JP2018205509A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置1は、投射ユニット20と、投射ユニット20が出力する光を拡散反射する反射型のスクリーン30と、スクリーン30で反射された画像光をウインドシールド2へ拡大反射する凹面鏡40と、を備える。また、スクリーン30のチルト角を変更するスクリーンモータと、スクリーンモータの動作を制御する制御ユニットを備える。制御ユニットは、ユーザの視点位置にアイボックスが位置するように、スクリーンモータを駆動することにより、スクリーン30のチルト角を調整する。
【選択図】図1
Description
HUD装置1は、概略的には、車両のウインドシールド2上の所定の投射領域に画像光を投射することで、図2に示すように運転席に着座している乗員の目と投射領域とを結ぶ線の車両前方延長線上に、画像3を虚像表示するものである。ウインドシールド2は、車両のフロント側のウインドシールドである。ウインドシールド2は、例えば2枚のガラスとその中間に設けられる中間膜とから形成された合わせガラスを用いて実現されればよい。ウインドシールド2が請求項に記載の投影部材に相当する。なお、投影部材は、コンバイナ等のハーフラミラーとして機能する部材であっても良い。
HUD装置1は、図1に示すように、筐体10と、投射ユニット20と、スクリーン30と、凹面鏡40と、を備える。また、図1では図示を省略しているが、HUD装置1は図3に示すように、制御ユニット50と、スクリーンモータ60と、凹面鏡モータ70と、を備える。スクリーンモータ60と凹面鏡モータ70とを区別しない場合にはモータと省略して記載する。
次に、制御ユニット50が備える機能について説明する。制御ユニット50は、CPUがフラッシュメモリに格納されているHUD制御プログラムを実行することによって図3に示す種々の機能を提供する。すなわち、制御ユニット50は機能ブロックとして、画像信号取得部F1、表示制御部F2、目標位置取得部F3、駆動量決定部F4、スクリーンモータ制御部F5、及び凹面鏡モータ制御部F6を備える。
以上の構成では、ドライバ操作に基づいて、スクリーン30及び凹面鏡40のそれぞれの角度を連動して調整することで、ウインドシールド2への画像光の投射位置(つまりシールド投射位置)P、および入射角を調整する。これにより、アイボックスEbの位置をドライバの視点位置に適合し、HUD画像3の俯角も適合させることができる。
上述した実施形態では、スクリーン30と凹面鏡40をそれぞれ回動させるものとしたが、これに限らない。凹面鏡40は、所定の基本姿勢から回動不能なように筐体10に固定されていても良い。そのような構成を変形例1として以下説明する。
上述した実施形態では、スクリーン30で拡散反射された画像光が凹面鏡40に直接到達する構成を開示したがこれに限らない。図11に示すように、スクリーン30と凹面鏡40との間に、別の鏡(以降、補助ミラー)90を配置してもよい。補助ミラー90は、スクリーン30で拡散反射された画像光を、凹面鏡40に向けて反射する構成である。補助ミラー90は、凹面鏡であってもよいし、凸面鏡であっても良い。また、補助ミラー90は平面鏡であってもよい。
上述した実施形態等では、便宜上、投射ユニット20から投射された投射光がスクリーン30に直接到達して結像するように、光学系部品を配置した態様を開示したが、これに限らない。図12に示すように、投射ユニット20とスクリーン30との間に、レンズ91やミラー92等の光学系部品を配置してもよい。ここでの光学系部品とは、光を反射、屈折させる機能を備える部品である。筐体10内での光学系は、投射ユニット20から投射された投射光がスクリーン30に結像するように構成されていれば良い。
図13、図14に示すように、スクリーン回転軸Axがスクリーン30の背面側に形成されるように動力伝達部材35をスクリーン30に設けてもよい。なお、図13及び図14に示すDは、スクリーン30の反射面からスクリーン回転軸Axまでの距離を表している。距離Dは、適宜設計されればよい。例えば距離Dは、スクリーンモータ60の出力軸を動力伝達部材35に直結しても、スクリーンモータ60とスクリーン30とが干渉すること無く、スクリーン30が回動可能な長さに設定すれば良い。
上述した実施形態等では目標位置取得部F3は、視点調整スイッチ6の出力に基づいて、ドライバの視点位置に適合したアイボックスEbの位置、換言すれば目標投射位置Ptを決定する態様を開示したが、これに限らない。例えばドライバの顔部を撮像するように設置されたカメラの撮像画像に基づいてドライバの目の位置を検出し、その検出結果に基づいて目標投射位置Ptを決定してもよい。
上述した実施形態等では、投射ユニット20としてレーザプロジェクタを採用する構成を開示したが、これに限らない。投射ユニット20は、液晶プロジェクタ等、他の方式のプロジェクタであっても良い。ただし、レーザプロジェクタは、他の方式のプロジェクタ(例えば液晶プロジェクタ)に比べて焦点深度が大きい。そのため、スクリーン30の回動範囲を相対的に大きく設定できる。故に、本発明はレーザプロジェクタを用いたHUD装置1に好適である。なお、本発明は、反射型のスクリーンを使用するタイプのHUD装置1に適用可能である。
Claims (10)
- 画像を示す光を、投影部材に投射することにより、前記画像を運転席の前方の所定位置に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
筐体(10)と、
前記画像を示す投射光を投射する投射ユニット(20)と、
前記投射光を拡散反射する反射型スクリーン(30)と、
前記反射型スクリーンが前記投射光を拡散反射した光である画像光を前記投影部材に向けて拡大して反射する凹面鏡(40)と、
前記反射型スクリーンのチルト角が変更する方向に前記反射型スクリーンを回動させるスクリーンモータ(60)と、
前記スクリーンモータの動作を制御するスクリーンモータ制御部(F5)と、を備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記凹面鏡のチルト角が変更する方向に前記凹面鏡を回動させる凹面鏡モータ(70)と、
前記凹面鏡モータの動作を制御する凹面鏡モータ制御部(F6)と、
虚像としての前記画像を視認可能な視点領域の目標位置である目標視点位置を取得する目標視点位置取得部(F3)と、
前記目標視点位置取得部が取得した前記目標視点位置に基づいて、前記スクリーンモータ及び前記凹面鏡モータのそれぞれの駆動量を決定する駆動量決定部(F4)と、を備え、
前記スクリーンモータ制御部は前記駆動量決定部によって決定された前記駆動量に応じて前記スクリーンモータを駆動させるとともに、
前記凹面鏡モータ制御部は前記駆動量決定部によって決定された前記駆動量に応じて前記凹面鏡モータを駆動させることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記凹面鏡が回動可能な角度の範囲は、前記反射型スクリーンが回動可能な角度の範囲よりも小さく設定されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項2又は3に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記駆動量決定部は、前記凹面鏡の基本姿勢からの回転角度が、前記反射型スクリーンの基本姿勢からの回転角度よりも小さくなるように、前記スクリーンモータ及び前記凹面鏡モータのそれぞれの駆動量を決定することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記凹面鏡は、前記筐体に対する姿勢が変更できないように前記筐体に固定されており、
前記凹面鏡を回動させるためのモータを備えないことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1から5の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記スクリーンモータの回転動力を前記反射型スクリーンに伝達するための部材である動力伝達部材(35)を備え、
前記動力伝達部材は、前記反射型スクリーンの背面側に配置されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項6に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記動力伝達部材を前記筐体に支持する支持部材は、前記筐体の内側面のうち、前記反射型スクリーンの下方に位置する面である床面部、又は、前記反射型スクリーンの背面側に位置する面である背面部に固定されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項6又は7に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記反射型スクリーンには、前記動力伝達部材が一体成形されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1から8の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記投射ユニットには、ピントが合っていると見なすことができる範囲である焦点深度が設定されており、
前記反射型スクリーンの回転角度の最大値は、前記反射型スクリーンが前記焦点深度から逸脱しないように設定されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1から9の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記投射ユニットは、レーザプロジェクタであることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
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