(57)【要約】【課題】アイボックスの高さ方向の位置を調整する際に虚像距離の変化を防止または抑制できる虚像表示装置、およびヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】虚像表示装置は、表示素子２１と、虚像投影光学系２２と、ミラー回転機構２５と、を有する。虚像投影光学系２２は、表示素子２１の表示面２１ａに形成された像を反射するミラー２２１を備え、表示面２１ａに形成された像ｉ１を変換し、虚像ｉ２を形成する。ミラー回転機構２５は、ミラー２２１を回転させる。ミラー回転機構２５は、ミラー２２１の中心よりも低い位置を回転中心としてミラー２２１を回転させることで、アイボックスの高さ方向の位置を調整する。【選択図】図３
2020090187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示素子と、
前記表示素子の表示面に形成された像を反射するミラーを備え、前記表示面に形成された像を変換し、虚像を形成する虚像投影光学系と、
前記ミラーを回転させるミラー回転機構と、を有し、
前記ミラー回転機構が、前記ミラーの中心よりも低い位置を回転中心として前記ミラーを回転させることで、虚像の高さ方向の位置を調整する、虚像表示装置。
【請求項２】
前記回転中心は、前記ミラーの下端に配置されている、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記回転中心は、前記ミラーの下端よりも低い位置に配置されている、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記虚像投影光学系は、前記ミラーからの反射光を虚像として表示するコンバイナーをさらに有し、前記ミラーは、光路に沿って前記コンバイナーの直前に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の虚像表示装置を有し、
運転者の座高に応じて、前記ミラー回転機構により虚像の高さ方向の位置を調整する、ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
さらに、運転者の座高を検出する座高検出部を有し、
前記座高検出部で検出した、前記運転者の座高に応じて、前記ミラー回転機構により虚像の高さ方向の位置を調整する、請求項５に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、虚像表示装置、およびヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヘッドアップディスプレイ（以下、単に「ＨＵＤ」ともいう）は、虚像を運転者からある一定の距離だけ離れた位置に生成するのが一般的であり、ＨＵＤによる表示内容は、車速、カーナビゲーション情報等に限られていた。そもそもＨＵＤを車両に搭載する目的は、運転者の視線移動を最小限に抑えることで、より安全な運転を支援するものである。安全運転支援という意味においては、車速等の表示内容だけではなく、例えば前方の車、歩行者、障害物等をカメラやセンサーで検知し、ＨＵＤを通じて運転者に事前に危険を察知させて事故を未然に防ぐようなシステムの方がより好ましい。こういったシステムを実現するには、例えば車、人、障害物等の危険を察知させる対象となるシースルー像に対して虚像としての危険信号を重畳させて表示させることが考えられる。【０００３】
このような虚像を表示させる際に、危険を察知させる対象となる物（対象物）との距離は一定ではない。例えば５０ｍ先の危険に対して２ｍ先に見える虚像に危険信号を表示して重畳させると焦点位置の違いが生じるため、人間の目には、違和感が生じるという課題がある。このような課題を解決する手法としては、実物に対して虚像を奥行き方向も含めて重畳させることが考えられる。虚像に奥行きを持たせる手法として各種の技術が提案されている。【０００４】
また、座席に座る運転者の瞳の高さは、運転者の座高により変化するので、運転者の座高に応じてアイボックス（Ｅｙｅｂｏｘ）の高さ方向の位置を調整する必要がある。これに関連して、ＨＵＤ光学系のミラーを回転することにより、アイボックスの高さ方向の位置を調整する技術が知られている（例えば、下記特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−２６６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、アイボックスの高さ方向位置を調整する際に虚像距離が変化するという問題がある。【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、アイボックスの高さ方向の位置を調整する際に虚像距離の変化を防止または抑制できる虚像表示装置、およびヘッドアップディスプレイ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】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。【０００９】
（１）表示素子と、前記表示素子の表示面に形成された像を反射するミラーを備え、前記表示面に形成された像を変換し、虚像を形成する虚像投影光学系と、前記ミラーを回転させるミラー回転機構と、を有し、前記ミラー回転機構が、前記ミラーの中心よりも低い位置を回転中心として前記ミラーを回転させることで、虚像の高さ方向の位置を調整する、虚像表示装置。【００１０】
（２）前記回転中心は、前記ミラーの下端に配置されている、上記（１）に記載の虚像表示装置。【００１１】
（３）前記回転中心は、前記ミラーの下端よりも低い位置に配置されている、上記（１）に記載の虚像表示装置。【００１２】
（４）前記虚像投影光学系は、前記ミラーからの反射光を虚像として表示するコンバイナーをさらに有し、前記ミラーは、光路に沿って前記コンバイナーの直前に配置されている、上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の虚像表示装置。【００１３】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の虚像表示装置を有し、
運転者の座高に応じて、前記ミラー回転機構により虚像の高さ方向の位置を調整する、ヘッドアップディスプレイ装置。【００１４】
（６）さらに、運転者の座高を検出する座高検出部を有し、
前記座高検出部で検出した、前記運転者の座高に応じて、前記ミラー回転機構により虚像の高さ方向の位置を調整する、上記（５）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、虚像投影光学系のミラーの中心よりも低い位置を回転中心としてミラーを回転することにより、アイボックスの高さ方向の位置を調整するので、運転者の座高の高さに応じてアイボックスの高さ方向の位置を調整する際に、虚像距離が変化することを防止または抑制できる。したがって、虚像を重畳して表示する対象物が遠方から近傍までの範囲に存在する場合でも、運転者の眼の位置から見える対象物と虚像とのズレが少なくなり、より安全な運転支援システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を車両に搭載した状態を示す断面図である。
【図２】ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した車両を内側から見た模式図である。
【図３】虚像表示装置の構成を示す模式図である。
【図４】ヘッドアップディスプレイ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】比較例としてミラーの中心を回転中心とした場合のミラーチルトによる表示位置の変更について説明するための模式図である。
【図６Ａ】ミラーの下端を回転中心とした場合のチルトについて説明するための模式図である。
【図６Ｂ】ミラーの下端を回転中心とした場合のチルトについて説明するための模式図である。
【図７】ミラーの下端を回転中心とした場合のチルトによる表示位置の変更について説明するための模式図である。
【図８】ミラーをチルトする構成の一変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。また図面においては、アイボックスの横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向とし、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ方向とする。また虚像表示装置を車両に搭載した状態において、車両の進行方向は、Ｚ方向に平行である。
【００１８】
図１、図２は、本実施形態に係る虚像表示装置２０、およびこれを含むヘッドアップディスプレイ装置１０を車両８００の車体８１１内に搭載した使用状態を説明する模式図である。ユーザー（運転者）９００は、ハンドル８１３を握りながら運転席８１６に座っている。図１、図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１０の虚像表示装置２０は、後述する表示素子２１に表示されている画像情報を、表示スクリーン２２０を介してユーザー９００に向けて虚像として表示する。
【００１９】
虚像表示装置２０の表示スクリーン２２０以外の構成は、車体８１１のダッシュボード８１４内にカーナビゲーション等のディスプレイ８１５の背後に埋め込むように設置されている。虚像表示装置２０は、運転関連情報等を含む虚像に対応する表示光Ｄ１を表示スクリーン２２０に向けて射出する。表示スクリーン２２０は、コンバイナーとも呼ばれ、半透過性を有する凹面鏡、または平面鏡である。表示スクリーン２２０は、下端の支持によってダッシュボード８１４上に立設され、虚像表示装置２０からの表示光Ｄ１を車体８１１の後方側（Ｚ方向）に向けて反射する。すなわち、図示の場合、表示スクリーン２２０は、フロントウィンドウ８１２とは別体で設置される独立型のものとなっている。表示スクリーン２２０で反射された表示光Ｄ１は、運転席８１６に座ったユーザー９００の瞳９１０、およびその周辺位置に対応するアイボックス（Ｅｙｅｂｏｘ）（図３参照）に導かれる。
【００２０】
アイボックスは、ユーザー９００が表示素子の表示面に形成された全ての虚像を視認できる範囲であり、ヘッドアップディスプレイ装置１０が車両８００に搭載された状態で、運転席８１６に座ったユーザー９００の瞳９１０の位置（高さ）、すなわちアイポイントＥＰを含む所定の範囲に設定される。アイボックスの範囲は、ユーザー９００の座高に応じて調整される。
【００２１】
ユーザー９００は、表示スクリーン２２０で反射された表示光Ｄ１、つまり、あたかも車体８１１の前方にあるように、所定距離（虚像距離）離れた表示像としての虚像ｉ２を観察することができる。一方、ユーザー９００は、表示スクリーン２２０を透過した外界光、つまり前方景色、自動車等の実像を観察することができる。結果的に、ユーザー９００は、表示スクリーン２２０を透過した背後の外界像、すなわちシースルー像に重ねて、表示スクリーン２２０での表示光Ｄ１の反射によって形成される運転関連情報等を含む虚像ｉ２を観察できる。
【００２２】
図３は、虚像表示装置２０の構成を示す模式図である。図３に示すように、虚像表示装置２０は、表示素子２１、虚像投影光学系２２、ミラー移動機構２５、ハウジング２６、および表示制御部３０を備える。ハウジング２６内には、表示スクリーン２２０以外の虚像表示装置２０の各構成要素が収納される。
【００２３】
表示素子２１は、２次元的な表示面２１ａを有する。表示面２１ａに形成された像ｉ１は、虚像投影光学系２２で拡大されてアイボックスへ、虚像として変換して投影される。この際、２次元表示が可能な表示素子２１を用いることで、像ｉ１の表示内容の切り換えを比較的高速で行える。表示素子２１としては液晶等の透過型の素子を用いることが好ましい。
【００２４】
虚像投影光学系２２は、表示スクリーン２２０、および第１、第２のミラー２２１、２２２を含む。ミラー２２１、２２２は、表面形状が球面、放物面、または自由曲面であり、光学的なパワーを持つ。ミラー２２１は、例えば凹面鏡でありうる。これらの光学素子は、光軸ＡＸ（光路）に沿って、第２のミラー２２２、第１のミラー２２１、表示スクリーン２２０の順で配置される。表示素子２１の表示面２１ａに形成された像ｉ１は、これらの光学素子に順次反射され、アイボックスに導かれる。これにより、ユーザー９００は、所定距離（虚像距離）離れた表示像としての虚像ｉ２を観察することができる。
【００２５】
ミラー移動機構２５は、ステッピングモーター等の駆動モーターと、アクチュエーターから構成され、複数のミラー２２１、２２２のうち、光軸ＡＸ上（光路中）において、表示素子２１から遠い方のミラー２２１を移動させる。
【００２６】
ミラー移動機構２５により、ミラー２２１を光軸ＡＸに沿って、表示素子２１から遠ざける方向にシフトさせることにより、虚像距離を遠距離にする。また、反対に近づける方向にシフトさせることにより、虚像距離を近距離にする。
【００２７】
さらに、本実施形態では、ミラー移動機構２５は、ミラー回転機構として機能し、ミラー２２１をチルト（Ｘ軸方向回りの回転移動）させることもできる。回転軸はＸ軸方向回りに限らず任意の方向を選ぶことが出来る。ミラー移動機構２５によりミラー２２１がチルトされることにより、光軸ＡＸの方向が変更され、ミラー２２１からの表示光Ｄ１が表示スクリーン２２０上で反射する位置が移動する。これにより、表示スクリーン２２０で反射された表示光Ｄ１の向きが変更される。
【００２８】
表示制御部３０は、後述する座高調整において、ミラー移動機構２５を制御し、ユーザー９００の座高に応じて、ミラー２２１をチルトすることにより、ユーザー９００が虚像ｉ２を観察できるように虚像ｉ２の高さを調整する。なお、座高調整は、ユーザー９００の指示に応じて実施するように構成されてもよいし、ユーザー９００が座席に座ったときに、ソフトウェアにより自動的に実施するように構成されてもよい。
【００２９】
なお、本実施形態において、虚像表示装置２０は、２枚のミラー２２１、２２２を含む例を示したが、これに限られず、１枚のミラー２２１のみを備える構成であってもよい。
【００３０】
（ヘッドアップディスプレイ装置１０）
図４は、ヘッドアップディスプレイ装置１０のハードウェア構成を説明するブロック図である。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、上述した虚像表示装置２０の他に、運転者検出部７１、環境監視部７２、運行速度取得部７３および主制御部６０を備える。主制御部６０は、ヘッドアップディスプレイ装置１０全体を制御することで、対向車両、通行者等のオブジェクトに対応させた虚像を適切な虚像距離で表示する。
【００３１】
運転者検出部７１は、車両８００内のユーザー９００の存在や視点位置を検出する部分であり、運転席８１６に向けた内部用カメラ７１ａ、運転席用画像処理部７１ｂ、および判断部７１ｃを備える。内部用カメラ７１ａは、車体８１１内のダッシュボード８１４に、運転席８１６に対向して設置されており（図２参照）、運転席８１６に座るユーザー９００の頭部、およびその周辺の画像を撮影する。画像処理部７１ｂは、内部用カメラ７１ａで撮影した画像に対して明るさ補正等の各種画像処理を行い、判断部７１ｃでの処理を容易にする。判断部７１ｃは、画像処理部７１ｂで処理した運転席画像からオブジェクトの抽出、または切り出しを行うことによって座高、すなわちユーザー９００の頭部、または眼（瞳９１０）の高さを検出する。また、運転席画像に付随する奥行情報から車体８１１内におけるユーザー９００の頭部の存否とともにユーザー９００の瞳９１０の空間的な位置、すなわちアイポイントＥＰ（結果的に視線の方向）を算出する。運転者検出部７１は、座高検出部として機能する。
【００３２】
環境監視部７２は、前方に近接する自動車、自転車、歩行者等のオブジェクトを識別するとともに、オブジェクトまでの距離を判定する。環境監視部７２は、外部用カメラ７２ａ、外部用画像処理部７２ｂ、および判断部７２ｃを備える。外部用カメラ７２ａは車体８１１内外の適所に設置されており、ユーザー９００または車両８００の前方、側方等の外部画像を撮影する。画像処理部７２ｂは、外部用カメラ７２ａで撮影した画像に対して明るさ補正等の各種画像処理を行い、判断部７２ｃでの処理を容易にする。判断部７２ｃは、画像処理部７２ｂで処理した外部画像からオブジェクトの抽出、または切り出しを行うことによって自動車、自転車、歩行者等のオブジェクトの存否を検出するとともに、外部画像に付随する奥行情報から車両８００前方におけるオブジェクトの空間的な位置を算出する。
【００３３】
なお、内部用カメラ７１ａや外部用カメラ７２ａは、例えば複眼型の３次元カメラを含む。つまり、両カメラ７１ａ、７２ａは、結像用のレンズと、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、その他の撮像素子とを一組とするカメラ素子をマトリックス状に配列したものであり、撮像素子用の駆動回路をそれぞれ有する。各カメラ７１ａ、７２ａを構成する複数のカメラ素子は、例えば奥行方向の異なる位置にピントを合わせるようになっており、或いは相対的な視差を検出できるようになっており、各カメラ素子から得た画像の状態（フォーカス状態、オブジェクトの位置等）を解析することで、画像内の各領域、またはオブジェクトまでの距離を判定する。
【００３４】
さらに、複眼型の外部用カメラ７２ａに代えて、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）技術を用いてもよい。これにより検出領域内の各部（領域、またはオブジェクト）に関して奥行方向の距離情報を得ることができる。ＬＩＤＡＲ技術により、パルス状のレーザー照射に対する散乱光を測定し、遠距離にあるオブジェクトまでの距離や拡がり計測して視野内のオブジェクトまでの距離情報やオブジェクトの拡がりに関する情報を取得できる。このＬＩＤＡＲ技術のようなレーダーセンシング技術と画像情報からオブジェクトの距離等を検出する技術とを組み合わせることによって、オブジェクトの検出精度を高めることができる。
【００３５】
運行速度取得部７３は、車両本体からタイヤ回転数に応じた運行速度データを取得する。なお、運行速度取得部７３自体が、ＧＰＳセンサー、加速度センサー、ジャイロセンサー等を備え、車両の運行速度を検出するようにしてもよい。
【００３６】
表示制御部３０は、主制御部６０の制御下で虚像表示装置２０を動作させて、表示スクリーン２２０の背後に虚像距離（投影距離ともいう）を変更した虚像ｉ２を表示させる。表示制御部３０は、主制御部６０を介して環境監視部７２から受信した表示形状や表示距離（虚像距離）を含む表示情報から、虚像表示装置２０に表示させる虚像ｉ２を生成する。虚像ｉ２は、例えば表示スクリーン２２０の背後に存在する自動車、自転車、歩行者その他のオブジェクトに対してその奥行き位置方向に関して周辺に位置する矩形フレームのような標識になる。また虚像の表示形態としては、運行速度データに応じた、速度を示す数字であってもよい。
【００３７】
表示制御部３０は、主制御部６０を介して運転者検出部７１からユーザー９００の存在や目の位置や座高に関する検出出力を受け取る。これにより、虚像表示装置２０による虚像ｉ２の投影の自動的な開始や停止が可能になる。また、ユーザー９００の視線の方向のみに虚像ｉ２の投影を行うこともできる。さらに、ユーザー９００の視線の方向の虚像ｉ２のみを明るくする、点滅する等の強調を行った投影を行うこともできる。
【００３８】
主制御部６０は、運行速度取得部７３が取得した運行速度データに応じて、表示制御部３０に表示形状、および虚像距離の設定を含む表示情報を送る。運行速度が高速、中速、低速の場合には、それぞれ虚像距離を遠距離、中距離、近距離に設定するように表示情報を送る。例えば運行速度が５０ｋｍ／ｈ以上であれば虚像距離を２４ｍに、３０ｋｍ／ｈ以下であれば虚像距離を４ｍに、その中間の速度であれば虚像距離を７ｍに設定する。
【００３９】
このように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置では、虚像表示装置２０を搭載した車両の運行速度、またはオブジェクトの位置に応じて、虚像距離を変更することで、ユーザー９００の視線移動（ピント合わせ）の負担を軽減できる。
【００４０】
（座高調整の原理）
図５〜図６Ｂを参照し、本実施形態の座高調整について説明する。図５は、比較例としてミラー２２１の中心を回転中心とした場合のチルトによる表示位置の変更について説明するための模式図である。また、図６Ａ、図６Ｂは、本実施形態におけるミラー２２１の下端を回転中心とした場合のチルトについて説明するための模式図である。なお、図６Ａ、図６Ｂにおいて、ミラー２２１以外の構成要素の図示を省略している。
【００４１】
図５に示すように、ミラー移動機構２５がミラー２２１をチルトすると、光軸ＡＸの向きが変更される。例えば、ミラー２２１が、当初、基準位置Ｍ０に配置されており、その後、ミラー２２１の中心（重心）Ｃ０を回転中心として、回転する場合について説明する。ミラー２２１がＭ０に配置されているときの光軸をＡＸ０とし、表示スクリーン２２０で反射された光がユーザー９００の瞳９１０へ到達するときのＹ方向の中心位置（以下、「表示位置」という）をＹ０とする。
【００４２】
ミラー２２１を時計回りに所定角度φ１だけチルトし、Ｍ０からＭ１に移動した場合、光軸はＡＸ１に変更され、ユーザー９００に近い側の表示スクリーン２２０上で光が反射されるため、表示位置はＹ１になる。一方、ミラー２２１を反時計回りに所定角度φ２だけチルトし、Ｍ０からＭ２に移動した場合、光軸はＡＸ２に変更され、ユーザー９００に遠い側の表示スクリーン２２０上で光が反射されるため、表示位置はＹ２になる。
【００４３】
このように、ミラー２２１をチルトすることにより、ミラー２２１の回転方向および回転角度に応じて表示位置が変更される。したがって、ユーザー９００の瞳９１０の高さ、すなわちアイポイントＥＰがＹ０よりも高い場合、または低い場合は、ミラー２２１をチルトすることにより、表示位置を所望の高さに調整できる。なお、アイポイントＥＰは、ユーザー９００の座高に比例すると考えられるので、以下、本明細書では、表示位置を所望の高さに調整することを「座高調整」という。
【００４４】
しかし、上述のようにミラー２２１の中心Ｃ０を回転中心として、ミラー２２１をチルトすることで座高調整する場合、光軸ＡＸの光路長が変化する。より具体的には、ミラー２２１を時計回りにφ１だけチルトした場合、光軸ＡＸ１の光路長Ｌ１は、光軸ＡＸ０の光路長Ｌ０よりも長くなる。一方、ミラー２２１を反時計回りにφ２だけチルトした場合、光軸ＡＸ２の光路長Ｌ２は、光軸ＡＸ０の光路長Ｌ０よりも短くなる。光軸ＡＸの光路長Ｌは、虚像ｉ２の倍率ｍに関係し、光路長Ｌが延びると倍率ｍが大きくなる。すなわち、座高調整時に光軸ＡＸの光路長が変化するということは、座高調整時に虚像距離が変化することを意味する。したがって、座高調整では、光路長Ｌの変化を最小限に留めることが好ましい。
【００４５】
そこで、本実施形態では、ミラー移動機構２５が、ミラー２２１の中心Ｃ０よりも低い位置を回転中心としてミラー２２１をチルトすることにより、像ｉ１がユーザー９００のアイポイントＥＰに向けて表示されるように調整する。より具体的には、以下のとおりである。
【００４６】
例えば、図６Ａに示すように、ミラー移動機構２５は、ミラー２２１の下端Ｃ１（「●」で示す）を回転中心として、ミラー２２１をチルトする。ミラー２２１を時計回りにθ１だけチルトし、Ｍ０からＭ３に移動する。θ１がφ１に等しい場合、Ｍ３は、図５におけるＭ１と同じ向きで、Ｙ方向およびＺ方向の正の方向に、Ｍ０から距離Ｓ１だけシフトされた配置である。距離Ｓ１は、ミラー２２１のチルトによる移動のシフト成分に相当する。
【００４７】
また、図６Ｂに示すように、ミラー２２１を反時計回りにθ２だけチルトし、Ｍ０からＭ４に移動する。θ２がφ２に等しい場合、Ｍ４は、図５におけるＭ２と同じ向きで、Ｙ方向およびＺ方向の負の方向に、Ｍ２から距離Ｓ２だけシフトされた配置である。距離Ｓ２は、ミラー２２１のチルトによる移動のシフト成分に相当する。
【００４８】
図７に示すように、ミラー２２１の下端Ｃ１を回転中心としてチルトした場合、シフト成分（Ｓ１，Ｓ２）により、図５においてミラー２２１の中心Ｃ０を回転中心としてチルトした場合に比べて、光路長Ｌ０は変わらないが、光路長Ｌ１は短くなり、Ｌ２は長くなる。
【００４９】
したがって、ミラー２２１の下端Ｃ１を回転中心としてチルトした場合は、ミラー２２１の中心Ｃ０を回転中心としてチルトした場合に比べて、光路長Ｌ１とＬ０との差、およびＬ２とＬ０との差が小さくなる。
【００５０】
なお、回転中心をミラー２２１の下端Ｃ１とする場合、ミラー２２１の中心Ｃ０の場合に比べて、ミラー２２１の可動範囲が広がるものの、虚像表示装置２０の体積が大幅に増加することは回避できる。また、回転中心をミラー２２１の下端Ｃ１とする場合に限定されず、ミラー２２１の中心Ｃ０と下端Ｃ１との間の位置に回転中心を設定することもできる。
【００５１】
（実施例）
本実施形態では、座高が標準のユーザー用の「標準」と、これよりも低い、高いユーザー用の「低」、「高」の３水準で調整できるようにしている。座高調整で「高」に設定する場合は、表示位置またはアイボックスの中心は、Ｙ方向でＨ１＝２５［ｍｍ］上がる。一方、座高調整で「低」に設定する場合は、表示位置またはアイボックスの中心は、Ｙ方向でＨ２＝２５［ｍｍ］下がる。
【００５２】
下記の表１は、回転中心位置をミラー２２１の上端、中心、および下端とした場合における遠側の虚像距離をシミュレーションによって計算した結果の一例である。上述のように、運行速度に応じて設定された遠側の虚像距離は、２４［ｍ］である（以下、「設定値」という）。
【００５３】
【表１】
2020090187.tif 000003
【００５４】
表１に示すように、座高が標準＋２５［ｍｍ］の場合において、ミラー２２１の下端を回転中心とした場合は、ミラー２２１の上端または中心を回転中心とした場合に比べて、虚像距離が設定値に近い値となった。
【００５５】
また、座高が標準−２５［ｍｍ］の場合においても、ミラー２２１の下端を回転中心とした場合は、ミラー２２１の上端または中心を回転中心とした場合に比べて、虚像距離が設定値に近い値となった。
【００５６】
なお、表１には、括弧内に、設定値と計算値のディオプター（ＤＰＴ）の差ΔＤＰＴも併せて記載されている。例えば、座高が標準＋２５［ｍｍ］の場合において、ミラー２２１の上端を回転中心とした場合は、ΔＤＰＴ＝ＡＢＳ（１／２４−１／１３５．０）≒０．０３４となる。ここで、ＡＢＳ（…）は、（…）の絶対値を表す。
【００５７】
また、表１には計算結果は記載されていないが、見下ろし角は、座高が標準＋２５［ｍｍ］、標準−２５［ｍｍ］のいずれの場合についても、ミラー２２１の回転中心の位置にかかわらず、それぞれ概ね一定の値となった。見下ろし角は、ユーザー９００の瞳９１０の中心と、虚像ｉ２の中心とを結ぶ線の水平線に対する角度である。
【００５８】
（変形例）
図８は、ミラー２２１をチルトする構成の一変形例を示す模式図である。本変形例では、ミラー２２１の下端Ｃ１よりも低い位置にミラー２２１の回転中心が設定される。
【００５９】
虚像表示装置２０は、例えばミラー２２１の下端Ｃ１を支持する支持部材２２３を有する。支持部材２２３は、棒状の部材であり、一端部がミラー２２１の下端Ｃ１に連結され、他端部Ｃ２がミラー２２１の回転中心まで延伸されている。なお、支持部材２２３がミラー２２１の下端Ｃ１以外の他の部分を支持するように構成することもできる。
【００６０】
回転中心がミラー２２１の下端Ｃ１よりも低い位置に設定されることにより、ミラー２２１のチルトによる移動のシフト成分が増加する。したがって、座高調整時の虚像距離の変化をさらに小さくできる。たとえば、回転中心は、ミラー２２１の形状に沿って下端Ｃ１から下方へ向けて延長した延長線上の位置でありうる。あるいは、回転中心は、ミラー２２１の中心Ｃ０と下端Ｃ１とを結ぶ直線に沿って下端Ｃ１から下方へ向けて延長した延長線上の位置であってもよい。
【００６１】
なお、ミラー２２１の回転中心がミラー２２１の下端Ｃ１よりも低い位置に設定されることにより、ミラー２２１の可動範囲が広がるため、虚像表示装置２０の体積が増加しうる。虚像表示装置２０の体積の増加が許容できる範囲である場合、理論的には、座高調整時の虚像距離の変化をゼロ、すなわち虚像距離を設定値に限りなく近づけられる。
【００６２】
本変形例では、虚像表示装置２０の体積増加や、回転中心とミラー２２１間の距離が長くなることに伴う振動の影響を考慮し、Ｃ１，Ｃ２間の距離が、Ｃ０，Ｃ１間の距離の半分の長さからＣ０，Ｃ１間の距離と同程度の長さになるように設定されうる。
【００６３】
以上で説明した本実施形態の虚像表示装置、およびヘッドアップディスプレイ装置は、下記の効果を奏する。
【００６４】
ミラー２２１の中心Ｃ０よりも低い位置Ｃ１，Ｃ２を回転中心としてミラー２２１を回転することにより、アイボックスの高さ方向の位置を調整するので、ユーザー９００の座高に応じてアイボックスの高さ方向の位置を調整する際に、虚像距離が変化することを防止または抑制できる。したがって、虚像を重畳して表示する対象物が遠方から近傍までの範囲に存在する場合でも、ユーザー９００の眼の位置から見える対象物と虚像とのズレが少なくなり、より安全な運転支援システムを実現することができる。
【００６５】
以上に説明した虚像表示装置、およびヘッドアップディスプレイ装置の構成は、上述の実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上述の構成に限られず、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。また、一般的な虚像表示装置、およびヘッドアップディスプレイ装置が備える構成を排除するものではない。
【００６６】
例えば、上述の実施形態においては、３段階で虚像距離を変更する例を示したが、これに限られず、４段階以上の多段階で、虚像距離を変更するようにしてもよい。同様に上述の形態では、座高調整として３段階で虚像の高さを変更したが、４段階以上の多段階で、座高調整するようにしてもよい。
【００６７】
本出願は、２０１８年１０月２９日に出願された日本国特許出願番号２０１８−２０３１２３号に基づいており、その開示内容は、参照により全体として組み入れられている。
【符号の説明】
【００６８】
１０  ヘッドアップディスプレイ装置
２０  虚像表示装置
２１  表示素子
２１ａ  表示面
２２  虚像投影光学系
２２０  表示スクリーン
２２１、２２２  ミラー
２２３  支持部材
２６  ハウジング
３０  表示制御部
６０  主制御部
７１  運転者検出部
７２  環境監視部
７３  運行速度取得部
８００  車両
８１１  車体
８１２  フロントウィンドウ
８１３  ハンドル
８１４  ダッシュボード
８１５  ディスプレイ
８１６  運転席
９００  ユーザー
９１０  瞳
ＡＸ，ＡＸ１，ＡＸ２  光軸
Ｄ１  表示光
ＥＰ  アイポイント
ｉ１  像
ｉ２  虚像
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２  光路長
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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