JP2014021394A - Image display device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact image display device that has high visibility even when positions and spaces are limited for attaching a head-up display.SOLUTION: An image display device 10 includes a projection port 301 that projects image display light generated on the basis of image signals, and a combiner 400 that reflects the image display light projected from the projection port 301 to present a virtual image. The combiner 400 has a reflection surface 410, and the curvature in a specific direction along the reflection surface 410 is reduced as a distance from the projection port 301 increases. The reflection surface 410 of the combiner 400 may be formed of a biconic surface.

Description

本発明は、画像表示装置に関する。   The present invention relates to an image display device.

ヘッドアップディスプレイと呼ばれる画像表示装置が知られている。ヘッドアップディスプレイはコンバイナと呼ばれる光学素子を有している。このコンバイナは、外来光を透過すると共に、ヘッドアップディスプレイが備える光学ユニットから投射された画像表示光を反射する。これによりユーザは、コンバイナを介して、画像表示光に係る画像を風景に重畳して視認することができる。   An image display device called a head-up display is known. The head-up display has an optical element called a combiner. The combiner transmits extraneous light and reflects image display light projected from the optical unit included in the head-up display. Accordingly, the user can visually recognize the image related to the image display light superimposed on the landscape via the combiner.

このヘッドアップディスプレイと呼ばれる画像表示装置によれば、車の運転者が、車外の景色を視認する視線方向や焦点位置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あわせて認識することができるため、車載用の画像表示装置として近年注目を集めている。   According to this image display device called a head-up display, the driver of the vehicle recognizes the information of the image projected from the optical unit with almost no change in the viewing direction and the focal position for viewing the scenery outside the vehicle. Therefore, in recent years, it has attracted attention as an in-vehicle image display device.

例えば特許文献1には、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、ユーザが視認できる空間を調整する、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が開示されている。   For example, Patent Literature 1 discloses a head-up display that is mounted on a dashboard of a vehicle that adjusts a space that can be visually recognized by a user by using an X-axis stage, a Z-axis stage, and a rotary stage.

特開平10−278629号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-278629

ところで上述したようなヘッドアップディスプレイは、より小型であることが求められる。例えば車両に搭載するヘッドアップディスプレイでは、ヘッドアップディスプレイを取り付けることのできる位置や空間が限られていることから、搭載されるコンバイナはより小型であることが求められる。一方で、運転者であるユーザの視認性を高めるため、小型のコンバイナに大きな虚像を提示させようとすると、収差の影響が大きくなり画像が歪む可能性がある。   Incidentally, the head-up display as described above is required to be smaller. For example, in a head-up display mounted on a vehicle, the position and space where the head-up display can be attached are limited, and therefore, the mounted combiner is required to be smaller. On the other hand, if an attempt is made to present a large virtual image to a small combiner in order to increase the visibility of the user who is a driver, the influence of aberration becomes large and the image may be distorted.

本発明は上述の事情に鑑みてされたものであり、取り付けられる位置や空間に制限がある場合でも、収差による画像の歪みを低減することができる小型の画像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a small-sized image display device capable of reducing image distortion due to aberration even when the mounting position and space are limited. To do.

上記目的を達成するため、本発明のある態様は画像表示装置である。この装置は、画像信号に基づいて画像表示光を生成する画像生成部と、画像生成部が生成した画像表示光を投射する投射口と、投射口から投射された画像表示光を反射して虚像を提示するコンバイナとを備える。コンバイナは、コンバイナの反射面410に沿った特定方向について、投射口からの距離が遠くなるほど、特定方向の曲率が小さくなる。   In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention is an image display device. The apparatus includes an image generation unit that generates image display light based on an image signal, a projection port that projects the image display light generated by the image generation unit, and a virtual image that reflects the image display light projected from the projection port. And a combiner for presenting. In the combiner, the curvature in the specific direction becomes smaller as the distance from the projection port becomes longer in the specific direction along the reflective surface 410 of the combiner.

本発明によれば、取り付けられる位置や空間に制限がある場合でも、収差による画像の歪みを低減することのできる小型の画像表示装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a small-sized image display device that can reduce image distortion due to aberration even when the position and space where the device is attached are limited.

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。It is a perspective view shown with a field of view from the inside of vehicles about a head up display which is a display for vehicles of the present invention. 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。It is a perspective view shown by the visual field from the windshield side about the head-up display of FIG. 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。It is a figure which shows the internal structure of an optical unit with the path | route of light. 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。It is a figure which shows the internal structure of an optical unit with the path | route of light. 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。It is a figure shown about a part inside optical unit and a part inside board | substrate storage part. 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。In FIG. 5, it is a figure shown about the mode at the time of removing a heat sink and a flexible cable. 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。It is a side view of the head up display attached to the room mirror. 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。It is a front view of the head up display attached to the room mirror. 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。It is a figure shown about the visual recognition area of the image (virtual image) projected on a combiner. 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。It is a figure shown about the visual recognition area of the image (virtual image) projected on a combiner. コンバイナの形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of a combiner. 図11のコンバイナを示す側面図である。It is a side view which shows the combiner of FIG. 図11のコンバイナを示す上面図である。It is a top view which shows the combiner of FIG. コンバイナを介してユーザに提示される画像表示光の光路を示す側面図である。It is a side view which shows the optical path of the image display light shown to a user via a combiner. 運転者であるユーザの視点が移動した場合の画像表示光の光路を示す側面図である。It is a side view which shows the optical path of the image display light when the viewpoint of the user who is a driver | operator moves. コンバイナを介してユーザに提示される画像表示光の光路を示す上面図である。It is a top view which shows the optical path of the image display light shown to a user via a combiner. 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。It is a figure which shows a mode when a projection part and a combiner are removed in the head-up display attached for right-hand drive vehicles. 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。It is a figure which shows a mode when the board | substrate storage part is changed for left-hand drive vehicles. 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。It is a figure which shows the head-up display changed for left-hand drive vehicles. 基板収納部をルームミラーに取り付けるための取付部材を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the attachment member for attaching a board | substrate accommodating part to a room mirror. 図14の取付部材における取付プレートの三面図である。It is a three-plane figure of the attachment plate in the attachment member of FIG. ルームミラーに取り付けられたヘッドアップディスプレイを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the head-up display attached to the room mirror. 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。It is sectional drawing of the set screw part at the time of attaching so that the 1st attachment surface of a board | substrate storage part may contact an attachment plate. 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。It is sectional drawing of the set screw part at the time of attaching so that the 2nd attachment surface of a board | substrate storage part may contact an attachment plate. 取付プレートの変形例について示す図である。It is a figure shown about the modification of an attachment plate. コンバイナが収納ヒンジにより折り曲げられた様子を示す側面図である。It is a side view which shows a mode that the combiner was bent by the accommodation hinge. コンバイナが収納ヒンジにより折り曲げられた様子を示す正面図である。It is a front view which shows a mode that the combiner was bent by the storage hinge.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Specific numerical values and the like shown in the embodiment are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.

[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。
[External Configuration of Display Device for Vehicle According to this Embodiment]
As a display device for a vehicle according to this embodiment, a head-up display that is used by being attached to a room mirror (rear mirror) provided in the vehicle is taken as an example, and an external configuration thereof is described with reference to FIGS. 1 and 2. To do. FIG. 1 is a perspective view showing an aspect in which the head-up display 10 according to the present embodiment is observed from a field of view toward a windshield (not shown) of a vehicle from a room mirror 600 to which the head-up display 10 is attached. FIG. 2 is a perspective view showing an aspect in which the head-up display 10 is observed with a field of view from the windshield (not shown) toward the room mirror 600. In the following description, the directions indicated by front and rear, left and right, and up and down are the front and rear of the vehicle, the left and right sides of the vehicle, the direction perpendicular to the road surface on which the vehicle is disposed, and the opposite direction from the surface to the vehicle, respectively. Means direction.

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500(図20参照)と連結され、ルームミラー600が取付部材500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500との連結、及び取付部材500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500の記載を省略している。   The head-up display 10 generates an image signal related to an image displayed as a virtual image on the combiner 400, and stores a circuit board 111 (see FIG. 5) that outputs the generated image signal to the optical unit 200. Part 100. The circuit board 111 receives an image signal output from an external device (not shown) such as a navigation device or a media playback device, performs a predetermined process on the input signal, and outputs the processed signal to the optical unit 200. You can also. The substrate storage unit 100 is connected to a mounting member 500 (see FIG. 20), which will be described later, which is one of the components of the head-up display 10, and the rear-view mirror 600 is held by the mounting member 500, so 10 is attached to the room mirror 600. The details of each mechanism relating to the connection between the substrate storage unit 100 and the mounting member 500 and the holding of the room mirror 600 of the mounting member 500 will be described later. Further, in order to facilitate explanation and understanding of the overall configuration of the head-up display 10, the mounting member 500 is not shown in FIGS.

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。   The head-up display 10 includes an optical unit 200 to which an image signal output from the circuit board 111 is input. The optical unit 200 includes an optical unit main body 210 and a projection unit 300. The optical unit main body 210 accommodates a light source 231, an image display element 240, and various optical lenses described later. The projection unit 300 houses various projection mirrors and an intermediate image screen 360 described later. The image signal output from the circuit board 111 is projected as image display light from the projection port 301 onto the combiner 400 having a concave shape through the devices of the optical unit main body 210 and the devices of the projection unit 300. In the present embodiment, a case where LCOS (Liquid crystal on silicon), which is a reflection type liquid crystal display panel, is used as the image display element 240 is illustrated, but a DMD (Digital Micromirror Device) may be used as the image display element 240. In that case, the optical system and the driving circuit according to the display element to be applied are used.

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。   A user who is a driver recognizes the projected image display light as a virtual image via the combiner 400. In FIG. 1, the projection unit 300 projects the image display light of the character “A” onto the combiner 400. By viewing the combiner 400, the user recognizes as if the letter “A” is displayed, for example, 1.7m to 2.0m ahead (front of the vehicle) from the user, that is, recognizes the virtual image 450. it can. Here, the central axis of the image display light projected from the projection unit 300 onto the combiner 400 is defined as a projection axis 320.

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。   Although details will be described later, the optical unit 200 is configured to be rotatable with respect to the substrate storage unit 100. Furthermore, in the head-up display 10 according to the present embodiment, the projection unit 300 and the combiner 400 have a configuration in which the mounting direction can be changed with respect to a predetermined surface of the optical unit main body 210 and can be detached.

[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。
[Internal Configuration of Display Device for Vehicle According to Present Embodiment: Optical System]
Next, the internal configuration of the head-up display 10 will be described. 3 and 4 are diagrams for describing the internal configuration of the optical unit 200 of the head-up display 10 described above. FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of the optical unit main body 210 and a part of the internal configuration of the projection unit 300 together with an optical path related to image display light. FIG. 4 is a diagram illustrating an internal configuration of the projection unit 300 and a part of the internal configuration of the optical unit main body 210 together with an optical path related to image display light projected to the combiner 400.

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。   First, an internal configuration of the optical unit main body 210 and an optical path related to image display light will be described with reference to FIG. The optical unit main body 210 includes a light source 231, a collimating lens 232, a UV-IR (UltraViolet-Infrared Ray) cut filter 233, a polarizer 234, a fly-eye lens 235, a reflecting mirror 236, a field lens 237, a wire grid polarization beam splitter 238, A quarter-wave plate 239, an analyzer 241, a projection lens group 242, and a heat sink 243 are provided.

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。   The light source 231 includes a light emitting diode that emits light of three colors of white, blue, green, and red. A heat sink 243 is attached to the light source 231 for cooling the heat generated with light emission. The light emitted from the light source 231 is converted into parallel light by the collimating lens 232. The UV-IR cut filter 233 absorbs and removes ultraviolet light and infrared light from the parallel light that has passed through the collimating lens 232. The polarizer 234 changes the light that has passed through the UV-IR cut filter 233 into unpolarized P-polarized light. The fly-eye lens 235 uniformly adjusts the brightness of the light that has passed through the polarizer 234.

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度偏向する。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。   The reflecting mirror 236 deflects the optical path of light that has passed through each cell of the fly-eye lens 235 by 90 degrees. The light reflected by the reflecting mirror 236 is collected by the field lens 237. The light collected by the field lens 237 is irradiated to the image display element 240 via the wire grid polarization beam splitter 238 and the quarter wavelength plate 239 that transmit the P-polarized light.

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に向けて射出される。射出された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。   The image display element 240 includes red, green, and blue color filters for each pixel. The light emitted to the image display element 240 has a color corresponding to each pixel, is modulated by the liquid crystal composition included in the image display element 240, and becomes S-polarized image display light, which is applied to the wire grid polarization beam splitter 238. It is injected towards. The emitted S-polarized light is reflected by the wire grid polarization beam splitter 238, changes the optical path, passes through the analyzer 241, and then enters the projection lens group 242.

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。   The image display light transmitted through the projection lens group 242 exits the optical unit main body 210 and enters the projection unit 300. And the 1st projection mirror 351 with which the projection part 300 is provided changes the optical path of the image display light which entered.

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。   Next, an internal configuration of the projection unit 300 and an optical path related to image display light will be described with reference to FIG. The projection unit 300 includes a first projection mirror 351, a second projection mirror 352, and an intermediate image screen 360.

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。   As described above, the optical path of the image display light that has passed through the wire grid polarization beam splitter 238, the analyzer 241, and the projection lens group 242 included in the optical unit main body 210 is combined by the first projection mirror 351 and the second projection mirror 352. The optical path to 400 is changed. Meanwhile, a real image based on the image display light reflected by the second projection mirror 352 is formed on the intermediate image screen 360. The image display light related to the real image formed on the intermediate image screen 360 passes through the intermediate image screen 360 and is projected onto the combiner 400. As described above, the user recognizes the virtual image related to the projected image display light forward via the combiner 400.

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。   With the internal configuration as described above, the user can visually recognize a virtual image based on the image signal output from the circuit board 111 while being superimposed on an actual landscape via the combiner 400.

[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。
[Internal Configuration of Display Device for Vehicle According to Present Embodiment: Details of Internal Configuration of Optical Unit 200]
The optical unit 200 is configured to be rotatable with respect to the substrate storage unit 100. Next, the internal configuration of the optical unit 200 and the substrate storage unit 100 will be described in detail with reference to FIG.

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。   FIG. 5 is a diagram illustrating a part of the inside of the optical unit 200 and a part of the inside of the substrate storage unit 100. In FIG. 5, the vicinity of the connection portion between the optical unit 200 and the substrate storage unit 100 is mainly shown. The optical system arrangement unit 245 included in the optical unit 200 accommodates various devices other than the heat sink 243 described above. In the optical unit 200, a heat sink 243 and a space 248 are provided in the vicinity of the connection portion of the optical system arrangement unit 245 with the substrate storage unit 100 on the substrate storage unit 100 side.

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。   The circuit board 111 electrically controls the image display element 240 and the light source 231 housed in the optical system arrangement unit 245. The circuit board 111 and the image display element 240 accommodated in the optical system arrangement unit 245 are connected by a flexible cable 246 that is a wiring. Here, the flexible cable 246 is an example, and a flexible board or other wiring for transmitting an electrical signal can be used. The optical unit 200 has an optical unit side opening 247 formed on one surface of the housing, and the substrate housing portion 100 has a substrate housing portion side opening 112 formed on one surface of the housing. The flexible cable 246 connects the circuit substrate 111 and the image display element 240 through the optical unit side opening 247 and the substrate storage unit side opening 112. The flexible cable 246 preferably has a length that allows the substrate storage unit 100 and the optical unit 200 to freely rotate.

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。   FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the heat sink 243 and the flexible cable 246 described above are removed from a part of the optical unit 200 in FIG. 5 and a part of the substrate storage unit 100.

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。   Each of the optical unit side opening 247 and the substrate storage unit side opening 112 is formed in a shape having two opposing sides that spread at a predetermined angle, for example, a substantially fan shape having a predetermined angle. As a result, when the optical unit 200 is rotated with respect to the substrate storage unit 100 as will be described later, the housing relating to the surface of the optical unit 200 on which the optical unit side opening 247 is provided, or the substrate storage unit 100. It is possible to reduce the force applied to the flexible cable 246 by the housing according to the surface on which the board housing portion side opening 112 is provided. Therefore, it is possible to prevent the flexible cable 246 from being damaged or cut by the respective housings as it rotates.

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。   Further, as described above, the space portion 248 is provided in the vicinity of the connection portion of the substrate storage portion 100 in the optical unit 200, and the flexible cable 246 is mainly stored in the space portion 248 in the optical unit 200. . By providing the space 248, the length of the flexible cable can be secured with a margin. Accordingly, the tension applied to the flexible cable 246 can be reduced when the optical unit 200 is rotated with respect to the substrate storage unit 100. Therefore, it is possible to prevent the flexible cable 246 from being damaged or cut by the tension accompanying the rotation.

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。   The optical unit 200 and the substrate storage unit 100 are connected to each other by a hinge 113 that is a rotation member that serves as a rotation axis of the rotation, and a rotation stop mechanism 114 that limits a rotation angle range. The optical unit 200 rotates with respect to the substrate storage unit 100 by a predetermined angle around the hinge 113. Here, although the hinge 113 is used in the present embodiment, other rotating members can be used.

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。   The substrate storage unit side opening 112 of the substrate storage unit 100 and the optical unit side opening 247 of the optical unit 200 are substantially fan-shaped as described above. When the substrate storage unit 100 rotates with respect to the optical unit 200, the opening for passing the flexible cable 246 formed by both the substrate storage unit side opening 112 and the optical unit side opening 247 is narrowed. However, the substrate housing side opening 112 and the optical unit side opening 247 are substantially fan-shaped, so that the flexible cable 246 is sufficiently passed through the angle range limited by the rotation stopping mechanism 114. The opening is maintained.

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。   Note that the shapes of the above-described substrate storage unit side opening 112 and optical unit side opening 247 are merely examples, and any shape may be used as long as the flexible cable 246 is not damaged by rotation. For example, only one of the substrate housing side opening 112 and the optical unit side opening 247 may be formed in a shape having two opposing sides that spread at a predetermined angle so that the load is not applied to the flexible cable 246.

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500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。   As described above, the head-up display 10 is configured such that the optical unit 200 and the substrate storage unit 100 can rotate around the hinge 113. The combiner 400 is provided in the optical unit 200, and the substrate storage unit 100 is attached to the room mirror 600 by an attachment member 500. As described above, the user can independently adjust the observation angle of the room mirror and the adjustment of the observation angle of the combiner 400. Therefore, the user can adjust the room mirror 600 to an angle at which the rear of the vehicle can be properly confirmed, and adjust the viewing angle of the combiner 400 to recognize an appropriate image (virtual image) without distortion.

ヘッドアップディスプレイ10のコンバイナ400は、後に詳述する通り、投射口301からの距離が遠くなるほど、特定方向の曲率が小さくなる構成となっている。この構成により、コンバイナ400を小型化した場合でも、歪みの少ない画像が提示されることになる。上述したとおり、光学ユニット200が基板収納部100に対して回動可能な構成となっていることから、ユーザは光学ユニット200の投射口301とコンバイナ400の位置関係を保持したまま、コンバイナ400の視認角度を調整することができる。したがって、ヘッドアップディスプレイ10によれば、ユーザは歪みの少ない画像をコンバイナ400に提示させたまま、そのコンバイナ400の視認角度を調整することができる。   As will be described in detail later, the combiner 400 of the head-up display 10 has a configuration in which the curvature in a specific direction decreases as the distance from the projection port 301 increases. With this configuration, even when the combiner 400 is downsized, an image with less distortion is presented. As described above, since the optical unit 200 is configured to be rotatable with respect to the substrate storage unit 100, the user can maintain the positional relationship between the projection port 301 of the optical unit 200 and the combiner 400 while maintaining the positional relationship between the combiner 400. The viewing angle can be adjusted. Therefore, according to the head-up display 10, the user can adjust the viewing angle of the combiner 400 while presenting the image with less distortion on the combiner 400.

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。   Further, by providing the optical unit 200 with the space 248 for storing the flexible cable 246 with a sufficient length, the optical unit 200 can freely rotate with respect to the substrate storage unit 100. Adjustment of each observation angle can be performed appropriately, and tension generated by rotation can be prevented from damaging or cutting the flexible cable 246.

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。   Furthermore, by making the substrate housing portion side opening 112 and the optical unit side opening portion 247 of the optical unit 200 into the above-mentioned substantially fan shape, the optical unit 200 and the substrate are rotated by the rotation of the optical unit 200 with respect to the substrate housing portion 100. Each casing outer wall of the storage unit 100 can be prevented from damaging or cutting the flexible cable 246, and the user can appropriately adjust each observation angle.

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での光の射出方向とは逆向き方向で投射部300に射出される。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。   As shown in FIG. 3, in this embodiment, the optical path of the image display light is bent twice in the 90 ° direction by using the reflecting mirror 236 and the wire grid polarization beam splitter 238. The image display light is emitted to the projection unit 300 in a direction opposite to the light emission direction of the light source 231. Thus, by making the path of the image display light U-shaped, the flexible cable 246 can be wired so as not to be close to the light source 231 (see FIG. 5). Thereby, noise due to electromagnetic waves generated from the light source 231 can be prevented from being mixed into the image signal, and the flexible cable 246 can also be prevented from being damaged by heat generated by the light source 231. Furthermore, since the heat sink 243 installed in the vicinity of the light source 231 is also arranged away from the flexible cable 246, a space portion 248 for storing the flexible cable 246 can be provided.

[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。
[Angle adjustment using hinges]
Next, the rotation of the optical unit 200 with respect to the substrate storage unit 100 will be described in detail. FIG. 7 is a side view of the head-up display 10 attached to the room mirror 600. As shown in this figure, the room mirror 600 is normally directed toward the driver so that the driver can visually recognize the rear of the vehicle. That is, it is rare for the driver to drive with the mirror surface 602 of the room mirror 600 perpendicular to the vehicle bottom surface or the traveling road surface. Usually, the driver uses the mirror surface 602 of the room mirror 600 as the vehicle bottom surface or the like. The direction of the rearview mirror 600 is tilted so as to have an angle with respect to the vertical plane. For this reason, when the head-up display 10 is attached to the room mirror 600, the substrate storage unit 100 also has an angle with respect to a plane parallel to the vehicle bottom surface or the like as the room mirror 600 is tilted.

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。   The inventor of the present application conducted an experiment for recognizing a virtual image presented by the combiner 400 for many vehicles and various users. As a result, the longitudinal direction of the room mirror 600 and the longitudinal direction of the substrate storage unit 100 are the same direction. If the angle of the combiner 400 and the optical unit 200 is adjusted so that the user recognizes the virtual image without distortion when the head-up display 10 is installed, the mirror surface 602 and the optical unit main body 210 are often adjusted. It was confirmed by an experiment that the angle formed with the reference plane 212 of the lens was approximately 100 degrees.

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。   Here, the “reference plane” of the optical unit body 210 is an angle measurement reference plane used as a reference for measuring the inclination of the optical unit body 210 with respect to the mirror surface 602 of the rearview mirror 600. An example of the reference surface 212 is a plane including the optical axis of the optical unit main body 210 or a plane parallel thereto. Another example of the reference surface 212 is the first main body surface 221 that is the lower surface when the head-up display 10 is attached to the right handle, or the second main body surface that is the surface facing the first main body surface 221. 222 or a plane parallel to these surfaces. The “reference surface” of the optical unit main body 210 may be a reference surface of the optical unit 200.

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、取付部材500や取付プレート571、581等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。   In view of the above experimental results, the head-up display 10 according to the embodiment includes the mounting member 500, the mounting plate 571, and the like so that the longitudinal direction of the room mirror 600 and the longitudinal direction of the substrate storage unit 100 are the same direction. When the head-up display 10 is attached to the rearview mirror 600 using 581 or the like, an optimal image without distortion can be presented when the angle formed by the mirror surface 602 and the reference surface 212 becomes a predetermined reference angle. Designed. Specifically, the optical unit constituting the optical system of the head-up display 10 is designed so that an optimal video can be presented under the above-described conditions.

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。   Here, the “optical part constituting the optical system of the head-up display 10” is a system that generates and projects image display light based on an image signal output from the circuit board 111 housed in the board housing part 100. . More specifically, in the optical unit main body 210, a light source 231, a collimating lens 232, a UV-IR (UltraViolet-Infrared Ray) cut filter 233, a polarizer 234, a fly-eye lens 235, a reflecting mirror 236, a field lens 237, Wire grid polarization beam splitter 238, quarter-wave plate 239, analyzer 241, projection lens group 242, first projection mirror 351, second projection mirror 352, intermediate image screen 360, and combiner 400 in projection unit 300 Are all or a predetermined portion.

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。   The “predetermined reference angle” is an angle formed between the mirror surface 602 and the reference surface 212 and is an angle assumed as a design reference when the head-up display 10 is optically designed. The “predetermined reference angle” may be determined by experiments so that an optimal video without distortion can be presented to many vehicles and various users. An example of the predetermined reference angle is an obtuse angle, more specifically 100 degrees. The “predetermined reference angle” is indicated by using φ in FIG.

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。   As described above, since the head-up display 10 according to the embodiment is designed with an optical unit that forms an optical system based on the angle formed by the mirror surface 602 and the reference surface 212 being a predetermined reference angle, Thus, the optical design is optimally adapted to the inclination of the room mirror 600 assumed in the usage state. When the head-up display 10 according to many vehicles and various user embodiments is mounted so that an optimal image without distortion can be presented, the optical unit 200 is often kept near horizontal. Since the optical unit 200 does not face the user, it is possible to reduce the feeling of pressure received by the user who is the driver.

図7では不図示の取付部材500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。   In FIG. 7, the substrate storage portion 100 attached via an attachment member 500 (not shown) is fixedly installed on the room mirror 600 directed toward the user as described above. For this reason, the substrate storage unit 100 can be changed in orientation similar to the orientation change applied to the room mirror 600. On the other hand, as described above, the optical unit 200 including the projection unit 300 and the combiner 400 can be rotated integrally with the substrate storage unit 100 by the hinge 113. Therefore, regardless of the adjustment angle of the room mirror 600, the driver can adjust the image (virtual image) projected on the combiner 400 to a visible position without causing distortion.

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。   FIG. 8 is a view from the view of the mirror surface 602 side of the room mirror 600 of the head-up display 10 attached to the room mirror 600. As shown in this figure, the rotation surface of the hinge 113 that is a boundary surface between the substrate storage unit 100 and the optical unit 200 formed by the rotation of the hinge 113 is perpendicular to the mirror surface 602 and parallel to the projection axis 320. By being a smooth surface, it is in a position that does not cross the room mirror 600. Therefore, the optical unit 200 and the combiner 400 can be integrally rotated without contacting the room mirror 600 while the substrate storage unit 100 is fixed to the room mirror 600.

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。   FIGS. 9 and 10 are diagrams showing a space in which an image (virtual image) projected on the combiner 400 can be visually recognized. The optical unit 200 rotated by the above-described hinge 113 and the observation direction of the driver of the combiner 400 are illustrated. It is a figure for demonstrating a change. For example, when both the driver B with a higher eye position than the driver A uses the head-up display 10 attached to the same vehicle, the adjustment angle by the hinge 113 when the driver A uses is shown in FIG. As shown, the angle φ1. At this angle, the driver A can visually recognize the image (virtual image) projected on the combiner 400 without distortion. On the other hand, the adjustment angle by the hinge 113 when the driver B is used is an angle φ2 larger than the angle φ1 as shown in FIG. 10, and an image (virtual image) projected on the combiner 400 to the driver B at this angle φ2. ) Can be viewed without distortion. The rotation of the hinge 113 from the angle φ1 to the angle φ2 is a straight line formed mainly by the rotation surface and the mirror surface 602 of the room mirror 600 at a position where an image displayed as a virtual image is recognized by the combiner 400. Change in a direction parallel to.

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。   Therefore, even if the head-up display 10 of this embodiment is installed in a narrow space in the vehicle, the combiner 400 in which the projection direction of the image display light from the projection unit 300 and the image display light are projected in a space-saving manner. Can be adjusted. Moreover, since only the optical unit 200 and the combiner 400 can be moved integrally without moving the entire head-up display 10, a space in which a display image can be easily viewed can be adjusted.

[本実施形態に係るコンバイナの形状]
次に、コンバイナ400の形状について詳述する。図11は、コンバイナ400の形状を示す斜視図である。投射口301から投射軸320に沿って投射された画像表示光は、コンバイナ400の反射面410上の投射位置322で反射される。反射された画像表示光は、反射軸330に沿って進み、運転者であるユーザに到達する。ユーザは、投射口301から投射された画像表示光を、コンバイナ400の前方である視線方向340に見える虚像として視認する。
[Combiner shape according to this embodiment]
Next, the shape of the combiner 400 will be described in detail. FIG. 11 is a perspective view showing the shape of the combiner 400. The image display light projected along the projection axis 320 from the projection port 301 is reflected at the projection position 322 on the reflection surface 410 of the combiner 400. The reflected image display light travels along the reflection axis 330 and reaches the user who is the driver. The user visually recognizes the image display light projected from the projection port 301 as a virtual image that appears in the line-of-sight direction 340 in front of the combiner 400.

コンバイナ400の反射面410を球面で構成した場合、ユーザEに提示される画像表示光の虚像は、収差の影響により歪んでしまい、視認性が低下するおそれがある。特に、ルームミラー取付型の小型の画像表示装置とするために投射口301とコンバイナ400の距離を短くすると、ユーザに大きな虚像を提示するためには、コンバイナ400の反射面410の曲率を大きくとる必要がある。反射面410の曲率を大きくすると、球面収差や非点収差が増大するとともにユーザに提示する虚像が歪みやすくなるため、高精細で視認性の高い画像表示光を提示することが困難となる。   When the reflecting surface 410 of the combiner 400 is formed of a spherical surface, the virtual image of the image display light presented to the user E is distorted due to the influence of aberration, and the visibility may be reduced. In particular, when the distance between the projection port 301 and the combiner 400 is shortened in order to obtain a small-sized mirror-mounted image display device, the curvature of the reflecting surface 410 of the combiner 400 is increased in order to present a large virtual image to the user. There is a need. When the curvature of the reflecting surface 410 is increased, spherical aberration and astigmatism increase, and the virtual image presented to the user is easily distorted, making it difficult to present high-definition and highly visible image display light.

そこで、収差による画像の歪みや精細度の劣化を低減させるため、本実施形態に係るコンバイナ400の反射面410は、非球面で構成される。例えば、反射面410は、式(1)で表現されるバイコーニック(Biconic)面で構成される。式(1)において、z軸方向はユーザの視線方向340であり、x軸方向、y軸方向は、それぞれ、視線方向340に直交する水平方向および鉛直方向である。なお、xyz軸の原点位置は、説明の便宜上、コンバイナ400の反射面410を構成するバイコーニック面の頂点とする。

Figure 2014021394
:x方向の曲率(x方向の曲率半径の逆数)
:y方向の曲率(y方向の曲率半径の逆数)
:x方向コーニック定数
:y方向コーニック定数 Therefore, in order to reduce image distortion and degradation of definition due to aberration, the reflecting surface 410 of the combiner 400 according to the present embodiment is formed of an aspherical surface. For example, the reflective surface 410 is configured by a biconic surface expressed by the formula (1). In Expression (1), the z-axis direction is the user's line-of-sight direction 340, and the x-axis direction and the y-axis direction are a horizontal direction and a vertical direction orthogonal to the line-of-sight direction 340, respectively. Note that the origin position of the xyz axis is the apex of the biconic surface constituting the reflecting surface 410 of the combiner 400 for convenience of explanation.
Figure 2014021394
c x : curvature in x direction (reciprocal of radius of curvature in x direction)
c y : curvature in y direction (reciprocal of radius of curvature in y direction)
k x : x-direction conic constant k y : y-direction conic constant

コーニック定数の値を変化させることで、式(1)で表現されるバイコーニック面の形状を双曲面、放物面、楕円面、球面などに変化させることができる。例えば、x方向コーニック定数がk<−1の関係を満たす場合、xz平面(y=0)におけるバイコーニック面の形状は、双曲線となる。同様にして、k=−1の場合には放物線、−1<k<0の場合は楕円、k=0の場合は円、k>0の場合は扁平楕円面となる。y方向コーニック定数kについても同様の関係が成立し、y方向コーニック定数kを変化させることで、yz平面(x=0)におけるバイコーニック面の形状が、双曲線、放物線、楕円線などに変化していく。 By changing the value of the conic constant, the shape of the biconic surface expressed by Equation (1) can be changed to a hyperboloid, a paraboloid, an ellipsoid, a spherical surface, and the like. For example, when the x direction conic constant satisfies the relationship of k x <−1, the shape of the biconic surface in the xz plane (y = 0) is a hyperbola. Similarly, a parabola is obtained when k x = −1, an ellipse when −1 <k x <0, a circle when k x = 0, and a flat ellipsoid when k x > 0. y-direction conic constant k y be satisfied similar relationship for, by changing the y-direction conic constant k y, the shape of the biconic surface in the yz plane (x = 0) is hyperbolic, parabolic, etc. elliptical line It will change.

以下、反射面410がバイコーニック面で構成される場合のコンバイナ400の具体的な形状について述べる。図11に示すように、実施形態に係るコンバイナ400は、反射面410を構成するバイコーニック面の頂点位置422が、投射軸320と反射面410との交点である投射位置322に対して、+y方向に移動した位置となるよう設けられる。また、コンバイナ400は、頂点位置422が投射口301からの距離が最も近い位置となるように設けられる。なお、図11の第1曲線431は、反射面410とyz平面の交線を示し、第2曲線432は、反射面410とxz平面の交線を示す。   Hereinafter, a specific shape of the combiner 400 when the reflecting surface 410 is a biconic surface will be described. As shown in FIG. 11, the combiner 400 according to the embodiment has + y with respect to the projection position 322 where the vertex position 422 of the biconic surface constituting the reflective surface 410 is the intersection of the projection axis 320 and the reflective surface 410. It is provided to be a position moved in the direction. Moreover, the combiner 400 is provided so that the vertex position 422 may be the closest position from the projection port 301. In addition, the 1st curve 431 of FIG. 11 shows the intersection line of the reflective surface 410 and yz plane, and the 2nd curve 432 shows the intersection line of the reflective surface 410 and xz plane.

図12は、図11のコンバイナ400を示す側面図である。図12は、頂点位置422を通るyz平面で切断されたコンバイナ400の断面を示している。したがって、yz平面により切断された反射面410である第1曲線431は、頂点位置422を原点とした式(1)において、x=0とした関数により定まる。   FIG. 12 is a side view showing the combiner 400 of FIG. FIG. 12 shows a cross section of the combiner 400 cut along the yz plane passing through the vertex position 422. Therefore, the first curve 431 that is the reflecting surface 410 cut by the yz plane is determined by a function in which x = 0 in Expression (1) with the vertex position 422 as the origin.

このとき、第1曲線431を通る反射面410の頂点位置422は、反射面410と投射軸320の交点である投射位置322に対して、+y方向に移動した位置となるように設けられている。言いかえると、ユーザの視点Eからの視線方向340に対して、頂点位置422を直交するバイコーニック面の基準軸420が、y方向に偏心した位置関係となるように配置されている。このため、投射口301から投射軸320に沿って投射された画像表示光は、反射面410で反射してその向きを変え、反射軸330の方向にあるユーザは、その反射光を視認することができる。   At this time, the vertex position 422 of the reflection surface 410 passing through the first curve 431 is provided to be a position moved in the + y direction with respect to the projection position 322 that is the intersection of the reflection surface 410 and the projection axis 320. . In other words, with respect to the line-of-sight direction 340 from the user's viewpoint E, the reference axis 420 of the biconic surface orthogonal to the vertex position 422 is arranged so as to have a positional relationship decentered in the y direction. For this reason, the image display light projected along the projection axis 320 from the projection port 301 is reflected by the reflection surface 410 and changes its direction, and the user in the direction of the reflection axis 330 visually recognizes the reflected light. Can do.

また、コンバイナ400の反射面410を、バイコーニック面の頂点位置422を基準軸としてy軸方向に対称な形状とするのではなく、そのバイコーニック面の下半分を利用した非対称な形状としている。これにより、バイコーニック面の上半分を反射面に含めた場合と比較して、コンバイナ400をより小型にすることができる。   In addition, the reflecting surface 410 of the combiner 400 is not symmetric in the y-axis direction with the vertex position 422 of the biconic surface as a reference axis, but is asymmetric using the lower half of the biconic surface. Thereby, compared with the case where the upper half of a biconic surface is included in a reflective surface, the combiner 400 can be made smaller.

図13は、図11のコンバイナ400を示す上面図である。図13は、頂点位置422を通るxz平面で切断されたコンバイナ400の切断面を示している。したがって、第2平面により切断された反射面410である第2曲線432は、頂点位置422を原点とした式(1)において、y=0とした関数により定まる。   FIG. 13 is a top view showing the combiner 400 of FIG. FIG. 13 shows a cut surface of the combiner 400 cut along the xz plane passing through the vertex position 422. Therefore, the second curve 432, which is the reflection surface 410 cut by the second plane, is determined by a function with y = 0 in Equation (1) with the vertex position 422 as the origin.

このとき、第2曲線432を通る反射面410の頂点位置422は、反射面410と投射軸320の交点である投射位置322と、x座標が同じとなる位置に設けられている。言いかえると、ユーザの視点Eからの視線方向340と、頂点位置422を直交するバイコーニック面の基準軸420とが、x方向に対して同心となる位置関係で配置されている。このため、ユーザはx方向に対して収差のより少ない反射光を視認することができる。   At this time, the vertex position 422 of the reflection surface 410 passing through the second curve 432 is provided at a position where the x coordinate is the same as the projection position 322 that is the intersection of the reflection surface 410 and the projection axis 320. In other words, the line-of-sight direction 340 from the user's viewpoint E and the biaxial surface reference axis 420 orthogonal to the vertex position 422 are arranged in a positional relationship that is concentric with the x direction. For this reason, the user can visually recognize reflected light with less aberration in the x direction.

なお、本実施形態に係るコンバイナ400では、式(1)で表されるバイコーニック面において、x方向の曲線形状が双曲線、放物線、楕円線のいずれかのものを用いる。このとき、コーニック定数がk<0の関係を満たすため、バイコーニック面のx方向の曲率は、原点であるx=0での曲率が最大となり、x座標の絶対値が大きくなるにつれてx方向の曲率は小さくなる。つまり、コンバイナ400の反射面に沿ったx軸方向について、投射口との距離が最も近い頂点位置422からの距離が遠くなるほど、バイコーニック面のx方向の曲率が小さくなる。 In the combiner 400 according to the present embodiment, the curve shape in the x direction is any one of a hyperbola, a parabola, and an elliptic line on the biconic surface represented by the equation (1). At this time, since the conic constant satisfies the relationship of k x <0, the curvature in the x direction of the biconic surface is the maximum at the origin x = 0, and the x direction increases as the absolute value of the x coordinate increases. The curvature of becomes smaller. That is, with respect to the x-axis direction along the reflecting surface of the combiner 400, the curvature in the x direction of the biconic surface decreases as the distance from the vertex position 422 that is closest to the projection opening increases.

同様に、y方向の曲線形状についても双曲線、放物線、楕円線のいずれかのものを用いる。このとき、コーニック定数がk<0の関係を満たすため、バイコーニック面のy方向の曲率は、原点であるy=0での曲率が最大となり、y座標の絶対値が大きくなるにつれてy方向の曲率が小さくなる。つまり、コンバイナ400の反射面に沿ったy軸方向について、投射口との距離が最も近い頂点位置422からの距離が遠くなるほど、バイコーニック面のy方向の曲率が小さくなる。 Similarly, any one of a hyperbola, a parabola, and an elliptic line is used for the curve shape in the y direction. At this time, since the conic constant satisfies the relationship of k y <0, the curvature in the y direction of the biconic surface is maximum at the origin y = 0, and the y direction increases as the absolute value of the y coordinate increases. The curvature of becomes smaller. That is, with respect to the y-axis direction along the reflecting surface of the combiner 400, the curvature of the biconic surface in the y direction decreases as the distance from the vertex position 422 that is closest to the projection opening increases.

したがって、反射面410に沿った特定方向に対して、頂点位置422からの距離が離れるに従って、その特定方向の曲率は小さくなる。反射面410を構成するバイコーニック面は、頂点位置422が投射口301から最も近い位置となるように設けられているため、特定方向に対する曲率は、投射口301からの距離が最も近い頂点位置422が最大となり、投射口301からの距離が特定方向に向けて遠くなるに従って、曲率が小さくなることとなる。   Therefore, as the distance from the vertex position 422 increases with respect to a specific direction along the reflective surface 410, the curvature in the specific direction decreases. Since the biconic surface constituting the reflective surface 410 is provided such that the vertex position 422 is closest to the projection port 301, the curvature with respect to a specific direction is the vertex position 422 whose distance from the projection port 301 is closest. Becomes the maximum, and the curvature decreases as the distance from the projection port 301 becomes farther toward the specific direction.

図14は、コンバイナを介してユーザに提示される画像表示光の光路を示す側面図である。投射口301から投射された投射光324は、コンバイナ400の反射面で反射される。反射された反射光334は、ユーザEに届き、虚像450として視認される。このとき、反射面410をバイコーニック面で構成することにより、二次元的な大きさを持つ画像表示光を投射した場合であっても、歪みの少ない虚像450を提示することができる。特に、投射口301とコンバイナ400との距離を短くするために、コンバイナ400の反射面410の曲率を大きくした場合においても、反射面410をバイコーニック面で構成することにより、ユーザに提示される虚像450の歪みを抑え、高精細で視認性の高い虚像450を提示することができる。   FIG. 14 is a side view showing an optical path of image display light presented to the user via the combiner. The projection light 324 projected from the projection port 301 is reflected by the reflecting surface of the combiner 400. The reflected reflected light 334 reaches the user E and is visually recognized as a virtual image 450. At this time, by configuring the reflection surface 410 with a biconic surface, a virtual image 450 with less distortion can be presented even when image display light having a two-dimensional size is projected. In particular, even when the curvature of the reflective surface 410 of the combiner 400 is increased in order to shorten the distance between the projection port 301 and the combiner 400, the reflective surface 410 is presented to the user by configuring it with a biconic surface. It is possible to suppress the distortion of the virtual image 450 and present the virtual image 450 with high definition and high visibility.

図15は、運転者であるユーザの視点が移動した場合の画像表示光の光路を示す側面図である。運転者であるユーザの視点E1〜E3は、運転者の身長や、着座位置により変化する。ユーザの視点が移動するような場合においても、ある移動範囲内であれば、歪みのない虚像450を視認できるとユーザにとって都合がよい。発明者は、バイコーニック面のy方向の形状である第1曲線431を、放物線に近い双曲線とすることで、ユーザの視点が上下に移動した場合においても、歪みの少ない虚像450を提示できることを見出した。   FIG. 15 is a side view showing an optical path of image display light when the viewpoint of a user who is a driver moves. The viewpoints E1 to E3 of the user who is the driver change depending on the height of the driver and the sitting position. Even in the case where the user's viewpoint moves, it is convenient for the user that the virtual image 450 without distortion can be visually recognized within a certain movement range. The inventor makes it possible to present a virtual image 450 with less distortion even when the user's viewpoint moves up and down by making the first curve 431 that is the shape of the biconic surface in the y direction a hyperbola close to a parabola. I found it.

第1曲線431を放物線に近い双曲線とするには、y方向コーニック定数kの値を、−1未満の値であって、−1に近い値とする。例えば、−1>k>−2の関係を満たす値であるが、具体的な値は、虚像450の大きさ、投射口301とコンバイナ400と虚像450の位置関係、投射軸320と基準軸420の偏心の度合いなどに応じて、実験により定めることが望ましい。 In the first curve 431 and hyperbolic near parabola, the value of the y-direction conic constant k y, a value less than -1, the value close to -1. For example, -1> k y> is a value that satisfies the relationship -2, specific values, the size of the virtual image 450, the positional relationship between the projection port 301 and the combiner 400 and the virtual image 450, the projection shaft 320 and the reference axis It is desirable to determine by experiment according to the degree of eccentricity of 420 or the like.

図16は、コンバイナを介してユーザに提示される画像表示光の光路を示す上面図である。図15と同様に、投射口301から投射された投射光は、コンバイナ400で反射され、その反射光はユーザの左目E1と、右目E2に届き、虚像450として視認される。このとき、左目E1で視認される虚像と、右目E2で視認される虚像のいずれも、収差による画像の歪みが少ない虚像として提示されることが望ましい。発明者は、バイコーニック面のx方向の形状である第2曲線432を、放物線に近い楕円線とすることで、左右方向の視点が異なる場合においても、歪みの少ない虚像450を提示できることを見出した。   FIG. 16 is a top view showing an optical path of image display light presented to the user via the combiner. Similarly to FIG. 15, the projection light projected from the projection port 301 is reflected by the combiner 400, and the reflected light reaches the user's left eye E <b> 1 and right eye E <b> 2 and is visually recognized as a virtual image 450. At this time, it is desirable that both the virtual image visually recognized by the left eye E1 and the virtual image visually recognized by the right eye E2 are presented as virtual images with less image distortion due to aberration. The inventor has found that the second curve 432, which is the shape of the biconic surface in the x direction, is an elliptical line close to a parabola, so that a virtual image 450 with less distortion can be presented even when the left and right viewpoints are different. It was.

第2曲線432を放物線に近い楕円線とするには、x方向コーニック定数kの値を、−1より大きい値であって、−1に近い値とする。例えば、−1<k<−0.5の関係を満たす値であるが、具体的な値は、虚像450の大きさ、投射口301とコンバイナ400と虚像450の位置関係などに応じて、実験により定めることが望ましい。 In order to make the second curve 432 an elliptic line close to a parabola, the value of the x-direction conic constant k x is set to a value larger than −1 and close to −1. For example, although it is a value satisfying the relationship of −1 <k y <−0.5, the specific value depends on the size of the virtual image 450, the positional relationship between the projection port 301, the combiner 400, and the virtual image 450, and the like. It is desirable to determine by experiment.

なお、反射面410の形状を、双曲面、放物線、楕円面のいずれにするかについては、反射面410を構成するバイコーニック面の基準軸420と、視線方向340との偏心関係により定めることができる。例えば、基準軸420が、視線方向340に対してx方向に偏心している場合、y方向の形状である第1曲線431を放物線に近い楕円線とし、x方向の形状である第2曲線432の放物線に近い双曲線とする選択が考えられる。また、基準軸420が、視線方向340に対してx方向とy方向のいずれについても偏心している場合には、第1曲線431と第2曲線432を、放物線に近い双曲線とする選択が考えられる。曲面を定義する各種係数および定数は、実験的に定めることが望ましい。   Whether the reflecting surface 410 is a hyperboloid, a parabola, or an ellipsoid is determined by the eccentric relationship between the reference axis 420 of the biconic surface constituting the reflecting surface 410 and the line-of-sight direction 340. it can. For example, when the reference axis 420 is decentered in the x direction with respect to the line-of-sight direction 340, the first curve 431 having a shape in the y direction is an elliptic line close to a parabola, and the second curve 432 having a shape in the x direction is used. A hyperbola close to a parabola may be selected. Further, when the reference axis 420 is decentered in both the x direction and the y direction with respect to the line-of-sight direction 340, the first curve 431 and the second curve 432 may be selected as hyperbolas close to a parabola. . It is desirable to experimentally determine various coefficients and constants that define the curved surface.

また、コンバイナ400は、反射面410を構成するバイコーニック面の頂点位置422を含む構成について説明したが、コンバイナは、頂点位置を含まなくてもよい。例えば、車両内の空間的制約などにより、設計上より小型のコンバイナを用いる必要がある場合には、図11に示す反射面410の中で、投射位置322に近い部分だけを切り取ってもよい。   Moreover, although the combiner 400 demonstrated the structure containing the vertex position 422 of the biconic surface which comprises the reflective surface 410, the combiner does not need to include a vertex position. For example, when it is necessary to use a combiner that is smaller than the design due to space constraints in the vehicle, only a portion close to the projection position 322 may be cut out from the reflective surface 410 shown in FIG.

[コンバイナ及び投射部の回動及び脱着]
図17、図18、及び図19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17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17において、第1取付面115が不図示の取付部材500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。
[Rotation and removal of combiner and projection unit]
FIGS. 17, 18 and 19 are diagrams for explaining the case where the head-up display 10 is mounted at the mounting position corresponding to the right-hand drive vehicle and the mounting position corresponding to the left-hand drive vehicle. FIG. 17 shows a state in which the projection unit 300 and the combiner 400 are removed from the optical unit main body 210 in the head-up display 10 attached to the right-hand drive vehicle. In the head-up display 10 attached for a right-hand drive vehicle, the optical unit main body 210 and the combiner 400 are arranged on the right side, which is the driver side of the rearview mirror 600, when viewed from the driver side. The substrate storage unit 100 has a first mounting surface 115 and a second mounting surface 117 opposite to the first mounting surface 115. In FIG. 17, the first mounting surface 115 is attached to a mounting member 500 (not shown). It is attached to the rearview mirror 600 in the direction of contact. Further, the optical unit main body 210 has a first main body surface 221 on the same side as the first mounting surface 115 of the substrate housing portion 100. The surface of the optical unit main body 210 that faces the first main body surface 221 is referred to as a second main body surface 222.

図17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)。   In the head-up display 10 shown in FIG. 17, the first mounting surface 115 of the substrate storage unit 100 and the first main body surface 221 of the optical unit main body 210 face downward, and the projection port 301 of the projection unit 300 and the combiner 400 are The lower end 404 is attached to the rearview mirror 600 in an arrangement state where the lower end 404 is on the first body surface 221 side. Therefore, the projection axis 320 is on the first body surface 221 side (see FIG. 1).

図18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500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。   FIG. 18 shows the head-up display 10 attached for a left-hand drive vehicle. As shown in this figure, when mounting for a left-hand drive vehicle, the second mounting surface 117 of the board housing portion 100 is on the lower side and the second mounting surface 117 is in contact with the mounting member 500 (not shown). Attached to the mirror 600. In this case, the optical unit main body 210 and the combiner 400 are arranged on the left side which is the driver side of the rearview mirror 600 when viewed from the driver side.

図19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。   FIG. 19 is a diagram showing the head-up display 10 attached for a left-hand drive vehicle. The second mounting surface 117 of the substrate storage unit 100 and the second main body surface 222 of the optical unit main body 210 are on the same lower side, and the projection port 301 of the projection unit 300 and the lower end 404 of the combiner 400 are the second main body. The head-up display 10 is attached to the room mirror 600 in the arrangement state on the surface 222 side.

図17及び図19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17及び図18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射出する投射口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。   As shown in FIGS. 17 and 19, in the projection unit 300 and the combiner 400, the projection port 301 and the lower end 404 are on either the first main body surface 221 side or the second main body surface 222 side of the optical unit main body 210. Even in the state, the optical unit main body 210 can be arranged. As shown in FIGS. 17 and 18, it is possible to remove the projection unit 300 and the combiner 400 from the optical unit main body 210 and change the respective mounting directions. Although not shown, the optical unit main body 210 and the projection unit are omitted. 300 and the combiner 400 are connected by a rotating member, and the mounting direction of each can be changed via the rotating member. That is, in the head-up display 10, the projection unit 300 and the combiner 400 can be attached to the optical unit main body 210 by changing the mounting direction, and the combiner can be changed from the projection unit 300 by changing the mounting direction. The projection axis 320 relating to the arrangement of the projection ports 301 for emitting the image display light projected onto the image 400 and the projection direction of the image display light can be the first main body surface 221 side or the second main body surface 222 side. .

図19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。   As shown in FIG. 19, even when the second mounting surface 117 is on the lower side, the projection unit 301 is in a state where the projection port 301 of the projection unit 300 is on the second body surface 222 side of the optical unit body 210. Since 300 can be disposed, image display light is projected downward from the optical unit main body 210. Therefore, the projection axis 320 is on the second body surface 222 side.

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。   As described above, the projection unit 300 and the combiner 400 can be used even when the projection port 301 and the lower end 404 are located on either the first body surface 221 side or the second body surface 222 side of the optical unit body 210. The main body 210 can be arranged. That is, projection is performed at a position where the projection port 301 of the projection unit 300 and the lower end 404 of the combiner 400 are changed by 180 ° with respect to one surface of the optical unit main body 210 (the first main body surface 221 or the second main body surface 222). The part 300 and the combiner 400 can be attached. The mounting positions of the projection unit 300 and the combiner 400 with respect to the optical unit main body 210 can be changed, and the mounting positions of the projection unit 300 and the combiner 400 with respect to the first mounting surface 115 (or the second mounting surface 117) of the substrate storage unit 100 can also be changed.

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。   Here, when the projection unit 300 and the combiner 400 are attached to the optical unit main body 210 by changing the attachment position by 180 °, the image (virtual image) visually recognized by the combiner 400 is the same as before the attachment is changed. In comparison, the orientation may change by 180 °. Therefore, in the head-up display 10, the circuit board 111 is before the attachment change by the detection of the attachment position and orientation of the projection unit 300 or the combiner 400 by the sensor and the driver setting through an operation unit such as a remote controller (not shown). An image signal with the image orientation changed is output.

例えば図17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。   For example, in the head-up display 10 attached as shown in FIG. 17, the orientation of the image output at the attachment position where the projection port 301 of the projection unit 300 is on the first main body surface 221 side, and the projection port 301 of the projection unit 300. By changing the orientation of the image output at the attachment position on the second main body surface 222 side by 180 °, an image in the same direction is visually recognized even if the attachment position of the projection unit 300 with respect to the optical unit main body 210 changes by 180 °. It becomes possible to do.

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。   Accordingly, the image display element 240 changes the image direction (up / down / left / right, 180 °, etc.) according to the attachment position of the projection unit 300 and outputs the image. (Virtual image) can be visually recognized.

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。   Also, even when the left-hand drive vehicle is mounted, the rotation surface of the hinge 113 is in a position that does not cross the room mirror 600 as in the case shown in FIG. The optical unit 200 and the combiner 400 can be integrally rotated without contacting the room mirror 600 while being fixed to the room mirror 600.

[ルームミラー取付部材]
次にヘッドアップディスプレイ10をルームミラー600に取り付けるための取付部材500について詳述する。図20には、ヘッドアップディスプレイ10をルームミラー600に取り付けるための取付部材500が示されている。この図に示されるように、取付部材500は、ルームミラー600を掴むようにしてルームミラー600に固定される一対の把持部590と、その一対の把持部590と基板収納部100とを取り付けるための取付プレート581とを有している。ここで、把持部590は、ルームミラー600の下側端部を挟むために前後に摺動可能な爪部分を有する2つの下側把持機構部591と、ルームミラー600の上側端部を挟むために前後に摺動可能な爪部分を有する2つの上側把持機構部592と、ルームミラー600を後ろ側から上下に挟むために上下に摺動可能な高さ調整部593と、取付プレート581が載せられる上面に、取付プレート581の把持部590に対する位置調整を行うための長孔である位置調整溝594とを有している。ここで、取付プレート581は、一対の把持部590のそれぞれの上面に跨がるように配置され、位置調整溝594に後述する取付プレート581の一対の突起部584が係合されて取付けられる。
[Room mirror mounting member]
Next, the attachment member 500 for attaching the head-up display 10 to the rearview mirror 600 will be described in detail. FIG. 20 shows an attachment member 500 for attaching the head-up display 10 to the room mirror 600. As shown in this figure, the attachment member 500 is a pair of grips 590 that are fixed to the room mirror 600 so as to grip the room mirror 600, and an attachment for attaching the pair of grips 590 and the substrate storage unit 100. Plate 581. Here, the grip portion 590 sandwiches the two lower gripping mechanism portions 591 having claw portions that can slide back and forth to sandwich the lower end portion of the rearview mirror 600 and the upper end portion of the rearview mirror 600. Two upper gripping mechanism portions 592 having claw portions slidable in the front and rear, a height adjusting portion 593 slidable up and down to sandwich the rear mirror 600 from the rear side up and down, and a mounting plate 581 are mounted. A position adjustment groove 594 which is a long hole for adjusting the position of the mounting plate 581 with respect to the grip portion 590 is provided on the upper surface. Here, the attachment plate 581 is disposed so as to straddle the upper surfaces of the pair of gripping portions 590, and a pair of protrusions 584 of the attachment plate 581 described later are engaged with and attached to the position adjustment groove 594.

図21は、図20の取付部材500における取付プレート581の三面図である。この図に示されるように取付プレート581は、全体として略長方形の板状部材からなり、取付面である平らな表面には、一対の異なる向きの円弧形状の孔である円弧孔部582と、円弧孔部582の円弧の基となる円の中心位置にそれぞれ形成された一対の孔である中心孔部583と、裏面側に、把持部590に取り付ける際に、把持部590に形成された位置調整溝594に嵌合するよう取り付けることにより位置調整溝594の長手方向に摺動可能とするための突起部584と、を備えている。   FIG. 21 is a three-side view of the mounting plate 581 in the mounting member 500 of FIG. As shown in this figure, the mounting plate 581 is composed of a substantially rectangular plate-like member as a whole, and a flat surface that is a mounting surface has a pair of arc-shaped hole portions 582 that are arc-shaped holes of different orientations, A center hole portion 583 that is a pair of holes formed at the center position of a circle serving as the base of the arc of the arc hole portion 582, and a position formed on the grip portion 590 when attached to the grip portion 590 on the back surface side. And a projection 584 that is slidable in the longitudinal direction of the position adjusting groove 594 by being fitted to the adjusting groove 594.

中心孔部583は、取付プレート581の一対の突起部を結ぶ直線に直交する方向である幅方向の中央に設けられている。これに対して、一対の突起部584は、前述の幅方向の中央に取付けられるのではなく、中央から一定の距離(オフセットD)だけ、幅方向に離れた位置に配置されている。これにより、取付プレート581を、それぞれの突起部584がそれぞれの中心孔部583よりも高さ調整部593に近くなるように取り付けた第1の状態と、その第1の状態から取付プレート581の面に垂直な方向を軸にして一対の突起部584下にしたまま180°回転させて、幅方向の2つの端を入れ替えて利用した状態である第2の状態とで、摺動の範囲を大きく異ならせることができ、基板収納部100の位置の調整可能範囲を大きくすることができる。なお、第2の状態とは突起部584が中心孔部583よりも高さ調整部593から遠くなるように取り付けた状態である。
ルームミラー600と車のウィンドシールド(フロントガラス)との距離は車種によって様々であるため、以上のように、一対の突起部584を中央からオフセットDをとって配置することにより、ルームミラー600に対するヘッドアップディスプレイ10を固定する前後方向の位置の自由度が大きくなり、種々の車に装着可能となる。また、把持部590を複数(本実施形態では一対)設けたことによって、より様々な車に対応可能となっている。
The center hole 583 is provided at the center in the width direction, which is a direction orthogonal to a straight line connecting the pair of protrusions of the mounting plate 581. On the other hand, the pair of protrusions 584 are not attached to the center in the width direction described above, but are disposed at positions separated in the width direction by a certain distance (offset D) from the center. As a result, the mounting plate 581 is mounted in such a manner that each protrusion 584 is closer to the height adjustment portion 593 than each center hole 583, and the mounting plate 581 is moved from the first state. Rotate 180 ° with the direction perpendicular to the surface as the axis and below the pair of protrusions 584, and in the second state where the two ends in the width direction are used interchangeably, the sliding range is Therefore, the adjustable range of the position of the substrate storage unit 100 can be increased. Note that the second state is a state in which the protruding portion 584 is attached so as to be farther from the height adjusting portion 593 than the center hole portion 583.
Since the distance between the room mirror 600 and the windshield (windshield) of the car varies depending on the vehicle type, as described above, by arranging the pair of protrusions 584 with the offset D from the center, The degree of freedom of the position in the front-rear direction for fixing the head-up display 10 is increased, and the head-up display 10 can be attached to various vehicles. Further, by providing a plurality of gripping portions 590 (a pair in the present embodiment), it is possible to deal with various vehicles.

なお、一対の把持部590間の距離は、2つの位置調整溝594の間の距離が、取付プレート581の2つの突起部584間の距離と同じ距離になるようにして、配置することもできるが、2つの位置調整溝594の間の距離を2つの突起部584間の距離よりも短くなるように一対の把持部590を配置することもできる。一対の突起部584間の距離は変わらないため、このようにして配置すると、必然的に取付プレート581を斜めに取り付けることになり、位置調整溝594の長手方向に対する角度を変化させて取付けることができる。つまり、取付プレート581及び基板収納部100を取付プレート581上の平面に沿って回動させて角度をつけ取り付けることができる。このように、把持部590を複数(本実施形態では一対)設けて、その複数の把持部590間の距離を調整することによって、より様々な取り付け位置にすることが可能となっている。   The distance between the pair of gripping portions 590 can be arranged such that the distance between the two position adjustment grooves 594 is the same as the distance between the two protrusions 584 of the mounting plate 581. However, the pair of grip portions 590 can be arranged so that the distance between the two position adjustment grooves 594 is shorter than the distance between the two protrusion portions 584. Since the distance between the pair of protrusions 584 does not change, the mounting plate 581 is inevitably attached obliquely when arranged in this manner, and the angle of the position adjustment groove 594 with respect to the longitudinal direction can be changed. it can. That is, the attachment plate 581 and the substrate storage unit 100 can be attached at an angle by rotating along the plane on the attachment plate 581. As described above, by providing a plurality of gripping portions 590 (a pair in the present embodiment) and adjusting the distance between the plurality of gripping portions 590, it is possible to set various mounting positions.

基板収納部100を取り付ける際には、取付プレート581の表面(突起部584が設けられていない面)と、基板収納部100の第1取付面又は第2取付面とが重なるように配置した上で、円弧孔部582とその円弧の中心に位置する中心孔部583とから止めネジ118(固定部材)を挿入して、基板収納部100をネジ止めして固定する。ネジ止めする際、基板収納部100は、取付プレート581の表面上で中心孔部583を中心として回動可能であり、基板収納部100の取付プレート581の面の法線を回転軸とする向きが調整される。このとき、中心孔部583を中心として、基板収納部100、光学ユニット200及びコンバイナ400が一体的に回動するため、運転者がコンバイナ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取付プレート581の表面の法線を回転軸とする取付角度を調整することができる。なお、円弧孔部582の円弧の中心角は、運転者がコンバイナ400に表示される画像(虚像)を視認できる位置に調整するのに十分な範囲の角度となるように定められている。また、円弧孔部582の円弧の中心角は、コンバイナ400がウィンドシールドに接しない範囲の角度となるように定めることがさらに好ましい。   When the substrate storage unit 100 is attached, the surface of the attachment plate 581 (the surface on which the protrusion 584 is not provided) and the first attachment surface or the second attachment surface of the substrate storage unit 100 are arranged so as to overlap each other. Then, a set screw 118 (fixing member) is inserted from the arc hole portion 582 and the center hole portion 583 located at the center of the arc, and the substrate storage portion 100 is fixed by screwing. When screwing, the substrate storage portion 100 can rotate around the center hole 583 on the surface of the mounting plate 581, and is oriented with the normal of the surface of the mounting plate 581 of the substrate storage portion 100 as the rotation axis. Is adjusted. At this time, since the substrate storage unit 100, the optical unit 200, and the combiner 400 rotate integrally around the center hole 583, the driver can visually recognize an image (virtual image) displayed on the combiner 400. Thus, the mounting angle with the normal of the surface of the mounting plate 581 as the rotation axis can be adjusted. Note that the central angle of the arc of the arc hole portion 582 is determined to be an angle in a range sufficient to adjust the image (virtual image) displayed on the combiner 400 to a position where the driver can visually recognize the arc. Further, it is more preferable that the central angle of the arc of the arc hole portion 582 is determined to be an angle in a range where the combiner 400 does not contact the windshield.

なお、円弧孔部582の円弧中心方向を内側、円弧中心方向の逆方向を外側とすると、本実施形態においては、一対の円弧孔部582は互いの内側が対向するように配置されているが、基板収納部100の止めネジで止められる位置によっては、互いの外側が対向するように配置されていてもよい。   In this embodiment, when the arc center direction of the arc hole portion 582 is the inner side and the opposite direction of the arc center direction is the outer side, in the present embodiment, the pair of arc hole portions 582 are arranged so that the inner sides thereof face each other. Depending on the position of the substrate storage unit 100 that is fastened with a set screw, the outer sides of the substrate storage unit 100 may be arranged to face each other.

図22には、ルームミラー600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。取付部材500の把持部590は、ルームミラー600の裏面(ここではミラーがない面)からルームミラー600の上端及び下端を2カ所で把持し、取付プレート581は、突起部584を把持部590の上側把持機構部592に形成された位置調整溝594に嵌合させることにより、位置調整溝594の長手方向、主にルームミラー600のミラー面に垂直方向の位置を調整可能に取り付けられる。また、取付プレート581は、基板収納部100の取付プレート581面の法線を回転軸とする角度を調整可能に固定する。   FIG. 22 shows the head-up display 10 attached to the room mirror 600. The gripping portion 590 of the mounting member 500 grips the upper and lower ends of the rearview mirror 600 from the rear surface of the rearview mirror 600 (here, the surface without the mirror) at two locations, and the mounting plate 581 holds the protrusion 584 of the gripping portion 590. By fitting into the position adjustment groove 594 formed in the upper gripping mechanism portion 592, the position adjustment groove 594 can be attached so that the position in the longitudinal direction, mainly the mirror surface of the room mirror 600, can be adjusted. In addition, the mounting plate 581 fixes the angle with the normal line of the surface of the mounting plate 581 of the substrate storage unit 100 as the rotation axis being adjustable.

次に図22を用いて、ルームミラー600の位置とコンバイナ400の位置との関係について説明する。なお、ルームミラー600の長手方向を水平面と平行にするとともに、ミラー面を水平面と垂直にした状態にあるとして説明する。また、ルームミラー600の上下方向の中央を通るとともにルームミラー600の横方向と平行な線をルームミラー中心線605と呼ぶこととする。また、コンバイナ400の上下方向の中央を通るとともにコンバイナ400の横方向と平行な線をコンバイナ中心線403と呼ぶこととする。
なお、本実施形態においては、コンバイナ400の観察角度が調整可能となっており、コンバイナ400の観察角度を調整することに伴って、ルームミラー600の高さに対するコンバイナ400の相対的な高さも変わってくる。コンバイナ400とルームミラー600との相対的な高さとは、コンバイナ中心線403の高さと、ルームミラー中心線605の高さとの差であると言い換えることができる。例えばコンバイナ中心線403がルームミラー中心線605よりも高い位置にある場合は、コンバイナ400がルームミラー600よりも相対的に高い位置にあると言える。
また、以下で説明するコンバイナ400の位置条件は使用状態(画像を投射しその画像をユーザが視認できる状態)におけるコンバイナ400の位置全てで満たすことが好ましい。つまり、コンバイナ400が取り得る観察角度全てで満たすことが好ましいが、少なくとも、コンバイナ400が取り得る、ルームミラー600の高さに対する相対的な高さの内の平均の高さにあるときに満たしていれば十分な効果を発揮できる。例えば、コンバイナ400のルームミラー600の高さに対する相対的な高さを、コンバイナ中心線403がルームミラー中心線605よりも5cm高い位置から5cm低い位置まで調整可能な場合は、コンバイナ中心線403とルームミラー中心線605とが同じ高さにあるときに満たせばよい。
また、ルームミラー600の高さに対するコンバイナ400の相対的な高さを、ネジ止め等によって調整できないように固定できるよう構成した場合、つまり、ヘッドアップディスプレイ10が車両のルームミラー600に取付けることに伴ってルームミラー600の高さに対するコンバイナ400の相対的な高さが固定されるように(高さが一意に決まるように)構成した場合は、その固定された位置において、以下で説明するコンバイナ400の位置条件を満たせばよい。
また、図22に示されるように、ルームミラー600は、横方向(長手方向)の長さL及び上下方向の高さHを有している。
Next, the relationship between the position of the room mirror 600 and the position of the combiner 400 will be described with reference to FIG. In the following description, it is assumed that the longitudinal direction of the room mirror 600 is parallel to the horizontal plane and the mirror surface is perpendicular to the horizontal plane. A line passing through the center of the room mirror 600 in the vertical direction and parallel to the horizontal direction of the room mirror 600 is referred to as a room mirror center line 605. A line passing through the center of the combiner 400 in the vertical direction and parallel to the horizontal direction of the combiner 400 is referred to as a combiner center line 403.
In the present embodiment, the observation angle of the combiner 400 can be adjusted, and as the observation angle of the combiner 400 is adjusted, the relative height of the combiner 400 with respect to the height of the room mirror 600 also changes. Come. In other words, the relative height between the combiner 400 and the room mirror 600 is the difference between the height of the combiner center line 403 and the height of the room mirror center line 605. For example, when the combiner center line 403 is at a position higher than the room mirror center line 605, it can be said that the combiner 400 is at a position relatively higher than the room mirror 600.
Moreover, it is preferable to satisfy | fill the positional conditions of the combiner 400 demonstrated below with all the positions of the combiner 400 in a use condition (state which projects an image and a user can visually recognize the image). That is, it is preferable to satisfy all the observation angles that the combiner 400 can take, but at least when the average height is within the height relative to the height of the room mirror 600 that the combiner 400 can take. If it is, sufficient effect can be exhibited. For example, when the combiner 400 can adjust the relative height of the combiner 400 with respect to the height of the room mirror 600 from a position 5 cm higher than the room mirror center line 605 to a position 5 cm lower than the room mirror center line 605, It may be satisfied when the room mirror center line 605 is at the same height.
Further, when the relative height of the combiner 400 with respect to the height of the rearview mirror 600 can be fixed so as not to be adjusted by screwing or the like, that is, the head-up display 10 is attached to the rearview mirror 600 of the vehicle. Accordingly, when the combiner 400 is configured such that the relative height of the combiner 400 with respect to the height of the room mirror 600 is fixed (the height is uniquely determined), the combiner described below at the fixed position. It is only necessary to satisfy 400 position conditions.
As shown in FIG. 22, the room mirror 600 has a length L in the horizontal direction (longitudinal direction) and a height H in the vertical direction.

まず、コンバイナ400の好ましい位置条件について説明する。本実施形態において、使用状態におけるコンバイナ400の上端402がルームミラー600のルームミラー中心線605よりも上側にあり、コンバイナ400の下端606がルームミラー600のルームミラー中心線605よりも下側になるように構成されている。ヘッドアップディスプレイ10をルームミラー600に取り付けるとともに、コンバイナ400がこのような位置になるような取り付け構造にすることで、表示画像を見る際の視点移動が少ない最適な位置に、ヘッドアップディスプレイ10を設置することができる。   First, a preferable position condition of the combiner 400 will be described. In the present embodiment, the upper end 402 of the combiner 400 in the use state is above the room mirror center line 605 of the room mirror 600, and the lower end 606 of the combiner 400 is below the room mirror center line 605 of the room mirror 600. It is configured as follows. The head-up display 10 is mounted on the rearview mirror 600 and the combiner 400 is mounted in such a position, so that the head-up display 10 is placed at an optimal position with little viewpoint movement when viewing the display image. Can be installed.

さらには、使用状態におけるコンバイナ400のコンバイナ中心線403とルームミラー中心線605とがほぼ同じ高さになるように構成してもよい。ヘッドアップディスプレイ10をルームミラー600に取り付けるとともに、コンバイナ400がこのような位置になるような取り付け構造にすることで、表示画像を見る際の視点移動がさらに少ない最適な位置に、ヘッドアップディスプレイ10を設置することができる。   Furthermore, you may comprise so that the combiner centerline 403 and the room mirror centerline 605 of the combiner 400 in use condition may become substantially the same height. The head-up display 10 is attached to the rearview mirror 600 and the mounting structure is such that the combiner 400 is in such a position, so that the head-up display 10 can be moved to an optimal position with less viewpoint movement when viewing the display image. Can be installed.

また、コンバイナ400の上下方向の高さが、ルームミラー600の上下方向の高さHよりも大きい場合については、使用状態におけるコンバイナ400の上端402がルームミラー600の上端604よりも上側にあり、コンバイナ400の下端606がルームミラー600の下端606よりも下側になるように構成してもよい。ヘッドアップディスプレイ10をルームミラー600に取り付けるとともに、コンバイナ400がこのような位置になるような取り付け構造にすることで、表示画像を見る際の視点移動がさらに少ない最適な位置に、ヘッドアップディスプレイ10を設置することができる。   When the vertical height of the combiner 400 is greater than the vertical height H of the room mirror 600, the upper end 402 of the combiner 400 in the use state is above the upper end 604 of the room mirror 600. The lower end 606 of the combiner 400 may be configured to be lower than the lower end 606 of the room mirror 600. The head-up display 10 is attached to the rearview mirror 600 and the mounting structure is such that the combiner 400 is in such a position, so that the head-up display 10 can be moved to an optimal position with less viewpoint movement when viewing the display image. Can be installed.

なお、本実施形態のような位置が最適ではあるが、少なくとも、使用状態におけるコンバイナ400の上端402がルームミラー600の下端606よりも上側にあるか、または、コンバイナ400の下端606がルームミラー600の上端604よりも下側になるように構成されていれば表示画像を見る際の視点移動が少ない好適な位置に、ヘッドアップディスプレイ10を設置することができる。本実施形態において、コンバイナ400がルームミラー600の側方にある状態とは、この上述の効果を発揮することができる条件を満たすとともに、コンバイナ400の横方向の位置が、車両の座席から表示画像を視認できる位置であればよい。つまり、ルームミラー600によって、コンバイナ400に投射される表示画像が遮られなければよい。   Although the position as in the present embodiment is optimal, at least the upper end 402 of the combiner 400 in the use state is above the lower end 606 of the room mirror 600 or the lower end 606 of the combiner 400 is at the room mirror 600. The head-up display 10 can be installed at a suitable position where there is little viewpoint movement when viewing the display image. In the present embodiment, the state in which the combiner 400 is on the side of the room mirror 600 satisfies the condition that can achieve the above-described effect, and the horizontal position of the combiner 400 is displayed from the seat of the vehicle. Any position can be used as long as it is visible. That is, the display image projected on the combiner 400 need not be blocked by the room mirror 600.

なお、上述の位置条件に加えて、コンバイナ400の横方向の位置を、ルームミラー600の横方向の端(側端)からルームミラー600の長さLまでの範囲に配置されるようにすれば、ルームミラー600とコンバイナ400とが離れ過ぎることがなく、さらに視点移動が少なくなるため、さらに好ましい。   In addition to the above-described position conditions, the horizontal position of the combiner 400 may be arranged in a range from the horizontal end (side end) of the rearview mirror 600 to the length L of the rearview mirror 600. The room mirror 600 and the combiner 400 are not too far apart, and the viewpoint movement is further reduced, which is more preferable.

図23は、基板収納部100の第1取付面115が取付プレート581に接するように取り付けられた場合の止めネジ118部分の断面図であり、図24は、基板収納部100の第2取付面117が取付プレート581に接するように取り付けられた場合の止めネジ118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581に接する場合でも、第2取付面117が取付プレート581に接する場合でも、止めネジ118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の止めネジ118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、止めネジ118は、第1取付面115が取付プレート581に接する場合でも、第2取付面117が取付プレート581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。   FIG. 23 is a cross-sectional view of the set screw 118 when the first mounting surface 115 of the substrate storage unit 100 is mounted so as to contact the mounting plate 581, and FIG. 24 is the second mounting surface of the substrate storage unit 100. 11 is a cross-sectional view of a set screw 118 portion when 117 is attached so as to be in contact with the attachment plate 581. FIG. In general, the gap between the upper side of the rearview mirror 600 and the ceiling is very narrow, so that the set screw 118 is lower regardless of whether the first mounting surface 115 is in contact with the mounting plate 581 or the second mounting surface 117 is in contact with the mounting plate 581. Only tighten from. In addition, since the board housing portion 100 is also designed to be as thin as possible, there is a through hole at the fixing position of the circuit board 111 with the set screw 118, which enables fixing with a longer screw. The first mounting surface 115 is formed with an insert nut 116 which is a fixing member engaging portion extending to the second mounting surface 117, and a through hole is formed at a corresponding position of the second mounting surface 117. 118 is engaged and fixed to the same insert nut 116 regardless of whether the first mounting surface 115 contacts the mounting plate 581 or the second mounting surface 117 contacts the mounting plate 581. Therefore, the board storage unit 100 can be installed even in a narrow area between the vehicle rearview mirror 600 and the ceiling. Therefore, in the head-up display 10 of the present embodiment, the position and angle can be adjusted in a space-saving manner.

図25には、取付プレート581の変形例である取付プレート571が示されている。取付プレート571は、基板収納部100を取付ける際に使用される同一方向に伸びる一対の直線状の直線孔部572を有し、基板収納部100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571の取付面が対向する場合であっても、両方の直線孔部572に止めネジ118が通されて固定される。取付プレート571においては、基板収納部100を取付ける際に、一対の直線孔部572の両方の長手方向の取付け位置を変更して取付けることにより、基板収納部100の直線孔部572の長手方向に関する位置を調整することができる。ここで、直線孔部572のそれぞれの穴の幅は、止めネジ118のネジ径よりも十分大きく形成されており、これにより、一対の直線孔部572のうち、片方の長手方向の取付け位置を変更することにより、基板収納部100の取付プレート581の面の法線を回転軸とする向きが調整される。直線孔部572の長さ及び幅は、コンバイナ400がウィンドシールドに接しない範囲で定められる。   FIG. 25 shows a mounting plate 571 that is a modification of the mounting plate 581. The mounting plate 571 has a pair of linear straight hole portions 572 that extend in the same direction and is used when the substrate storage unit 100 is attached. The mounting plate 571 has a first mounting surface 115 and a second mounting surface 117 of the substrate storage unit 100. Regardless of which attachment surface and the attachment surface of the attachment plate 571 are opposed to each other, the set screw 118 is passed through and fixed to both the straight hole portions 572. In the mounting plate 571, when the board storage unit 100 is mounted, the mounting positions in the longitudinal direction of both the pair of straight hole parts 572 are changed and attached, whereby the longitudinal direction of the straight hole part 572 of the substrate storage part 100 is concerned. The position can be adjusted. Here, the width of each hole of the straight hole portion 572 is formed to be sufficiently larger than the screw diameter of the set screw 118, so that the mounting position in one longitudinal direction of the pair of straight hole portions 572 can be determined. By changing the direction, the orientation with the normal of the surface of the mounting plate 581 of the substrate storage unit 100 as the rotation axis is adjusted. The length and width of the straight hole 572 are determined in a range where the combiner 400 does not contact the windshield.

このように、上述の取付プレート581においては円弧状の一対の長孔としたが、この変形例の取付プレート571のように、直線状の一対の長孔としても、基板収納部100の向きを自在に調整することができる。
なお、図20から図25を用いて説明した形態は、基板収納部100及び光学ユニット200が各々別体として構成された例について示したが、これらが一体として構成されている場合であっても適用することができる。また、図20から図25を用いて説明した形態では、位置調整溝594を2つとしたが、1つ以上で位置調整の機能を有する溝であればよい。
As described above, in the mounting plate 581 described above, a pair of arc-shaped long holes is used. However, as in the case of the mounting plate 571 of this modification, the direction of the substrate storage portion 100 is also set as a pair of straight holes. It can be adjusted freely.
In addition, although the form demonstrated using FIGS. 20-25 showed about the example in which the board | substrate storage part 100 and the optical unit 200 were each comprised as a different body, even if these are comprised integrally. Can be applied. In the embodiment described with reference to FIGS. 20 to 25, the number of the position adjustment grooves 594 is two. However, one or more grooves may be used as long as they have a position adjustment function.

[コンバイナ収納]
図26及び図27は、それぞれコンバイナ400が収納ヒンジ472により収納時の位置に置かれた様子を示す側面図及び正面図である。図26及び図27に示されるように、コンバイナ400は、コンバイナ400の回動部である収納ヒンジ472により、光学ユニット200の筐体面、すなわち光学ユニット本体210の筐体面に対向し、例えば筐体面に重ねられるように回動されて収納される。ここで、投射部300は、コンバイナ400が取付けられる側とは筐体面を挟んで反対側にあり、収納ヒンジ472の回動中心から最も遠いコンバイナ400の端である下端404までの長さは、光学ユニット本体210の長さより短く、下端404は、投射部300よりも収納ヒンジ472側にある。また、光学ユニット本体210の筐体面からの高さは、投射部300の筐体面からの高さよりも低くなっている。そのため、ヘッドアップディスプレイ10を使用していない場合には、コンバイナ400を収納ヒンジ472で収納することにより、コンバイナ400を使用時よりも運転者に圧迫感を感じさせない位置(コンバイナ400を使用時よりも運転者の視界に入りにくい位置)に配置することができる。また、収納ヒンジ472で回動させて収納することにより、車両の天井及び光学ユニット本体210により太陽光を妨ぐことができるため、コンバイナ400の劣化を防ぐことができる。更に、収納ヒンジ472は、コンバイナ400の使用時の角度で停止するため、コンバイナ400を収納ヒンジ472で回動させて収納した後、再び使用を開始する場合であっても、運転者は改めて位置を調整することなく使用を開始することができる。ここで、コンバイナ400の下端404側の角部には透明なラバー406を取り付けてもよい。ラバー406をつまんでコンバイナ400を収納ヒンジ472で収納しても、コンバイナ400に汚れ等が付着するのを防ぐことができる。ラバー406は透明であることにより運転者の視界をほとんど遮ることがない。
[Combiner storage]
FIG. 26 and FIG. 27 are a side view and a front view showing a state where the combiner 400 is placed at the storage position by the storage hinge 472, respectively. As shown in FIGS. 26 and 27, the combiner 400 is opposed to the housing surface of the optical unit 200, that is, the housing surface of the optical unit main body 210 by the storage hinge 472 that is a rotating portion of the combiner 400. It is rotated and stored so as to be stacked. Here, the projection unit 300 is on the opposite side of the housing surface from the side on which the combiner 400 is attached, and the length to the lower end 404 that is the end of the combiner 400 farthest from the rotation center of the storage hinge 472 is: The lower end 404 is shorter than the length of the optical unit main body 210 and is closer to the storage hinge 472 than the projection unit 300. Further, the height of the optical unit main body 210 from the housing surface is lower than the height of the projection unit 300 from the housing surface. Therefore, when the head-up display 10 is not used, the combiner 400 is stored by the storage hinge 472 so that the driver does not feel pressure more than when the combiner 400 is used (from when the combiner 400 is used). Can also be placed at a position where it is difficult to enter the driver's field of view. Moreover, since the sunlight can be blocked by the vehicle ceiling and the optical unit main body 210 by being rotated and stored by the storage hinge 472, the combiner 400 can be prevented from being deteriorated. Further, since the storage hinge 472 stops at the angle at which the combiner 400 is used, the driver repositions even when the combiner 400 is rotated by the storage hinge 472 and then used again. Use can be started without adjusting. Here, a transparent rubber 406 may be attached to the corner of the combiner 400 on the lower end 404 side. Even when the combiner 400 is stored by the storage hinge 472 by pinching the rubber 406, it is possible to prevent dirt or the like from adhering to the combiner 400. Since the rubber 406 is transparent, it hardly obstructs the driver's view.

なお、ルームミラー600の裏面側から取り付けられることとしたが、ルームミラー600の支柱に取り付けることとしてもよいし、ミラー面602である前面側から取り付けられてもよい。この場合には、ミラー面602に対応する位置の車両用表示装置の面に代替ミラーを配置してもよい。   In addition, although it decided to attach from the back surface side of the room mirror 600, it is good also as attaching to the support | pillar of the room mirror 600, and attaching from the front side which is the mirror surface 602. In this case, an alternative mirror may be arranged on the surface of the vehicle display device at a position corresponding to the mirror surface 602.

また、上述の実施形態においては、ルームミラー600は、車両においてその後方を確認するために用いられるミラーであればよく、車両内部におけるミラーの位置等は限定されない。また、ヘッドアップディスプレイ10は、ルームミラー600に取付けることとしたが、ダッシュボード上においても使用してもよい。また、コンバイナ400の位置に液晶表示装置又は有機EL表示装置等の表示装置を配置し、車両用表示装置とするものであってもよい。   Further, in the above-described embodiment, the room mirror 600 may be a mirror used for confirming the rear side of the vehicle, and the position of the mirror in the vehicle is not limited. The head-up display 10 is attached to the rearview mirror 600, but may be used on the dashboard. Further, a display device such as a liquid crystal display device or an organic EL display device may be disposed at the position of the combiner 400 to form a vehicle display device.

また、上述の実施形態においては、車両に配置する車両用表示装置として説明を行ったが、その他の用途に用いる画像表示装置であってもよい。例えば、ユーザが身につける眼鏡等のレンズ面をコンバイナとして用い、そのコンバイナに画像表示光を投射することにより、ユーザに虚像を提示してもよい。   Moreover, in the above-mentioned embodiment, although demonstrated as a vehicle display apparatus arrange | positioned at a vehicle, the image display apparatus used for another use may be sufficient. For example, a virtual surface may be presented to the user by using a lens surface such as glasses worn by the user as a combiner and projecting image display light onto the combiner.

10 ヘッドアップディスプレイ、 301 投射口、 320 投射軸、 322 投射位置、 340 視線方向、 400 コンバイナ、 410 反射面、 422 頂点位置、 431 第1曲線、 432 第2曲線、 450 虚像。   10 head-up display, 301 projection port, 320 projection axis, 322 projection position, 340 gaze direction, 400 combiner, 410 reflecting surface, 422 vertex position, 431 first curve, 432 second curve, 450 virtual image.

Claims (5)

画像信号に基づいて生成された画像表示光を投射する投射口と、
前記投射口から投射された画像表示光を反射して虚像を提示するコンバイナと、
を備え、
前記コンバイナは、前記コンバイナの反射面に沿った特定方向について、前記投射口からの距離が遠くなるほど、前記特定方向の曲率が小さくなることを特徴とする画像表示装置。
A projection port for projecting image display light generated based on the image signal;
A combiner that reflects the image display light projected from the projection port and presents a virtual image;
With
The image display apparatus according to claim 1, wherein the combiner has a smaller curvature in the specific direction as the distance from the projection port becomes longer in a specific direction along the reflecting surface of the combiner.
前記コンバイナは、前記反射面がバイコーニック面で構成されることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 1, wherein the combiner has a biconic surface as the reflection surface. 前記コンバイナを介して虚像が視認される視線方向をz軸方向とし、そのz軸方向に直交する方向をx軸方向、そのz軸方向およびそのx軸方向に直交する方向をy軸方向とした場合に、
前記コンバイナは、
前記投射口から投射される画像表示光の投射軸と前記反射面とが交わる投射位置と、
前記反射面を構成するバイコーニック面のx軸方向の曲率およびy軸方向の曲率がともに最大となる頂点位置と、
が異なる位置に設けられることを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。
The line-of-sight direction in which a virtual image is visually recognized through the combiner is the z-axis direction, the direction orthogonal to the z-axis direction is the x-axis direction, and the z-axis direction and the direction orthogonal to the x-axis direction are the y-axis direction. In case,
The combiner is
A projection position where a projection axis of the image display light projected from the projection port and the reflection surface intersect;
An apex position where the curvature in the x-axis direction and the curvature in the y-axis direction of the biconic surface constituting the reflecting surface are both maximized;
The image display device according to claim 2, wherein are provided at different positions.
前記コンバイナは、前記反射面における前記投射位置と、前記反射面における前記頂点位置とが、前記y軸方向において異なることを特徴とする請求項3に記載の画像表示装置。   4. The image display device according to claim 3, wherein the combiner has a different projection position on the reflection surface and a vertex position on the reflection surface in the y-axis direction. 前記コンバイナは、
前記反射面を構成するバイコーニック面とxz平面との交線が楕円線となる形状であり、
前記反射面を構成するバイコーニック面とyz平面との交線が双曲線となる形状であることを特徴とする請求項3または4に記載の画像表示装置。
The combiner is
The intersection line between the biconic surface and the xz plane constituting the reflection surface is an elliptical line,
5. The image display device according to claim 3, wherein an intersection line between the biconic surface and the yz plane constituting the reflecting surface is a hyperbola.
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