JP2017026951A - Head-up display device - Google Patents

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JP2017026951A
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宗也 松浦
Muneya Matsuura
宗也 松浦
一夫 諸橋
Kazuo Morohashi
一夫 諸橋
芽久実 佐藤
Megumi Sato
芽久実 佐藤
宏康 沼屋
Hiroyasu Numaya
宏康 沼屋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a head-up display device capable of adjusting a focal point deviated by a component dimensional error or the like.SOLUTION: A head-up display device (10) comprises a projector (31) for projecting an image, a reflection mirror (60) for reflecting light emitted from the projector (31) and a screen (41) through which light reflected by the reflection mirror (60) penetrates. The reflection mirror (60) is provided on an optical path length adjusting mechanism (65) which can adjust length of an optical path from the projector (31) to the screen (41).SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、改良されたヘッドアップディスプレイ装置に関する。   The present invention relates to an improved head-up display device.

車両等のフロントガラスに各種情報を表示し、表示された情報を周囲の背景と共に視認可能とするいわゆるヘッドアップディスプレイ装置がある。例えば、ヘッドアップディスプレイ装置に関する従来技術として特許文献1に開示される技術がある。   There is a so-called head-up display device that displays various types of information on a windshield of a vehicle or the like and makes the displayed information visible together with the surrounding background. For example, there is a technique disclosed in Patent Document 1 as a conventional technique related to a head-up display device.

特許文献1に開示されたヘッドアップディスプレイ装置では、第1画像を表示する第1スクリーンと、第2画像を表示する第2スクリーンと、光を透過させると共に光を反射させるハーフミラーとを有する。ハーフミラーは、第1画像を透過させると共に、第2画像を反射させる。第1画像と第2画像とは、重ね合わされた状態でフロントガラスに投影される。乗員は、フロントガラスの前方において虚像として表示された画像を視認できる。   The head-up display device disclosed in Patent Document 1 includes a first screen that displays a first image, a second screen that displays a second image, and a half mirror that transmits light and reflects light. The half mirror transmits the first image and reflects the second image. The first image and the second image are projected onto the windshield in a superimposed state. The passenger can visually recognize an image displayed as a virtual image in front of the windshield.

ここで、第1,第2スクリーン上に表示される画像は、例えば、投射器によって投射される。この場合、スクリーンが配置される位置で画像を結像させる必要がある。即ち、投射器から出射された画像の焦点をスクリーンの位置に合わせる必要がある。しかし、実際に製造される部品の寸法や部品が取り付けられる位置には僅かなばらつきが生じる。結果、所定の公差範囲内で製造された部品を用いて組み立てられた場合であっても、スクリーンにおいて僅かに焦点がずれる虞がある。   Here, the images displayed on the first and second screens are projected by, for example, a projector. In this case, it is necessary to form an image at a position where the screen is arranged. That is, it is necessary to adjust the focus of the image emitted from the projector to the position of the screen. However, slight variations occur in the dimensions of parts that are actually manufactured and the positions where the parts are attached. As a result, even when assembled using parts manufactured within a predetermined tolerance range, the screen may be slightly out of focus.

特開2003−237412号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-237712

本発明は、部品の寸法誤差等によりずれた焦点の調整が可能なヘッドアップディスプレイ装置の提供を課題とする。   An object of the present invention is to provide a head-up display device capable of adjusting a focus shifted due to a dimensional error of a component.

請求項1による発明によれば、画像を出射するための投射器と、この投射器から出射された光を反射させる反射鏡とこの反射鏡によって反射された光が透過するスクリーンと、を有するヘッドアップディスプレイ装置において、
前記反射鏡は、前記投射器から前記スクリーンまでの光路長さを調節可能な光路長さ調節機構上に設けられていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置が提供される。
According to the first aspect of the present invention, a head having a projector for emitting an image, a reflecting mirror for reflecting the light emitted from the projector, and a screen for transmitting the light reflected by the reflecting mirror. In the up display device,
The reflection mirror is provided on an optical path length adjusting mechanism capable of adjusting an optical path length from the projector to the screen, and a head-up display device is provided.

請求項2に記載のごとく、好ましくは、前記反射鏡の表面は曲面であり、
前記光路長さ調節機構は、前記反射鏡に入射する光の光軸に沿って前記反射鏡を移動させる。
As described in claim 2, preferably, the surface of the reflecting mirror is a curved surface,
The optical path length adjusting mechanism moves the reflecting mirror along the optical axis of light incident on the reflecting mirror.

請求項3に記載のごとく、好ましくは、前記投射器は、1つ設けられ、
前記反射鏡は、少なくとも2つ設けられ、
前記投射器から出射された光は、それぞれの前記反射鏡によって前記スクリーンに向かって反射される。
As described in claim 3, preferably, one projector is provided,
At least two reflectors are provided,
The light emitted from the projector is reflected toward the screen by the respective reflecting mirrors.

請求項4に記載のごとく、好ましくは、前記投射器は、焦点位置を調節可能な焦点調節機構を備えると共に、1つ設けられ、
前記反射鏡の他に、光路長さを調節不能であって、前記投射器から出射された光のうち、前記反射鏡によって反射される光以外の光を反射する固定反射鏡が1つ設けられている。
As described in claim 4, preferably, the projector includes a focus adjustment mechanism capable of adjusting a focus position, and one projector is provided.
In addition to the reflecting mirror, one fixed reflecting mirror is provided that reflects light other than the light reflected by the reflecting mirror out of the light emitted from the projector, the length of the optical path being not adjustable. ing.

請求項1に係る発明では、投射器から出射された光を反射させる反射鏡は、投射器からスクリーンまでの光路長さを調節可能な光路長さ調節機構上に設けられている。即ち、反射鏡の位置は、光路調節機構により修正することができる。   In the invention which concerns on Claim 1, the reflective mirror which reflects the light radiate | emitted from the projector is provided on the optical path length adjustment mechanism which can adjust the optical path length from a projector to a screen. That is, the position of the reflecting mirror can be corrected by the optical path adjusting mechanism.

そのため、投射器、反射鏡及びスクリーンが配置された後に、反射鏡の位置を修正することにより、投射器からスクリーンまでの光路長さを調節できる。結果、部品の寸法や部品の取付位置のばらつきにより、実際の光路長さが設計上の光路長さと異なる場合においても、反射鏡の位置を修正することにより、スクリーンにおいて焦点を合わせることができる。   Therefore, the optical path length from the projector to the screen can be adjusted by correcting the position of the reflector after the projector, the reflector, and the screen are arranged. As a result, even when the actual optical path length is different from the designed optical path length due to variations in component dimensions and component mounting positions, it is possible to focus on the screen by correcting the position of the reflecting mirror.

請求項2に係る発明では、反射鏡の表面は曲面であり、光路長さ調節機構は、反射鏡に入射する光の光軸に沿って反射鏡を移動させる。即ち、この反射鏡は、反射鏡に入射する光の光軸と平行に移動可能である。そのため、移動の前後において、反射鏡に入射する光の入射角は同じである。   In the invention which concerns on Claim 2, the surface of a reflective mirror is a curved surface, and an optical path length adjustment mechanism moves a reflective mirror along the optical axis of the light which injects into a reflective mirror. That is, the reflecting mirror can move in parallel with the optical axis of the light incident on the reflecting mirror. Therefore, the incident angle of the light incident on the reflecting mirror is the same before and after the movement.

仮に、光軸と平行以外の方向に反射鏡を移動した場合、移動の前後において、光の入射角は変わってしまう。光の反射角も変わることにより、反射光の向きが変わるため、画像を投射する位置が大きくずれるおそれがある。一方、曲面上の反射鏡を平行に移動した場合、反射光の向きは変えずに、光路の長さを変化させることができる。   If the reflecting mirror is moved in a direction other than parallel to the optical axis, the incident angle of light changes before and after the movement. By changing the reflection angle of the light, the direction of the reflected light changes, so that the position at which the image is projected may be greatly shifted. On the other hand, when the reflecting mirror on the curved surface is moved in parallel, the length of the optical path can be changed without changing the direction of the reflected light.

請求項3に係る発明では、投射器は、1つ設けられ、反射鏡は、少なくとも2つ設けられ、投射器から出射された光は、それぞれの反射鏡によってスクリーンに向かって反射される。   In the invention according to claim 3, one projector is provided, at least two reflectors are provided, and the light emitted from the projector is reflected toward the screen by the respective reflectors.

いずれの反射鏡も別個に光路長さ調節機構上に設けられているため、それぞれの光の光路長さを調節することができる。結果、個々のスクリーンについてそれぞれ焦点を合わせることができる。   Since each reflecting mirror is separately provided on the optical path length adjusting mechanism, the optical path length of each light can be adjusted. As a result, each individual screen can be focused.

請求項4に係る発明では、投射器は、焦点位置を調節可能な焦点調節機構を備えると共に、1つ設けられ、反射鏡の他に、光路長さを調節不能であって、投射器から出射された光のうち、反射鏡によって反射される光以外の光を反射する固定反射鏡が1つ設けられている。   In the invention according to claim 4, the projector includes a focus adjustment mechanism capable of adjusting the focal position, and one projector is provided. In addition to the reflecting mirror, the optical path length cannot be adjusted, and the projector is emitted from the projector. One fixed reflecting mirror that reflects light other than the light reflected by the reflecting mirror is provided.

そのため、固定反射鏡についての焦点位置は、投射器に備えられた焦点調節機構により調節することができる。一方、他の反射鏡についての焦点位置は、光路調節機構によりそれぞれ調節することができる。即ち、固定反射鏡については、投射器に備えられた焦点調節機構により焦点の調節が可能であるため、光路調節機構は設ける必要がない。従来からの部品を用いることにより、光路調節機構の数を減らすことができる。結果、コストを抑えてヘッドアップディスプレイを製造できる。   Therefore, the focal position of the fixed reflecting mirror can be adjusted by a focus adjustment mechanism provided in the projector. On the other hand, the focal positions of the other reflecting mirrors can be adjusted by the optical path adjusting mechanism. In other words, the fixed reflecting mirror can be adjusted in focus by the focus adjustment mechanism provided in the projector, and therefore there is no need to provide an optical path adjustment mechanism. By using conventional parts, the number of optical path adjustment mechanisms can be reduced. As a result, a head-up display can be manufactured at a reduced cost.

本発明の実施例1によるヘッドアップディスプレイ装置の断面図である。It is sectional drawing of the head-up display apparatus by Example 1 of this invention. 図1に示されたヘッドアップディスプレイ装置の光路について説明する図である。It is a figure explaining the optical path of the head-up display apparatus shown by FIG. 図2に示された光路長さ調節機構上に設けられた反射鏡の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a reflecting mirror provided on the optical path length adjusting mechanism shown in FIG. 2. 図3に示された反射鏡の作用図である。It is an effect | action figure of the reflecting mirror shown by FIG. 図3に示された反射鏡を上下方向に移動した場合における光の反射角及び入射角について説明する図である。It is a figure explaining the reflection angle and incident angle of light when the reflecting mirror shown in FIG. 3 is moved in the vertical direction. 図3に示された反射鏡について光の入射角及び反射角を比較する図である。It is a figure which compares the incident angle and reflection angle of light about the reflecting mirror shown by FIG. 本発明の実施例2によるヘッドアップディスプレイ装置の作用図である。It is an effect | action figure of the head-up display apparatus by Example 2 of this invention. 本発明の実施例3によるヘッドアップディスプレイ装置の作用図である。It is an effect | action figure of the head-up display apparatus by Example 3 of this invention.

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とはヘッドアップディスプレイ装置が搭載された車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。また、図中Frは前、Rrは後、Lは乗員から見て左、Rは乗員から見て右、Upは上、Dnは下を示している。
<実施例1>
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description, left and right refer to the left and right with reference to the occupant of the vehicle on which the head-up display device is mounted, and front and rear refer to the front and rear with reference to the traveling direction of the vehicle. In the figure, Fr is front, Rr is rear, L is left when viewed from the occupant, R is right when viewed from the occupant, Up is upper, and Dn is lower.
<Example 1>

図1を参照する。図1には、車両Veに搭載されたヘッドアップディスプレイ装置10が示されている。ヘッドアップディスプレイ装置10は、ハウジング20内部において、画像を投射する投射部30と、この投射部30から投射された画像を表示する第1スクリーン41,第2スクリーン42と、これら第1スクリーン41及び第2スクリーン42に表示された画像を表示する光をフロントガラス19に向けて反射させる反射部50と、が設けられることによりなる。   Please refer to FIG. FIG. 1 shows a head-up display device 10 mounted on a vehicle Ve. The head-up display device 10 includes a projection unit 30 that projects an image inside the housing 20, a first screen 41 and a second screen 42 that display an image projected from the projection unit 30, the first screen 41, and the like. The reflection part 50 which reflects the light which displays the image displayed on the 2nd screen 42 toward the windshield 19 is provided.

ハウジング20は、遮光性の合成樹脂により形成され、箱状を呈する。ハウジング20は、下部ハウジング20aに上部ハウジング20bが被せられることによりなる。   The housing 20 is made of a light shielding synthetic resin and has a box shape. The housing 20 is formed by covering the lower housing 20a with the upper housing 20b.

下部ハウジング20bは、底面部21と、この底面部21の側部から立ち上げられている下側側面部22,22(片側の下側側面部22のみが示されている)と、これらの下側側面部22,22の前端を繋ぐ下側前面部23と、下側側面部22,22の後端を繋ぐ下側後面部24と、からなる。   The lower housing 20b includes a bottom surface portion 21, lower side surface portions 22 and 22 raised from the side portion of the bottom surface portion 21 (only one lower side surface portion 22 is shown), It consists of a lower front surface portion 23 that connects the front ends of the side surface portions 22 and 22, and a lower rear surface portion 24 that connects the rear ends of the lower side surface portions 22 and 22.

上部ハウジング20bは、下側側面部22,22の上方に重ねられる上側側面部25,25(片側の上側側面部25のみが示されている)と、これらの上側側面部25,25の前端を繋ぐ上側前面部26と、上側側面部25,25の前端を繋ぐ上側後面部27と、これらの上側側面部25,25、上側前面部26及び上側後面部27の上方を覆う天井部28と、からなる。天井部28に形成された開口部は、反射部50から反射した光を透過させるカバー29によって覆われている。   The upper housing 20b includes upper side surface portions 25, 25 (only one upper side surface portion 25 is shown) overlaid on the lower side surface portions 22, 22, and the front ends of these upper side surface portions 25, 25. An upper front surface portion 26 that connects, an upper rear surface portion 27 that connects the front ends of the upper side surface portions 25 and 25, a ceiling portion 28 that covers the upper side surface portions 25 and 25, the upper front surface portion 26, and the upper rear surface portion 27; Consists of. The opening formed in the ceiling portion 28 is covered with a cover 29 that transmits light reflected from the reflecting portion 50.

投射部30は、底面部21に固定される投射器31と、この投射器31を制御する投射制御部32と、底面部21に固定されたステー12に差し込まれた投射ミラー33と、底面部21に固定された段差部13に設けられた第1反射器60(反射鏡60),第2反射器70(反射鏡70)と、これら第1反射器60及び第2反射器70を制御する反射制御部34と、からなる。   The projection unit 30 includes a projector 31 fixed to the bottom surface portion 21, a projection control unit 32 that controls the projector 31, a projection mirror 33 inserted into the stay 12 fixed to the bottom surface portion 21, and a bottom surface portion. The first reflector 60 (reflecting mirror 60) and the second reflector 70 (reflecting mirror 70) provided in the step portion 13 fixed to 21 and the first reflector 60 and the second reflector 70 are controlled. A reflection control unit 34.

投射器31は、例えば、光を発する光源と、画像を表示する反射型表示素子であるDMD(Digital MicroMirror Device)と、レンズとからなる。詳細な説明は省略する。投射器31は、表示素子にLCOS(登録商標:Liquid Crystal On Silicon)や、透過型表示素子であるTFT(Thin Film Transistor)液晶パネルを用いてもよい。   The projector 31 includes, for example, a light source that emits light, a DMD (Digital MicroMirror Device) that is a reflective display element that displays an image, and a lens. Detailed description is omitted. The projector 31 may use LCOS (registered trademark: Liquid Crystal On Silicon) as a display element or a TFT (Thin Film Transistor) liquid crystal panel which is a transmissive display element.

投射ミラー33は、例えば、合成樹脂製の基材の表面に反射膜が蒸着されることによりなる。投射ミラー33は、投射器31から第1スクリーン41,第2スクリーン42までの光路において、複数設けてもよく、廃してもよい。   The projection mirror 33 is formed, for example, by depositing a reflective film on the surface of a synthetic resin base material. A plurality of projection mirrors 33 may be provided or eliminated in the optical path from the projector 31 to the first screen 41 and the second screen 42.

第1反射器60は、投射器31から第1スクリーン41までの光路長さを調節可能な第1ラックアンドピニオン機構65(光路長さ調節機構65)上に設けられている。詳細は後述する。同様に、第2反射器70も、投射器31から第2スクリーン42までの光路長さを調節可能な第2ラックアンドピニオン機構75(光路長さ調節機構75)上に設けられている。   The first reflector 60 is provided on a first rack and pinion mechanism 65 (optical path length adjusting mechanism 65) that can adjust the optical path length from the projector 31 to the first screen 41. Details will be described later. Similarly, the second reflector 70 is also provided on a second rack and pinion mechanism 75 (optical path length adjusting mechanism 75) that can adjust the optical path length from the projector 31 to the second screen 42.

反射制御部34は、電源35と、第1ラックアンドピニオン機構65及び第2ラックアンドピニオン機構75を制御するするコントローラ36と、コントローラ36による制御対象を切り替える切替器37とからなる。   The reflection control unit 34 includes a power source 35, a controller 36 that controls the first rack and pinion mechanism 65 and the second rack and pinion mechanism 75, and a switch 37 that switches a control target by the controller 36.

第1スクリーン41と、第2スクリーン42とは、共に、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等によって構成される透過型のスクリーンである。第1スクリーン41と、第2スクリーン42とは、それぞれ、上側側面部25に固定されたステー14,14に支持されている。   Both the first screen 41 and the second screen 42 are transmissive screens configured by, for example, a holographic diffuser, a microlens array, a diffusion plate, and the like. The first screen 41 and the second screen 42 are supported by stays 14 and 14 fixed to the upper side surface portion 25, respectively.

反射部50は、上部ハウジング20bの天井部28に設けられた上部反射器51と、下側側面部22に設けられた下部反射器52とからなる。   The reflecting portion 50 includes an upper reflector 51 provided on the ceiling portion 28 of the upper housing 20 b and a lower reflector 52 provided on the lower side surface portion 22.

上部反射器51は、例えば、合成樹脂製の基材の表面に反射膜が蒸着されることによりなる。上部反射器51は、天井部28に固定されたステー15に差し込まれている。   The upper reflector 51 is formed, for example, by depositing a reflective film on the surface of a synthetic resin base material. The upper reflector 51 is inserted into the stay 15 fixed to the ceiling portion 28.

下部反射器52は、例えば、合成樹脂製の基材の表面に反射膜が蒸着されることによりなる。下部反射器52の反射面は、凹部形状を呈する。下部反射器52は、下側側面部22にスイング可能に支持され、下側側面部22に設けられたモータ53によりスイングされる。スイング構成についての詳細な説明は省略する。   The lower reflector 52 is formed, for example, by depositing a reflective film on the surface of a synthetic resin base material. The reflection surface of the lower reflector 52 has a concave shape. The lower reflector 52 is swingably supported by the lower side surface portion 22 and is swung by a motor 53 provided on the lower side surface portion 22. A detailed description of the swing configuration is omitted.

図2を併せて参照する。投射器31は、投射制御部32からの信号に基づき、第1スクリーン41に表示される第1画像P1及び第2スクリーン42に表示される第2画像P2を表示するための光を出射する。投射ミラー33は、投射器31から出射された光を第1反射器60及び第2反射器70に向けて反射させる。   Please refer to FIG. The projector 31 emits light for displaying the first image P1 displayed on the first screen 41 and the second image P2 displayed on the second screen 42 based on the signal from the projection control unit 32. The projection mirror 33 reflects the light emitted from the projector 31 toward the first reflector 60 and the second reflector 70.

第1反射器60及び第2反射器70は、投射ミラー33により反射された光を第1スクリーン41,第2スクリーン42に向けて反射させる。   The first reflector 60 and the second reflector 70 reflect the light reflected by the projection mirror 33 toward the first screen 41 and the second screen 42.

第1スクリーン41は、第1画像P1を表示する光を背面で受光すると共に表面に第1画像P1を表示する。同様に、第2スクリーン42は、第2画像P2を表示する光を背面で受光すると共に表面に第2画像P2を表示する。   The first screen 41 receives light for displaying the first image P1 on the back surface and displays the first image P1 on the surface. Similarly, the second screen 42 receives light for displaying the second image P2 on the back surface and displays the second image P2 on the surface.

上部反射器51は、第1スクリーン41に表示された第1画像P1及び第2スクリーン42に表示された第1画像P1を表示する光を反射する。下部反射器52は、上部反射器51が反射させた光をフロントガラス19に向けて反射させる。第1画像P1及び第2画像P2は、フロントガラス19に投影される。乗員は、第1画像P1が拡大された第1虚像V1及び第2画像P2が拡大された第2虚像V2を視認することができる。   The upper reflector 51 reflects light that displays the first image P1 displayed on the first screen 41 and the first image P1 displayed on the second screen 42. The lower reflector 52 reflects the light reflected by the upper reflector 51 toward the windshield 19. The first image P1 and the second image P2 are projected on the windshield 19. The occupant can visually recognize the first virtual image V1 in which the first image P1 is enlarged and the second virtual image V2 in which the second image P2 is enlarged.

なお、第2スクリーン42は投射器31が出射する光の光軸(第1反射器60が反射した光の光軸)に対して傾けられているため、第2虚像V2は、傾いた状態で視認される。さらに、下部反射器52の反射面は凹部形状を呈する。そのため、第1画像P1及び第2画像P2は拡大されると共に、フロントガラス19が曲面であることに起因する第1虚像V1,第2虚像V2の歪は軽減される。   Since the second screen 42 is tilted with respect to the optical axis of the light emitted from the projector 31 (the optical axis of the light reflected by the first reflector 60), the second virtual image V2 is tilted. Visible. Further, the reflecting surface of the lower reflector 52 has a concave shape. Therefore, the first image P1 and the second image P2 are enlarged, and distortion of the first virtual image V1 and the second virtual image V2 due to the windshield 19 being a curved surface is reduced.

さらに、第2スクリーン42からフロントガラス19までの光路の長さは、第1スクリーン41からフロントガラス19までの光路よりも長い。そのため、乗員は、第2虚像V2を第1虚像V1よりも遠くに位置するよう視認できる。   Furthermore, the length of the optical path from the second screen 42 to the windshield 19 is longer than the optical path from the first screen 41 to the windshield 19. Therefore, the occupant can visually recognize the second virtual image V2 so as to be located farther than the first virtual image V1.

図3を参照する。第1反射器60は、直角三角形の三角柱状に形成された基部61と、この基部61の傾斜面に設けられる第1反射部62と、からなる。第1反射部62は凸面鏡によって形成されている。第1反射部62に入射した光の結像距離を長く変化させて第1スクリーン41に向けて反射させるためである。これにより、第1スクリーン41の表面に第1画像P1(図2参照)が結像する。   Please refer to FIG. The first reflector 60 includes a base 61 formed in a right triangular triangular prism shape, and a first reflector 62 provided on the inclined surface of the base 61. The first reflecting part 62 is formed by a convex mirror. This is because the imaging distance of the light incident on the first reflecting portion 62 is changed to be long and reflected toward the first screen 41. As a result, the first image P1 (see FIG. 2) is formed on the surface of the first screen 41.

第1ラックアンドピニオン機構65は、第1反射器60の下部に取り付けられたラック66と、このラック66を移動させるピニオン67と、からなる。ピニオン67を回転させるモータ68は、反射制御部34(図1参照)により制御される。   The first rack and pinion mechanism 65 includes a rack 66 attached to a lower portion of the first reflector 60 and a pinion 67 that moves the rack 66. The motor 68 that rotates the pinion 67 is controlled by the reflection control unit 34 (see FIG. 1).

なお、光路長さ調節機構については、第1ラックアンドピニオン機構65に代えて、例えば、ボールねじ機構でもよい。   The optical path length adjusting mechanism may be, for example, a ball screw mechanism instead of the first rack and pinion mechanism 65.

第1反射器60は、スライド支持機構54により支持されている。スライド支持機構54は、ラック66が延びる方向と同一方向に延びている。   The first reflector 60 is supported by the slide support mechanism 54. The slide support mechanism 54 extends in the same direction as the direction in which the rack 66 extends.

スライド支持機構54は、下部ハウジング20a(図1参照)の左右の下側側面部22,22(右側の下側側面部のみが示されている。)に設けられる左右のレール55,55と、第1反射器60の左右の壁部63,63に取り付けられ左右のレール55,55上をスライドするスライダ56,56と、からなる。   The slide support mechanism 54 includes left and right rails 55 and 55 provided on the left and right lower side surface portions 22 and 22 (only the right lower side surface portion is shown) of the lower housing 20a (see FIG. 1); The sliders 56 and 56 are attached to the left and right wall portions 63 and 63 of the first reflector 60 and slide on the left and right rails 55 and 55.

左側のスライダ56は、L字状を呈し、第1反射器60の壁部63に固定された固定部57と、この固定部57の上端から水平に延びレール55上を摺動する摺動部58と、からなる。右側のスライダ56は、第1反射器60を中心として左側のスライダ56と対称の構造となる。説明は省略する。   The left slider 56 has an L shape, and a fixing portion 57 fixed to the wall portion 63 of the first reflector 60 and a sliding portion that extends horizontally from the upper end of the fixing portion 57 and slides on the rail 55. 58. The right slider 56 has a symmetrical structure with the left slider 56 with the first reflector 60 as the center. Description is omitted.

図1及び図2を参照する。第2反射器70の反射面となる第2反射部72は平面形状である。したがって、第2反射部72に入射した光は結像距離が変化することなく第2のスクリーン42に向けて反射される。これにより、第2スクリーン42の表面に第2画像P2が結像する。第2反射器70のその他の構成は、第1反射器60と同一である。第2ラックアンドピニオン機構75は、第1ラックアンドピニオン機構65と同様の構成である。第2反射器70及び第2ラックアンドピニオン機構75の詳細な説明は省略する。   Please refer to FIG. 1 and FIG. The second reflecting portion 72 serving as the reflecting surface of the second reflector 70 has a planar shape. Therefore, the light incident on the second reflecting portion 72 is reflected toward the second screen 42 without changing the imaging distance. Thereby, the second image P <b> 2 is formed on the surface of the second screen 42. Other configurations of the second reflector 70 are the same as those of the first reflector 60. The second rack and pinion mechanism 75 has the same configuration as the first rack and pinion mechanism 65. Detailed description of the second reflector 70 and the second rack and pinion mechanism 75 is omitted.

次に本発明の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of the present invention will be described.

図2及び図4を参照する。第1反射器60(反射鏡60)は、投射器31から第1スクリーン41までの光路長さを調節可能な第1ラックアンドピニオン機構65(光路長さ調節機構)上に設けられている。即ち、第1反射器60の位置は、第1ラックアンドピニオン機構65により修正することができる。そのため、投射器31、第1反射器60及び第1スクリーン41が配置された後に、コントローラ36(図1参照)を用いて、第1反射器60の位置を修正することにより、投射器31から第1スクリーン41までの光路長さを調節できる。   Please refer to FIG. 2 and FIG. The first reflector 60 (reflecting mirror 60) is provided on a first rack and pinion mechanism 65 (optical path length adjusting mechanism) that can adjust the optical path length from the projector 31 to the first screen 41. That is, the position of the first reflector 60 can be corrected by the first rack and pinion mechanism 65. Therefore, after the projector 31, the first reflector 60, and the first screen 41 are arranged, the position of the first reflector 60 is corrected by using the controller 36 (see FIG. 1). The optical path length to the first screen 41 can be adjusted.

例えば、部品の寸法や部品の取付位置のばらつきにより、実際の光路長さが設計上の光路長さよりも長くなった場合の光路長さの調節について説明する。この場合、第1反射器60を前方へ移動すると、第1反射器60は投射ミラー33に近づく。投射ミラー33と第1反射器60との間隔が狭まることにより、設計上の光路長さに修正できる。これにより、第1スクリーン41において焦点を合わせる(結像させる)ことができる。   For example, the adjustment of the optical path length when the actual optical path length becomes longer than the designed optical path length due to variations in component dimensions and component mounting positions will be described. In this case, when the first reflector 60 is moved forward, the first reflector 60 approaches the projection mirror 33. As the distance between the projection mirror 33 and the first reflector 60 is narrowed, it can be corrected to the designed optical path length. Thereby, the first screen 41 can be focused (imaged).

なお、第1反射器60が前方に移動するに伴い、第1スクリーン41に表示される第1画像P1も前方に移動し、ヘッドアップディスプレイ装置10が投影する第1虚像V1の位置も変わる。第1虚像V1の位置の変化が大きい場合、投射器31における表示原画の書き出し位置の修正により対応することができる。   As the first reflector 60 moves forward, the first image P1 displayed on the first screen 41 also moves forward, and the position of the first virtual image V1 projected by the head-up display device 10 also changes. A large change in the position of the first virtual image V1 can be dealt with by correcting the writing position of the display original image in the projector 31.

ここで、第1ラックアンドピニオン機構65は、第1反射器60に入射する光の光軸に沿って第1反射器60を移動させる。即ち、第1反射器60は、第1反射器60に入射する光の光軸と平行に移動する。以下、仮に、第1反射器60を光軸と平行以外の方向、例えば、光軸と垂直方向に移動した場合における、光の入射角及び反射角について説明する。   Here, the first rack and pinion mechanism 65 moves the first reflector 60 along the optical axis of the light incident on the first reflector 60. That is, the first reflector 60 moves in parallel with the optical axis of the light incident on the first reflector 60. Hereinafter, the incident angle and reflection angle of light when the first reflector 60 is moved in a direction other than parallel to the optical axis, for example, in a direction perpendicular to the optical axis will be described.

図5を参照する。図5(a)には、第1反射器60の第1反射部62に相当する反射面69が示されている。図5(b)には、反射面69を上方に移動した場合が示されている。図5(c)には、反射面69を下方に移動した場合が示されている。図5(b)に示された入射角βと、図5(c)に示された入射角γとは、いずれも図5(a)に示された入射角αと異なる。そのため、光の反射角も異なる。   Please refer to FIG. FIG. 5A shows a reflecting surface 69 corresponding to the first reflecting portion 62 of the first reflector 60. FIG. 5B shows a case where the reflecting surface 69 is moved upward. FIG. 5C shows the case where the reflecting surface 69 is moved downward. The incident angle β shown in FIG. 5B and the incident angle γ shown in FIG. 5C are all different from the incident angle α shown in FIG. Therefore, the reflection angle of light is also different.

図6(a)を参照する。第1反射器60を上方に移動した場合、移動後の光の入射角aは、移動前の光の入射角Aより小さくなる。そのため、反射光の向きが変わり、第1画像P1を投射する位置が大きくずれるおそれがある。   Reference is made to FIG. When the first reflector 60 is moved upward, the incident angle a of the light after movement is smaller than the incident angle A of the light before movement. For this reason, the direction of the reflected light changes, and the position where the first image P1 is projected may be greatly shifted.

図6(b)を参照する。一方、本発明のように第1反射器60を平行に移動した場合、移動の前後において、第1反射器60に入射する光の入射角Bは同じ大きさである。反射光の向きは変わらないため、第1画像P1を投射する位置が大きくずれることはない。   Reference is made to FIG. On the other hand, when the first reflector 60 is moved in parallel as in the present invention, the incident angle B of the light incident on the first reflector 60 is the same before and after the movement. Since the direction of the reflected light does not change, the position where the first image P1 is projected does not deviate greatly.

なお、第1反射部62は、凸部形状に代えて、凹部形状でもよい。また、第2反射器70(図2参照)も第1反射器60と同一の作用及び効果を奏する。説明は省略する。   Note that the first reflecting portion 62 may have a concave shape instead of the convex shape. Further, the second reflector 70 (see FIG. 2) also has the same operation and effect as the first reflector 60. Description is omitted.

さらに、反射器に入射する光の光軸にそって反射器を移動した場合、光の入射角が変わらないのみならず、光の入射位置も変わらない。そのため、反射器に入射する光の光軸に沿って反射器を移動する構成は、例えば、光の入射させる範囲のみに反射膜を形成した平面形状の反射鏡にも適する。   Furthermore, when the reflector is moved along the optical axis of the light incident on the reflector, not only the incident angle of light does not change, but also the incident position of light does not change. For this reason, the configuration in which the reflector is moved along the optical axis of the light incident on the reflector is also suitable, for example, for a planar-shaped reflecting mirror in which a reflecting film is formed only in the light incident range.

<実施例2>
次に、本発明の実施例2について説明する。実施例2では、反射器及びスクリーンの数が異なる。その他の構成については、実施例1のヘッドアップディスプレイ装置10と同様であり、符号を流用すると共に説明を省略する。
<Example 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In Example 2, the number of reflectors and screens is different. About another structure, it is the same as that of the head-up display apparatus 10 of Example 1, and it abbreviate | omits description while omitting a code | symbol.

図7を参照する。投射器31は1つ設けられている。反射器は、第1反射器60と、第2反射器70に加えて、第3反射器80が設けられている。第3反射器80の第3反射部82は、凹面形状を呈する。第3反射器80は、第3ラックアンドピニオン機構85上に備えられている。   Please refer to FIG. One projector 31 is provided. The reflector is provided with a third reflector 80 in addition to the first reflector 60 and the second reflector 70. The third reflector 82 of the third reflector 80 has a concave shape. The third reflector 80 is provided on the third rack and pinion mechanism 85.

投射器31から出射された光は、第1反射器60〜第3反射器80によってそれぞれ第1スクリーン41〜第3スクリーン43に向かって反射される。   The light emitted from the projector 31 is reflected toward the first screen 41 to the third screen 43 by the first reflector 60 to the third reflector 80, respectively.

ヘッドアップディスプレイ装置10Aにおいても、本発明所定の効果を得ることができる。さらに、ヘッドアップディスプレイ装置10Aによれば、上記の構成により、以下の特有の効果を得ることができる。   Also in the head-up display device 10A, the predetermined effect of the present invention can be obtained. Furthermore, according to the head-up display device 10A, the following specific effects can be obtained by the above configuration.

第1反射器60〜第3反射器80は、それぞれ第1ラックアンドピニオン機構65〜第3ラックアンドピニオン機構85上に設けられているため、それぞれの光の光路長さを調節することができる。結果、第1スクリーン41〜第3スクリーン43についてそれぞれ焦点を合わせることができる。   Since the first reflector 60 to the third reflector 80 are provided on the first rack and pinion mechanism 65 to the third rack and pinion mechanism 85, respectively, the optical path length of each light can be adjusted. . As a result, each of the first screen 41 to the third screen 43 can be focused.

なお、第3スクリーン43からフロントガラス19までの光路の長さは、第2スクリーン42からフロントガラス19までの光路よりも長い。そのため、第3スクリーンに表示された第3画像P3が投影された第3虚像V3は、第2虚像V2よりも遠い位置において結像される。第2虚像V2は、第1虚像V1と、第3虚像V3との間で結像される。そのため、実施例1と比較すると、より遠くにおいて結像される第3虚像V3が存在することにより、第2虚像V2の遠近感が強調される。乗員は、第2虚像V2をより立体的に視認できる。   In addition, the length of the optical path from the third screen 43 to the windshield 19 is longer than the optical path from the second screen 42 to the windshield 19. Therefore, the third virtual image V3 on which the third image P3 displayed on the third screen is projected is formed at a position farther than the second virtual image V2. The second virtual image V2 is formed between the first virtual image V1 and the third virtual image V3. Therefore, as compared with Example 1, the perspective of the second virtual image V2 is enhanced by the presence of the third virtual image V3 that is imaged at a greater distance. The passenger can visually recognize the second virtual image V2 more three-dimensionally.

<実施例3>
次に、本発明の実施例3について説明する。実施例3では、反射器を支持する構成が異なる。その他の構成については、実施例1のヘッドアップディスプレイ装置10と同様であり、符号を流用すると共に説明を省略する。
<Example 3>
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described. In Example 3, the structure which supports a reflector differs. About another structure, it is the same as that of the head-up display apparatus 10 of Example 1, and it abbreviate | omits description while omitting a code | symbol.

図8を参照する。投射器31は、焦点位置を調節可能な焦点調節機構39を備えると共に、1つ設けられている。さらに、第1反射器60の他に、光路長さを調節不能であって、投射器31から出射された光のうち、第1反射器60によって反射される光以外の光を反射する第4反射器89(固定反射鏡89)が段差部13に1つ設けられている。第4反射器89は、例えば、ねじとブラケットにより、段差部13に固定されている。   Please refer to FIG. The projector 31 includes a focus adjustment mechanism 39 that can adjust the focus position, and one projector is provided. Further, in addition to the first reflector 60, the optical path length cannot be adjusted, and the fourth light that reflects light other than the light reflected by the first reflector 60 among the light emitted from the projector 31 is reflected. One reflector 89 (fixed reflecting mirror 89) is provided in the step portion 13. The fourth reflector 89 is fixed to the stepped portion 13 by, for example, a screw and a bracket.

ヘッドアップディスプレイ装置10Bにおいても、本発明所定の効果を得ることができる。さらに、ヘッドアップディスプレイ装置10Bによれば、上記の構成により、以下の特有の効果を得ることができる。   Also in the head-up display device 10B, the predetermined effect of the present invention can be obtained. Furthermore, according to the head-up display device 10B, the following specific effects can be obtained by the above configuration.

第4反射器89についての焦点位置は、投射器31に備えられた焦点調節機構39により調節することができる。一方、第1反射器60についての焦点位置は、第1ラックアンドピニオン機構65により調節することができる。即ち、第4反射器89については、投射器31に備えられた焦点調節機構39により焦点の調節が可能であるため、ラックアンドピニオン機構を設ける必要がない。従来からの部品を用いることにより、投射部におけるラックアンドピニオン機構の数を減らすことができる。結果、コストを抑えてヘッドアップディスプレイ装置10Bを製造できる。   The focal position of the fourth reflector 89 can be adjusted by a focus adjustment mechanism 39 provided in the projector 31. On the other hand, the focal position of the first reflector 60 can be adjusted by the first rack and pinion mechanism 65. That is, the fourth reflector 89 can be adjusted in focus by the focus adjustment mechanism 39 provided in the projector 31, so that it is not necessary to provide a rack and pinion mechanism. By using conventional parts, the number of rack and pinion mechanisms in the projection unit can be reduced. As a result, the head-up display device 10B can be manufactured at a reduced cost.

なお、本発明によるヘッドアップディスプレイ装置は、二輪車や四輪車に限らず、他の乗り物、常用が作業機、建機等にも適用可能である。   Note that the head-up display device according to the present invention is not limited to a two-wheeled vehicle or a four-wheeled vehicle, but can be applied to other vehicles, regular working machines, construction machines, and the like.

本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、乗用車に搭載するのに好適である。   The head-up display device of the present invention is suitable for mounting on a passenger car.

10…ヘッドアップディスプレイ装置
31…投射器
41…第1スクリーン
42…第2スクリーン
43…第3スクリーン
54…スライド支持機構
55…レール
56…スライダ
57…固定部
58…摺動部
60…第1反射器
61…基部
62…第1反射部
70…第2反射器
75…第2ラックアンドピニオン
80…第3反射器
85…第3ラックアンドピニオン
89…第4反射器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Head up display apparatus 31 ... Projector 41 ... 1st screen 42 ... 2nd screen 43 ... 3rd screen 54 ... Slide support mechanism 55 ... Rail 56 ... Slider 57 ... Fixed part 58 ... Sliding part 60 ... 1st reflection 61 ... Base 62 ... First reflector 70 ... Second reflector 75 ... Second rack and pinion 80 ... Third reflector 85 ... Third rack and pinion 89 ... Fourth reflector

Claims (4)

画像を投射するための投射器と、この投射器から出射された光を反射させる反射鏡とこの反射鏡によって反射された光が透過するスクリーンと、を有するヘッドアップディスプレイ装置において、
前記反射鏡は、前記投射器から前記スクリーンまでの光路長さを調節可能な光路長さ調節機構上に設けられていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
In a head-up display device having a projector for projecting an image, a reflecting mirror that reflects light emitted from the projector, and a screen that transmits light reflected by the reflecting mirror,
The head-up display device, wherein the reflecting mirror is provided on an optical path length adjusting mechanism capable of adjusting an optical path length from the projector to the screen.
前記反射鏡の表面は曲面であり、
前記光路長さ調節機構は、前記反射鏡に入射する光の光軸に沿って前記反射鏡を移動させることを特徴とする請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The surface of the reflecting mirror is a curved surface,
The head-up display device according to claim 1, wherein the optical path length adjusting mechanism moves the reflecting mirror along an optical axis of light incident on the reflecting mirror.
前記投射器は、1つ設けられ、
前記反射鏡は、少なくとも2つ設けられ、
前記投射器から出射された光は、それぞれの前記反射鏡によって前記スクリーンに向かって反射されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
One projector is provided,
At least two reflectors are provided,
The head-up display device according to claim 1, wherein the light emitted from the projector is reflected toward the screen by each of the reflecting mirrors.
前記投射器は、焦点位置を調節可能な焦点調節機構を備えると共に、1つ設けられ、
前記反射鏡の他に、光路長さを調節不能であって、前記投射器から出射された光のうち、前記反射鏡によって反射される光以外の光を反射する固定反射鏡が1つ設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The projector includes a focus adjustment mechanism capable of adjusting a focus position, and one projector is provided.
In addition to the reflecting mirror, one fixed reflecting mirror is provided that reflects light other than the light reflected by the reflecting mirror out of the light emitted from the projector, the length of the optical path being not adjustable. The head-up display device according to claim 1, wherein the head-up display device is provided.
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