JP2021165776A - 虚像表示装置及び表示制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】体格拡大を抑制しつつも、虚像の表示距離を変更可能な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ＨＵＤ１０は、車両１に用いられ、透光性を有するウインドシールド３を通して視認可能であり車両１の外環境と重畳する虚像６として結像される表示光を、ウインドシールド３へ向けて投影する。ＨＵＤ１０は、表示光を投射するプロジェクタ２１と、表示光を反射する反射面３７が設けられたミラーユニット３２を有し、プロジェクタ２１からの表示光をウインドシールド３へ虚像６を拡大するように導光する拡大導光部３１と、を備える。ミラーユニット３２は、反射面３７の曲率を変更する曲率可変機構５１を有する。
【選択図】図１

Description

この明細書による開示は、虚像の表示に関する。

特許文献１に開示の虚像表示装置は、車両に用いられ、透光性を有する透過部材を通して視認可能であり車両の外環境と重畳する虚像として結像される表示光を、透過部材へ向けて投影する。この虚像表示装置は、拡大導光部とは別に、可変焦点光学系を有する。可変焦点光学系の焦点位置を移動させることで、虚像の表示距離を変更することができる。

国際公開第２０１８／０６６６７５号

しかしながら、特許文献１のように虚像の表示距離を変更するための可変焦点光学系を、拡大導光部とは別に設けると、虚像表示装置の体格が増大する。このため限られた搭載スペースしかない車両に用いることは、蓋然的に困難なものとなる。

この明細書の開示による目的のひとつは、体格拡大を抑制しつつも、虚像の表示距離を変更可能な虚像表示装置を提供することにある。

また、この明細書の開示による目的の他のひとつは、視認者の視線に合った認識し易い虚像の表示を実現可能な表示制御ユニット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）に用いられ、透光性を有する透過部材（３）を通して視認可能であり車両の外環境と重畳する虚像（６）として結像される表示光を、透過部材へ向けて投影する虚像表示装置であって、
表示光を投射するプロジェクタ（２１）と、
表示光を反射する反射面（３７）が設けられたミラーユニット（３２，２３２）を有し、プロジェクタからの表示光を透過部材へ虚像を拡大するように導光する拡大導光部（３１）と、を備え、
ミラーユニットは、反射面の曲率を変更する曲率可変機構（５１，２５１）を有する。

このような態様によると、拡大導光部のミラーユニットに、反射面の曲率を変更する曲率可変機構が設けられている。この反射面の曲率を変更することにより、反射面に反射された表示光の状態が変化し、表示光が結像された虚像の表示距離が共に変更される。したがって、虚像の表示距離を変更するための光学系を拡大導光部とは別のスペースを設けて追加する必要性は低減される。故に、虚像表示装置の体格拡大を抑制しつつ、虚像の表示距離を変更することができる。

また、ここに開示された態様の他のひとつは、車両（１）に用いられ、当該車両の外環境と重畳する虚像（６）の表示距離を変更する表示距離可変機構（５１，２５１）を有する虚像表示装置（１０）による表示を制御する表示制御ユニットであって、
虚像の視認者の視線方向の情報及び車両の外環境における物体の情報を取得し、視線方向の情報及び物体の情報に基づき、虚像の表示距離を算出する算出部（６２）と、
算出部により算出された虚像の表示距離に基づき、表示距離可変機構を制御する制御部（６３）と、を備える。

このような態様によると、制御部は、表示距離可変機構の制御において、算出部により算出された虚像の表示距離を実現する。そして算出部が算出する虚像の表示距離は、視線方向の情報及び物体の情報に基づく。視認者の視線方向と物体との関係によって最適化された表示距離にて虚像が表示されるので、視認者は、虚像による情報を直感的に認識することができる。表示制御ユニットは、視認者の視線に合った認識し易い虚像の表示を実現可能となる。

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。 ミラーユニットの詳細構成を示す断面図である。 図２のIII−III線断面図である。 表示制御ユニットによる処理を示すフローチャートである。 第２実施形態における図２に対応する図である。

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）
図１に示すように、本開示の第１実施形態による虚像表示装置は、車両１に用いられ、車両１に搭載されるように構成されたヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤ）１０となっている。ＨＵＤ１０は、車両１のインストルメントパネル２に設置されている。ＨＵＤ１０は、車両１のウインドシールド３に設けられた投影部３ａへ向けて表示光を投影する。投影部３ａにて反射された表示光は、車両１の室内に設定された視認領域７に到達する。こうしてＨＵＤ１０は、視認領域７とはウインドシールド３を挟んだ反対側の室外空間に、視認領域７から視認可能な虚像６を表示する。

以下において特に断り書きがない限り、前、後、上、下、左及び右が示す各方向は、水平面上の車両１を基準として記載される。

車両１のウインドシールド３は、例えばガラスないしプラスチックにより透光性を有する板状に形成された透過部材である。ウインドシールド３は、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に従って、インストルメントパネル２との間隔を拡大させ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、ＨＵＤ１０から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。こうした投影部３ａは、ＨＵＤ１０からの表示光を視認領域７へ反射するように構成されている。

視認領域７は、ＨＵＤ１０により表示される虚像６が所定の視認性を満たすように（例えば虚像６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り、アイボックスとも称される。視認領域７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配置される。アイリプスは、例えば座席（例えば運転席）のヘッドレスト近傍に設定される。アイリプスは、両眼それぞれに対して設定され、乗員（例えばドライバ）のアイポイント８の空間分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、楕円体状の仮想的な空間として設定されている。

こうして運転席に着座し、視認領域７内にアイポイント８を位置させた視認者としてのドライバは、車両１の外環境と重畳する虚像６を、ウインドシールド３を通して視認可能である。特に本実施形態の虚像６は、左右方向の表示可能寸法が上下方向の表示可能寸法よりも長い長方形状の表示可能領域を有する。

こうしてドライバは、虚像６に表示される各種情報を認識することができる。虚像６による表示コンテンツとして表示される各種情報としては、例えば車速等の車両１の状態を示す情報、外環境における物体（先行他車両、障害物等）の注意を喚起する情報、道路情報等が挙げられる。

このようなＨＵＤ１０の具体的構成を、以下に説明する。ＨＵＤ１０は、ハウジング１１、プロジェクタ２１、拡大導光部３１及び表示制御ユニット６１等を含む構成である。

ハウジング１１は、例えばプラスチックないし金属により遮光性を有して形成され、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１１は、プロジェクタ２１、拡大導光部３１、表示制御ユニット６１等を収容する中空形状を呈している。ハウジング１１は、投影部３ａと対向する上面部に、光学的に開口する窓部１２を有している。窓部１２は、例えば表示光を透過可能な防塵シートで覆われている。

プロジェクタ２１は、表示光を投射するデバイスであって、例えば透過型の液晶式の表示器が採用され得る。プロジェクタ２１は、バックライト２２により液晶パネル２３の画面を透過照明することで、当該画面に画像を形成すると共に、当該画像の表示光を射出するようになっている。なお、プロジェクタ２１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）方式のプロジェクタ等を採用することもできる。

拡大導光部３１は、プロジェクタ２１から投射された表示光を投影部３ａへと、虚像６のサイズをプロジェクタ２１の画像サイズに対して拡大するように導光する。本実施形態の拡大導光部３１は、１つのミラーユニット３２を有する構成である。

ミラーユニット３２は、台座部３３、変形反射板３５、剛性保持部４０、回転軸駆動部４９及び曲率可変機構５１等を含む構成である。台座部３３は、例えばネジによる締結等により、ハウジング１１に対して保持されている。台座部３３は、後述する一対の軸体４５ａ，４５ｂを回動可能に支持する。

図２，３に示すように、変形反射板３５は、弾性変形可能に形成され、プロジェクタ２１から投射された表示光を投影部３ａへ向けて反射する。変形反射板３５は、弾性基材３６及び反射面３７を有している。弾性基材３６は、例えば高弾性ガラスないし高弾性プラスチック等により、外力に対して破断し難く、かつ、弾性変形可能に形成されている。弾性基材３６は、外からの作用が働かず、ひずみが実質的にない状態では、近軸部位３５ａが外周部位３５ｂに対して表示光の入射側とは反対側へ突出するように湾曲する湾曲板状に形成されている。

ここで近軸部位３５ａは、変形反射板３５のうち中央部に設けられ、拡大導光部３１による光学系の光軸に対する近傍領域を構成する部位である。外周部位３５ｂは、近軸部位３５ａを囲むように、変形反射板３５のうち外縁部３５ｃを含むように設けられ、拡大導光部３１による光学系の光軸から離れた外周領域を構成する部位である。

反射面３７は、弾性基材３６の両面のうち、表示光の入射側の表面に形成されている。反射面３７は、弾性基材３６の表面に金属（例えばアルミニウム）を蒸着すること等により、金属膜状に形成されている。反射面３７は、弾性基材３６に密着すると共に、弾性基材３６の弾性変形に追随して変形可能である。反射面３７は、近軸部位３５ａが外周部位３５ｂに対して凹むことで、凹状に湾曲する凹面状を呈している。すなわち、反射面３７の曲率中心は、弾性基材３６とは反射面３７を挟んだ反対側に形成される。しがたって反射面３７は、正の焦点距離を有する。プロジェクタ２１から入射する表示光は、反射面３７により反射される際に、集光される。表示光が集光されることによって、虚像６は前述のように拡大される。

変形反射板３５は、虚像６にて長方形状の表示可能領域を実現するべく、反射面３７を、長手方向ＬＤの寸法が短手方向ＳＤの寸法よりも長い長方形状に形成している。この長手方向ＬＤは、後述する回転軸ＲＡの延伸方向に沿うように設定される。

剛性保持部４０は、例えばプラスチックないし金属により、変形反射板３５よりも高い曲げ剛性をもつように形成されている。剛性保持部４０は、１つの部品によって形成されてもよく、複数の部品を組み合わせて形成されてもよい。剛性保持部４０は、収容部４１及び回転軸部４５を有している。収容部４１は、変形反射板３５を収容し、保持する箱状を呈している。収容部４１による収容空間は、変形反射板３５の弾性変形を許容するように形成されている。

収容部４１は、反射用開口部４２、支持部４４及び変形用開口部４３を有している。反射用開口部４２は、収容部４１のうち反射面３７と対向する位置に形成されている。反射用開口部４２は、反射面３７により表示光を反射可能とするために、反射面３７を剛性保持部４０の外部へ露出させる。したがって反射用開口部４２は、収容部４１において表示光が入射する側の面の大部分を占めるように構成されている。

反射用開口部４２の周囲には、変形反射板３５の外周部位３５ｂを反射面３７側から支持する支持部４４が形成されている。支持部４４は、平坦な壁状に形成され、緩衝部材４７を介して外周部位３５ｂにおける外縁部３５ｃと当接する。緩衝部材４７は、変形反射板３５の円滑な弾性変形を許容しつつも、当該弾性変形に伴う剛性保持部４０への圧力を吸収する吸収性が良好な材料が選択的に採用され得る。例えば緩衝部材４７として、ＰＯＲＯＮ（登録商標）に代表されるようなマイクロセルポリウレタンフォームが採用され得る。

本実施形態の支持部４４は、近軸部位３５ａを反射面３７の長手方向ＬＤに挟む両側に、一対形成されている。これに伴って、緩衝部材４７も一対設けられている。

変形反射板３５のうち近軸部位３５ａは、弾性変形と共に、反射面３７に対する垂直方向に沿って、支持部４４に支持された外周部位３５ｂに対して相対変位可能となる。

変形用開口部４３は、収容部４１のうち反射用開口部４２とは変形反射板３５を挟んだ反対側において、近軸部位３５ａと対向する位置に形成されている。変形用開口部４３は、曲率可変機構５１からの作用を変形反射板３５のうち近軸部位３５ａへ作用させるために、変形反射板３５において反射面３７とは反対側を向く背面３８を剛性保持部４０の外部へ露出させる。変形用開口部４３は、反射用開口部４２よりも小さなサイズに形成されてよい。

回転軸部４５は、収容部４１のうち側面部から一対の軸体４５ａ，４５ｂを突出形成してなる。一対の軸体４５ａ，４５ｂは、変形反射板３５を実質的に貫通する１つの回転軸ＲＡを、構成するように、当該回転軸ＲＡの同軸上に設けられている。各軸体４５ａ，４５ｂは、例えば円柱状に設けられ、台座部３３にそれぞれ支持されている。一方の軸体４５ａ，４５ｂには、回転軸駆動部４９が連結されている。

回転軸駆動部４９は、変形反射板３５及び剛性保持部４０の両方をまとめて回転軸ＲＡのまわりに回動駆動するように構成されている。回転軸駆動部４９は、例えばモータ及び減速ギヤを有している。モータは後述する制御部６３から入力される電気信号に従って、そのモータ軸を回動させる。モータ軸は、減速ギヤを介して軸体４５ａと連結されている。減速ギヤがモータ軸の回転を減速して軸体４５ａに伝達させることにより、軸体４５ａ，４５ｂを用いて変形反射板３５及び剛性保持部４０を回動させることができる。

変形反射板３５の回動に伴って、反射面３７の向きが変更される。反射面３７の向きと共に表示光の光路が変更される。反射面３７がより上向きになる（すなわち変形反射板３５が寝る）角度姿勢では、投影部３ａにおける投影位置がより前方にずれ、虚像６の表示可能領域が全体的に上方へ移動する。一方、反射面３７がより下向きになる（すなわち変形反射板３５が起立する）角度姿勢では、投影部３ａにおける投影位置がより後方へずれ、虚像６の表示可能領域が全体的に下方へ移動する。すなわち、反射面３７の向きの変更に伴って、虚像６の表示可能領域を上下に変更することができる。こうして、回転軸部４５及び回転軸駆動部４９等により、向き可変機構が構成されている。

曲率可変機構５１は、反射面３７の曲率を変更する機構である。曲率可変機構５１は、剛性保持部４０に対して保持されることにより、変形反射板３５の回転軸ＲＡのまわりの回動に反射面３７の向きが変更されても、当該変形反射板３５との相対位置を維持可能に形成されている。

曲率可変機構５１は、カム５２及びカム駆動部５４を有している。第１実施形態では、カム５２は１つ設けられている。カム５２は、変形反射板３５のうち近軸部位３５ａに背面３８側から押し当てられて、カムプロフィール５２ａに応じた作用を、変形反射板３５に対して与える。したがって、曲率可変機構５１による近軸部位３５ａへの作用は、カム５２を用いた押し当て作用である。

カムプロフィール５２ａは、カム５２において近軸部位３５ａに押し当てられる部分の輪郭形状を意味する。本実施形態のカムプロフィール５２ａは、長軸及び短軸を有する楕円状である。カム５２は、楕円筒状の全体形状を有していてもよく、楕円体状の全体形状を有していてもよい。

カム５２は、当該カム５２の中心部を貫通するカム軸５３に支持され、当該カム軸５３のまわりに回動可能となっている。カムプロフィール５２ａにおける短軸方向が近軸部位３５ａへ向かうような位相（図２の破線参照）では、カム５２が近軸部位３５ａを押し出す押出量は、機構上最小となる。本実施形態では、機構上最小の押出量においても、カム５２と変形反射板３５との接触状態が維持され、変形反射板３５がひずみをもった状態、すなわち弾性変形した状態が維持される。そうすることで、この位相においても、変形反射板３５は安定的に保持される。すなわち、車両１の振動に伴って変形反射板３５ががたつくことは抑制され、がたつきの抑制に伴って虚像６が表示振れすることも抑制される。

機構上最小の押出量に従って、曲率可変機構５１が近軸部位３５ａに与える作用は、変形反射板３５の弾性変形量を小さくするものとなる。具体的に近軸部位３５ａは、支持部４４に対して当接される外縁部３５ｃに対して、カム５２側に最大限変位する。この結果、変形反射板３５の曲率及び反射面３７の曲率は、機構上最大となる。

カムプロフィール５２ａにおける長軸方向が近軸部位３５ａへ向かうような位相（図２の実線参照）では、カム５２が近軸部位３５ａを押し出す押出量は、機構上最大となる。機構上最大の押出量に従って、曲率可変機構５１が近軸部位３５ａに与える作用は、変形反射板３５の弾性変形量を大きくするものとなる。具体的に近軸部位３５ａは、支持部４４に対して当接される外縁部３５ｃに対して、カム５２とは反対側に最大限変位する。この結果、変形反射板３５の曲率及び反射面３７の曲率は、機構上最小となる。

カム駆動部５４は、カム５２を、近軸部位３５ａにおける背面３８に摺動させるように駆動する。カム駆動部５４は、例えばモータ及び減速ギヤを有している。モータは、制御部６３から入力される電気信号に従って、そのモータ軸を回動させる。モータ軸は、減速ギヤを介してカム軸５３と連結されている。減速ギヤがモータ軸の回転を減速してカム軸５３に伝達させることにより、カム軸５３を通じてカム５２を回動させることができる。楕円状のカムプロフィール５２ａをもつカム５２では、カム軸５３及びカム５２を、制御上１／４回転させることで、機構上最小から機構上最大までの範囲に、反射面３７の曲率を連続的に変更させることが可能である。

反射面３７の曲率が大きくなるに従って、反射面３７がもつ焦点距離は小さくなる。焦点距離の減少に従って、虚像６の横倍率及び縦倍率は拡大する。縦倍率の拡大により、視認領域７から虚像６までの距離、すなわち虚像６の表示距離は大きくなる。一方、反射面３７の曲率がより小さくなると、反射面３７がもつ焦点距離は大きくなる。焦点距離の増大に従って、虚像６の横倍率及び縦倍率は縮小する。縦倍率の縮小により、虚像６の表示距離は小さくなる。したがって、曲率可変機構５１は、虚像６の表示距離を変更する表示距離可変機構に該当する。

表示制御ユニット６１は、電子回路を主体として形成され、図１に示すように、ＨＵＤ１０による表示を制御する制御ユニットである。表示制御ユニット６１の処理は、プロセッサがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することによりソフトウエア的に実現されてもよく、ディスクリート回路、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等によってハードウエア的に実現されてもよく、これらの組み合わせによって実現されてもよい。

表示制御ユニット６１は、算出部６２及び制御部６３を有している。算出部６２及び制御部６３は、互いに共通の電子回路により実現されていてもよく、互いに通信可能であれば別々の電子回路により実現されていてもよい。

算出部６２は、ＤＳＭ（Driver Status Monitor）４からドライバの視線方向の情報を取得する。また、算出部６２は、周辺監視センサ５から車両１の外環境における物体の情報を取得する。

ＤＳＭ４は、ドライバの状態を検出する状態検出装置である。ＤＳＭ４は、近赤外光源及び近赤外カメラと、これらを制御する検出制御ユニットを含む構成である。ＤＳＭ４は、運転席のヘッドレストに近赤外カメラを向けた姿勢にて、例えばステアリングコラム部の上面又はインストルメントパネル２の上面等に設置されている。ＤＳＭ４は、近赤外光源によって近赤外光を照射されたドライバの頭部を、近赤外カメラによって撮影する。近赤外カメラによる撮像画像は、検出制御ユニットによって画像解析される。検出制御ユニットは、ドライバの視線方向を、例えば近赤外光源が角膜に反射されることによる反射光像と瞳孔との位置関係により、特定する。検出制御ユニットは、こうして抽出されたドライバの視線方向の情報を、表示制御ユニット６１の算出部６２へ逐次提供する。

周辺監視センサ５は、車両１の周辺環境を監視する自律センサである。周辺監視センサ５は、車両周囲の検出範囲から、歩行者、他車両等の移動物体、路上の落下物等の静止物体を検出可能である。周辺監視センサ５は、車両１の周辺環境における物体の情報を、表示制御ユニット６１の算出部６２へ逐次提供する。

そして算出部６２は、視線方向の情報及び物体の情報に基づき、虚像６による表示コンテンツの表示距離及び当該表示コンテンツの表示高さを算出する。表示高さとは、例えば虚像６の表示位置の水平面を基準とした高さを意味する。

例えば、算出部６２は、検出範囲に検出された物体の中から、ドライバの視線方向の先に存在する物体を特定する。算出部６２は、こうした視線方向の先に存在することが特定された物体及びそれ以外の物体のうち少なくとも一方に対する注意喚起を促す表示コンテンツを、表示することを決定する。算出部６２は、こうした注意喚起において効果的な表示距離及び表示高さを算出する。例えば注意喚起対象の物体が車両１に対してより近くに位置する程、表示距離は小さくされる。したがって、ドライバは、物体の相対距離をより直感的に認識することができる。

制御部６３は、ミラーユニット３２を制御する。制御部６３は、算出部６２が算出した表示コンテンツの表示距離に基づき、曲率可変機構５１のカム駆動部５４を制御する。より詳細に、制御部６３は、算出部６２による表示距離を実現するための反射面３７の曲率を特定する。次に制御部６３は、特定された反射面３７の曲率を実現するためのカム５２の位相を特定する。制御部６３は、特定されたカム５２の位相を実現するためのカム軸５３の回転量を算出し、当該回転量を出力するようなカム駆動部５４への電気信号を生成する。こうした電気信号に従って、反射面３７の曲率は変更される。

また制御部６３は、算出部６２が算出した表示コンテンツの表示高さに基づき、回転軸駆動部４９を制御する。より詳細に、制御部６３は、算出部６２による表示高さが現在の反射面３７の向きに対応した虚像６の表示可能領域に含まれているか否かを判定する。肯定判定が下された場合、制御部６３は、回転軸駆動部４９の駆動が不要であると判断する。否定判定が下された場合、制御部６３は、算出部６２による表示高さにて虚像６を表示可能となるような反射面３７の向きを算出する。制御部６３は、こうした反射面３７の向きを実現するための回転軸ＲＡの回転量を算出し、当該回転量を出力するような回転軸駆動部４９への電気信号を生成する。こうした電気信号に従って、反射面３７の向きは変更される。

次に、表示制御ユニット６１の処理による表示制御方法を、図４のフローチャートを用いて説明する。Ｓ１１〜Ｓ１３の各ステップの処理は、車両１を通じてＨＵＤ１０への電源が供給され、ＨＵＤ１０による表示が実施されている間、繰り返し実施される。

Ｓ１１では、算出部６２は、視線方向の情報及び物体の情報を取得する。Ｓ１１の処理後、Ｓ１２へ移る。

Ｓ１２では、算出部６２は、表示コンテンツの表示距離及び表示高さを算出する。Ｓ１２の処理後、Ｓ１３へ移る。

Ｓ１３では、制御部６３は、カム駆動部５４及び回転軸駆動部４９を、必要に応じて駆動する。Ｓ１３の処理を以て一連の処理を終了する。

なお、第１実施形態では、外周部位３５ｂが「近軸部位３５ａ及び外周部位３５ｂのうち剛性保持部４０に対して支持される一方の部位」に相当し、近軸部位３５ａが「近軸部位３５ａ及び外周部位３５ｂのうち一方の部位に対して変位可能な他方の部位」に相当する。

（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、拡大導光部３１のミラーユニット３２に、反射面３７の曲率を変更する曲率可変機構５１が設けられている。この反射面３７の曲率を変更することにより、反射面３７に反射された表示光の状態が変化し、表示光が結像された虚像６の表示距離が変更される。したがって、虚像６の表示距離を変更するための光学系を拡大導光部３１とは別のスペースを設けて追加する必要性は低減される。故に、ＨＵＤ１０の体格拡大を抑制しつつ、虚像６の表示距離を変更することができる。

また、第１実施形態によると、ミラーユニット３２は、弾性変形可能に形成された弾性基材３６と、弾性基材３６の表面にて弾性基材３６に追随して変形するように形成された反射面３７と、を有する変形反射板３５と、剛性をもち、近軸部位３５ａ及び外周部位３５ｂのうち一方の部位を支持し、近軸部位３５ａ及び外周部位３５ｂのうち他方の部位を一方の部位に対して変位可能に、変形反射板３５を保持する剛性保持部４０と、を有する。そして、曲率可変機構５１は、変形反射板３５の弾性変形領域における変形量を変更するように、他方の部位への作用を変更可能に形成されている。剛性保持部４０に一方の部位を支持された変形反射板３５に対して、他方の部位への作用を変更して変形量を変形する本構成では、剛性保持部４０により変形反射板３５の位置決めが比較的正確に行われる。故に、曲率可変機構５１による作用に応じた変形反射板３５の変形態様の再現性を、可及的に高めることができる。以上により、反射面３７の曲率ないし虚像６の表示距離を、精度良く変更することができる。

また、第１実施形態によると、曲率可変機構５１は、他方の部位に押し当てられてカムプロフィール５２ａに応じた作用を与えるカム５２と、カム５２を、他方の部位上に摺動させるように駆動するカム駆動部５４と、を有する。カム５２の押し当てによって、変形反射板３５の形状を安定化させることができるので、虚像６の表示振れを抑制することができる。

また、第１実施形態によると、カムプロフィール５２ａが楕円状であるので、カム５２の他方の部位に対する摺動を円滑化することができる。

また、第１実施形態によると、カム５２は、反射面３７とは弾性基材３６を挟んだ反対側から近軸部位３５ａに押し当てられる。こうした構成では、カム５２が表示光の光路と干渉することを抑制できる。また、近軸部位３５ａに直接的な作用を加えることで、虚像６の表示への影響度合いが大きな近軸に対する曲率制御の精度を高めることができる。

また、第１実施形態によると、ミラーユニット３２は、剛性保持部４０に設けられた回転軸部４５と連結されることにより、変形反射板３５及び剛性保持部４０の両方をまとめて回転軸ＲＡのまわりに回動駆動する回転軸駆動部４９を有する。そして、曲率可変機構５１は、剛性保持部４０に対して保持されることにより、回転軸ＲＡのまわりの回動により反射面３７の向きが変更されても、変形反射板３５との相対位置を維持可能に形成されている。反射面３７の曲率の変更は、反射面３７の向きの変更に対してと独立性を保って実現可能となる。

また、第１実施形態によると、制御部６３は、曲率可変機構５１の制御において、算出部６２により算出された虚像６の表示距離を実現する。そして算出部６２が算出する虚像６の表示距離は、視線方向の情報及び物体の情報に基づく。視認者の視線方向と物体との関係によって最適化された表示距離にて虚像６が表示されるので、視認者は、虚像６による情報を直感的に認識することができる。表示制御ユニット６１は、視認者の視線に合った認識し易い虚像６の表示を実現可能となる。

（第２実施形態）
図５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実施形態のミラーユニット２３２において収容部２４１は、第１実施形態の反射用開口部４２の機能と変形用開口部４３の機能とを、共通の１つの開口部２４２によって実現している。開口部２４２は、収容部２４１のうち反射面３７と対向する位置に形成されている。開口部２４２は、反射面３７により表示光を反射可能とするために、反射面３７を剛性保持部４０の外部へ露出させる。これと共に開口部２４２は、曲率可変機構２５１からの作用を変形反射板３５のうち外周部位３５ｂにおける外縁部３５ｃへ及ぼさせるために、変形反射板３５において当該外縁部３５ｃを剛性保持部２４０の外部へ露出させる。したがって、第２実施形態の開口部２４２の周囲には、変形反射板３５を支持する支持部は設けられていない。

収容部２４１のうち開口部２４２とは変形反射板３５を挟んだ反対側において、近軸部位３５ａと対向する位置には、開口部２４２が形成される代わりに、変形反射板３５の近軸部位３５ａを背面３８側から支持する支持部２４４が形成されている。支持部２４４は、平坦な壁状に形成され、緩衝部材２４７を介して近軸部位３５ａにおける背面３８と当接する。こうして変形反射板３５のうち近軸部位３５ａは、弾性変形と共に、反射面３７に対する垂直方向に沿って、支持部４４に対して支持された近軸部位３５ａに対して相対変位可能となる。

第２実施形態の曲率可変機構５１は、一対のカム２５２ｘ，２５２ｙ及びカム駆動部２５４を有している。一対のカム２５２ｘ，２５２ｙは、外周部位３５ｂにおける外縁部３５ｃのうち、近軸部位３５ａを反射面３７の長手方向ＬＤに挟む両側箇所、それぞれ反射面３７側から押し当てられている。一対のカム２５２ｘ，２５２ｙは、表示光の光路に極力干渉しないよう、変形反射板３５の例えば右下隅部及び左上隅部等、反射面３７の対角線上の隅部に配置されてもよい。一対のカム２５２ｘ，２５２ｙは、互いに同じカムプロフィール５２ａを有している。

カム駆動部５４は、一対のカム２５２ｘ，２５２ｙの位相を同調させるように、当該一対のカム２５２ｘ，２５２ｙを駆動する。例えば一対のカム２５２ｘ，２５２ｙのカム軸５３とモータとの間にカム２５２ｘ，２５２ｙの位相を同じくするような構成のギヤを配置することによって、一対のカム２５２ｘ，２５２ｙに同じ動きをさせることは可能である。

なお、第２実施形態では、近軸部位３５ａが「近軸部位３５ａ及び外周部位３５ｂのうち剛性保持部２４０に対して支持される一方の部位」に相当し、外周部位３５ｂが「近軸部位３５ａ及び外周部位３５ｂのうち一方の部位に対して変位可能な他方の部位」に相当する。

以上説明した第２実施形態によると、カム２５２ｘ，２５２ｙは、外周部位３５ｂのうち、近軸部位３５ａを挟んだ両側箇所に対応して一対設けられる。一対のカム２５２ｘ，２５２ｙは、互いに同じカムプロフィール５２ａをなし、位相が同調するように駆動される。こうした位相の同調により、変形反射板３５の変形における対称性を高めることができるので、虚像６に生じる歪みを低減することができる。

（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、カム５２におけるカムプロフィール５２ａは、楕円状以外の例えば卵形状であってもよい。

変形例２としては、曲率可変機構５１は、カム５２を用いて反射面３７の曲率を変化させる構成に限られない。例えば曲率可変機構５１による他方の部位への作用は、アーム等を用いた引っ張り作用であってもよい。

変形例３としては、拡大導光部３１は、さらに追加のミラーとして、曲率が固定された反射面をもつミラーを含む構成であってもよい。曲率が固定された反射面は、平面状であってもよく、凹面状であってもよく、凸面状であってもよい。ミラーの追加によって、直線的な光路を折り曲げることができるので、却ってＨＵＤ１０の体格拡大が抑制されることがある。また、搭載スペースに対してＨＵＤ１０の体格を最適化することができる。

変形例４としては、拡大導光部３１は、曲率可変機構５１を有するミラーユニット３２を複数有していてもよい。例えば曲率が変更可能な凹面状の反射面を有する第１のミラーユニットと、曲率が変更可能な凸面状の反射面を有する第２のミラーユニットとを組み合わせて、虚像６の表示距離が変更されるようにしてもよい。複数のミラーユニット３２を組み合わせることで、虚像６における収差の発生を抑制しつつ、表示距離を変更することができる。

変形例５としては、表示制御ユニット６１のうち少なくとも一部は、ＨＵＤ１０の外部において、ＨＵＤ１０とは別体として設けられてもよい。

本開示に記載の算出部、制御部及びこれらの手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置及びその手法は、専用ハードウエア論理回路により、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウエア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１：車両、３：透過部材（ウインドシールド）、６：虚像、２１：プロジェクタ、３１：拡大導光部、３２，２３２：ミラーユニット、３７：反射面、５１，２５１：曲率可変機構（表示距離可変機構）、６１：表示制御ユニット、６２：算出部、６３：制御部

Claims (9)

1. 車両（１）に用いられ、透光性を有する透過部材（３）を通して視認可能であり前記車両の外環境と重畳する虚像（６）として結像される表示光を、前記透過部材へ向けて投影する虚像表示装置であって、
   前記表示光を投射するプロジェクタ（２１）と、
   前記表示光を反射する反射面（３７）が設けられたミラーユニット（３２，２３２）を有し、前記プロジェクタからの前記表示光を前記透過部材へ前記虚像を拡大するように導光する拡大導光部（３１）と、を備え、
   前記ミラーユニットは、前記反射面の曲率を変更する曲率可変機構（５１，２５１）を有する虚像表示装置。
2. 前記ミラーユニットは、
   弾性変形可能に形成された弾性基材（３６）と、前記弾性基材の表面にて前記弾性基材に追随して変形するように形成された前記反射面と、を有する変形反射板（３５）と、
   剛性をもち、前記変形反射板の近軸部位（３５ａ）及び外周部位（３５ｂ）のうち一方の部位を支持し、前記近軸部位及び前記外周部位のうち他方の部位を一方の部位に対して変位可能に、前記変形反射板を保持する剛性保持部（４０）と、を有し、
   前記曲率可変機構は、前記変形反射板の弾性変形領域における変形量を変更するように、前記他方の部位への作用を変更可能に形成されている請求項１に記載の虚像表示装置。
3. 前記曲率可変機構は、
   前記他方の部位に押し当てられてカムプロフィール（５２ａ）に応じた前記作用を与えるカム（５２，２５２ｘ，２５２ｙ）と、
   前記カムを、前記他方の部位上に摺動させるように駆動するカム駆動部（５４）と、を有する請求項２に記載の虚像表示装置。
4. 前記カムプロフィールは、楕円状である請求項３に記載の虚像表示装置。
5. 前記一方の部位は前記外周部位であり、前記他方の部位は前記近軸部位であり、
   前記カムは、前記反射面とは前記弾性基材を挟んだ反対側から前記他方の部位に押し当てられる請求項３又は４に記載の虚像表示装置。
6. 前記一方の部位は前記近軸部位であり、前記他方の部位は前記外周部位であり、
   前記カムは、前記外周部位のうち、前記近軸部位を挟んだ両側箇所に対応して、一対設けられ、
   一対の前記カムは、互いに同じ前記カムプロフィールをなし、位相が同調するように駆動される請求項３又は４に記載の虚像表示装置。
7. 前記剛性保持部は、回転軸（ＲＡ）を構成する回転軸部（４５）を有し、
   前記ミラーユニットは、前記回転軸部と連結されることにより、前記変形反射板及び前記剛性保持部の両方をまとめて前記回転軸のまわりに回動駆動する回転軸駆動部（４９）を有し、
   前記曲率可変機構は、前記剛性保持部に対して保持されることにより、前記回転軸のまわりの回動により前記反射面の向きが変更されても、前記変形反射板との相対位置を維持可能に形成されている請求項２から６のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
8. 前記虚像の視認者の視線方向の情報及び前記車両の外環境における物体の情報を取得し、前記視線方向の情報及び前記物体の情報に基づき、前記虚像の表示距離を算出する算出部（６２）と、
   前記算出部により算出された前記虚像の表示距離に基づき、前記曲率可変機構を制御する制御部（６３）と、をさらに備える請求項１から７のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
9. 車両（１）に用いられ、当該車両の外環境と重畳する虚像（６）の表示距離を変更する表示距離可変機構（５１，２５１）を有する虚像表示装置（１０）による表示を制御する表示制御ユニットであって、
   前記虚像の視認者の視線方向の情報及び前記車両の外環境における物体の情報を取得し、前記視線方向の情報及び前記物体の情報に基づき、前記虚像の表示距離を算出する算出部（６２）と、
   前記算出部により算出された前記虚像の表示距離に基づき、前記表示距離可変機構を制御する制御部（６３）と、を備える表示制御ユニット。

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