、接続部材８が反時計回りの方向であって中間像距離Ｄｍが短くなる方向（即ち図５の矢印７４の方向）に所定角度だけ回転している。即ち、アイポイントＰｅ２を対象とする場合、アイポイントＰｅ１を対象にする場合と比較して、コンバイナ５が時計回りの方向に傾けられることで中間像距離Ｄｍが長くなる分だけ、接続部材８を中間像距離Ｄｍが短くなる方向に回転させる。これにより、アイポイントＰｅ２を対象とする場合とアイポイントＰｅ１を対象にする場合とのいずれの場合も、中間像距離Ｄｍを同一の距離にすることができる。言い換えると、ヘッドアップディスプレイ２は、第１調整部８１によりアイポイントＰｅの高さに応じてコンバイナ５の傾き角を調整した場合であっても、第２調整部８２による接続部材８の位置調整により、中間像距離Ｄｍを好適に維持することができる。このように、ヘッドアップディスプレイ２は、種々の高さのアイポイントＰｅを有する運転者に対し、虚像Ｉｖを好適に視認させることができる。【００５８】
また、好適には、第２調整部８２は、接続部材８の設置角度を所定角度ずつ段階的に調整可能であり、かつ、接続部材８を所定角度ずつ回転させるたびに音を発する構成を有するとよい。これについて、図７を参照して説明する。【００５９】
図７は、第２調整部８２の断面図を示す。図７に示すように、第２調整部８２は、接続部材８の回転軸９１と、回転軸９１を収容し、回転軸９１と共に回転する円筒状の収容部９２とを有する。また、収容部９２の表面には、等間隔ごとに溝が形成された溝部９２ｕが形成されている。そして、溝部９２ｕには、バネ９０が接触している。バネ９０は、鋭角に屈曲し、溝部９２ｕの所定の溝と当接することで第２調整部８２を係止する係止部９０ａと、本体部４の筐体に固定されるコイル部９０ｂとを有する。【００６０】
図７に示す構成では、接続部材８を第２調整部８２により回転させる所定以上の力が作用するごとに、係止部９０ａが当接する溝の位置がずれる。このとき、バネ９０の弾性力により係止部９０ａが付勢された状態で次の溝に当接するため、係止部９０ａと溝との衝突音が発生する。【００６１】
このように、図７では、接続部材８は、第２調整部８２により接続部材８を回転させる所定以上の力が作用するごとに、溝部９２ｕでの溝の間隔に相当する所定角度だけ回転し、かつ、音を発生する。これにより、ユーザは、虚像Ｉｖを適切に視認するためのコンバイナ５の位置調整を好適に実行することができる。なお、バネ９０の形態は、図７に示すものに限定されず、板バネなどの形態であってもよい。【００６２】
図７に示す構成による効果について補足説明する。ヘッドアップディスプレイ２を利用する場合、観察者は、虚像Ｉｖを適切に観察するために、第１調整部８１によるコンバイナ５の角度の調整及び第２調整部８２による接続部材８の角度の調整の両方を必要がある。一方、観察者は、第１調整部８１及び第２調整部８２での角度調整を一度行った際、その時の接続部材８の角度が溝部９２ｕの端から所定個数番目にある溝の位置に対応する角度であると記憶しておくことで、次回以降では、第２調整部８２による接続部材８の角度調整を速やかに完了することができる。従って、この場合、観察者は、まず、第２調整部８２による接続部材８の角度調整を行った後、虚像Ｉｖが視認しやすい角度となるように第１調整部８１によるコンバイナ５の角度調整を行えばよい。【００６３】
以上説明したように、第１実施例に係るヘッドアップディスプレイ２は、本体部４と、コンバイナ５と、スクリーン部７と、接続部材８とを有する。スクリーン部７は、中間像を構成する表示光をコンバイナ５に向けて出射する。コンバイナ５は、表示光を略凹面状の反射面で反射することで、拡大した虚像Ｉｖとして観察者に視認させる。接続部材８は、コンバイナ５と本体部４とを接続し、第１調整部８１及び第２調整部８２を有する。第１調整部８１は、接続部材８の第１の端にコンバイナ５を上下方向に角度調整可能に支持する。第２調整部８２は、コンバイナ５の反射面の中心点とスクリーン部７との距離である中間像距離Ｄｍを調整可能とする。そして、第１調整部８１によるコンバイナ５の角度調整と、第２調整部８２による中間像距離Ｄｍの調整とは、互いに独立して実行可能である。これにより、観察者は、自己の目の高さに応じてコンバイナ５の角度調整をしつつ、虚像の大きさや表示位置が最適になるように中間像距離Ｄｍを維持することができ、虚像Ｉｖを好適に視認することができる。【００６４】
＜第２実施例＞
次に、第２実施例に係るヘッドアップディスプレイ２について説明する。第２実施例では、ヘッドアップディスプレイ２は、伸縮が可能な接続部材８Ａを有し、接続部材８Ａの伸縮により中間像距離Ｄｍの調整が可能である。以後では、第１実施例と同様の部分については、適宜同一の符号を付し、その説明を省略する。【００６５】
図８は、ヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。図８では、説明便宜上、クリップ部９を図示していない。【００６６】
図８に示すように、接続部材８Ａは、第１調整部８１と、第２調整部８２Ａと、スライド部８３Ａとを有する。第２調整部８２Ａは、一端が本体部４の両側面に取り付けられ、他端がフロントガラス２５の方向に延出している。また、第２調整部８２Ａには、スライド部８３Ａが嵌め込まれている。そして、第２調整部８２Ａは、スライド部８３Ａの移動方向を、第２調整部８２Ａが延在する方向（即ち、矢印７５及び７６の方向）に規制する。このように、第２調整部８２Ａは、本発明における「伸縮機構」として機能する。【００６７】
スライド部８３Ａは、第２調整部８２Ａに一部が嵌め込まれており、第２調整部８２Ａに沿ってスライド自在である。また、スライド部８３Ａの第２調整部８２Ａから延出している端部には、コンバイナ５の回転軸として機能する第１調整部８１が設けられている。そして、スライド部８３Ａが矢印７５の方向、即ち接続部材８Ａが短くなる方向にスライドした場合、中間像距離Ｄｍは短くなる。一方、スライド部８３Ａが矢印７６の方向、即ち接続部材８Ａが長くなる方向にスライドした場合、中間像距離Ｄｍは長くなる。【００６８】
このような構成により、第２実施例に係るヘッドアップディスプレイ２は、アイポイントＰｅの高さに応じて第１調整部８１によりコンバイナ５の傾き角を調整した場合であっても、接続部材８Ａの伸縮により、中間像距離Ｄｍを虚像Ｉｖを視認するのに適した長さに設定することが可能である。これについて、図９を参照して説明する。【００６９】
図９は、高さの異なるアイポイントＰｅ１、Ｐｅ２のそれぞれに対応するコンバイナ５及び接続部材８Ａの位置を示す図である。図９は、高い位置にあるアイポイントＰｅ１に対応するコンバイナ５及び接続部材８の好適な位置を実線により示し、低い位置にあるアイポイントＰｅ２に対応するコンバイナ５及び接続部材８の好適な位置を破線により示す。また、図９において、線Ｌ１、Ｌ２は、表示光の広がりの範囲を示す境界線である。また、線Ｌａは、光源６からコンバイナ５までの表示光の主光線を示す。さらに、線Ｌｂは、コンバイナ５及び接続部材８Ａが実線位置にある場合にコンバイナ５からアイポイントＰｅ１に到達する表示光の主光線を示し、線Ｌｃは、コンバイナ５及び接続部材８Ａが破線位置にある場合にコンバイナ５からアイポイントＰｅ２に到達する表示光の主光線を示す。【００７０】
アイポイントＰｅ２を対象とする場合、アイポイントＰｅ１を対象にする場合と比較して、コンバイナ５は、表示光の反射角を大きくするように、時計回りの方向であって中間像距離Ｄｍが長くなる方向（即ち図８の矢印７１の方向）に所定角度だけ傾けられている。これにより、コンバイナ５に入射する表示光の主光線を示す線Ｌａと、コンバイナ５からアイポイントＰ２に反射する表示光の主光線を示す線Ｌｃとがなす角θ２は、線Ｌａと、コンバイナ５からアイポイントＰ１に反射する表示光の主光線を示す線Ｌｂとがなす角θ１よりも大きくなる。【００７１】
そして、アイポイントＰｅ２を対象とする場合とアイポイントＰｅ１を対象にする場合とで中間像距離Ｄｍを共に虚像Ｉｖの視認に適した同一の距離にするため、図９では、アイポイントＰｅ２を対象とする場合には、アイポイントＰｅ１を対象にする場合と比較して接続部材８Ａが短く設定されている。即ち、アイポイントＰｅ２を対象とする場合、アイポイントＰｅ１を対象にする場合と比較して、コンバイナ５が傾けられることで中間像距離Ｄｍが長くなる分だけ、接続部材８Ａを短くする。これにより、アイポイントＰｅ２を対象とする場合とアイポイントＰｅ１を対象にする場合とのいずれの場合も、中間像距離Ｄｍを同一の距離にすることができる。言い換えると、ヘッドアップディスプレイ２は、第１調整部８１によりアイポイントＰｅの高さに応じてコンバイナ５の傾き角を調整した場合であっても、接続部材８Ａの伸縮により、中間像距離Ｄｍを好適に維持することができる。【００７２】
このように、第２実施例に係るヘッドアップディスプレイ２は、種々の高さのアイポイントＰｅを有する運転者に対し、虚像Ｉｖを好適に視認させることができる。【００７３】
また、好適には、接続部材８Ａは、接続部材８の長さを所定距離ずつ段階的に調整可能であり、かつ、接続部材８Ａを所定距離だけ伸縮させるたびに音を発する構成を有するとよい。これについて、図１０を参照して説明する。【００７４】
図１０は、第２調整部８２Ａ及びスライド部８３ＡのＸＺ平面での断面図である。図１０に示すように、第２調整部８２Ａは、略四角柱のスライド部８３Ａが内部でスライド可能に筒状に形成され、スライド部８３Ａとそれぞれ向かい合う第１対向面８２Ａａ及び第２対向面８２Ａｂを有する。第１対向面８２Ａａには、所定間隔ごとに溝が形成されている。また、スライド部８３Ａには、バネ８４が形成されている。バネ８４は、第１対向面８２Ａａに向かって突起するように屈曲した係止部８４ａを有する。そして、スライド部８Ａは、係止部８４ａが第１対向面８２Ａａの溝と係り合うことで係止している。【００７５】
図１０に示す構成では、スライド部８３Ａを第２調整部８２Ａに対してスライドさせる所定以上の力が作用するごとに、係止部８４ａが当接する第１対向面８２Ａａの溝の位置がずれる。このとき、バネ８４の弾性力により係止部８４ａが付勢された状態で次の溝に当接するため、係止部８４ａと溝との衝突音が発生する。【００７６】
このように、図１０では、接続部材８は、スライド部８３Ａを第２調整部８２Ａに対してスライドさせる所定以上の力が作用するごとに、第１対向面８２Ａａの溝の間隔に相当する距離だけ伸縮し、かつ、音を発生する。これにより、ユーザは、虚像Ｉｖを適切に視認するためのコンバイナ５の位置調整を好適に実行することができる。【００７７】
以上説明したように、第２実施例に係るヘッドアップディスプレイ２は、本体部４と、コンバイナ５と、スクリーン部７と、接続部材８Ａとを有する。スクリーン部７は、中間像を構成する表示光をコンバイナ５に向けて出射する。コンバイナ５は、表示光を略凹面状の反射面で反射することで、拡大した虚像Ｉｖとして観察者に視認させる。接続部材８Ａは、コンバイナ５と本体部４とを接続し、第１調整部８１及び第２調整部８２Ａを有する。第１調整部８１は、接続部材８の第１の端にコンバイナ５を上下方向に角度調整可能に支持する。第２調整部８２Ａは、コンバイナ５の反射面の中心点とスクリーン部７との距離である中間像距離Ｄｍを調整可能とする。そして、第１調整部８１によるコンバイナ５の角度調整と、第２調整部８２Ａによる中間像距離Ｄｍの調整とは、互いに独立して実行可能である。これにより、観察者は、自己の目の高さに応じてコンバイナ５の角度調整をしつつ、虚像の大きさや表示位置が最適になるように中間像距離Ｄｍを維持することができ、虚像Ｉｖを好適に視認することができる。【００７８】
＜変形例＞
以下、第１及び第２実施例に好適な変形例について説明する。【００７９】
図３に示すヘッドアップディスプレイ２は、クリップ部９によりサンバイザ２９に取り付けられていた。しかし、本発明が適用可能なヘッドアップディスプレイ２の設置位置は、これに限定されない。【００８０】
例えば、ヘッドアップディスプレイ２は、サンバイザ２９に代えて天井２８に取り付けられてもよい。この場合、例えばサンバイザ２９を取り付けるために設けられた天井２８の取付穴（不図示）によりヘッドアップディスプレイ２が取り付けられる。この場合であっても、第１調整部８１は、第１実施例の図５に示す構成及び第２実施例の図８に示す構成と同様、コンバイナ５の上端に設けられ、コンバイナ５の回転軸として機能する。そして、第２調整部８２、８２Ａは、上述した第１及び第２実施例と同様に、第１調整部８１によるコンバイナ５の傾き角の調整に応じて変化する中間像距離Ｄｍの長さを調整可能に構成される。【００８１】
他の例では、ヘッドアップディスプレイ２は、ダッシュボードに設置されてもよい。図１１は、ダッシュボードに設置された場合のヘッドアップディスプレイ２Ａを示す。図１１では、ヘッドアップディスプレイ２Ａは、第１実施例の図５に示す構成を上下反転させた構成を有する。そして、この場合、第１調整部８１は、コンバイナ５の下端に設けられ、コンバイナ５の回転軸として機能する。従って、観察者は、コンバイナ５の傾きを調整することで、第１実施例と同様、アイポイントＰｅの高さに応じて、コンバイナ５からの表示光の反射角を調整することが可能である。そして、第２調整部８２は、上述した第１実施例と同様に、中間像距離Ｄｍの長さを調整可能に構成される。これにより、観察者は、第１調整部８１によるコンバイナ５の傾き角の調整に応じて変化した中間像距離Ｄｍの長さを、第２調整部８２により好適に調整することができる。同様に、ヘッドアップディスプレイ２は、第２実施例の図８に示す構成を上下反転させた構成を有してもよい。【００８２】
このように、本変形例によっても、ヘッドアップディスプレイ２は、種々のアイポイントＰｅの高さを有する観察者に対し、虚像Ｉｖを適切に視認できるようにコンバイナ５の傾き角及び中間像距離Ｄｍを調整させることができる。【００８３】
なお、本実施例においては、ヘッドアップディスプレイが車両に搭載されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、航空機に搭載されてもよいし、航空機の操縦シミュレータや、ゲーム機に搭載されてもよい。いずれにおいても、種々のアイポイントの高さを有する観察者に対し、虚像を適切に視認できるようにコンバイナの傾き角及び中間像距離を調整させることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１  ナビゲーション装置
２  ヘッドアップディスプレイ
４  本体部
５  コンバイナ
６  光源ユニット
８  接続部材
２５  フロントガラス
１００  表示システム
【図１】
2014162417.tif 000003
【図２】
2014162417.tif 000004
【図３】
2014162417.tif 000005
【図４】
2014162417.tif 000006
【図５】
2014162417.tif 000007
【図６】
2014162417.tif 000008
【図７】
2014162417.tif 000009
【図８】
2014162417.tif 000010
【図９】
2014162417.tif 000011
【図１０】
2014162417.tif 000012
【図１１】
2014162417.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月7日(2015.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示像を構成する光を反射し、拡大した虚像として観察者に視認させるコンバイナと、
前記表示像を構成する光を前記コンバイナに向けて出射する出射手段を有する本体部と、
前記コンバイナと前記本体部を接続する接続部材と、
を備え、
前記接続部材は、
当該接続部材の第１の端に前記コンバイナを上下方向に角度調整可能に支持する第１調整部と、
前記第１の端とは異なる第２の端に前記コンバイナと前記出射手段との距離を調整可能とする第２調整部と、
を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記接続部材は、前記第２調整部として前記本体部から第１調整部の方向に伸縮自在な伸縮機構を有していることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
前記伸縮機構は、所定の距離だけ伸ばすたびに音を発することを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
前記伸縮機構は、前記伸縮機構を伸縮させる所定以上の力が作用するごとに、前記第２調整部により所定距離だけ伸縮することを特徴とする請求項２または３に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項５】
前記接続部材は、前記第２調整部として、前記本体部を回転可能に支持する回転機構を有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項６】
前記第２調整部は、前記本体部において前記出射手段から離れた場所に取り付けられており、前記本体部に対する前記接続部材の回転角度を変化させると、前記コンバイナと前記出射手段の距離が変化することを特徴とする請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項７】
前記第２調整部は、前記接続部材を所定角度だけ回転させるたびに音を発することを特徴とする請求項５または６に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項８】
前記接続部材は、当該接続部材を前記第２調整部により回転させる所定以上の力が作用するごとに、前記第２調整部により所定角度だけ回転することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項９】
前記出射手段は、中間像を生成する光学部材であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
請求項に記載の発明は、ヘッドアップディスプレイであって、表示像を構成する光を反射し、拡大した虚像として観察者に視認させるコンバイナと、前記表示像を構成する光を前記コンバイナに向けて出射する出射手段を有する本体部と、前記コンバイナと前記本体部を接続する接続部材と、を備え、前記接続部材は、当該接続部材の第１の端に前記コンバイナを上下方向に角度調整可能に支持する第１調整部と、前記第１の端とは異なる第２の端に前記コンバイナと前記出射手段との距離を調整可能とする第２調整部と、を有することを特徴とする。
【国際調査報告】
2014162417.tif 000014
2014162417.tif 000015