JP2020101792A - ヘッドアップディスプレイ装置およびヘルメット - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＵＤ装置によって表示される表示像の視認性を良くする【解決手段】ヘルメット（１０１）に搭載されるＨＵＤ装置（３）において、コンバイナ（７３）に表示光を投射する投射ユニット（３９）は、表示光を出射する光出射器（５７）と、光出射器から出射された表示光を通過させる投射開口（６３）が形成されたハウジング（６１）と、投射開口を覆うように設けられた透光性を有するカバー部材（６５）とを備え、コンバイナに投射される表示光をヘルメット本体（１０５）のマウスカバー（１１５）に設けられた光路部（１１９）に通すようにヘルメット本体の顎部（１１３）に内蔵され、カバー部材は、内装材の表面における光路部の光出射側の端部が開口した面よりも当該内装材の内方に配置されている。【選択図】図５

Description

本開示は、ヘルメットに搭載されるヘッドアップディスプレイ装置およびヘッドアップディスプレイ装置が搭載されたヘルメットに関する。

従来から、自動二輪車を運転する際に着用されるヘルメットにヘッドアップディスプレイ（Head Up Display）装置（以下「ＨＵＤ装置」と称する）を搭載することにより、当該ヘルメットを着用したユーザ（運転者）に対し、車速などの車両情報、ナビゲーションシステムによる地図情報、警告情報といった各種情報を虚像として視界前方に視認させるようにして、車両運転時の利便性や安全性を高めることが知られている。

ヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置は、表示する情報に応じた表示光を投射する投射ユニットと、投射ユニットによって投射された表示光をヘルメットの着用者であるユーザの眼に向けて反射するコンバイナとを備える。コンバイナは、ハーフミラーからなり、ヘルメットの前部に設けられた窓開口内でユーザの前方視界に入る位置に配置され、ユーザの前方からの光を透過させる。したがって、ユーザは、コンバイナ越しに風景と重畳した状態で表示光による虚像（表示像）を視認できる。このようなＨＵＤ装置の一例は、特許文献１に開示されている。

特開２０１７−０３０５３０号公報

ＨＵＤ装置を構成する投射ユニットは、例えば、表示光を出射する光出射器と、光出射器を収容するハウジングとを備え、ハウジングに対し、表示光を通過させる開口が形成され、その開口を覆うように透光性を有する板状のカバー部材が設けられた構造を有する。このような投射ユニットは、ＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットをコンパクトにするために、ヘルメットに内蔵することが望まれる。

投射ユニットをヘルメットに内蔵する場合、カバー部材がヘルメットの外面に位置していると、ユーザがヘルメットを取り扱う際にカバー部材を手で触れやすいため、カバー部材の表面に汚れが付きやすい。カバー部材の表面が汚れると、投射ユニットから投射される表示光がカバー部材表面の汚れに遮られるため、ＨＵＤ装置によって表示される表示像にぼけ（滲み）が生じる。そのため、ユーザがコンバイナを介して視認可能な表示像の視認性が低下してしまう。

本開示の技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＨＵＤ装置によって表示される表示像の視認性を良くすることにある。

上記の目的を達成するために、本開示の技術では、投射ユニットをヘルメットに内蔵し、当該投射ユニットにおいてハウジングの表示光を通過させる開口を覆うように設けられたカバー部材を、ユーザの手が触れ難い位置に配置するようにした。

具体的には、本開示の技術は、ヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置を対象とする。

本開示の技術に係るＨＵＤ装置は、外装材と内装材とを備えたヘルメットを着用したユーザの眼前に配置される光透過性と光反射性を兼ね備えた被投射体に対し、ユーザが当該被投射体越しに虚像として視認可能な表示像を形成するための表示光を投射する投射ユニットを備える。投射ユニットは、表示光を出射する光出射器と、光出射器から出射された表示光を通過させる開口が形成されたハウジングと、ハウジングの開口を覆うように設けられた透光性を有するカバー部材とを備える。投射ユニットは、カバー部材を介して被投射体に投射される表示光を内装材に設けられた筒状の光路部に通すように、ヘルメットに内蔵されている。そして、カバー部材は、内装材の表面における光路部が開口した面よりも内装材の内方に配置されている。

この構成によると、投射ユニットのカバー部材を、内装材の表面における光路部が開口した面よりも当該内装材の内方に配置させるようにしたので、ユーザがヘルメットを取り扱う際にカバー部材を手で触れ難くすることができ、ユーザの手の汚れがカバー部材の表面に付くのを防止することができる。それによって、ＨＵＤ装置によって表示される表示像に生じるぼけ（滲み）を少なくし、当該表示像の視認性を良くすることができる。

上記ＨＵＤ装置において、カバー部材は、板状物であって、表示光を放出する側の表面をヘルメットの外側に向ける方向へ傾斜していることが好ましい。

内装材に設けられる筒状の光路部には、ヘルメットに設けられたユーザに視界を提供するための窓開口を介してヘルメット内部に入射した外光が入り込むことがあり得る。カバー部材が、筒状の光路部に入り込んだ外光を窓開口の内方へ向けて反射させる姿勢とされている場合、カバー部材の表面で反射された外光がヘルメットを着用したユーザの眼に入り、そのカバー部材の表面での照り返しが眩しく見えて、ＨＵＤ装置により表示される表示像の視認性が損なわれるし、運転の妨げになるおそれがある。

これに対し、上記の構成によると、板状物であるカバー部材における表示光を放出する側の表面が、ヘルメットの外側に向いているので、ヘルメットの内部に入射して筒状の光路部に入り込んだ外光が、カバー部材の表面でヘルメットの外側に向けて反射され、ヘルメットを着用したユーザの眼に照り返すのを防止することができる。それにより、ＨＵＤ装置により表示される表示像の視認性を損なわないようにし、運転の妨げとなるのを防止することができる。

また、ハウジングは、表示光を通過させる開口を上方に向けた姿勢で設けられていてもよい。この場合、光路部はカバー部材から上方に離れて設けられているのが好ましく、これにより、カバー部材は、光路部との間に隙間をあけて設けられていることになる。

内装材に設けられる筒状の光路部には、ヘルメット内部に入射した外光の他、塵埃などの異物や雨水などの水分が入り込むおそれがある。特に光路部が上下方向に延びていると、光路部に入り込んだ異物や水分は当該光路部の下に位置することになるカバー部材に付着し得る。然るに、投射ユニットのカバー部材が内装材に設けられた筒状の光路部の下端に接していると、その光路部に入り込んだ異物や雨水が、逃げ道がないためにカバー部材の表面に溜まる。カバー部材の表面に異物が堆積すると、投射ユニットから投射される表示光を遮るため表示像にぼけ（滲み）が生じ、カバー部材の表面に水分が粒状に付着すると、投射ユニットから投射される表示光を屈折させるため表示像に歪みが生じる。

これに対し、上記の構成によると、投射ユニットのカバー部材と筒状の光路部との間に隙間が設けられるので、異物や水分が筒状の光路部にその上端開口から入り込んだとしても、投射ユニットのカバー部材と当該光路部との間の隙間から外側へ逃がすことができる。これにより、筒状の光路部に入り込んだ異物や水分が投射ユニットのカバー部材表面に溜まるのを抑制でき、それら異物や水分がカバー部材表面に付着したとしてもその付着量を減らすことができる。その結果、ＨＵＤ装置によって表示される表示像のぼけ（滲み）や歪みを少なくし、当該表示像の視認性を良くすることができる。

このようなＨＵＤ装置において、カバー部材の表面には、親水性を有するコーティング膜が設けられていることが好ましい。

投射ユニットのカバー部材の表面は、ヘルメットを着用したユーザの吐息が筒状の光路部を通じて当たることにより、吐息に含まれる水分で曇ることがあり得る。ここで、カバー部材の表面が撥水性を有している場合、その表面に付着した水分が凝集して微細な液滴を一面に形成しやすい。カバー部材の表面一面に微細な液滴が形成されると、カバー部材の表面があたかも磨りガラスのように白くなって投射ユニットから投射される表示光を散乱させるため、ＨＵＤ装置によって表示される表示像がぼけてしまう。

これに対し、上記の構成によると、カバー部材の表面に親水性を有するコーティング膜を設けるようにしたので、ヘルメットを着用したユーザの吐息が光路部を通じてカバー部材の表面に当たり、吐息に含まれる水分がカバー部材の表面に付着しても、カバー部材の表面に水分を馴染ませて、微細な液滴がカバー部材表面に形成され難くすることができる。それにより、ＨＵＤ装置によって表示される表示像のぼけを少なくし、当該表示像の視認性をよりいっそう良くすることができる。

また、本開示の技術は、ＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットを対象とする。

本開示の技術に係るヘルメットは、外装材と内装材とを備えるとともに、ＨＵＤ装置も備えている。ＨＵＤ装置は、当該ヘルメットを着用したユーザの眼前に配置される光透過性と光反射性を兼ね備えた被投射体に対し、ユーザが当該被投射体越しに虚像として視認可能な表示像を形成するための表示光を投射する投射ユニットを備える。投射ユニットは、表示光を出射する光出射器と、光出射器から出射された表示光を通過させる開口が形成されたハウジングと、ハウジングの開口を覆うように設けられた透光性を有するカバー部材とを備える。ハウジングの開口が臨む側には、筒状の光路部が設けられている。投射ユニットは、カバー部材を介して被投射体に投射される表示光を内装材に設けられた筒状の光路部に通すように、ヘルメットに内蔵されている。そして、カバー部材は、内装材の表面における光路部の光出射側の端部が開口した面よりも当該内装材の内方に配置されている。

この構成によると、投射ユニットのカバー部材を、内装材の表面における光路部が開口した面よりも当該内装材の内方に配置させるようにしたので、ユーザがヘルメットを取り扱う際にカバー部材を手で触れ難くすることができ、ユーザの手の汚れがカバー部材の表面に付くのを防止することができる。それによって、ＨＵＤ装置によって表示される表示像に生じるぼけ（滲み）を少なくし、当該表示像の視認性を良くすることができる。

本開示の技術に係るＨＵＤ装置およびヘルメットによれば、ユーザが被投射体越しに虚像として視認可能な表示像のぼけ（滲み）を少なくし、当該表示像の視認性を良くすることができる。

図１は、実施形態に係る情報提示システムの概略的な全体構成図である。 図２は、実施形態に係る情報提示システムの概略的なブロック図である。 図３は、実施形態に係るＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットの正面図である。 図４は、実施形態に係るＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットの断面図である。 図５は、実施形態に係るＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットの要部を示す斜視図である。 図６は、実施形態に係るＨＵＤ装置に用いられるカバー部材の断面図である。 図７は、実施形態に係るＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットの要部を示す断面図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、便宜上、ヘルメットおよびヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置について、ヘルメットを着用したユーザの顔の上下に相当する方向における上側を「上」、下側を「下」と称し、ヘルメットを着用したユーザの顔の前後に相当する方向における前側を「前」、後側を「後」と称し、ヘルメットを着用したユーザの顔の前方を向いてその顔の左右に相当する方向における左側を「左」、右側を「右」と称する。

＜情報提示システムの構成＞
図１は、この実施形態に係る情報提示システム１の概略的な全体構成図である。図２は、情報提示システム１の概略的なブロック図である。なお、図１において、二点鎖線の矢印は、表示光の経路および進行方向を示している。情報提示システム１は、自動二輪車のライダー（ユーザ）に向けて運転支援に寄与する情報を提示するシステムであって、図１および図２に示すように、自動二輪車のヘルメット１０１に搭載されたＨＵＤ装置３と、ＨＵＤ装置３に対して表示され得る各種情報を提供する情報端末５とを備えている。

− 情報端末の構成 −
情報端末５としては、スマートフォンと呼ばれる小型の多機能携帯電話機が用いられる。この情報端末５は、ＧＰＳ衛星Ｓからの電波を受信して測位情報を生成するＧＰＳ（Global Positioning System）受信機７と、外部との無線通信を行う無線通信モジュール９と、当該情報端末５の動作を総合的に制御するマイクロコンピュータ１１と、入出力装置としてのタッチパネル付き表示装置１３と、当該情報端末５を動作させるのに必要な電力を供給する電源１５とを備えている。

ＧＰＳ受信機７は、図示しないＧＰＳアンテナなどを備えて構成されている。ＧＰＳアンテナは、地球軌道に打ち上げられた複数のＧＰＳ衛星Ｓから送信されるＧＰＳ信号を受信する。ＧＰＳ受信機７は、ＧＰＳアンテナで受信したＧＰＳ信号に基づいて、情報端末５の現在位置（例えば緯度、経度および高度）の情報を取得する。このＧＰＳ受信機７は、マイクロコンピュータ１１からの要求に応じて、測位した情報端末５の位置情報をマイクロコンピュータ１１に含まれるメモリ２１に保存し、逐次更新する。

無線通信モジュール９は、インターネットなどの広域通信網である外部ネットワークＮと通信を行うネットワーク通信部１７と、ＨＵＤ装置３と近距離で無線通信を行う近距離通信部１９とを備えている。

ネットワーク通信部１７は、ＷｉＦｉ（Wireless Fidelity；登録商標）などの無線ＬＡＮ（Local Area Network）の機能やＬＴＥ（Long Time Evolution；登録商標）といったモバイル通信規格での通信機能を有している。このネットワーク通信部１７は、マイクロコンピュータ１１からの要求に応じて、外部ネットワークＮから地図情報や、工事や渋滞などに関する道路情報、ＧＰＳ受信機７で取得された現在位置に基づく周辺施設の情報、災害情報などのネット情報を受信して、マイクロコンピュータ１１に含まれるメモリ２１に一時的に蓄積する。

近距離通信部１９は、ブルートゥース（Bluetooth：登録商標）などの近距離無線通信規格での通信機能を有している。この近距離通信部１９は、マイクロコンピュータ１１からの要求に応じて、ＧＰＳ受信機７で取得された情報端末５の位置情報や、ネットワーク通信部１７で取得されたネット情報、後述する各種のアプリケーションソフトウェア（以下「アプリ」と称する）により取得されるアプリ情報、ＨＵＤ装置３によって表示する表示像についての表示項目や明るさなどの表示設定の情報を含む種々の情報をメモリ２１から読み出して、無線通信によりＨＵＤ装置３へと送信する。

マイクロコンピュータ１１は、メモリ２１およびＣＰＵ（Central Processing Unit）２３を含んでいる。メモリ２１は、情報端末５を動作させるためのプログラムを含む様々な情報を一時的または恒久的に保存する。このメモリ２１は、典型的には、ＲＡＭ（Random Access Memory）とＲＯＭ（Read Only Memory）の組合せによって実現される。当該メモリ２１に記憶される各種のプログラムには、モバイルＯＳ（Operating System）や、モバイルＯＳ上で特定機能を実現すべく動作する複数のアプリが含まれている。

複数のアプリには、時刻アプリ２５、速度アプリ２７、ナビゲーションアプリ（以下「ナビアプリ」と称する）２９および連携アプリ３１が含まれている。これら複数のアプリ２７，２９，３１は、情報端末５に予めインストールされてメモリ２１に保存されている。

時刻アプリ２５は、現在時刻を取得するソフトウェアである。この時刻アプリ２５では、例えば、基地局との通信で取得されるタイムスタンプやＧＰＳ受信機７で取得される時刻情報に基づき、さらにはＮＩＴＺ（Network Identity and Time Zone）やＮＴＰ（Network Time Protocol）といった時刻同期技術を用いて、現在時刻を取得する。

速度アプリ２７は、情報端末５の移動速度を検出するソフトウェアである。この速度アプリ２７では、例えば、ＧＰＳ受信機７で取得される情報端末５の位置情報に基づいて、情報端末５の移動速度を検出する。

ナビアプリ２９は、ユーザによって設定された目的地への経路案内を行うソフトウェアである。このナビアプリ２９では、例えば、ネットワーク通信部１７で取得された、またはメモリ２１に予め保存された地図情報と、ＧＰＳ受信機７で取得される情報端末５の位置情報とに基づいて、目的地への経路案内を行う。

連携アプリ３１は、近距離通信部１９による無線通信を用いてＨＵＤ装置３と連携し、ＨＵＤ装置３へアプリ情報やネット情報、ＨＵＤ装置３での表示設定の情報などの各種情報を送信するソフトウェアである。

この連携アプリ３１では、ＨＵＤ装置３の表示設定を行えるようになっている。具体的には、表示設定として、ＨＵＤ装置３で表示する項目を現在時刻、移動速度および経路案内情報（ナビゲーション情報）を含む複数の項目から設定したり、ＨＵＤ装置３によって表示される表示像の明るさを設定したりできる。当該連携アプリ３１で設定された表示設定の情報は、メモリ２１に保存される。

ＣＰＵ２３は、典型的には、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integration Circuit）などによって実現される。このＣＰＵ２３は、各種データを処理するための演算を行い、無線通信モジュール９およびタッチパネル付き表示装置１３の動作と各種アプリ２５，２７，２９，３１の実行とを制御する。

マイクロコンピュータ１１は、ＣＰＵ２３の機能により、ＧＰＳ受信機７に現在位置の情報を取得させ、ネットワーク通信部１７に外部ネットワークＮとの接続を確立させてネット情報を収集すると共に、連携アプリ３１の実行により、近距離通信部１９にＨＵＤ装置３との接続を確立させ、それ以外の各種アプリ２５，２７，２９の実行に応じた種々の処理によって取得したアプリ情報やネット情報、表示設定の情報をＨＵＤ装置３に送信する。

タッチパネル付き表示装置１３は、情報端末５の画面３３に画像を表示する表示装置と、ユーザがタッチした画面３３内の位置（触れた位置）を検出するタッチパネルとが一体化された電子装置であって、画像の出力機能とユーザ操作の入力機能とを兼ね備えている。情報端末５では、このタッチパネル付き表示装置１３へのタッチ操作により、各種アプリ２５，２７，２９，３１の実行や、連携アプリ３１の実行時においては上述したＨＵＤ装置３での表示設定を行えるようになっている。

電源１５は、リチウムイオンバッテリなどの二次電池によって構成されている。当該電源１５は、無線通信モジュール９、マイクロコンピュータ１１およびタッチパネル付き表示装置１３に配線を介して電気的に接続されている。情報端末５は、図示しない電源スイッチで電源を入れる操作がされると、電源１５から無線通信モジュール９、マイクロコンピュータ１１およびタッチパネル付き表示装置１３に電力を供給して、ユーザの操作に応じた所定の動作をするようになっている。

− ＨＵＤ装置の構成 −
図３は、ＨＵＤ装置３が搭載されたヘルメット１０１の正面図である。図４は、ＨＵＤ装置３が搭載されたヘルメット１０１の断面図である。図５は、ＨＵＤ装置３が搭載されたヘルメット１０１の要部を示す斜視図である。図６は、ＨＵＤ装置３に用いられるカバー部材６５の断面図である。図７は、ＨＵＤ装置３が搭載されたヘルメット１０１の要部を示す断面図である。

なお、図３および図４において、二点鎖線の矢印は、図１と同様に表示光の経路および進行方向を示している。また、図４では、便宜上、ヘルメット本体１０５の顎部１１３内のライナー１１１の図示を省略している。また、図５では、ヘルメット１０１のシェル１０９、シールド１０７およびライナー１１１の一部を二点鎖線で示し、これらヘルメット１０１の構成部材を透過させて要部を示している。

ＨＵＤ装置３は、ヘルメット１０１を着用したユーザの視野に視覚情報を映し出す投射型表示装置である。このＨＵＤ装置３は、図１〜図４に示すように、外部との無線通信を行う無線通信モジュール３５と、当該ＨＵＤ装置３での表示動作を制御する制御ユニット３７と、表示光を生成して投射する投射ユニット３９と、投射ユニット３９から投射された表示光による表示像を虚像としてユーザに視認させるためのコンバイナユニット４１と、当該ＨＵＤ装置３へのユーザによる操作を入力するための操作ユニット４３と、当該ＨＵＤ装置３を動作させるのに必要な電力を供給する電源４５とを備えている。

この実施形態に係るＨＵＤ装置３が搭載されるヘルメット１０１は、フルフェイス型のヘルメットであって、着用したユーザに視界を提供するための窓開口１０３が前部に形成されたヘルメット本体１０５と、ヘルメット本体１０５に対し取り替え可能に装着されて窓開口１０３を開閉し得る透明なシールド１０７とを備えている。

ヘルメット本体１０５は、図３〜図５に示すように、その外殻を構成するシェル１０９（帽体ともいう）と、シェル１０９の内側に全体的に設けられたライナー１１１と、ヘルメット本体１０５の顎部１１３内でライナー１１１の内側に設けられたマウスカバー１１５とを備えている。シェル１０９は、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂やＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）などからなり、外部からの衝撃エネルギーを分散する役割を果たす。このシェル１０９が外装材である。ライナー１１１は、発泡ポリスチレンなどからなり、衝撃エネルギーを吸収する緩衝体として機能する。マウスカバー１１５は、ＡＢＳ樹脂やＦＲＰなどからなり、ライナー１１１を保持すると共に保護し、ヘルメット本体１０５の顎部１１３上面に意匠性を持たせる役割を果たす。ライナー１１１及びマウスカバー１１５は外装材の内側に配設される部材であり、これらライナー１１１及びマウスカバー１１５により内装材Ａが構成されている。

シールド１０７は、ヘルメット本体１０５（シェル１０９）の窓開口１０３の左右両側に留め具１１７などを用いて所定の角度範囲だけ回転可能に取り付けられ、上下方向への回転動作を以て窓開口１０３を開閉する。このシールド１０７は、ポリカーボネートなどの透光性を有する樹脂からなる。

当該シールド１０７は、窓開口１０３を閉じた状態で、窓開口１０３を通してヘルメット本体１０５内に飛び込む塵埃などの異物や風、紫外線などをブロックする機能を有している。シールド１０７は、留め具１１７を外すことで取り外せるようになっており、外部環境の明るさに応じて、無色透明なシールド、スモークシールドなどの色付き透明なシールド、ミラーシールドなどの光透過率の異なる様々なシールドに取り替え可能とされている。

無線通信モジュール３５は、ブルートゥースなどの近距離無線通信規格での通信機能を有している。この無線通信モジュール３５は、制御ユニット３７に備えられたマイクロコンピュータ５３からの要求に応じて、情報端末５の近距離通信部１９から送信されたネット情報やアプリ情報、表示設定の情報を受信し、マイクロコンピュータ５３に含まれるメモリ４９に保存する。この無線通信モジュール３５は、制御ユニット３７と共にＰＣＢ上に設けられ、ＰＣＢモジュール４７としてヘルメット本体１０５の顎部１１３左側に内蔵されている。

制御ユニット３７は、投射ユニット３９に備えられた光出射器５７での表示光の生成を制御する。この制御ユニット３７は、メモリ４９およびＣＰＵ５１を含むマイクロコンピュータ５３と、画像表示に関する処理を担当する集積回路であるＧＤＣ（Graphics Display Controller）５５とを有している。

メモリ４９は、ＨＵＤ装置３を動作させるためのプログラムを含む様々な情報を一時的または恒久的に保存する。このメモリ４９には、無線通信モジュール３５で受信したネット情報やアプリ情報、表示設定の情報も保存される。当該メモリ４９は、典型的には、ＲＡＭとＲＯＭの組合せによって実現される。

ＣＰＵ５１は、典型的には、ＩＣやＬＳＩ、ＡＳＩＣなどによって実現される。このＣＰＵ５１は、各種データを処理するための演算を行い、無線通信モジュール３５、投射ユニット３９およびＧＤＣ５５の動作を制御する。

ＧＤＣ５５は、メモリ４９に保存されたネット情報やアプリ情報、表示設定の情報に基づき、コンバイナユニット４１に含まれるコンバイナ７３を介してユーザに視認させる表示像のデータを生成する。このＧＤＣ５５で生成される表示像のデータは、情報端末５の連携アプリ３１の表示設定で設定された項目の情報を表す画像データである。マイクロコンピュータ５３は、ＣＰＵ５１の機能により、ＧＤＣ５５に表示像のデータを生成させ、その画像信号を投射ユニット３９に含まれる光出射器５７に出力させる。

投射ユニット３９は、ヘルメット本体１０５の顎部１１３右側に内蔵されている。この投射ユニット３９は、ＧＤＣ５５から入力された画像信号に基づいて表示像に対応するパターンの表示光を生成して出射する光出射器５７と、光出射器５７から出射された表示光をコンバイナユニット４１に向けて反射する凹面ミラー５９と、これら光出射器５７および凹面ミラー５９を収容するハウジング６１と、ハウジング６１に形成された投射開口６３を覆うように設けられたカバー部材６５とを備えている。

ハウジング６１は、投射開口６３を上方に向けた姿勢で、ヘルメット本体１０５の顎部１１３の右後側から右前側にかけての箇所に設けられている。このハウジング６１は、図示しない樹脂製のハウジング構成部材を複数組み合わせて構成されており、光出射器５７および凹面ミラー５９を収容する収容空間が内部に設けられている。投射開口６３は、光出射器５７から出射された表示光をハウジング６１の内部（収容空間）から外部に向けて通過させるための開口であって、ハウジング６１の前側部分における上面に略矩形状に形成されている。

光出射器５７は、ハウジング６１の中程から投射開口６３とは反対側の後側位置にかけての箇所に収容されている。この光出射器５７は、図示しないが、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの光源およびＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）などの反射型表示パネルからなる表示素子と、凸レンズや凹レンズなどの光学レンズ、拡散板、ＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズムといった複数の光学部材とを組み合わせて構成されている。当該光出射器５７は、ＨＵＤ装置３によって表示される表示像が情報端末５で設定された明るさレベルとなる光の強さの表示光を生成し、生成した表示光を凹面ミラー５９に向けて出射する。

凹面ミラー５９は、ハウジング６１の前側位置で投射開口６３の下方に対応する位置に収容されている。この凹面ミラー５９は、回転対称性を持たない自由曲面形状の反射面６７を有し、反射面６７を投射開口６３側に向けた姿勢で設けられている。当該凹面ミラー５９は、光出射器５７から受けた表示光を、反射面６７により、投射開口６３に向けて上方に反射すると共に、ユーザに視認される表示像が運転中の表示に適したサイズおよび位置となるように整形する。

投射ユニット３９において、光出射器５７から出射されて凹面ミラー５９により反射された表示光は、投射開口６３を通過し、カバー部材６５と介してコンバイナユニット４１に含まれるコンバイナ７９に投射される。カバー部材６５は、略矩形の板状物であって、透光性を有しており、表示光を透過させる。このカバー部材６５は、図６に示すように、ポリカーボネート（ＰＣ）などからなる基材６９と、基材６９の表面に設けられたコーティング膜７１とを備えている。コーティング膜７１は、珪酸塩（ｘＭ^Ｉ _２Ｏ・ｙＳｉＯ_２）などからなり、親水性を有している。すなわち、カバー部材６５の表面には、コーティング膜７１によって親水性が付与されている。

投射ユニット３９において、ハウジング６１の投射開口６３がカバー部材６５で覆われた投射部位７３は、ヘルメット本体１０５の顎部１１３の内部でマウスカバー１１５の外側に配置されている。マウスカバー１１５は、ヘルメット本体１０５の顎部１１３の形状に倣って湾曲した形状とされている。このマウスカバー１１５の右側には、筒状の光路部１１９が前側に膨出したような態様で一体に設けられている。この光路部１１９は、マウスカバー１１５の一部である。光路部１１９は、投射ユニット３９を構成するハウジング６１の投射開口６３が臨む側に位置している。

この光路部１１９の筒中心軸Ｘは上下方向に沿って延びており、したがって光路部１１９は上下方向に延びることになる。光路部１１９の下端開口は、投射ユニット３９からの表示光が入射される光入射口である。光路部１１９の光入射口は、投射ユニット３９のカバー部材６５に対して上方へ所定距離離間した状態で対向している。このため、光路部１１９の光入射口は、投射ユニット３９の投射開口６３とカバー部材６５を介して向き合うことになる。また、光路部１１９は、カバー部材６５から上方に離れて設けられ、光路部１１９の光入射口側の端部と、カバー部材６５の上面との間には隙間７７が形成されている。この隙間７７の大きさは後述する。一方、光路部１１９の上端開口は、投射ユニット３９からの表示光が出射される光出射側の端部であり、光出射口となっている。光路部１１９の光出射口は、マウスカバー１１５の表面のうち、上に位置する面に開口している。つまり、光路部１１９の光出射口が開口する面は、マウスカバー１１５の表面のうち、上に位置する面（マウスカバー１１５の上面）である。光路部１１９の光出射口は、コンバイナユニット４１に含まれるコンバイナ７９に向かって開口している。また、光路部１１９の上下両側の開口は、他の部材によって閉塞されておらず、いずれも開放されている。マウスカバー１１５の外側には、ライナー１１１が、投射ユニット３９の投射部位７３上方に対応する箇所と光路部１１９とを取り巻くように設けられている。

このように、投射ユニット３９は、カバー部材６５を介してコンバイナ７９に投射される表示光を光路部１１９に通すように、ヘルメット本体１０５の顎部１１３に内蔵されている。そして、投射ユニット３９の投射部位を構成するカバー部材６５は、マウスカバー１１５の表面における光路部１１９の光出射側の端部が開口した面（上面）よりも内装材Ａの内方に配置されている。つまり、上方から見たとき、カバー部材６５は、内装材Ａの奥の方に位置付けられているので、ヘルメット１０１の取り扱い時に顎部１１３を持ったときに、カバー部材６５に指が触れにくくなる。特に、この実施形態では、光路部１１９が筒状であるとともに、カバー部材６５の上方に配置されているので、カバー部材６５に触れるには、指を光路部１１９内に故意に差し込まなければならず、このことによっても、ユーザがヘルメット１０１を取り扱う際に、当該カバー部材６５を指や手で触れ難くなっている。

このカバー部材６５は、表示光を放出する側の表面をヘルメット本体１０５の外側に向ける方向へ傾斜している。具体的には、カバー部材６５は、その表面が光路部１１９の筒中心軸Ｘに対して前側に鈍角をなすように前傾した傾斜姿勢で設けられている。これにより、ヘルメット１０１の内部に入射して光路部１１９に入り込んだ外光を、カバー部材６５の表面で顎部１１３を構成するシェル１０９の裏側に向けて反射することで、ヘルメット１０１を着用したユーザの眼Ｅに照り返すのが抑制されるようになっている。

このようなカバー部材６５の傾斜姿勢は、当該カバー部材６５表面によるユーザの眼Ｅへの外光の照り返しを防止する観点から、表示光を放出する側の端面が、ヘルメット１０１内部に入射して光路部１１９に入り込みカバー部材６５に到達し得る外光の入射方向に対して鈍角をなす姿勢であることが好ましい。例えば、カバー部材６５の表面と光路部１１９の筒中心軸Ｘとが前側になす角度αは、１００度以上且つ１２５度以下の角度とされる。

そして、当該カバー部材６５は、投射ユニット３９が表示光を投射する上下方向において、光路部１１９との間に隙間７７をあけた位置に配置されている。この隙間７７は、光路部１１９の下端全周に対応して設けられている。そのことで、塵埃などの異物や雨水などの水分が光路部１１９にその上端開口から入り込んだとしても、投射ユニット３９のカバー部材６５と当該光路部１１９との間の隙間７７から外側へ逃がせるようになっている。当該隙間７７の大きさＤ、つまりカバー部材６５の表面と光路部１１９の下端との間の距離は、例えば１ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下とされている。当該隙間７７は、少なくとも一部でそうした大きさＤに設定されていればよい。

コンバイナユニット４１は、凹面ミラー５９により反射された表示光を下方から受けてユーザが視認可能な方向に反射するコンバイナ７９と、コンバイナ７９をヘルメット１０１を着用したユーザの眼前に位置させるように支持する支持機構８１とを備えている。

コンバイナ７９は、透明または半透明な板状部品であって、回転対称性を持たない自由曲面形状の半透過反射面８３（図示では平面状）を有している。コンバイナ７９は、閉じた状態にあるシールド１０７の内側に位置するように配置される。当該コンバイナ７９は、光透過性と光反射性を兼ね備えた被投射体であって、ハーフミラーによって構成されている。ハーフミラーは、入射した光の一部を反射させて一部を透過させる性質を有している。コンバイナ７９の裏面には、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）などからなるＡＲ（Anti Reflection）コートと呼ばれる反射防止膜が設けられている。

支持機構８１は、ヘルメット本体１０５の前部に設けられた窓開口１０３内でユーザの前方視界に入る位置にコンバイナ７９を支持する。コンバイナ７９は、ユーザの右眼Ｅの前方位置に配置され、支持機構８１により、半透過反射面８３をユーザの顔側に配置させ、後端が上方に位置する一方で前端が下方に位置する前傾姿勢で支持される。

支持機構８１は、上下方向に延びるステー８５を有している。ステー８５の上側部は、ヘルメット本体１０５の額部１２１に内蔵された図示しない保持具に保持されている。ステー８５の下端部には、左右方向に延びる回転軸８７を介してコンバイナ７９が連結されている。支持機構８１は、コンバイナ７９の回転軸８７周りの回転動作を以て、半透過反射面８３の向きを調整可能とされている。

操作ユニット４３は、ヘルメット本体１０５のＰＣＢモジュール４７に対応する箇所に設けられている。この操作ユニット４３は、図示しないが、電源スイッチと、操作スイッチとを含んでいる。電源スイッチは、ＨＵＤ装置３の電源のオンおよびオフ（入切）を切り替える機能を持たせたプッシュボタン式のスイッチである。操作スイッチは、ＨＵＤ装置３の表示のオンおよびオフを切り替える機能を持たせたプッシュボタン式のスイッチである。

電源４５は、ヘルメット本体１０５の後頭部に内蔵されている。この電源４５は、リチウムイオンバッテリなどの二次電池によって構成されている。当該電源４５は、無線通信モジュール３５、制御ユニット３７および光出射器５７と配線を介して電気的に接続されている。ＨＵＤ装置３は、操作ユニット４３にて電源スイッチで電源を入れる操作がされると、電源４５から無線通信モジュール３５、制御ユニット３７および光出射器５７に電力を供給して、操作スイッチの操作による表示のオンとオフの切り替えに応じた表示動作をするようになっている。

＜情報提示システムの動作＞
上記構成の情報提示システム１では、ＨＵＤ装置３の電源が入れられて、情報端末５で連携アプリ３１が実行されると、ネット情報やアプリ情報、表示設定の情報がＨＵＤ装置３で受信される。そして、受信したネット情報やアプリ情報に基づいて、表示設定の情報に含まれる予め設定された項目に対応する表示像のデータがＧＤＣ５５にて生成される。このとき、ＨＵＤ装置３の表示がオン状態であると、投射ユニット３９の光出射器５７において、ＧＤＣ５５で生成された表示像のデータに対応する表示光が、情報端末５で設定された表示像の明るさレベルに対応する光の強さで生成される。この表示光は、光出射器５７から出射された後に凹面ミラー５９で反射されて、投射ユニット３９からコンバイナ７３に投光され、コンバイナ７３でユーザの視界に入るようにさらに反射される。これにより、ユーザは、コンバイナ７３越しに前方視界の風景に重畳した状態で、表示光による表示像を虚像として視認させられる。

この実施形態に係るＨＵＤ装置３およびそれが搭載されたヘルメット１０１によると、投射ユニット３９のカバー部材６５を、投射ユニット３９が表示光を投射する上下方向において、ヘルメット本体１０５の顎部１１３表面から当該顎部１１３の内部に設けられたライナー１１１の外面よりも凹んだ位置に配置するようにしたので、ユーザがヘルメット１０１を取り扱う際にカバー部材６５を手で触れ難くすることができ、ユーザの手の汚れがカバー部材６５の表面に付くのを防止することができる。それにより、ＨＵＤ装置３によって表示される表示像に生じるぼけ（滲み）を少なくし、当該表示像の視認性を良くすることができる。

また、この実施形態に係るＨＵＤ装置３およびそれが搭載されたヘルメット１０１によると、板状物であるカバー部材６５を、表示光を放出する側の表面をヘルメット１０１の外側に向ける方向へ傾斜させるようにしたので、図４に一点鎖線で示すように、ヘルメット１０１の内部に入射して光路部１１９に入り込んだ外光が、カバー部材６５の表面で顎部１１３を構成するシェル１０９の裏面に向けて反射され、ヘルメット１０１を着用したユーザの眼Ｅに照り返すのを防止することができる。それにより、ＨＵＤ装置３により表示される表示像の視認性を損なわないようにし、且つ運転の妨げとなるのを防止することができる。

また、この実施形態に係るＨＵＤ装置３およびそれが搭載されたヘルメット１０１によると、投射ユニット３９のカバー部材６５をヘルメット１０１に設けられた光路部１１９との間に隙間７７をあけて設けるようにしたので、図７に示すように、シールド１０７を上げて窓開口１０３を開放しているときに、雨水などの水分２０１が光路部１１９にその上端開口から入り込んだとしても、投射ユニット３９のカバー部材６５と当該光路部１１９との間の隙間７７から外側へ逃がすことができる。

また、水分２０１に限らず、光路部１１９にその上端開口から入り込んだ塵埃などの異物も、カバー部材６５と光路部１１９との間の隙間７７から外側へ逃がすことができる。これにより、光路部１１９に入り込んだ水分２０１や異物が投射ユニット３９のカバー部材６５表面に溜まるのを抑制でき、水分２０１や異物がカバー部材６５表面に付着したとしてもその付着量を減らすことができる。その結果、ＨＵＤ装置３によって表示される表示像のぼけ（滲み）や歪みを少なくし、当該表示像の視認性を良くすることができる。

また、この実施形態に係るＨＵＤ装置３およびそれが搭載されたヘルメット１０１によると、カバー部材６５の表面に親水性を有するコーティング膜７１を設けるようにしたので、ヘルメット１０１を着用したユーザの吐息が光路部１１９を通じてカバー部材６５の表面に当たり、吐息に含まれる水分がカバー部材６５の表面に付着しても、図６に二点鎖線で示すようにカバー部材６５の表面に水分３０１を馴染ませて、微細な液滴がカバー部材６５表面に形成され難くすることができる。それにより、ＨＵＤ装置３によって表示される表示像のぼけを少なくし、当該表示像の視認性を良くすることができる。

以上のように、本開示の技術の例示として、好ましい実施形態について説明した。しかし、本開示の技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須でない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることを以て、直ちにそれらの必須でない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

例えば、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態では、ＨＵＤ装置３について、ヘルメット１０１のシールド１０７とは別に被投射体として設けられたコンバイナ７９に対し、投射ユニット３９から表示光を投射する構成を例に挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限らない。ＨＵＤ装置３は、コンバイナ７９に代えてヘルメット１０１のシールド１０７を被投射体として用い、シールド１０７に対して投射ユニット３９から表示光を投射することで、シールド１０７越しに前方視界の風景に重畳した状態で表示光による表示像を虚像として表示するようになっていてもよい。

上記実施形態では、投射ユニット３９のカバー部材６５と光路部１１９との間の隙間７７が光路部１１９の下端全周に対応して設けられているとしたが、本開示の技術はこれに限らない。当該隙間７７は、光路部１１９の下端前側に対応する箇所のみに設けられているなど、光路部１１９の下方に対応する箇所の一部だけに設けられていてもよい。

上記実施形態では、ＨＵＤ装置３と連携する情報端末５としてスマートフォンを例示したが、本開示の技術はこれに限らない。当該情報端末５は、スマートウォッチやタブレット端末、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）などのスマートフォンに類する機能を備えた端末であってもよく、外部ネットワークＮに接続する機能やＧＰＳ受信機７を備え、ＨＵＤ装置３と通信できるものあれば、その他の携帯型の情報端末であっても構わない。また、ＨＵＤ装置３は、情報端末５に代え、または情報端末５に加えて、自動二輪車と通信して同車に搭載された各種センサによる検知情報を受信して表示像とするようになっていてもよい。

上記実施形態では、光出射器５７に用いる表示素子としてＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）などの反射型表示パネルを例示したが、本開示の技術はこれに限らない。光出射器５７の表示素子には、例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示パネルやＶＦＤ（Vacuum Fluorescent Display）などの自発光型の表示素子が用いられてもよい。

上記実施形態では、投射ユニット３９が凹面ミラー５９を有しているとしたが、本開示の技術はこれに限らない。投射ユニット３９は、凹面ミラー５９に代えて、凸面ミラーまたは平面ミラーを有していてもよい。

上記実施形態では、ＨＵＤ装置３によりユーザに表示像として提示される情報が現在時刻、速度、経路案内の情報であるとしたが、本開示の技術はこれに限らない。これら現在時刻、速度、経路案内の情報は、ＨＵＤ装置３により提示し得る情報の一例に過ぎず、それら以外の自動二輪車の運転に寄与する情報であってもよく、情報端末５の連携アプリ３１で設定するなどして、走行地域の周辺施設の情報などといったユーザにとって有用なその他の情報がＨＵＤ装置３で表示する項目とされていても構わない。

上記実施形態では、ＨＵＤ装置３が搭載されるヘルメット１０１としてフルフェイス型のヘルメットを例に挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限らない。フルフェイス型のヘルメット１０１は、ＨＵＤ装置３が搭載されるヘルメット１０１の一例に過ぎず、投射ユニットを内蔵し得る部位を備えているものであれば、オープンフェイス型（ジェット型）やセミジェット型（スリークォーターズ型）など、任意のタイプのヘルメットをＨＵＤ装置３が搭載されるヘルメット１０１として採用することが可能である。

上記実施形態では、ＨＵＤ装置３が搭載されたヘルメット１０１として、自動二輪車を運転する際に着用されるヘルメット１０１を例に挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限らない。ＨＵＤ装置３は、水上バイクや自転車などの二輪車、スノーモービル（雪上バイク）などの他の乗物において着用されるヘルメットにも勿論適用することが可能である。

以上説明したように、本開示の技術は、ヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置およびＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットについて有用である。

Ａ…内装材
Ｄ…隙間の大きさ
Ｅ…ユーザの眼
Ｎ…外部ネットワーク
Ｓ…ＧＰＳ衛星
Ｘ…光路部の筒中心軸
１…情報提示システム
３…ＨＵＤ装置
５…情報端末
７…ＧＰＳ受信機
９…無線通信モジュール
１１…マイクロコンピュータ
１３…タッチパネル付き表示装置
１５…電源
１７…ネットワーク通信部
１９…近距離通信部
２１…メモリ
２３…ＣＰＵ
２５…時刻アプリ
２７…速度アプリ
２９…ナビアプリ
３１…連携アプリ
３３…画面
３５…無線通信モジュール
３７…制御ユニット
３９…投射ユニット
４１…コンバイナユニット
４３…操作ユニット
４５…電源
４７…ＰＣＢモジュール
４９…メモリ
５１…ＣＰＵ
５３…マイクロコンピュータ
５５…ＧＤＣ
５７…光出射器
５９…凹面ミラー
６１…ハウジング
６３…投射開口
６５…カバー部材
６７…反射面
６９…基材
７１…コーティング膜
７３…投射部位
７７…隙間
７９…コンバイナ（被投射体）
８１…支持機構
８３…半透過反射面
８５…ステー
８７…回転軸
１０１…ヘルメット
１０３…窓開口
１０５…ヘルメット本体
１０７…シールド
１０９…シェル（外装材）
１１１…ライナー
１１３…顎部
１１５…マウスカバー
１１７…留め具
１１９…光路部
１２１…額部
２０１，３０１…水分

Claims (5)

1. 外装材と内装材とを備えたヘルメットに搭載されるヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記ヘルメットを着用したユーザの眼前に配置される光透過性と光反射性を兼ね備えた被投射体に対し、ユーザが当該被投射体越しに虚像として視認可能な表示像を形成するための表示光を投射する投射ユニットを備え、
   前記投射ユニットは、表示光を出射する光出射器と、該光出射器から出射された表示光を通過させる開口が形成されたハウジングと、該ハウジングの前記開口を覆うように設けられた透光性を有するカバー部材と、を備え、
   前記投射ユニットは、前記カバー部材を介して前記被投射体に投射される表示光を前記内装材に設けられた筒状の光路部に通すように、前記ヘルメットに内蔵され、
   前記カバー部材は、前記内装材の表面における前記光路部の光出射側の端部が開口した面よりも当該内装材の内方に配置されている
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 請求項１に記載されたヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記カバー部材は、板状物であって、表示光を放出する側の表面を前記ヘルメットの外側に向ける方向へ傾斜している
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
3. 請求項１または２に記載されたヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記ハウジングは、前記開口を上方に向けた姿勢で設けられており、
   前記光路部は、前記カバー部材から上方に離れるとともに、上下方向に延びるように設けられている
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
4. 請求項３に記載されたヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記カバー部材の表面には、親水性を有するコーティング膜が設けられている
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
5. 外装材と内装材とを備えるとともに、ヘッドアップディスプレイ装置が搭載されたヘルメットであって、
   前記ヘッドアップディスプレイ装置は、当該ヘルメットを着用したユーザの眼前に配置される光透過性と光反射性を兼ね備えた被投射体に対し、ユーザが当該被投射体越しに虚像として視認可能な表示像を形成するための表示光を投射する投射ユニットを備え、
   前記投射ユニットは、表示光を出射する光出射器と、該光出射器から出射された表示光を通過させる開口が形成されたハウジングと、該ハウジングの前記開口を覆うように設けられた透光性を有するカバー部材と、を備え、
   前記ハウジングの前記開口が臨む側には、筒状の光路部が設けられ、
   前記投射ユニットは、前記カバー部材を介して前記被投射体に投射される表示光を前記内装材に設けられた筒状の光路部に通すように、前記ヘルメットに内蔵され、
   前記カバー部材は、前記内装材の表面における前記光路部の光出射側の端部が開口した面よりも当該内装材の内方に配置されている
   ことを特徴とするヘルメット。
   

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