JP2021075180A - 虚像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視認者に虚像の表示揺れを感じさせ難くすることにより、虚像の高い視認性が実現された虚像表示装置を提供する。【解決手段】虚像表示装置としてのＨＵＤは、車両に搭載されるように構成され、投影部に表示光を投影することにより虚像を表示する。ＨＵＤは、表示光を投影部へ向けて反射する反射鏡であって、回転軸Ａ１のまわりに回動することにより、向きを変更可能に形成された可動鏡４０と、可動鏡４０に配置された連結点ＯＡＣに対して連結され、連結点ＯＡＣに力を及ぼして、可動鏡４０を駆動させる可動鏡駆動部７０と、を備える。可動鏡４０を、当該可動鏡４０の幾何中心ＧＣを境界ＢＯに含むように仮想的に二等分した部位のうち、連結点側部位ＣＰの剛性は、反対側部位ＯＰの剛性より高くされている。【選択図】図８

Description

この明細書による開示は、虚像の表示に関する。

車両に搭載されるように構成され、投影部に表示光を投影することにより虚像を表示する虚像表示装置が知られている。特許文献１の装置は、表示光を投影部へ向けて反射する反射鏡であって、回転軸のまわりに回動することにより、向きを変更可能に形成された可動鏡を有する。

特開２０１７−２１９７１６号公報

特許文献１の可動鏡は、全体に均一な剛性を有すると認められる。剛性によって可動鏡の共振を抑制する工夫が見られないため、可動鏡が車両の振動に伴って共振し、この共振により、視認者が虚像の表示揺れを感じてしまうことが懸念される。視認者に感知される表示揺れによって、虚像の視認性が悪化してしまう。

この明細書の開示による目的のひとつは、視認者に虚像の表示揺れを感じさせ難くすることにより、虚像の高い視認性が実現された虚像表示装置を提供することにある。

ここに開示された態様のひとつは、車両（１）に搭載されるように構成され、投影部（３ａ）に表示光を投影することにより虚像（ＶＲＩ）を表示する虚像表示装置であって、
表示光を投影部へ向けて反射する反射鏡であって、回転軸（Ａ１）のまわりに回動することにより、向きを変更可能に形成された可動鏡（４０，２４０，４４０）と、
可動鏡に配置された連結点（ＯＡＣ，ＩＡＣ）に対して連結され、連結点に力を及ぼして、可動鏡を駆動させる駆動部（７０，４７０）と、を備え、
可動鏡を、当該可動鏡の幾何中心（ＧＣ）を境界（ＢＯ）に含むように仮想的に二等分した部位であって、幾何中心より連結点側に位置する部位を、連結点側部位（ＣＰ）と定義し、幾何中心より連結点とは反対側に位置する部位を、反対側部位（ＯＰ）と定義すると、
連結点側部位の剛性は、反対側部位の剛性より高くされている。

このような態様によると、可動鏡において、連結点側部位の剛性が反対側部位よりも高くされている。したがって、車両の振動が可動鏡に加わっても、駆動部に対して連結された連結点を実質的な固定点とした可動鏡の共振、又は当該共振に伴う可動鏡のねじれは、高い剛性によって、抑制される。すなわち、可動鏡が投影部へ向けて反射する表示光の光路が安定化されるので、表示光が投影部に投影されて結像することによる虚像の表示揺れも、抑制される。したがって、駆動部による駆動によって向きを変更可能に形成された可動鏡が虚像表示装置に採用されていても、視認者に虚像の表示揺れを感じさせ難くすることができる。以上により、虚像表示装置において虚像の高い視認性を実現することができる。

ここに開示された態様の他のひとつは、車両（１）に搭載されるように構成され、投影部（３ａ）に表示光を投影することにより虚像（ＶＲＩ）を表示する虚像表示装置であって、
表示光を投影部へ向けて反射する反射面（４１ａ）を有する反射鏡であって、回転軸（Ａ１）のまわりに回動することにより、向きを変更可能に形成された可動鏡（４０，２４０，４４０）と、
可動鏡のうち反射面を挟む回転軸上の一対の支持点（ＳＵＰ）を、可動鏡が回転軸のまわりに回動可能となるように両持ち支持する支持部（６０）と、
可動鏡に配置された連結点（ＯＡＣ，ＩＡＣ）に対して連結され、連結点に力を及ぼして、可動鏡を駆動させる駆動部（７０，４７０）と、を備え、
連結点は、一対の支持点の中点（ＭＰ）を通り、回転軸に垂直な仮想の垂直面（ＰＰ）に対し、一対の支持点のうち一方の支持点側に偏って配置され、
可動鏡において、垂直面よりも連結点側となる部位（ＲＰ）の剛性は、連結点とは垂直面を挟んだ反対側となる部位（ＬＰ）の剛性よりも高くされている。

このような態様によると、支持部により、回転軸のまわりに回動可能に一対の支持点を両持ち支持された可動鏡に対して、当該可動鏡を駆動する駆動部と連結される連結点は、一対の支持点の中点を通り、回転軸に垂直な仮想の垂直面に対し、一方の支持点側に偏って配置される。こうした連結点の配置の偏りにより、部分的な剛性の増強を以って可動鏡の表示揺れの原因となる共振を抑制する態様を容易に実現することができる。

具体的に、可動鏡において、垂直面よりも連結点側となる部位の剛性は、連結点とは反対側となる部位の剛性よりも高くされている。したがって、車両の振動が可動鏡に加わっても、駆動部に対して連結された連結点を実質的な固定点とした可動鏡の共振、又は当該共振に伴う可動鏡のねじれは、高い剛性によって、抑制される。すなわち、可動鏡が投影部へ向けて反射する表示光の光路が安定化されるので、表示光が投影部に投影されて結像することによる虚像の表示揺れも、抑制される。したがって、視認者に虚像の表示揺れを感じさせ難くすることができる。以上により、虚像表示装置において虚像の高い視認性を実現することができる。

なお、括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。

ＨＵＤの車両への搭載状態を示す図である。 可動鏡の回動について説明する図である。 可動鏡ユニットを示す斜視図である。 可動鏡の分解斜視図である。 右側の回転軸端部及び軸受部等を拡大して示す斜視図である。 駆動伝達部及び球状体の断面図である。 連結アームの分岐部の斜視図である。 可動鏡ユニットを示す背面図であって、連結点側部位及び反対側部位を示す図である。 可動鏡ユニットを示す背面図であって、右側部位及び左側部位を示す図である。 第２実施形態の可動鏡及び可動鏡駆動部を示す図である。 変形例６の可動鏡を示す図である。 変形例７の可動鏡を示す図である。

以下、複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第１実施形態）
本開示の第１実施形態による虚像表示装置は、図１に示すように、車両１に搭載されるように構成され、当該車両１のインストルメントパネル２内に収容されているヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤ）１００である。ここで車両とは、自動車、鉄道車両の他、航空機、船舶、移動しないゲーム筐体等の各種乗り物を含むように広義に解される。特に本実施形態の車両１は、四輪の自動車となっている。

ＨＵＤ１００は、車両１のウインドシールド３に設定された投影部３ａへ向けて画像の表示光を投影する。これによりＨＵＤ１００は、車両１の乗員により視認可能な虚像ＶＲＩを表示する。すなわち、投影部３ａにて反射される表示光が、車両１の室内に設定された視認領域ＥＢに到達する。そして、インストルメントパネル２とは対向して配置される座席４に着座し、視認領域ＥＢにアイポイントＥＰが位置する乗員は、当該表示光を虚像ＶＲＩとして知覚する。そして、乗員は、虚像ＶＲＩとして表示される各種情報を認識することができる。虚像表示される各種情報としては、例えば車速、燃料残量等の車両１の状態を示す情報、又は視界補助情報、道路情報等のナビゲーション情報が挙げられる。

以下において、特に断り書きが無い限り、前、後、上、下、左及び右が示す各方向は、水平面ＨＰ上の車両１を基準として表記される。

車両１のウインドシールド３は、例えばガラスないし合成樹脂により透光性の板状に形成され、インストルメントパネル２よりも上方に配置されている。ウインドシールド３は、前方から後方へ向かう程、インストルメントパネル２に対して離れるように傾斜して配置されている。ウインドシールド３は、画像の表示光が投影される投影部３ａを、滑らかな凹面状又は平面状に形成している。なお、投影部３ａは、ウインドシールド３に設けられていなくてもよい。例えば車両１と別体となっているコンバイナを車両１内に設置して、当該コンバイナに投影部３ａが設けられていてもよい。

視認領域ＥＢは、ＨＵＤ１００により表示される虚像ＶＲＩが所定の規格を満たすように（例えば虚像ＶＲＩ全体が所定の輝度以上となるように）視認可能となる空間領域であって、アイボックスとも称される。視認領域ＥＢは、典型的には、車両１に設定されたアイリプスと重なるように設定される。アイリプスは、乗員のアイポイントＥＰの空間分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、仮想の楕円体状に設定されている。

このようなＨＵＤ１００の具体的構成を、図２も用いて、以下に説明する。図２，３に示すように、ＨＵＤ１００は、ハウジング１０、表示器２０、固定鏡３０、可動鏡４０、可動鏡支持部６０、可動鏡駆動部７０、及び制御ユニット８０等を含む構成である。このうち、可動鏡４０、可動鏡支持部６０、及び可動鏡駆動部７０等により、可動鏡ユニットが構成されている。

ハウジング１０は、ＨＵＤ１００の他の要素を収容する中空箱状を呈しており、車両１のインストルメントパネル２内に設置されている。ハウジング１０は、投影部３ａと対向する上方に、窓部１１（図１参照）を有している。窓部１１は、物理的に開口していてもよく、表示光を透過可能な防塵シートで覆われていてもよい。

表示器２０は、例えば透過型の液晶式の表示器である。表示器２０は、液晶パネル及びバックライトをケーシングに収容して形成されている。表示器２０は、バックライトにより液晶パネルの画面２１を透過照明することで、表示に寄与する表示光を投射するようになっている。なお、表示器２０として、反射型の液晶式の表示器、自発光するマイクロＬＥＤを配列したマイクロＬＥＤ式の表示器、レーザスキャナ方式の表示器、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いたＤＬＰ（Digital Light Processing；登録商標）方式の表示器等を採用することもできる。表示器２０における画面２１は、例えばおよそ上方を向き、表示光が上方へ向けて発せられる。

固定鏡３０及び可動鏡４０は、表示器２０から発せられた表示光を、投影部３ａへと反射する反射鏡である。固定鏡３０は、例えば合成樹脂ないしガラスにより、矩形板状に形成されている。固定鏡３０は、その表面にアルミニウム等の金属膜を蒸着させること等により形成された反射面３１を有している。固定鏡３０としては、反射面３１が滑らかな平面状に形成された平面鏡、又は反射面３１が滑らかな凸面状に形成された凸面鏡等が採用され得る。固定鏡３０は、表示器２０に対しておよそ上方に位置し、その反射面３１は、前方かつ下方の斜め方向を向いている。表示器２０から固定鏡３０に入射した表示光は、反射面３１により可動鏡４０へ向けて反射される。

図３に示す可動鏡４０は、反射体４１及びホルダ４２等を含む構成である。反射体４１は、例えば合成樹脂ないしガラスにより、矩形板状に形成されている。反射体４１は、その表面にアルミニウム等の金属膜を蒸着させること等により形成された反射面４１ａを有している。可動鏡４０としては、例えば反射面４１ａが滑らかな凹面状に形成された凹面鏡が採用され得る。可動鏡４０は、表示器２０及び固定鏡３０に対しておよそ前方に位置し、その反射面４１ａは、後方かつ上方の斜め方向を向いている。

固定鏡３０から可動鏡４０に入射した表示光は、反射面４１ａにより上方の投影部３ａへ向けて反射される。中央部が凹む凹面状の反射面４１ａでの反射によって、虚像ＶＲＩを拡大することが可能となる。さらには、反射面４１ａが自由曲面状に形成されることで、拡大された虚像ＶＲＩの歪みを低減することができる。

こうして可動鏡４０の反射面４１ａに反射された表示光は、窓部１１を透過することで、ＨＵＤ１００の外部へ射出され、ウインドシールド３の投影部３ａに入射する。投影部３ａに反射された表示光が乗員のアイポイントＥＰに到達すると、当該乗員は虚像ＶＲＩを視認可能となるのである。

ホルダ４２は、反射体４１を保持及び保護している。図４に示すように、ホルダ４２は、例えば合成樹脂ないし金属により形成され、保持枠部４３、保持板部５０、一対の回転軸端部４４Ｒ，４４Ｌ、及び駆動伝達部４８を有する。このうち保持板部５０、回転軸端部４４Ｒ，４４Ｌ及び駆動伝達部４８は、一体成形された一部品として設けられ、ビス５６によって保持枠部４３と締結されている。

保持枠部４３は、反射面４１ａを可動鏡４０の外部に露出させるように、反射体４１の外周部を全周囲む矩形枠状に形成されている。保持板部５０は、反射面４１ａの露出する向きをおもて側の向きとした反射体４１の裏側において、反射体４１とは介挿部材５５を挟むように配置され、反射体４１を背面から補強する矩形板状に形成されている。

回転軸端部４４Ｒ，４４Ｌは、保持枠部４３及び保持板部５０の左右の側面から可動鏡４０の外部に突出するように、一対形成されている。一対の回転軸端部４４Ｒ，４４Ｌは、反射面４１ａを挟む左右の両側に設けられている。一対の回転軸端部４４Ｒ，４４Ｌがそれぞれ可動鏡支持部６０に支持される。すなわち可動鏡４０が一対の回転軸端部４４Ｒ，４４Ｌが配置された位置を支持点Ｓ∪Ｐとして両持ち支持されることで、可動鏡４０は回転軸Ａ１のまわりに回動可能となっている。これにより可動鏡４０は、反射面４１ａの向きを変更可能に形成されている。一対の回転軸端部４４Ｒ，４４Ｌ間を結ぶように、可動鏡４０の回転中心をなす回転軸Ａ１が構成されている。

図２に示すように、反射面４１ａがより上向きになる（すなわち可動鏡４０が寝る）と、投影部３ａにおける投影位置がより前方へずれ、虚像ＶＲＩの表示位置が上方へ移動する。これと共に、視認領域ＥＢの位置は下方へ移動する。一方、反射面４１ａがより下向きになる（すなわち可動鏡４０が起立する）と、投影部３ａにおける投影位置がより後方へずれ、虚像ＶＲＩの表示位置が下方へ移動する。これと共に、視認領域ＥＢの位置は上方へ移動する。したがって、可動鏡４０の向きの変更に伴って、虚像ＶＲＩの空間的表示条件が変更されるようになっている。

図５に拡大して示される右側の回転軸端部４４Ｒは、全円柱部４５、部分円柱部４６、及び球状部４７を一体的に形成した突起状をなしている。全円柱部４５は、回転軸端部４４Ｒにおいて保持枠部４３と接続されるように、回転軸Ａ１に母線を沿わせた円柱状に形成されている。全円柱部４５の外周には、ねじりコイルばね５７が配置されている。ねじりコイルばね５７の一端が可動鏡支持部６０に接続され、他端が保持板部５０に接続されている。ねじりコイルばね５７は、可動鏡駆動部７０による可動鏡４０の駆動を妨害しない程度の弾性力によって、回動方向に可動鏡４０を付勢することで、車両１の振動の影響等による回動方向の可動鏡４０のがたつきを、抑制する。

部分円柱部４６は、全円柱部４５を挟んで保持枠部４３及び保持板部５０とは反対側において、全円柱部４５の上側部位だけを部分的に延長するように延伸した部分円柱状に形成されている。部分円柱部４６において上側には、滑らかな凸状の部分円柱面４６ａが形成されている。部分円柱部４６において下側には、球状部４７が接続されている。

球状部４７は、上側を部分円柱部４６に接続されるとともに、下側に滑らかな凸球状面４７ａを有する球状に形成されている。球状部４７は、可動鏡支持部６０に支持されている。

可動鏡支持部６０は、ハウジング１０に対して固定されると共に、可動鏡４０を支持している。可動鏡支持部６０は、軸受部６２及び圧縮コイルばね６３を収容した支持ユニット６１Ｒ，６１Ｌを、各回転軸端部４４Ｒ，４４Ｌに個別に対応するように一対有した構成である。

図５に示すように、軸受部６２は、回転軸端部４４Ｒの球状部４７を軸受する。軸受部６２は、上側を向き、凸球状面４７ａにフィットする形状の凹球状面６２ａを有している。球状部４７の凸球状面４７ａと軸受部６２の凹球状面６２ａとが当接することで、可動鏡４０は、回転軸Ａ１のまわりに回動可能となると共に、回転軸Ａ１に沿った方向への変位が抑制されるように位置決めされる。

圧縮コイルばね６３は、回転軸端部４４Ｒを挟んで軸受部６２とは反対側（すなわち回転軸端部４４Ｒより上方）に配置され、上端を支持ユニット６１Ｒに対して固定されるとともに、下端を部分円柱面４６ａと接触させている。これにより、球状部４７及び部分円柱部４６は、軸受部６２と圧縮コイルばね６３との間に挟まれた配置となる。圧縮コイルばね６３は、その弾性力によって回転軸端部４４Ｒを軸受部６２側へ付勢することで、車両１の振動の影響等により可動鏡４０がハウジング１０に対して浮いてしまうことを、抑制する。

詳細を図示しないが、左側の回転軸端部４４Ｌも同様に、可動鏡支持部６０の軸受部と圧縮コイルばねとの間に挟まれて、支持される。ただし、左側の回転軸端部４４Ｌは全体を円柱状に形成されており、支持ユニット６１Ｌに収容された軸受部もこれに対応した凹状の部分円柱面４６ａによって回転軸端部４４Ｌを軸受している。回転軸端部４４Ｌは、回転軸Ａ１に沿った方向への位置決め機能を有していないため、当該方向における可動鏡４０、可動鏡支持部６０及びハウジング１０の製造上の寸法誤差を吸収可能な構造となっている。

図３，４に示す駆動伝達部４８は、可動鏡駆動部７０からの外力（例えば引張力）を、回転軸Ａ１のまわりの回動方向への力に変換して、可動鏡４０に伝達する。駆動伝達部４８は、保持枠部４３及び保持板部５０のうち回転軸端部４４Ｒが形成された右側側面のうち、回転軸Ａ１から下方に離れた軸外の位置（この位置を軸外連結点ＯＡＣと称する）から回転軸Ａ１と実質平行な方向に突出する円柱状に形成されている。円柱状の駆動伝達部４８の中心軸に実質的に一致して、回転軸Ａ１に実質平行なサブ軸Ａ２が設定されている。図６に拡大断面を示すように、駆動伝達部４８には、延伸溝４８ａが設けられている。延伸溝４８ａは、駆動伝達部４８の円柱面からサブ軸Ａ２を基準とした径方向内側へ凹むように、サブ軸Ａ２のまわりに湾曲しつつ延伸したＶ字状に設けられている。

こうした可動鏡４０に対して、可動鏡駆動部７０は、当該可動鏡４０の向きを変更するための外力を及ぼす。可動鏡４０の向きは、可動鏡駆動部７０が外力を及ぼしていない場合、可動鏡４０に設けられたねじりコイルばね５７の弾性力による可動鏡４０の回動方向の付勢により規定される。可動鏡４０の向きは、可動鏡駆動部７０が外力を及ぼしている場合、当該外力とねじりコイルばね５７の弾性力とが釣り合う位置に規定される。

可動鏡駆動部７０は、電動モータ７１、運動変換機構７２、及び連結アーム７３等を含む構成である。電動モータ７１は、例えばステッピングモータであり、制御ユニット８０から入力された電気信号に応じて、モータ軸を所定の回転量だけ回転させる。運動変換機構７２は、モータ軸の回転運動を、往復直線運動に変換する。

連結アーム７３は、例えば合成樹脂により形成され、運動変換機構７２と可動鏡４０の駆動伝達部４８とを連結する棒状に形成されている。図７に示すように、連結アーム７３において駆動伝達部４８側には、二股に分岐する分岐部７４が形成されている。分岐部７４によって分岐された一対の先端部には、それぞれ球状の接触体７５ａ，７５ｂが設けられている。この接触体７５ａ，７５ｂが、駆動伝達部４８を挟むように延伸溝４８ａに嵌まり込んでいる。可動鏡駆動部７０は、連結アーム７３を用いて、軸外連結点ＯＡＣに連結された態様をなしている。

電動モータ７１が、モータ軸の回転運動を直線運動に変換した移動量分、連結アーム７３を引っ張る。これと連動して、一対の接触体７５ａ，７５ｂが駆動伝達部４８を挟み込んだ状態で、延伸溝４８ａ上をサブ軸Ａ２のまわりに滑らかに摺動しながら、駆動伝達部４８全体を引っ張る。駆動伝達部４８が連結アーム７３側に引き寄せられ、可動鏡４０が回転軸Ａ１のまわりに回動する。こうした連結態様では、連結アーム７３の取り付け角度がサブ軸Ａ２に対する垂直角度に対して誤差を生じていても、可動鏡４０は円滑に駆動させられる。

制御ユニット８０は、図２に示すように、調整スイッチ８１及び制御回路部８２等を含む構成である。調整スイッチ８１は、ハウジング１０の外部の、例えば車両１のステアリングハンドル等に設置され、乗員により操作可能となっている。調整スイッチ８１は、例えばプッシュ式の２種類の操作部材８１ａ，８１ｂを有している。具体的に、アップ操作部材８１ａは、虚像ＶＲＩの表示位置を上方に移動させるための操作部材である。ダウン操作部材８１ｂは、虚像ＶＲＩの表示位置を下方に移動させるための操作部材である。制御回路部８２は、操作部材８１ａ，８１ｂが操作されることに応じて調整スイッチ８１から入力された電気信号に基づいて、電動モータ７１に電気信号を出力し、モータ軸を回動させる。

以下、可動鏡４０のホルダ４２における保持板部５０について、図８を用いて詳細に説明する。保持板部５０は、その板面５０ａに沿うように延伸する複数のリブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ，５１ｇ，５１ｈ，５１ｉ，５１ｊ，５１ｋを有している。こうした複数のリブ５１ａ〜５１ｋの配置により、可動鏡４０の剛性の分布及び質量の分布がコントロールされている。ここでいう剛性とは、特に、曲げ剛性及びねじり剛性である。

剛性の分布及び質量の分布がコントロールされることによって、可動鏡４０は、全体として、高共振周波数構造をなしている。本実施形態における高共振周波数構造とは、車両１の振動に伴って可動鏡４０が共振する周波数が、虚像ＶＲＩの視認者としての乗員が表示揺れを感知可能となる上限値である感知可能上限値よりも高くなるような構造を、意味する。例えば、可動鏡４０が共振する周波数（１秒当たりの振動回数）が８０Ｈｚよりも高ければ、乗員が表示揺れを感知することは実質的にないと言え、本実施形態の可動鏡４０も共振の周波数が８０Ｈｚより高くなるように設定されている。

以下のリブ５１ａ〜ｋの配置の説明のために、ここで、連結点側部位ＣＰ及び反対側部位ＯＰを定義する。連結点側部位ＣＰ及び反対側部位ＯＰは、可動鏡４０の幾何中心ＧＣを境界ＢＯに含むように仮想的に二等分した部位として定義される。この仮想の境界ＢＯは、軸外連結点ＯＡＣからの垂線が幾何中心ＧＣで交わるような平面として定義することができる。連結点側部位ＣＰは、二等分された部位のうち、境界ＢＯより軸外連結点ＯＡＣ側に位置する部位として定義される。反対側部位ＯＰは、二等分された部位のうち、境界ＢＯより軸外連結点ＯＡＣとは反対側に位置する部位として定義される。

本実施形態では軸外連結点ＯＡＣが保持板部５０の右下隅部に存在するため、境界ＢＯは、可動鏡４０の板面５０ａを回転軸Ａ１に対する斜め方向に分断するような、右上方から左下方へ向かう方向に沿って設定され得る。こうした二等分の態様では、右側の回転軸端部４４Ｒが連結点側部位ＣＰに含まれ、左側の回転軸端部４４Ｌが反対側部位ＯＰに含まれる。

リブ５１ａは、両回転軸端部４４Ｒ，４４Ｌを結ぶように、回転軸Ａ１と実質平行に延伸している。リブ５１ａは、板面５０ａを連結点側部位ＣＰと反対側部位ＯＰに渡って略貫通するように配置されている。リブ５１ｂは、軸外連結点ＯＡＣから回転軸Ａ１と実質平行に延伸している。ここでいう「軸外連結点ＯＡＣから延伸している」とは、軸外連結点ＯＡＣを正確に起点として延伸している状態のみならず、軸外連結点ＯＡＣの近傍を起点としている状態をも含む意味である。実際に本実施形態でも、リブ５１ｂは、軸外連結点ＯＡＣの近傍を起点として延伸している。リブ５１ｂを延伸溝４８ａ、ビス５６等と干渉させずに配置する必要があるからである。リブ５１ｂは、板面５０ａを略貫通するように配置されている。

リブ５１ｃは、リブ５１ｂとはリブ５１ａを対称線として挟んだ対称位置に配置され、回転軸Ａ１と実質平行に延伸している。リブ５１ｃは、板面５０ａを略貫通するように配置されている。

リブ５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ，５１ｇは、リブ５１ａと共に、右側の回転軸端部４４Ｒから放射状に延伸するリブである。リブ５１ｄは、回転軸端部４４Ｒから左上方となる斜め方向に延伸している。リブ５１ｄは、板面５０ａの連結点側部位ＣＰの途中における中止地点ＳＰ１にて、延伸を止めている。リブ５１ｅは、回転軸端部４４Ｒから左下方となる斜め方向に延伸している。リブ５１ｅは、板面５０ａの途中、詳細には中止地点ＳＰ１とはリブ５１ａを対称線として挟んだ線対称位置である中止地点ＳＰ２にて、延伸を止めている。

リブ５１ｆは、回転軸端部４４Ｒから左上方となる斜め方向に、より詳細にはリブ５１ａとなす角度がリブ５１ｄの場合の倍角程度となる斜め方向に、延伸している。リブ５１ｆは、リブ５１ｃの端部近傍にて、延伸を止めている。リブ５１ｇは、回転軸端部４４Ｒから左下方となる斜め方向に、より詳細にはリブ５１ａとなす角度がリブ５１ｅの場合の倍角程度となる斜め方向に、延伸している。リブ５１ｇは、リブ５１ｂの端部近傍にて、延伸を止めている。

リブ５１ｈ，５１ｉは、リブ５１ａと共に、左側の回転軸端部４４Ｌから放射状に延伸するリブである。リブ５１ｈは、回転軸端部４４Ｌから右上方となる斜め方向に、中止地点ＳＰ１に向かって延伸している。リブ５１ｈは、連結点側部位ＣＰまで侵入し、中止地点ＳＰ１にて、延伸を止めている。リブ５１ｉは、回転軸端部４４Ｌから右下方となる斜め方向に、中止地点ＳＰ２に向かって延伸している。リブ５１ｊは、連結点側部位ＣＰまで侵入し、中止地点ＳＰ２にて、延伸を止めている。

リブ５１ｊは、リブ５１ｃと共に、リブ５１ｃの右側端部から放射状に延伸するリブである。リブ５１ｊは、リブ５１ｊの右側端部から左下方となる斜め方向に延伸している。リブ５１ｊは、反対側部位ＯＰまで侵入し、リブ５１ｉと交差する中止地点ＳＰ３にて、延伸を止めている。なお、リブ５１ｊは、他のリブ５１ａ，５１ｄ，５１ｋと干渉する都合上、若干屈曲する部分を有している。

リブ５１ｋは、リブ５１ｂと共に、軸外連結点ＯＡＣから放射状に延伸するリブである。リブ５１ｋは、軸外連結点ＯＡＣから左上方となる斜め方向に延伸している。リブ５１ｋは、リブ５１ｂと同様に、延伸溝４８ａ、ビス５６等との干渉を避けて配置されている。リブ５１ｋは、反対側部位ＯＰまで侵入し、詳細にはリブ５１ｈと交差する中止地点ＳＰ４にて、延伸を止めている。すなわちリブ５１ｋは、連結点側部位ＣＰから反対側部位ＯＰへ向かって延伸するリブではあるものの、反対側部位ＯＰにおける保持板部５０の左側部までの貫通が規制されるように、板面５０ａの途中で延伸を止めた形状となっている。なお、リブ５１ｋは、他のリブ５１ａ，５１ｅ，５１ｊと干渉する都合上、若干屈曲する部分を有している。したがって、本実施形態の保持板部５０は、複数のリブ５１ｂ，５１ｋが軸外連結点ＯＡＣから放射状に延伸する態様となっている。

なお、図８において、リブ５１ｊ，５１ｋの配置を明確に示すべく、リブ５１ｊ，５１ｋに斜線のハッチングが施されている。

こうして、特にリブ５１ｊ，５１ｋの存在により、連結点側部位ＣＰでのリブの配置密度は、反対側部位ＯＰでのリブの配置密度よりも高くなっている。したがって、連結点側部位ＣＰの剛性は、反対側部位ＯＰの剛性よりも高くなっている。また、可動鏡４０の重心は、幾何中心ＧＣよりも連結点側部位ＣＰ側に寄っている。換言すると、反対側部位ＯＰは、連結点側部位ＣＰよりも軽量化されている。

こうしたリブ５１ａ〜ｋが形成された保持板部５０を有する可動鏡４０に、車両１の振動が加わった場合、可動鏡支持部６０により支持される両回転軸端部４４Ｒ，４４Ｌだけでなく、可動鏡駆動部７０に対して連結され、軸外連結点ＯＡＣが規定されている駆動伝達部４８も、実質的な固定点として機能した状態で、振動の影響を受ける。

こうした振動の影響を受ける場合に、実質的な固定点としての軸外連結点ＯＡＣに近い連結点側部位ＣＰの剛性が高くなっていることで、車両１の振動に伴う共振自体を抑制することができ、共振の周波数も高めることができる。そして、軸外連結点ＯＡＣから回転軸Ａ１とは異なる対角方向に延伸するリブ５１ｋによって、可動鏡４０に複雑なねじれが生じることを抑制することができる。

また、軸外連結点ＯＡＣとは離れた反対側部位ＯＰが軽量化されることによって、軸外連結点ＯＡＣを中心とするような共振が、反対側部位ＯＰによって増幅されること、又はこれに伴ってねじれが生じることを抑制することができる。

可動鏡４０の固有振動数Ｆｎ［Ｈｚ］は、Ｆｎ＝１／２π・√（ｋ／ｍ）のように表される。ここでｋ［Ｎ／ｍ］は可動鏡４０のばね定数である。ｍ［ｋｇ］は可動鏡４０の質量である。反対側部位ＯＰが軽量化されることによって、可動鏡４０全体の質量ｍが小さくなるため、固有振動数Ｆｎが高くなる。

本実施形態では、可動鏡４０全体の剛性を高めるための高コスト化を抑制しつつ、軸外連結点ＯＡＣを固定点とした可動鏡４０の共振を効率的に除去することが可能となっている。可動鏡４０全体の剛性を高めるための高コスト化とは、例えば保持板部５０全体に十分に高い剛性の材料を採用することによる材料コストの上昇、保持板部５０全体を厚くすることによる材料コストの上昇等である。

以上では、可動鏡４０を連結点側部位ＣＰと反対側部位ＯＰとに仮想的に分割して説明したが、本実施形態の可動鏡４０は、図９を用いて以下のような左右非対称構造として説明することもできる。

可動鏡４０において、回転軸Ａ１が支持される両回転軸端部４４Ｒ，４４Ｌの中点ＭＰを通り、かつ、回転軸Ａ１に垂直な仮想の垂直面ＰＰを定義することができる。可動鏡４０に設けられた軸外連結点ＯＡＣは、この垂直面ＰＰに対して、一方の回転軸端部側（本実施形態では回転軸端部４４Ｒ側）に偏った位置に設けられている。そうすると、可動鏡４０は、垂直面ＰＰよりも回転軸端部４４Ｒ及び軸外連結点ＯＡＣ側となる右側部位ＲＰと、垂直面ＰＰよりも回転軸端部４４Ｌ側であって、軸外連結点ＯＡＣとは垂直面ＰＰを挟んだ反対側となる左側部位ＬＰとに、仮想的に分割できる。そして、右側部位ＲＰのリブの配置密度は、左側部位ＬＰのリブの配置密度よりも高くなっている。右側部位ＲＰの剛性は、左側部位ＬＰの剛性よりも高くなっている。また、可動鏡４０の重心は、中点ＭＰより右側部位ＲＰに寄っている。換言すると、左側部位ＬＰは、右側部位ＲＰよりも軽量化されている。

（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に改めて説明する。

第１実施形態によると、可動鏡４０において、連結点側部位ＣＰの剛性が反対側部位ＯＰよりも高くされている。したがって、車両１の振動が可動鏡４０に加わっても、可動鏡駆動部７０に対して連結された軸外連結点ＯＡＣを実質的な固定点とした可動鏡４０の共振、又は当該共振に伴う可動鏡４０のねじれは、高い剛性によって、抑制される。すなわち、可動鏡４０が投影部３ａへ向けて反射する表示光の光路が安定化されるので、表示光が投影部３ａに投影されて結像することによる虚像ＶＲＩの表示揺れも、抑制される。したがって、可動鏡駆動部７０による駆動によって向きを変更可能に形成された可動鏡４０がＨＵＤ１０に採用されていても、視認者に虚像ＶＲＩの表示揺れを感じさせ難くすることができる。以上により、ＨＵＤ１０において虚像ＶＲＩの高い視認性を実現することができる。

また、第１実施形態によると、反射面４１ａの裏側に設けられ、反射面４１ａを保持する板状の保持板部５０は、軸外連結点ＯＡＣから保持板部５０の板面５０ａに沿うように延伸するリブ５１ｂ，５１ｋを有する。こうしたリブ５１ｂ，５１ｋの配置により、連結点側部位ＣＰの剛性が高まり、軸外連結点ＯＡＣを実質的な固定点とした可動鏡４０の共振に伴う可動鏡４０のねじれは、容易に抑制可能となる。したがって、虚像ＶＲＩの表示揺れの抑制効果を高めることができる。

また、第１実施形態によると、リブ５１ｋは、反対側部位ＯＰでの保持板部５０の貫通が規制されるように、板面５０ａの途中で延伸を止めている。リブの延伸中止形状により、連結点側部位ＣＰの剛性を高めることと、可動鏡４０の軽量化を図ることとが両立できる。したがって、可動鏡４０が共振する周波数が高くなり、視認者が表示揺れを感じ難くなる。

また、第１実施形態によると、反対側部位ＯＰは、連結点側部位ＣＰよりも軽量化されている。軸外連結点ＯＡＣを実質的な固定点とした共振を抑制する上で、剛性が連結点側部位ＣＰ程必要ない反対側部位ＯＰが軽量化されることで、可動鏡４０全体が軽量化される。したがって、可動鏡４０が共振する周波数が高くなり、視認者が表示揺れを感じ難くなる。

また、第１実施形態によると、可動鏡支持部６０により、回転軸Ａ１のまわりに回動可能に一対の支持点ＳＵＰを両持ち支持された可動鏡４０に対して、当該可動鏡４０を駆動する可動鏡駆動部７０と連結される軸外連結点ＯＡＣは、一対の支持点ＳＵＰの中点ＭＰを通り、回転軸Ａ１に垂直な仮想の垂直面ＰＰに対し、一方の支持点ＳＵＰ側に偏って配置される。こうした軸外連結点ＯＡＣの配置の偏りにより、部分的な剛性の増強を以って可動鏡４０の表示揺れの原因となる共振を抑制する態様を容易に実現することができる。

具体的に、可動鏡４０において、垂直面ＰＰよりも軸外連結点ＯＡＣ側となる右側部位ＲＰの剛性は、軸外連結点ＯＡＣとは反対側となる左側部位ＬＰの剛性よりも高くされている。したがって、車両１の振動が可動鏡４０に加わっても、可動鏡駆動部７０に対して連結された軸外連結点ＯＡＣを実質的な固定点とした可動鏡４０の共振、又は当該共振に伴う可動鏡４０のねじれは、高い剛性によって、抑制される。すなわち、可動鏡４０が投影部３ａへ向けて反射する表示光の光路が安定化されるので、表示光が投影部３ａに投影されて結像することによる虚像ＶＲＩの表示揺れも、抑制される。したがって、視認者に虚像ＶＲＩの表示揺れを感じさせ難くすることができる。以上により、ＨＵＤ１０において虚像ＶＲＩの高い視認性を実現することができる。

また、第１実施形態によると、可動鏡４０は、車両１の振動に伴って共振する周波数が虚像ＶＲＩの視認者が表示揺れを感知可能となる上限値である感知可能上限値よりも高くなるような、高共振周波数構造をなしている。共振を原因とした虚像ＶＲＩの表示揺れは、視認者にとって感知困難なものとなるため、虚像ＶＲＩの視認性を高めることができる。

（第２実施形態）
図１０に示すように、第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第２実施形態の可動鏡４４０には、駆動伝達部が設けられていない。可動鏡４４０と可動鏡駆動部４７０とは、回転軸端部４４Ｒに設定されて回転軸Ａ１の軸上に配置された軸上連結点ＩＡＣを介して連結されている。第２実施形態では、可動鏡駆動部４７０が回転軸Ａ１に直結され、回転軸Ａ１を直接的に回動するようになっている。第２実施形態では、軸上連結点ＩＡＣに基づき定義される境界ＢＯと、垂直面ＰＰとが実質的に一致している。

第２実施形態の可動鏡駆動部４７０は、電動モータ及び減速ギヤ機構を、ケーシングに収容して形成されている。電動モータは、例えばステッピングモータであり、制御ユニット８０から入力された電気信号に応じて、モータ軸を所定の回転量だけ回転させる。減速ギヤ機構は、複数の伝達ギヤを直列に噛合させてなる。減速ギヤ機構は、モータ軸の回転を減速して回転軸Ａ１に伝達する。

第２実施形態の可動鏡４４０において保持板部４５０は、その板面５０ａに沿うように延伸する複数のリブ４５１を有している。こうした複数のリブ４５１の配置により、可動鏡３３０の剛性の分布及び質量の分布がコントロールされている。第２実施形態の可動鏡３３０も、全体として、高共振周波数構造をなしている。

複数のリブ４５１は、軸上連結点ＩＡＣから放射状に延伸するリブとなっている。第１実施形態と同様に、連結点側部位ＣＰでのリブ４５１の配置密度は、反対側部位ＯＰでのリブ４５１の配置密度よりも高くなっている。したがって、連結点側部位ＣＰの剛性は、反対側部位ＯＰの剛性よりも高くなっている。また、可動鏡４４０の重心は、幾何中心ＧＣよりも連結点側部位ＣＰ側に寄っている。換言すると、反対側部位ＯＰは、連結点側部位ＣＰよりも軽量化されている。

右側部位ＲＰのリブ４５１の配置密度は、左側部位ＬＰのリブ４５１の配置密度よりも高くなっている。右側部位ＲＰの剛性は、左側部位ＬＰの剛性よりも高くなっている。また、可動鏡４４０の重心は、中点ＭＰより右側部位ＲＰに寄っている。換言すると、左側部位ＬＰは、右側部位ＲＰよりも軽量化されている。

（他の実施形態）
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に変形例１としては、連結点側部位ＣＰ又は右側部位ＲＰの剛性を高めるための補強は、リブ５１ａ〜ｋ以外によって実現されてもよい。例えば、連結点側部位ＣＰ又は右側部位ＲＰにおける保持板部５０の厚さは、反対側部位ＯＰ又は左側部位ＬＰの厚さよりも厚なっていてもよい。また例えば、保持板部５０は、高い剛性の素材により形成された連結点側部位ＣＰ又は右側部位ＲＰと、低い剛性の素材により形成された反対側部位ＯＰ又は左側部位ＬＰとを、接合した構成であってもよい。

変形例２としては、軸外連結点ＯＡＣを介した可動鏡４０と可動鏡駆動部７０との結合態様として、種々の構成を採用することが可能である。例えば、可動鏡４０と可動鏡駆動部７０とは、ギヤ、チェーン等を用いて結合されていてもよい。

変形例３としては、回転軸Ａ１は、全体が実体物として視認されるように柱状等に形成されていてもよく、実体物として視認不能であるが可動鏡４０の動きから回転中心として認識されるものであってもよい。

変形例４としては、ねじりコイルばね５７の代わりに、ハウジング１０又は可動鏡支持部６０から可動鏡４０を引っ張る引張ばねによって、可動鏡４０の回動方向への付勢が実現されてもよい。

変形例５としては、制御ユニット８０は、調整スイッチ８１の操作に代えて、車両１に設置されたカメラ等で乗員のアイポイントＥＰを検出し、当該検出結果に基づいて、当該アイポイントＥＰから虚像ＶＲＩが視認可能となるように、可動鏡駆動部７０を駆動させてもよい。

第１実施形態に関する変形例６としては、可動鏡４０の軸外連結点ＯＡＣは、垂直面ＰＰ上に配置されていてもよい。図１１の例では、保持板部２５０の下縁部に軸外連結点ＯＡＣが配置されている。複数のリブ２５１は、当該軸外連結点ＯＡＣから放射状に延伸している。こうした構成において、境界ＢＯは、幾何中心ＧＣを含み、かつ、回転軸Ａ１と平行に定義可能である。そして、連結点側部位ＣＰの剛性は、反対側部位ＯＰの剛性よりも高くされている。

変形例７としては、第１，２実施形態に準じた高共振周波数構造は、連結点ＯＡＣ，ＩＡＣ介して可動鏡駆動部７０，４７０と連結された可動鏡４０，２４０のみならず、固定鏡３４０等、ハウジング１０に対して固定される固定部品に採用されてもよい。図１２の例では、固定鏡３４０は、外周部分の３点の固定点ＦＩＸを、ハウジング１０に対してビスにより締結されている。そして、保持板部３５０には、各固定点ＦＩＸ同士を結ぶように、リブ３５１が網目の如く複数設けられている。

変形例８としては、図５に示す回転軸端部４４Ｒの支持構造、及び回転軸端部４４Ｌの支持構造は、高共振周波数構造の有無及び軸外連結点ＯＡＣの有無に関わらず、単独で採用されてもよい。こうした支持構造が単独で採用された虚像表示装置においても、車両１の振動の影響等により可動鏡４０がハウジング１０に対して浮いてしまうことを抑制する効果、回転軸Ａ１に沿った方向における可動鏡４０、可動鏡支持部６０及びハウジング１０の製造上の寸法誤差を吸収可能となる効果等を奏する。

１：車両、３ａ：投影部、４０，２４０，４４０：可動鏡、４１ａ：反射面、６０：可動鏡支持部（支持部）、７０，４７０：可動鏡駆動部（駆動部）、Ａ１：回転軸、ＢＯ：境界、ＣＰ：連結点側部位、ＧＣ：幾何中心、ＬＰ：左側部位、ＭＰ：中点、ＯＡＣ，ＩＡＣ：連結点、ＯＰ：反対側部位、ＰＰ：垂直面、ＲＰ：右側部位、ＳＵＰ：支持点、ＶＲＩ：虚像

Claims (8)

1. 車両（１）に搭載されるように構成され、投影部（３ａ）に表示光を投影することにより虚像（ＶＲＩ）を表示する虚像表示装置であって、
   前記表示光を前記投影部へ向けて反射する反射鏡であって、回転軸（Ａ１）のまわりに回動することにより、向きを変更可能に形成された可動鏡（４０，２４０，４４０）と、
   前記可動鏡に配置された連結点（ＯＡＣ，ＩＡＣ）に対して連結され、前記連結点に力を及ぼして、前記可動鏡を駆動させる駆動部（７０，４７０）と、を備え、
   前記可動鏡を、前記可動鏡の幾何中心（ＧＣ）を境界（ＢＯ）に含むように仮想的に二等分した部位であって、前記幾何中心より前記連結点側に位置する部位を、連結点側部位（ＣＰ）と定義し、前記幾何中心より前記連結点とは反対側に位置する部位を、反対側部位（ＯＰ）と定義すると、
   前記連結点側部位の剛性は、前記反対側部位の剛性より高くされている虚像表示装置。
2. 前記可動鏡は、
   前記表示光を反射する反射面（４１ａ）と、
   前記反射面の裏側に設けられ、前記反射面を保持する板状の保持板部（５０，２５０）と、を有し、
   前記保持板部は、前記連結点から前記保持板部の板面（５０ａ）に沿うように延伸するリブ（５１ｂ，５１ｋ，２５１）を有する請求項１に記載の虚像表示装置。
3. 前記リブ（５１ｋ）は、前記反対側部位での貫通が規制されるように、前記板面の途中で延伸を止めている請求項２に記載の虚像表示装置。
4. 前記反対側部位は、前記連結点側部位よりも軽量化されている請求項１から３のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
5. 車両（１）に搭載されるように構成され、投影部（３ａ）に表示光を投影することにより虚像（ＶＲＩ）を表示する虚像表示装置であって、
   前記表示光を前記投影部へ向けて反射する反射面（４１ａ）を有する反射鏡であって、回転軸（Ａ１）のまわりに回動することにより、向きを変更可能に形成された可動鏡（４０，２４０，４４０）と、
   前記可動鏡のうち前記反射面を挟む前記回転軸上の一対の支持点（ＳＵＰ）を、前記可動鏡が前記回転軸のまわりに回動可能となるように両持ち支持する支持部（６０）と、
   前記可動鏡に配置された連結点（ＯＡＣ，ＩＡＣ）に対して連結され、前記連結点に力を及ぼして、前記可動鏡を駆動させる駆動部（７０，４７０）と、を備え、
   前記連結点は、前記一対の支持点の中点（ＭＰ）を通り、前記回転軸に垂直な仮想の垂直面（ＰＰ）に対し、前記一対の支持点のうち一方の支持点側に偏って配置され、
   前記可動鏡において、前記垂直面よりも前記連結点側となる部位（ＲＰ）の剛性は、前記連結点とは前記垂直面を挟んだ反対側となる部位（ＬＰ）の剛性よりも高くされている虚像表示装置。
6. 前記可動鏡は、前記車両の振動に伴って共振する周波数が前記虚像の視認者が表示揺れを感知可能となる上限値である感知可能上限値よりも高くなるような、高共振周波数構造をなしている請求項１から５のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
7. 前記連結点は、前記可動鏡のうち前記回転軸から離れた軸外に配置されている軸外連結点である請求項１から６のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
8. 前記連結点は、前記可動鏡のうち前記回転軸の軸上に配置されている軸上連結点である請求項１から６のいずれか１項に記載の虚像表示装置。

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