JP6226603B2

JP6226603B2 - Head-up display

Info

Publication number: JP6226603B2
Application number: JP2013151549A
Authority: JP
Inventors: 小林　孝史; 孝史小林; 光祐白山
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2033-07-22
Also published as: JP2015022217A

Description

本発明は、観察者に虚像を視認させるヘッドアップディスプレイに関する。 The present invention relates to a head-up display that allows an observer to visually recognize a virtual image.

従来から、ヘッドアップディスプレイにより視認させる虚像の明るさを調整する技術が知られている。例えば、特許文献１には、表示器から放射された信号光をコンバイナに投射し、このコンバイナで反射された信号光により表示像を視認するよう構成したヘッドアップディスプレイが開示されている。このヘッドアップディスプレイでは、上記表示器から放射される信号光が直線偏光であり、上記表示器とコンバイナとの間には、偏光面を回転させることのできる可動式の偏光板が配置されている。 Conventionally, a technique for adjusting the brightness of a virtual image visually recognized by a head-up display is known. For example, Patent Document 1 discloses a head-up display configured to project signal light radiated from a display device on a combiner and visually recognize a display image by the signal light reflected by the combiner. In this head-up display, the signal light emitted from the display is linearly polarized light, and a movable polarizing plate capable of rotating the polarization plane is disposed between the display and the combiner. .

特開平１０−１３８７９４号公報JP-A-10-138794

特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイでは、偏光板と偏光板を回転させる回転機構が必要となるため、装置が大型化するという問題がある。さらに、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイでは、表示器が直線偏光を投射するものに限定されている。 The head-up display described in Patent Document 1 requires a rotating mechanism that rotates the polarizing plate and the polarizing plate, which causes a problem that the apparatus is increased in size. Furthermore, in the head-up display described in Patent Document 1, the display device is limited to one that projects linearly polarized light.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、観察者が視認する虚像の明るさを好適に調整することが可能なヘッドアップディスプレイを提供することを主な目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has as its main object to provide a head-up display capable of suitably adjusting the brightness of a virtual image visually recognized by an observer. To do.

請求項に記載の発明は、ヘッドアップディスプレイであって、表示像を構成する光を出射する本体部と、前記本体部に回転自在に結合され、前記光を拡散しつつ、ハーフミラーに向けて導く光学素子と、を備え、前記光学素子は、特定方向に拡散された光の強度を最大とし、該特定方向とは異なる方向に拡散された光の強度を該特定方向から離れるに伴い徐々に低下させる特性を有し、前記本体部は、前記光学素子の前記特定方向が前記ハーフミラーに向いていない時に、前記ハーフミラーに向いている時よりも、前記光の強度を減じて出射する。 The invention described in claim is a head-up display, which is rotatably coupled to a main body portion that emits light constituting a display image, and to the half mirror while diffusing the light. An optical element that guides the optical element to maximize the intensity of light diffused in a specific direction and gradually increase the intensity of light diffused in a direction different from the specific direction from the specific direction. It has a characteristic of lowering the body portion, the specific direction of the optical element when not facing the half mirror, the than when facing the half mirror, is emitted by subtracting the intensity of the light.

第１実施例に係る表示システムの構成例を示す。The structural example of the display system which concerns on 1st Example is shown. ナビゲーション装置の構成を示す。The structure of a navigation apparatus is shown. ヘッドアップディスプレイを車室内に設置した状態を模式的に示す。The state which installed the head up display in the vehicle interior is shown typically. ヘッドアップディスプレイの側面図を示す。The side view of a head up display is shown. 光源ユニットの構成を概略的に示した図である。It is the figure which showed the structure of the light source unit schematically. 光源ユニットから出射された入射光がスクリーン部の反射面で反射されることにより、各反射光が拡散する様子を示している。It shows how each reflected light is diffused by the incident light emitted from the light source unit being reflected by the reflecting surface of the screen portion. 虚像の明るさが最大となるようにスクリーン部の位置調整がなされた場合のヘッドアップディスプレイの側面図を示す。The side view of a head-up display when the position of a screen part is adjusted so that the brightness of a virtual image may become the maximum is shown. 虚像の明るさを下げるようにスクリーン部の位置調整がなされた場合のヘッドアップディスプレイの側面図を示す。The side view of a head-up display when the position of a screen part is adjusted so that the brightness of a virtual image may be reduced is shown. 第３調整部の断面図を示す。Sectional drawing of a 3rd adjustment part is shown. 第２実施例に係るヘッドアップディスプレイの側面図を示す。The side view of the head-up display which concerns on 2nd Example is shown. 光源ユニットから出射された入射光がスクリーン部を透過し、各透過光が拡散する様子を示している。It shows a state in which incident light emitted from the light source unit is transmitted through the screen and each transmitted light is diffused. 本変形例に係るヘッドアップディスプレイの構成例を示す。The structural example of the head-up display which concerns on this modification is shown.

本発明の好適な実施形態によれば、表示像を構成する光をハーフミラーにより反射し、前記表示像を虚像として観察者に視認させるヘッドアップディスプレイは、前記表示像を構成する光を投射する投射手段を有する本体部と、前記本体部に回転自在に結合され、投射された前記表示像を構成する光を拡散しつつ、前記ハーフミラーに向けて導く光学素子と、を備え、前記光学素子は、特定方向に拡散された光の強度を最大とし、該特定方向とは異なる方向に拡散された光の強度を該特定方向から離れるに伴い徐々に低下させる特性を有し、前記光学素子が回転することで、前記観察者に視認させる虚像の明るさが変化する。 According to a preferred embodiment of the present invention, the head-up display that reflects the light constituting the display image by the half mirror and causes the observer to visually recognize the display image as a virtual image projects the light constituting the display image. A main body having projection means, and an optical element that is rotatably coupled to the main body, and guides the light constituting the projected display image toward the half mirror while diffusing the light. Has the property of maximizing the intensity of light diffused in a specific direction and gradually decreasing the intensity of light diffused in a direction different from the specific direction as it leaves the specific direction. By rotating, the brightness of the virtual image visually recognized by the observer changes.

上記のヘッドアップディスプレイは、表示像を構成する光をハーフミラーにより反射し、前記表示像を虚像として観察者に視認させる。ここで、「ハーフミラー」は、入射する光の一部を反射し、一部を透過するものであって、入射光と透過光の強さが必ずしも同一でなくともよい。そして、ヘッドアップディスプレイは、本体部と、光学素子とを有する。本体部は、表示像を構成する光を投射する投射手段を有する。光学素子は、本体部に回転自在に結合され、投射された前記表示像を構成する光を拡散しつつ、ハーフミラーに向けて導く。光学素子は、特定方向に拡散された光の強度を最大とし、該特定方向とは異なる方向に拡散された光の強度を該特定方向から離れるに伴い徐々に低下させる特性を有する。そして、光学素子が回転することで、前記観察者に視認させる虚像の明るさが変化する。この態様では、ヘッドアップディスプレイは、光学素子の角度調整により、観察者に視認させる虚像の明るさを好適に変化させることができる。 The head-up display reflects light constituting a display image by a half mirror, and causes the viewer to visually recognize the display image as a virtual image. Here, the “half mirror” reflects a part of incident light and transmits a part thereof, and the incident light and the transmitted light do not necessarily have the same intensity. And a head-up display has a main-body part and an optical element. The main body has projection means for projecting light constituting the display image. The optical element is rotatably coupled to the main body, and guides the light constituting the projected display image toward the half mirror while diffusing the light. The optical element has a characteristic that maximizes the intensity of light diffused in a specific direction, and gradually decreases the intensity of light diffused in a direction different from the specific direction as the distance from the specific direction increases. Then, as the optical element rotates, the brightness of the virtual image visually recognized by the observer changes. In this aspect, the head-up display can suitably change the brightness of the virtual image visually recognized by the observer by adjusting the angle of the optical element.

上記ヘッドアップディスプレイの一態様では、前記光学素子は、当該光学素子の入射面への光の入射角と前記入射面に対する法線を挟んで反対側であり、かつ前記入射角と同一角度である反射角の方向に、反射光の強度が最大となるように前記光を反射し、前記反射角の方向から離れるに伴い前記反射光の強度を徐々に低下させる特性を有する。このような光学素子を備えることで、ヘッドアップディスプレイは、光学素子の角度調整により、観察者に視認させる虚像の明るさを好適に変化させることができる。 In one aspect of the head-up display, the optical element is opposite to the incident angle of light on the incident surface of the optical element with respect to the normal to the incident surface, and is the same angle as the incident angle. The light is reflected in the direction of the reflection angle so that the intensity of the reflected light is maximized, and the intensity of the reflected light is gradually reduced as the distance from the direction of the reflection angle increases. By providing such an optical element, the head-up display can suitably change the brightness of the virtual image visually recognized by the observer by adjusting the angle of the optical element.

上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記光学素子は、当該光学素子への光の入射角にかかわらず、入射された光を出射面の法線方向で透過光の強度が最大となるように前記光を透過させ、前記法線方向から離れるに伴い前記透過光の強度を徐々に低下させる特性を有する。このような光学素子を備えることによっても、ヘッドアップディスプレイは、光学素子の角度調整により、観察者に視認させる虚像の明るさを好適に変化させることができる。 In another aspect of the head-up display, the optical element is configured to maximize the intensity of transmitted light in the normal direction of the exit surface of the incident light regardless of the incident angle of the light to the optical element. And transmitting the light, and gradually decreasing the intensity of the transmitted light as the distance from the normal direction increases. Also by providing such an optical element, the head-up display can suitably change the brightness of the virtual image visually recognized by the observer by adjusting the angle of the optical element.

上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、ヘッドアップディスプレイは、前記光学素子の回転角を検出する検出手段を備え、前記投射手段は、前記検出手段が検出する回転角に応じて、前記表示像を構成する光の強度を変化させて投射する。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、光学素子の回転角に応じて、虚像の明るさを好適に変化させることができる。 In another aspect of the head-up display, the head-up display includes detection means for detecting a rotation angle of the optical element, and the projection means displays the display image according to the rotation angle detected by the detection means. Is projected while changing the intensity of the light constituting the. According to this aspect, the head-up display can suitably change the brightness of the virtual image according to the rotation angle of the optical element.

上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記本体部は、前記投射手段が投射する光が構成する表示像の基となる画像を変形させる変形手段を有し、前記変形手段は、前記光学素子が回転する際に生じる前記虚像の歪みを補正するように、前記表示像の基となる画像を変形させる。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、虚像の明るさ調整のために光学素子を回転させることに起因した虚像の歪みを好適に抑制することができる。 In another aspect of the head-up display, the main body has deformation means for deforming an image that is a basis of a display image formed by light projected by the projection means, and the deformation means includes the optical element. The image that is the basis of the display image is deformed so as to correct the distortion of the virtual image that occurs when the lens rotates. According to this aspect, the head-up display can suitably suppress the distortion of the virtual image caused by rotating the optical element for adjusting the brightness of the virtual image.

上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、ヘッドアップディスプレイは、前記光学素子が所定角度だけ回転する毎に音を発する角度調整部を備える。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、コンバイナの角度調整を観察者に段階的に実行させることができる。 In another aspect of the head-up display, the head-up display includes an angle adjustment unit that emits a sound each time the optical element rotates by a predetermined angle. According to this aspect, the head-up display can cause the observer to adjust the angle of the combiner step by step.

以下、図面を参照して本発明の好適な第１及び第２実施例について説明する。なお、以後において、「回転」とは、遷移する方向が時計周り及び反時計回りの両方を取り得る場合も含むものとし、かつ、可動範囲（角度）が制限されている場合も含むものとする。 Hereinafter, preferred first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, “rotation” includes the case where the transition direction can be both clockwise and counterclockwise, and also includes the case where the movable range (angle) is limited.

＜第１実施例＞
［構成］
まず、第１実施例に係る各構成について、図１〜図５を参照して説明する。 <First embodiment>
[Constitution]
First, each configuration according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

（１）システム構成
図１は、第１実施例に係る表示システム１００の構成例を示す。図１に示すように、表示システム１００は、車両Ｖｅに搭載され、ナビゲーション装置１と、ヘッドアップディスプレイ２とを備える。なお、図１に示す構成に代えて、ヘッドアップディスプレイ２には、ナビゲーション装置１に相当する機能が組み込まれていてもよい。 (1) System Configuration FIG. 1 shows a configuration example of a display system 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the display system 100 is mounted on a vehicle Ve, and includes a navigation device 1 and a head-up display 2. Instead of the configuration shown in FIG. 1, the head-up display 2 may incorporate a function corresponding to the navigation device 1.

ナビゲーション装置１は、出発地から目的地までの経路案内を行う機能などを有する。ナビゲーション装置１は、例えば、車両Ｖｅに設置される据え置き型のナビゲーション装置、ＰＮＤ（ＰｏｒｔａｂｌｅＮａｖｉｇａｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅ）、又はスマートフォンなどの携帯電話とすることができる。 The navigation device 1 has a function of performing route guidance from a departure place to a destination. The navigation device 1 can be, for example, a stationary navigation device installed in the vehicle Ve, a mobile navigation device such as a PND (Portable Navigation Device), or a smartphone.

ヘッドアップディスプレイ２は、現在位置を含む地図情報や経路案内情報、走行速度、その他運転を補助する案内情報を表示する画像（「案内画像」とも呼ぶ。）を生成し、当該案内画像を運転者の目の位置（アイポイント）から虚像として視認させる装置である。ヘッドアップディスプレイ２には、車両Ｖｅの位置、車両Ｖｅの走行速度、地図情報、及び施設データなどのナビゲーション処理に用いられる各種情報がナビゲーション装置１から供給される。 The head-up display 2 generates an image (also referred to as “guidance image”) that displays map information including the current position, route guidance information, travel speed, and other guidance information for assisting driving, and the guidance image is displayed on the driver. This is a device that allows a user to visually recognize a virtual image from the eye position (eye point). Various information used for navigation processing such as the position of the vehicle Ve, the traveling speed of the vehicle Ve, map information, and facility data is supplied to the head-up display 2 from the navigation device 1.

なお、ナビゲーション装置１がスマートフォンなどの携帯電話である場合、ナビゲーション装置１は、クレードルなどによって保持されても良い。この場合、ナビゲーション装置１は、クレードルなどを介して、ヘッドアップディスプレイ２と情報の授受を行うこととしても良い。 When the navigation device 1 is a mobile phone such as a smartphone, the navigation device 1 may be held by a cradle or the like. In this case, the navigation device 1 may exchange information with the head-up display 2 via a cradle or the like.

（２）ナビゲーション装置の構成
図２は、ナビゲーション装置１の構成を示す。図２に示すように、ナビゲーション装置１は、自立測位装置１０、ＧＰＳ受信機１８、システムコントローラ２０、ディスクドライブ３１、データ記憶ユニット３６、通信用インタフェース３７、通信装置３８、インタフェース３９、表示ユニット４０、音声出力ユニット５０、及び入力装置６０を備える。 (2) Configuration of Navigation Device FIG. 2 shows the configuration of the navigation device 1. As shown in FIG. 2, the navigation device 1 includes a self-supporting positioning device 10, a GPS receiver 18, a system controller 20, a disk drive 31, a data storage unit 36, a communication interface 37, a communication device 38, an interface 39, and a display unit 40. A voice output unit 50 and an input device 60.

自立測位装置１０は、加速度センサ１１、角速度センサ１２及び距離センサ１３を備える。加速度センサ１１は、例えば圧電素子からなり、車両Ｖｅの加速度を検出し、加速度データを出力する。角速度センサ１２は、例えば振動ジャイロからなり、車両Ｖｅの方向変換時における車両Ｖｅの角速度を検出し、角速度データ及び相対方位データを出力する。距離センサ１３は、車両Ｖｅの車輪の回転に伴って発生されているパルス信号からなる車速パルスを計測する。 The autonomous positioning device 10 includes an acceleration sensor 11, an angular velocity sensor 12, and a distance sensor 13. The acceleration sensor 11 is made of, for example, a piezoelectric element, detects the acceleration of the vehicle Ve, and outputs acceleration data. The angular velocity sensor 12 is composed of, for example, a vibrating gyroscope, detects the angular velocity of the vehicle Ve when the direction of the vehicle Ve is changed, and outputs angular velocity data and relative azimuth data. The distance sensor 13 measures a vehicle speed pulse composed of a pulse signal generated with the rotation of the wheel of the vehicle Ve.

ＧＰＳ受信機１８は、複数のＧＰＳ衛星から、測位用データを含む下り回線データを搬送する電波１９を受信する。測位用データは、緯度及び経度情報等から車両Ｖｅの絶対的な位置（「現在位置」とも呼ぶ。）を検出するために用いられる。 The GPS receiver 18 receives radio waves 19 carrying downlink data including positioning data from a plurality of GPS satellites. The positioning data is used to detect the absolute position (also referred to as “current position”) of the vehicle Ve from latitude and longitude information.

システムコントローラ２０は、インタフェース２１、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）２２、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）２３及びＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）２４を含んでおり、ナビゲーション装置１全体の制御を行う。 The system controller 20 includes an interface 21, a CPU (Central Processing Unit) 22, a ROM (Read Only Memory) 23, and a RAM (Random Access Memory) 24, and controls the entire navigation apparatus 1.

インタフェース２１は、加速度センサ１１、角速度センサ１２及び距離センサ１３並びにＧＰＳ受信機１８とのインタフェース動作を行う。そして、これらから、車速パルス、加速度データ、相対方位データ、角速度データ、ＧＰＳ測位データ、絶対方位データ等をシステムコントローラ２０に入力する。ＣＰＵ２２は、システムコントローラ２０全体を制御する。ＲＯＭ２３は、システムコントローラ２０を制御する制御プログラム等が格納された図示しない不揮発性メモリ等を有する。ＲＡＭ２４は、入力装置６０を介して使用者により予め設定された経路データ等の各種データを読み出し可能に格納したり、ＣＰＵ２２に対してワーキングエリアを提供したりする。 The interface 21 performs an interface operation with the acceleration sensor 11, the angular velocity sensor 12, the distance sensor 13, and the GPS receiver 18. From these, vehicle speed pulses, acceleration data, relative azimuth data, angular velocity data, GPS positioning data, absolute azimuth data, and the like are input to the system controller 20. The CPU 22 controls the entire system controller 20. The ROM 23 includes a nonvolatile memory (not shown) in which a control program for controlling the system controller 20 is stored. The RAM 24 stores various data such as route data preset by the user via the input device 60 so as to be readable, and provides a working area to the CPU 22.

システムコントローラ２０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ又はＤＶＤ−ＲＯＭドライブなどのディスクドライブ３１、データ記憶ユニット３６、通信用インタフェース３７、表示ユニット４０、音声出力ユニット５０及び入力装置６０は、バスライン３０を介して相互に接続されている。 A system controller 20, a disk drive 31 such as a CD-ROM drive or a DVD-ROM drive, a data storage unit 36, a communication interface 37, a display unit 40, an audio output unit 50, and an input device 60 are mutually connected via a bus line 30. It is connected to the.

ディスクドライブ３１は、システムコントローラ２０の制御の下、ＣＤ又はＤＶＤといったディスク３３から、音楽データ、映像データなどのコンテンツデータを読み出し、出力する。なお、ディスクドライブ３１は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ又はＤＶＤ−ＲＯＭドライブのうち、いずれか一方としてもよいし、ＣＤ及びＤＶＤコンパチブルのドライブとしてもよい。 The disk drive 31 reads and outputs content data such as music data and video data from a disk 33 such as a CD or DVD under the control of the system controller 20. The disk drive 31 may be either a CD-ROM drive or a DVD-ROM drive, or may be a CD and DVD compatible drive.

データ記憶ユニット３６は、例えば、ＨＤＤなどにより構成され、地図データなどのナビゲーション処理に用いられる各種データを記憶するユニットである。地図データは、道路に相当するリンクと、道路の接続部分（交差点）に相当するノードとにより表された道路データや、各施設に関する施設情報などを含む。 The data storage unit 36 is configured by, for example, an HDD and stores various data used for navigation processing such as map data. The map data includes road data represented by links corresponding to roads and nodes corresponding to road connecting portions (intersections), facility information about each facility, and the like.

通信装置３８は、例えば、ＦＭチューナやビーコンレシーバ、携帯電話や専用の通信カードなどにより構成され、通信用インタフェース３７を介して、ＶＩＣＳ（登録商標、ＶｅｈｉｃｌｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）センタから配信される渋滞や交通情報などの道路交通情報、その他の情報を受信する。また、通信装置３８は、システムコントローラ２０が決定した案内経路の情報など、ナビゲーション処理に用いられる各種情報をヘッドアップディスプレイ２に送信する。 The communication device 38 includes, for example, an FM tuner, a beacon receiver, a mobile phone, a dedicated communication card, and the like, and via a communication interface 37, traffic jams distributed from a VICS (registered trademark, Vehicle Information Communication System) center Receive road traffic information such as traffic information and other information. In addition, the communication device 38 transmits various information used for navigation processing, such as information on a guide route determined by the system controller 20, to the head-up display 2.

表示ユニット４０は、システムコントローラ２０の制御の下、各種表示データをディスプレイなどの表示装置に表示する。具体的には、システムコントローラ２０は、データ記憶ユニット３６から地図データを読み出す。表示ユニット４０は、システムコントローラ２０によってデータ記憶ユニット３６から読み出された地図データなどを表示画面上に表示する。表示ユニット４０は、バスライン３０を介してＣＰＵ２２から送られる制御データに基づいて表示ユニット４０全体の制御を行うグラフィックコントローラ４１と、ＶＲＡＭ（ＶｉｄｅｏＲＡＭ）等のメモリからなり即時表示可能な画像情報を一時的に記憶するバッファメモリ４２と、グラフィックコントローラ４１から出力される画像データに基づいて、液晶、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）等のディスプレイ４４を表示制御する表示制御部４３と、ディスプレイ４４とを備える。ディスプレイ４４は、画像表示部として機能し、例えば対角５〜１０インチ程度の液晶表示装置等からなり、車内のフロントパネル付近に装着される。 The display unit 40 displays various display data on a display device such as a display under the control of the system controller 20. Specifically, the system controller 20 reads map data from the data storage unit 36. The display unit 40 displays the map data read from the data storage unit 36 by the system controller 20 on the display screen. The display unit 40 includes a graphic controller 41 that controls the entire display unit 40 based on control data sent from the CPU 22 via the bus line 30 and a memory such as a VRAM (Video RAM), and can display image information that can be displayed immediately. A buffer memory 42 that temporarily stores, a display control unit 43 that controls display of a display 44 such as a liquid crystal display or a CRT (Cathode Ray Tube) based on image data output from the graphic controller 41, and a display 44 are provided. . The display 44 functions as an image display unit, and includes, for example, a liquid crystal display device having a diagonal size of about 5 to 10 inches and is mounted near the front panel in the vehicle.

音声出力ユニット５０は、システムコントローラ２０の制御の下、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３１又はＤＶＤ−ＲＯＭ３２、若しくはＲＡＭ２４等からバスライン３０を介して送られる音声デジタルデータのＤ／Ａ（ＤｉｇｉｔａｌｔｏＡｎａｌｏｇ）変換を行うＤ／Ａコンバータ５１と、Ｄ／Ａコンバータ５１から出力される音声アナログ信号を増幅する増幅器（ＡＭＰ）５２と、増幅された音声アナログ信号を音声に変換して車内に出力するスピーカ５３とを備えて構成されている。 The audio output unit 50 performs D / A (Digital to Analog) conversion of audio digital data sent from the CD-ROM drive 31, DVD-ROM 32, RAM 24, or the like via the bus line 30 under the control of the system controller 20. A D / A converter 51 to perform, an amplifier (AMP) 52 that amplifies the audio analog signal output from the D / A converter 51, and a speaker 53 that converts the amplified audio analog signal into sound and outputs the sound into the vehicle. It is prepared for.

入力装置６０は、各種コマンドやデータを入力するための、キー、スイッチ、ボタン、リモコン、音声入力装置等から構成されている。入力装置６０は、車内に搭載された当該車載用電子システムの本体のフロントパネルやディスプレイ４４の周囲に配置される。また、ディスプレイ４４がタッチパネル方式の場合、ディスプレイ４４の表示画面上に設けられたタッチパネルも入力装置６０として機能する。 The input device 60 includes keys, switches, buttons, a remote controller, a voice input device, and the like for inputting various commands and data. The input device 60 is disposed around the front panel and the display 44 of the main body of the in-vehicle electronic system mounted in the vehicle. When the display 44 is a touch panel system, the touch panel provided on the display screen of the display 44 also functions as the input device 60.

（３）ヘッドアップディスプレイの構成
図３は、ヘッドアップディスプレイ２を車室内に設置した状態を模式的に示す。図３は、車両の運転席を側方から見た図であり、運転者は車室内のシートに座っている。運転者の頭上には車両の外枠を形成するルーフ（板金）２７があり、その下方には車室の内装である天井２８がある。また、運転者の前方には車両のフロントガラス２５及びサンバイザ２９がある。図１では、サンバイザ２９は、天井２８に対して対向した状態（「収納状態」とも呼ぶ。）で固定されている。以後では、収納状態のサンバイザ２９が天井２８と対向する面の短手方向をＸ軸、長手方向をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な方向をＺ軸とし、各軸の正方向を図示の方向に定める。 (3) Configuration of Head-Up Display FIG. 3 schematically shows a state in which the head-up display 2 is installed in the vehicle interior. FIG. 3 is a side view of the driver's seat of the vehicle, and the driver is sitting on the seat in the passenger compartment. Above the driver's head is a roof (sheet metal) 27 that forms the outer frame of the vehicle, and below that is a ceiling 28 that is the interior of the passenger compartment. In front of the driver, there is a windshield 25 and a sun visor 29 of the vehicle. In FIG. 1, the sun visor 29 is fixed in a state of being opposed to the ceiling 28 (also referred to as “storage state”). Hereinafter, the short side of the surface of the sun visor 29 in the stowed state facing the ceiling 28 is the X axis, the long direction is the Y axis, and the direction perpendicular to the X and Y axes is the Z axis, and the positive direction of each axis is illustrated. Determine the direction.

ヘッドアップディスプレイ２は、運転者の前方斜め上方向に設置される。ヘッドアップディスプレイ２は、主に、光源ユニット６が収容された本体部４と、コンバイナ５と、スクリーン部７と、接続部材８と、クリップ部９とを備える。 The head-up display 2 is installed diagonally upward in front of the driver. The head-up display 2 mainly includes a main body portion 4 in which the light source unit 6 is accommodated, a combiner 5, a screen portion 7, a connection member 8, and a clip portion 9.

本体部４に収容された光源ユニット６は、観察者に視認させる情報を示す中間像を構成する光をスクリーン部７に向けて出射する。光源ユニット６の具体的な構成については、図５を参照して後述する。 The light source unit 6 accommodated in the main body unit 4 emits light constituting an intermediate image indicating information to be visually recognized by an observer toward the screen unit 7. A specific configuration of the light source unit 6 will be described later with reference to FIG.

コンバイナ５は、スクリーン部７で生成された中間像を構成する光が投影されると共に、その投影光を運転者のアイポイント「Ｐｅ」へ一部反射することで虚像「Ｉｖ」を観察者に視認させる光学部材である。なお、虚像Ｉｖは矢印の先端が上方向を示す。コンバイナ５の表示光の反射面は、略凹面形状を有する。これにより、コンバイナ５は、虚像Ｉｖを拡大表示させる。コンバイナ５は、本発明における「ハーフミラー」の一例である。 The combiner 5 projects the light constituting the intermediate image generated by the screen unit 7 and partially reflects the projected light to the driver's eye point “Pe”, thereby giving the virtual image “Iv” to the observer. An optical member to be visually recognized. Note that the tip of the arrow in the virtual image Iv indicates the upward direction. The display light reflecting surface of the combiner 5 has a substantially concave shape. Thereby, the combiner 5 displays the virtual image Iv in an enlarged manner. The combiner 5 is an example of the “half mirror” in the present invention.

接続部材８は、本体部４からフロントガラス２５の方向に延出し、コンバイナ５を支持する。接続部材８は、例えば一対のアームであり、本体部４の両側面に一端がそれぞれ取り付けられ、他端によりコンバイナ５を狭持する。 The connecting member 8 extends from the main body portion 4 in the direction of the windshield 25 and supports the combiner 5. The connection member 8 is, for example, a pair of arms, and one end is attached to each side surface of the main body 4, and the combiner 5 is held between the other ends.

スクリーン部７は、中間像を生成する反射型の光学部材であり、射出瞳拡大器（ＥＰＥ）として機能する。スクリーン部７は、例えば、光源ユニット６からの光が入射される面には複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイが形成され、かつ、マイクロレンズアレイと反対側の面に反射面が形成される。スクリーン部７は、本発明における「光学素子」の一例である。 The screen unit 7 is a reflective optical member that generates an intermediate image, and functions as an exit pupil expander (EPE). In the screen unit 7, for example, a microlens array in which a plurality of microlenses are arranged is formed on a surface on which light from the light source unit 6 is incident, and a reflection surface is formed on a surface opposite to the microlens array. Is done. The screen unit 7 is an example of the “optical element” in the present invention.

また、スクリーン部７は、入射角と同一角度である反射角の方向に、反射光の強度が最大となるように光を反射し、入射角と同一角度の反射角の方向から離れるに伴い反射光の強度を徐々に低下させる反射特性を有する鏡面反射型のスクリーンである。この場合、例えば、スクリーン部７の反射面には、パール系樹脂が塗布される。 Further, the screen unit 7 reflects the light in the direction of the reflection angle that is the same angle as the incident angle so that the intensity of the reflected light becomes the maximum, and reflects as it moves away from the direction of the reflection angle that is the same angle as the incident angle. It is a specular reflection type screen having a reflection characteristic that gradually reduces the intensity of light. In this case, for example, a pearl resin is applied to the reflective surface of the screen unit 7.

クリップ部９は、天井２８と対向する本体部４の上面に取り付けられ、サンバイザ２９を挟み込んだ状態で本体部４をサンバイザ２９に取り付ける。クリップ部９は、略Ｊ型に湾曲した板状の弾性体であり、サンバイザ２９を狭持する方向に付勢する弾性力を有する。 The clip part 9 is attached to the upper surface of the main body part 4 facing the ceiling 28 and attaches the main body part 4 to the sun visor 29 with the sun visor 29 sandwiched therebetween. The clip portion 9 is a plate-like elastic body that is curved in a substantially J shape, and has an elastic force that biases the sun visor 29 in the direction of nipping.

また、コンバイナ５、接続部材８、及びスクリーン部７は、それぞれ固定される回転角度（即ち傾き）が調整可能に構成される。図４は、ヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。図４は、説明便宜上、クリップ部９を図示していない。 Moreover, the combiner 5, the connection member 8, and the screen part 7 are comprised so that adjustment of the rotation angle (namely, inclination) fixed, respectively is possible. FIG. 4 shows a side view of the head-up display 2. FIG. 4 does not show the clip portion 9 for convenience of explanation.

図４に示すように、コンバイナ５は、接続部材８の一端に設けられた第１調整部８１を回転軸として、ＸＺ平面上の矢印７１及び矢印７２の両方向に回転自在である。また、接続部材８は、本体部４の前方に設けられた第２調整部８２を回転軸として、ＸＺ平面上の矢印７３及び矢印７４の両方向に回転自在である。さらに、スクリーン部７は、本体部４の後方に設けられた第３調整部８３を回転軸として、ＸＺ平面上の矢印７５及び矢印７６が示す両方向に回転自在である。そして、コンバイナ５及び接続部材８及びスクリーン部７は、回転後の任意の位置で維持される。第３調整部８３は、本発明における「角度調整部」の一例である。 As shown in FIG. 4, the combiner 5 is rotatable in both directions of an arrow 71 and an arrow 72 on the XZ plane with a first adjustment portion 81 provided at one end of the connection member 8 as a rotation axis. Further, the connection member 8 is rotatable in both directions of an arrow 73 and an arrow 74 on the XZ plane, with the second adjustment portion 82 provided in front of the main body portion 4 as a rotation axis. Furthermore, the screen unit 7 is rotatable in both directions indicated by the arrows 75 and 76 on the XZ plane, with the third adjusting unit 83 provided behind the main body unit 4 as a rotation axis. And the combiner 5, the connection member 8, and the screen part 7 are maintained in the arbitrary positions after rotation. The third adjustment unit 83 is an example of the “angle adjustment unit” in the present invention.

（４）光源ユニットの構成
図５は、光源ユニット６の構成を概略的に示した図である。図５に示すように、光源ユニット６は、光源５４と、制御部５５と、通信部５６とを有する。 (4) Configuration of Light Source Unit FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the light source unit 6. As shown in FIG. 5, the light source unit 6 includes a light source 54, a control unit 55, and a communication unit 56.

光源５４は、例えば赤色、青色及び緑色の各色のレーザ光源を有し、制御部５５の制御に基づき、コンバイナ５に照射させる表示像を構成する光（「表示光」とも呼ぶ。）を出射する。光源５４は、本発明における「投射手段」の一例である。通信部５６は、制御部５５の制御に基づき、ナビゲーション処理に用いられる各種情報をナビゲーション装置１から受信する。例えば、通信部５６は、目的地が設定されたときに、ナビゲーション装置１から案内経路の情報を受信する。 The light source 54 includes, for example, red, blue, and green laser light sources, and emits light (also referred to as “display light”) that constitutes a display image to be irradiated to the combiner 5 based on the control of the control unit 55. . The light source 54 is an example of the “projection unit” in the present invention. The communication unit 56 receives various types of information used for navigation processing from the navigation device 1 based on the control of the control unit 55. For example, the communication unit 56 receives guide route information from the navigation device 1 when a destination is set.

制御部５５は、ＣＰＵ、ＣＰＵが実行する制御プログラムやデータなどを記憶するＲＯＭ、ＣＰＵが動作する際のワークメモリとして各種データが逐次読み書きされるＲＡＭなどを有し、ヘッドアップディスプレイ２の全般的な制御を行う。例えば、制御部５５は、ナビゲーション装置１から受信した案内経路の情報等に基づき、案内画像を構成する光を光源５４に出射させることで、運転者の前方風景に重なるように案内画像をコンバイナ５に表示する。 The control unit 55 includes a CPU, a ROM that stores a control program executed by the CPU, data, and the like, and a RAM that sequentially reads and writes various data as a work memory when the CPU operates. Control. For example, the control unit 55 causes the light source 54 to emit light constituting the guide image based on the information on the guide route received from the navigation device 1, so that the guide image is superimposed on the driver's forward scenery. To display.

［明るさ調整］
ヘッドアップディスプレイ２は、スクリーン部７の反射特性を利用し、スクリーン部７の角度を調整することにより、観察者に視認させる虚像Ｉｖの明るさを調整することが可能である。これについて具体的に説明する。 [Brightness adjustment]
The head-up display 2 can adjust the brightness of the virtual image Iv to be viewed by the observer by adjusting the angle of the screen unit 7 using the reflection characteristics of the screen unit 7. This will be specifically described.

（１）スクリーン部の反射特性
スクリーン部７は、入射角と同一角度である反射角の方向に、反射光の強度が最大となるように光を反射し、入射角と同一角度の反射角の方向から離れるに伴い反射光の強度を徐々に低下させる反射特性を有する。この場合、好適には、スクリーン部７の反射面には、パール系樹脂が塗布される。この反射特性について、図６を参照して具体的に説明する。 (1) Reflection characteristics of the screen unit The screen unit 7 reflects light in the direction of the reflection angle that is the same angle as the incident angle so that the intensity of the reflected light is maximized, and has a reflection angle that is the same angle as the incident angle. It has a reflection characteristic that gradually reduces the intensity of reflected light as it moves away from the direction. In this case, a pearl resin is preferably applied to the reflective surface of the screen unit 7. This reflection characteristic will be specifically described with reference to FIG.

図６は、光源ユニット６から出射された入射光「Ｌｉ」がスクリーン部７の反射面で反射されることにより、各反射光「Ｌｒｍ」、「Ｌｒｓ」が拡散する様子を示している。ここで、反射光Ｌｒｍは、入射光Ｌｉの入射角「θｉ」と反射角「θｒ」とが等しくなるように反射された反射光を示し、反射光Ｌｒｓは、反射光Ｌｒｍ以外の反射光を示す。なお、図６では、各反射光Ｌｒｍ、Ｌｒｓを示す矢印の長さは、各反射光の強度を示す。また、図６では、反射光Ｌｒｍの反射角θｒのみが示されている。 FIG. 6 shows how the reflected light “Lrm” and “Lrs” are diffused by the incident light “Li” emitted from the light source unit 6 being reflected by the reflecting surface of the screen unit 7. Here, the reflected light Lrm indicates reflected light reflected so that the incident angle “θi” and the reflected angle “θr” of the incident light Li are equal, and the reflected light Lrs indicates reflected light other than the reflected light Lrm. Show. In FIG. 6, the length of the arrow indicating each reflected light Lrm and Lrs indicates the intensity of each reflected light. In FIG. 6, only the reflection angle θr of the reflected light Lrm is shown.

図６に示すように、反射光Ｌｒｍ、Ｌｒｓのうち、入射光Ｌｉの入射角θｉと反射角θｒとが等しくなる反射光Ｌｒｍの強度が最も高くなる。ここで、反射光Ｌｒｍは、スクリーン部７の反射面の法線８１を挟んで入射光Ｌｉの反対側に入射角θｉと等しい反射角θｒにより反射されている。また、反射光Ｌｒｍの反射角θｒと離れた反射角θｒを有する反射光Ｌｒｓほど、即ち、反射光Ｌｒｍの反射方向から離れた方向に反射される反射光Ｌｒｓほど、光の強度が小さくなる。その結果、図６の例では、反射光Ｌｒｍを示す矢印を長軸とする楕円８０により、各反射光Ｌｒｍ、Ｌｒｓの強度が規定されている。 As shown in FIG. 6, the intensity of the reflected light Lrm that makes the incident angle θi and the reflected angle θr of the incident light Li equal is the highest among the reflected lights Lrm and Lrs. Here, the reflected light Lrm is reflected at a reflection angle θr equal to the incident angle θi on the opposite side of the incident light Li across the normal line 81 of the reflecting surface of the screen unit 7. Further, the intensity of light decreases as the reflected light Lrs having a reflection angle θr away from the reflection angle θr of the reflected light Lrm, that is, the reflected light Lrs reflected in a direction away from the reflection direction of the reflected light Lrm. As a result, in the example of FIG. 6, the intensity of each reflected light Lrm, Lrs is defined by an ellipse 80 whose major axis is an arrow indicating the reflected light Lrm.

なお、スクリーン部７は、反射面にパール系樹脂が塗布される態様に限らず、他の態様により図６により示した反射特性を有してもよい。 Note that the screen unit 7 is not limited to the aspect in which the pearl resin is applied to the reflection surface, and may have the reflection characteristics shown in FIG. 6 according to another aspect.

（２）明るさ調整の具体例
次に、スクリーン部７の反射特性を利用した虚像Ｉｖの明るさ調整の具体例について、図７及び図８を参照して説明する。 (2) Specific Example of Brightness Adjustment Next, a specific example of the brightness adjustment of the virtual image Iv using the reflection characteristic of the screen unit 7 will be described with reference to FIGS.

図７は、虚像Ｉｖの明るさが最大となるようにスクリーン部７の位置調整がなされた場合のヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。この場合、入射角θｉと反射角θｒとが一致する最大強度の反射光Ｌｒｍがコンバイナ５の反射面の略中心部分に入射するように、第３調整部８３によりスクリーン部７の回転角度の調整がなされている。これにより、光の強度が強いスクリーン部７の反射光ほど、コンバイナ５の中心の近くで反射される。また、コンバイナ５は、コンバイナ５の反射面の中心部分で反射した光がアイポイントＰｅに到達するように、第１調整部８１により角度調整がなされている。従って、図７の例では、光の強度が最も強い反射光Ｌｒｍがコンバイナ５の反射面の中心部分で反射されてアイポイントＰｅに到達する。この場合、観察者は、光源ユニット６の出射光の強度を一定とした場合に最も明るい状態の虚像Ｉｖを視認することができる。 FIG. 7 is a side view of the head-up display 2 when the position of the screen unit 7 is adjusted so that the brightness of the virtual image Iv is maximized. In this case, the third adjustment unit 83 adjusts the rotation angle of the screen unit 7 so that the reflected light Lrm having the maximum intensity at which the incident angle θi and the reflection angle θr coincide with each other is incident on the substantially central portion of the reflecting surface of the combiner 5. Has been made. Thereby, the reflected light of the screen unit 7 having a higher light intensity is reflected near the center of the combiner 5. The angle of the combiner 5 is adjusted by the first adjusting unit 81 so that the light reflected by the central portion of the reflecting surface of the combiner 5 reaches the eye point Pe. Therefore, in the example of FIG. 7, the reflected light Lrm having the highest light intensity is reflected by the central portion of the reflecting surface of the combiner 5 and reaches the eye point Pe. In this case, the observer can visually recognize the virtual image Iv in the brightest state when the intensity of the emitted light from the light source unit 6 is constant.

図８は、虚像Ｉｖの明るさを図７の例と比べて下げるようにスクリーン部７の位置調整がなされた場合のヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。この場合、スクリーン部７は、ユーザ操作に基づき、図７の位置から反時計回り（即ち矢印７６が示す方向）に所定角度だけ回転している。これにより、入射角θｉと反射角θｒとが一致する最大強度の反射光Ｌｒｍがコンバイナ５の反射面に入射する位置が、コンバイナ５の反射面の中心よりも下方にずれる。その結果、反射光Ｌｒｍよりも弱い強度を有する反射光Ｌｒｓがコンバイナ５の反射面の中心部分で反射され、アイポイントＰｅに到達する。従って、図８の例では、観察者は、光源ユニット６の出射光の強度を変えることなく、虚像Ｉｖの明るさを図７の状態から下げることができる。このように、観察者は、スクリーン部７の回転角度の調整を行うことで、光源ユニット６の出射光の強度を変えることなく、虚像Ｉｖの明るさを好適に調整することができる。 FIG. 8 is a side view of the head-up display 2 when the position of the screen unit 7 is adjusted so that the brightness of the virtual image Iv is lowered as compared with the example of FIG. In this case, the screen unit 7 is rotated by a predetermined angle counterclockwise (that is, in the direction indicated by the arrow 76) from the position shown in FIG. As a result, the position at which the reflected light Lrm having the maximum incident angle θi and the reflection angle θr is incident on the reflecting surface of the combiner 5 is shifted downward from the center of the reflecting surface of the combiner 5. As a result, the reflected light Lrs having an intensity lower than that of the reflected light Lrm is reflected by the central portion of the reflecting surface of the combiner 5 and reaches the eye point Pe. Therefore, in the example of FIG. 8, the observer can lower the brightness of the virtual image Iv from the state of FIG. 7 without changing the intensity of the light emitted from the light source unit 6. Thus, the observer can adjust the brightness of the virtual image Iv suitably without changing the intensity of the emitted light from the light source unit 6 by adjusting the rotation angle of the screen unit 7.

（３）第３調整部の構造
次に、スクリーン部７の回転角度の調整に好適な第３調整部８３の構造例について説明する。好適には、第３調整部８３は、スクリーン部７の回転角度を所定角度ずつ段階的に調整可能であり、かつ、スクリーン部７を所定角度ずつ回転させるたびに音を発する構成を有するとよい。これについて、図９を参照して説明する。 (3) Structure of Third Adjustment Unit Next, a structure example of the third adjustment unit 83 suitable for adjusting the rotation angle of the screen unit 7 will be described. Preferably, the third adjustment unit 83 may be configured to adjust the rotation angle of the screen unit 7 step by step by a predetermined angle, and to generate a sound each time the screen unit 7 is rotated by a predetermined angle. . This will be described with reference to FIG.

図９は、第３調整部８３の断面図を示す。図９に示すように、第３調整部８３は、スクリーン部７の回転軸９１と、回転軸９１を収容し、回転軸９１と共に回転する円筒状の収容部９２とを有する。また、収容部９２の表面には、等間隔ごとに溝が形成された溝部９２ｕが形成されている。そして、溝部９２ｕには、バネ９０が接触している。バネ９０は、鋭角に屈曲し、溝部９２ｕの所定の溝と当接することで第３調整部８３を係止する係止部９０ａと、本体部４の筐体に固定されるコイル部９０ｂとを有する。 FIG. 9 is a cross-sectional view of the third adjustment unit 83. As shown in FIG. 9, the third adjustment unit 83 includes a rotation shaft 91 of the screen unit 7 and a cylindrical storage portion 92 that stores the rotation shaft 91 and rotates together with the rotation shaft 91. In addition, on the surface of the accommodating portion 92, a groove portion 92u in which grooves are formed at equal intervals is formed. The spring 90 is in contact with the groove 92u. The spring 90 is bent at an acute angle, and comes into contact with a predetermined groove of the groove portion 92u to lock the third adjustment portion 83, and a coil portion 90b fixed to the housing of the main body portion 4. Have.

図９に示す構成では、スクリーン部７を第３調整部８３により回転させる所定以上の力が作用するごとに、係止部９０ａが当接する溝の位置がずれる。このとき、バネ９０の弾性力により係止部９０ａが付勢された状態で次の溝に当接するため、係止部９０ａと溝との衝突音が発生する。 In the configuration shown in FIG. 9, the position of the groove with which the locking portion 90 a abuts is shifted each time a predetermined force or more that rotates the screen portion 7 by the third adjustment portion 83 is applied. At this time, since the locking portion 90a is urged by the elastic force of the spring 90, it comes into contact with the next groove, so that a collision sound between the locking portion 90a and the groove is generated.

このように、図９では、スクリーン部７は、第３調整部８３によりスクリーン部７を回転させる所定以上の力が作用するごとに、溝部９２ｕでの溝の間隔に相当する所定角度だけ回転し、かつ、音を発生する。これにより、ユーザは、虚像Ｉｖの明るさを調整するためのスクリーン部７の回転角度の調整を好適に実行することができる。なお、バネ９０の形態は、図９に示すものに限定されず、板バネなどの形態であってもよい。また、観察者は、第３調整部８３でのスクリーン部７の回転角度の調整を一度行った際、その時のスクリーン部７の角度が溝部９２ｕの端から所定個数番目にある溝の位置に対応する角度であると記憶しておくことで、次回以降では、第３調整部８３によるスクリーン部７の回転角度の調整を速やかに完了することができる。 In this way, in FIG. 9, the screen portion 7 rotates by a predetermined angle corresponding to the interval of the grooves in the groove portion 92 u each time a force exceeding a predetermined value that rotates the screen portion 7 is applied by the third adjusting portion 83. And sound is generated. Thereby, the user can suitably execute the adjustment of the rotation angle of the screen unit 7 for adjusting the brightness of the virtual image Iv. The form of the spring 90 is not limited to that shown in FIG. 9 and may be a form such as a leaf spring. In addition, when the observer once adjusts the rotation angle of the screen unit 7 by the third adjustment unit 83, the angle of the screen unit 7 at that time corresponds to the position of the groove that is the predetermined number from the end of the groove 92u. By storing that the angle is the angle to be adjusted, the adjustment of the rotation angle of the screen unit 7 by the third adjustment unit 83 can be quickly completed in the next and subsequent times.

以上説明したように、第１実施例に係るヘッドアップディスプレイ２は、表示像を構成する光をハーフミラーであるコンバイナ５により反射し、表示像を虚像Ｉｖとして観察者に視認させる。ヘッドアップディスプレイ２は、表示像を構成する光を投射する投射手段である光源ユニット６を有する本体部４と、本体部４に回転自在に結合され、投射された表示像を構成する光を拡散しつつ、コンバイナ５に向けて導く光学素子であるスクリーン部７とを備える。ここで、スクリーン部７は、入射角θｉと同一角度である反射角θｒの方向に拡散された光の強度を最大とし、当該反射角θｒの方向とは異なる方向に拡散された光の強度を当該反射角θｒの方向から離れるに伴い徐々に低下させる。これにより、ヘッドアップディスプレイ２は、スクリーン部７の回転角度の調整により、虚像Ｉｖの明るさを好適に調整することができる。 As described above, the head-up display 2 according to the first embodiment reflects the light constituting the display image by the combiner 5 that is a half mirror, and makes the display image visually recognized by the observer as the virtual image Iv. The head-up display 2 includes a main body 4 having a light source unit 6 that is a projection unit that projects light constituting a display image, and is rotatably coupled to the main body 4 to diffuse the light constituting the projected display image. However, it includes a screen portion 7 that is an optical element that leads toward the combiner 5. Here, the screen unit 7 maximizes the intensity of light diffused in the direction of the reflection angle θr, which is the same angle as the incident angle θi, and sets the intensity of light diffused in a direction different from the direction of the reflection angle θr. The distance gradually decreases as the distance from the direction of the reflection angle θr increases. Thereby, the head-up display 2 can suitably adjust the brightness of the virtual image Iv by adjusting the rotation angle of the screen unit 7.

＜第２実施例＞
図１０は、第２実施例に係るヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。図１０に示すように、第２実施例では、ヘッドアップディスプレイ２は、反射型のスクリーン部７に代えて、透過型のスクリーン部７Ａを有する点で、第１実施例と異なる。以後では、第１実施例と同様の部分については、適宜同一の符号を付し、その説明を省略する。 <Second embodiment>
FIG. 10 shows a side view of the head-up display 2 according to the second embodiment. As shown in FIG. 10, in the second embodiment, the head-up display 2 is different from the first embodiment in that the head-up display 2 has a transmissive screen portion 7A instead of the reflective screen portion 7. Henceforth, about the part similar to 1st Example, the same code | symbol is attached | subjected suitably and the description is abbreviate | omitted.

図１０に示すように、スクリーン部７Ａは、光源ユニット６とコンバイナ５との間に設けられ、本体部４内に収容されている。また、スクリーン部７Ａは、本体部４の底面から突出したレバー部７７を有する。レバー部７７は、スクリーン部７Ａの傾きを調整するための操作部である。図１０では、レバー部７７をコンバイナ５の方向に寄せた場合と、レバー部７７を光源ユニット６の方向に寄せた場合との両方のスクリーン部７Ａの状態が示されている。 As shown in FIG. 10, the screen portion 7 </ b> A is provided between the light source unit 6 and the combiner 5 and is accommodated in the main body portion 4. The screen portion 7 </ b> A has a lever portion 77 that protrudes from the bottom surface of the main body portion 4. The lever part 77 is an operation part for adjusting the inclination of the screen part 7A. FIG. 10 shows the state of the screen portion 7 </ b> A both when the lever portion 77 is moved toward the combiner 5 and when the lever portion 77 is moved toward the light source unit 6.

ここで、スクリーン部７Ａは、光の入射角θｉにかかわらず、入射された光を出射面の法線方向で透過光の強度が最大にとなるように光を透過させ、法線方向から離れるに伴い透過光の強度を徐々に低下させる透過特性を有する。図１１は、光源ユニット６から出射された入射光Ｌｉがスクリーン部７Ａを透過し、各透過光「Ｌｔｍ」、「Ｌｔｓ」が拡散する様子を示している。ここで、スクリーン部７Ａの入射面と出射面は平行であり、破線８６は入射面と出射面に対する法線である。透過光Ｌｔｍは、出射面の法線方向に透過した透過光を示し、透過光Ｌｔｓは、透過光Ｌｔｍ以外の透過光を示す。なお、図１１では、各透過光Ｌｔｍ、Ｌｔｓを示す矢印の長さは、各透過光の強度を示す。 Here, regardless of the incident angle θi of the light, the screen portion 7A transmits the incident light so that the intensity of the transmitted light becomes maximum in the normal direction of the exit surface, and moves away from the normal direction. Accordingly, it has a transmission characteristic that gradually decreases the intensity of transmitted light. FIG. 11 shows a state in which the incident light Li emitted from the light source unit 6 is transmitted through the screen portion 7A, and the transmitted lights “Ltm” and “Lts” are diffused. Here, the entrance surface and the exit surface of the screen portion 7A are parallel to each other, and the broken line 86 is a normal to the entrance surface and the exit surface. The transmitted light Ltm indicates transmitted light transmitted in the normal direction of the emission surface, and the transmitted light Lts indicates transmitted light other than the transmitted light Ltm. In FIG. 11, the length of the arrow indicating each transmitted light Ltm, Lts indicates the intensity of each transmitted light.

図１１に示すように、光の入射角θｉにかかわらず、透過光Ｌｔｍ、Ｌｔｓのうち、出射面の法線方向への透過光Ｌｔｍの強度が最も高くなる。また、透過光Ｌｔｍの透過方向から離れた方向に拡散する透過光Ｌｔｓほど、光の強度が小さくなる。その結果、図１１の例では、透過光Ｌｔｍを示す矢印を長軸とする楕円８５により、各透過光Ｌｔｍ、Ｌｔｓの強度が規定されている。 As shown in FIG. 11, the intensity of the transmitted light Ltm in the normal direction of the emission surface is the highest of the transmitted lights Ltm and Lts regardless of the incident angle θi of the light. Further, the intensity of light decreases as the transmitted light Lts diffuses in a direction away from the transmission direction of the transmitted light Ltm. As a result, in the example of FIG. 11, the intensity of each transmitted light Ltm and Lts is defined by an ellipse 85 having the major axis of the arrow indicating the transmitted light Ltm.

従って、第２実施例では、スクリーン部７Ａの回転角度を調整することで、光の強度が最大となる透過光Ｌｔｍが入射するコンバイナ５の位置を好適に調整することができる。従って、第１実施例の図７の例と同様に、透過光Ｌｔｍの入射位置をコンバイナ５の中心位置とした場合、ヘッドアップディスプレイ２は、最も明るい状態の虚像Ｉｖを観察者に視認させることができる。一方、第１実施例の図８の例と同様に、スクリーン部７Ａを傾けて透過光Ｌｔｍの入射位置をコンバイナ５の中心位置から離した場合、ヘッドアップディスプレイ２は、明るさを抑制した虚像Ｉｖを観察者に視認させることができる。従って、観察者は、レバー部７７を操作することで、光源ユニット６の出射光の強度を変えることなく、虚像Ｉｖの明るさを好適に調整することができる。 Therefore, in the second embodiment, by adjusting the rotation angle of the screen portion 7A, the position of the combiner 5 on which the transmitted light Ltm having the maximum light intensity can be adjusted appropriately. Therefore, as in the example of FIG. 7 of the first embodiment, when the incident position of the transmitted light Ltm is the center position of the combiner 5, the head-up display 2 allows the observer to visually recognize the brightest virtual image Iv. Can do. On the other hand, as in the example of FIG. 8 of the first embodiment, when the screen portion 7A is inclined and the incident position of the transmitted light Ltm is separated from the center position of the combiner 5, the head-up display 2 displays a virtual image with suppressed brightness. Iv can be visually recognized by an observer. Therefore, the observer can suitably adjust the brightness of the virtual image Iv by operating the lever portion 77 without changing the intensity of the light emitted from the light source unit 6.

以上説明したように、第２実施例に係るヘッドアップディスプレイ２は、表示像を構成する光をハーフミラーであるコンバイナ５により反射し、表示像を虚像Ｉｖとして観察者に視認させる。ヘッドアップディスプレイ２は、表示像を構成する光を投射する投射手段である光源ユニット６を有する本体部４と、本体部４に回転自在に結合され、投射された表示像を構成する光を拡散しつつ、コンバイナ５に向けて導く光学素子であるスクリーン部７Ａとを備える。ここで、スクリーン部７Ａは、光の入射角θｉにかかわらず、入射された光を出射面の法線方向で透過光の強度が最大にとなるように光を透過させ、法線方向から離れるに伴い透過光の強度を徐々に低下させる。従って、ヘッドアップディスプレイ２は、スクリーン部７Ａの角度調整により、虚像Ｉｖの明るさを好適に調整することができる。 As described above, the head-up display 2 according to the second embodiment reflects the light constituting the display image by the combiner 5 that is a half mirror, and causes the observer to visually recognize the display image as the virtual image Iv. The head-up display 2 includes a main body 4 having a light source unit 6 that is a projection unit that projects light constituting a display image, and is rotatably coupled to the main body 4 to diffuse the light constituting the projected display image. However, a screen portion 7 </ b> A that is an optical element that leads toward the combiner 5 is provided. Here, regardless of the incident angle θi of the light, the screen portion 7A transmits the incident light so that the intensity of the transmitted light becomes maximum in the normal direction of the exit surface, and moves away from the normal direction. Accordingly, the intensity of transmitted light is gradually reduced. Therefore, the head-up display 2 can suitably adjust the brightness of the virtual image Iv by adjusting the angle of the screen portion 7A.

＜変形例＞
以下、第１及び第２実施例に好適な変形例について説明する。 <Modification>
Hereinafter, modified examples suitable for the first and second embodiments will be described.

（変形例１）
図３に示すヘッドアップディスプレイ２は、クリップ部９によりサンバイザ２９に取り付けられていた。しかし、本発明が適用可能なヘッドアップディスプレイ２の設置位置は、これに限定されない。 (Modification 1)
The head-up display 2 shown in FIG. 3 was attached to the sun visor 29 by the clip portion 9. However, the installation position of the head-up display 2 to which the present invention is applicable is not limited to this.

例えば、ヘッドアップディスプレイ２は、サンバイザ２９に代えて天井２８に取り付けられてもよい。この場合、例えばサンバイザ２９を取り付けるために設けられた天井２８の取付穴（不図示）によりヘッドアップディスプレイ２が取り付けられる。 For example, the head-up display 2 may be attached to the ceiling 28 instead of the sun visor 29. In this case, for example, the head-up display 2 is attached through an attachment hole (not shown) of the ceiling 28 provided for attaching the sun visor 29.

他の例では、ヘッドアップディスプレイ２は、ダッシュボードに設置されてもよい。この場合、ヘッドアップディスプレイ２Ａは、第１実施例の図４又は第２実施例の図１０に示す構成を上下反転させた構成を有する。 In another example, the head-up display 2 may be installed on a dashboard. In this case, the head-up display 2A has a configuration obtained by vertically inverting the configuration shown in FIG. 4 of the first embodiment or FIG. 10 of the second embodiment.

なお、本実施例においては、ヘッドアップディスプレイが車両に搭載されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、航空機に搭載されてもよいし、航空機の操縦シミュレータや、ゲーム機に搭載されてもよい。 In the present embodiment, the head-up display is described as being mounted on a vehicle, but the present invention is not limited to this. For example, it may be mounted on an aircraft, or may be mounted on an aircraft operation simulator or a game machine.

（変形例２）
第１、第２実施例では、ヘッドアップディスプレイ２は、コンバイナ５を有し、コンバイナ５で反射させた光源ユニット３の出射光に基づき運転者に虚像Ｉｖを視認させていた。しかし、本発明が適用可能な構成はこれに限定されない。これに代えて、ヘッドアップディスプレイ２は、接続部材８及びコンバイナ５を有さず、フロントガラス２５で反射させた光源ユニット３の出射光に基づき運転者に虚像Ｉｖを視認させてもよい。 (Modification 2)
In the first and second embodiments, the head-up display 2 has the combiner 5 and makes the driver visually recognize the virtual image Iv based on the emitted light of the light source unit 3 reflected by the combiner 5. However, the configuration to which the present invention is applicable is not limited to this. Instead of this, the head-up display 2 does not have the connection member 8 and the combiner 5, and the driver may visually recognize the virtual image Iv based on the emitted light of the light source unit 3 reflected by the windshield 25.

図１２は、本変形例に係るヘッドアップディスプレイ２の構成例を示す。図１２に示すように、本変形例では、スクリーン部７で反射された光源ユニット６からの出射光は、フロントガラス２５により反射されることで、アイポイントＰｅに到達する。この構成であっても、ヘッドアップディスプレイ２は、フロントガラス２５を介してアイポイントＰｅに到達するスクリーン部７の反射光の強度を、第１実施例と同様にスクリーン部７の回転角度を調整することで、好適に変化させることができる。従って、観察者は、スクリーン部７を操作することで、虚像Ｉｖの明るさを好適に調整することができる。なお、本変形例は、透過型のスクリーン部７Ａを有する第２実施例に係る構成に対しても同様に適用される。 FIG. 12 shows a configuration example of the head-up display 2 according to this modification. As shown in FIG. 12, in this modification, the light emitted from the light source unit 6 reflected by the screen unit 7 is reflected by the windshield 25 and reaches the eye point Pe. Even in this configuration, the head-up display 2 adjusts the intensity of the reflected light of the screen unit 7 that reaches the eye point Pe through the windshield 25, and adjusts the rotation angle of the screen unit 7 as in the first embodiment. By doing so, it can be suitably changed. Therefore, the observer can suitably adjust the brightness of the virtual image Iv by operating the screen unit 7. The present modification is similarly applied to the configuration according to the second embodiment having the transmissive screen portion 7A.

（変形例３）
第１、第２実施例の処理に加え、光源ユニット６は、スクリーン部７又はスクリーン部７Ａの角度調整に起因した虚像Ｉｖの歪みを補正するように、スクリーン部７又はスクリーン部７Ａに投射する光が構成する表示像の基となる画像（即ち案内画像）を変形させてもよい。 (Modification 3)
In addition to the processing of the first and second embodiments, the light source unit 6 projects the screen portion 7 or the screen portion 7A so as to correct the distortion of the virtual image Iv caused by the angle adjustment of the screen portion 7 or the screen portion 7A. You may deform | transform the image (namely, guide image) used as the basis of the display image which light comprises.

一般に、虚像Ｉｖの明るさ調整のため、スクリーン部７又はスクリーン部７Ａを初期設定の位置から回転させた場合、その回転角度に応じて虚像Ｉｖに歪みが生じる。以上を勘案し、光源ユニット６は、スクリーン部７又はスクリーン部７Ａの回転角度の調整幅に応じて、スクリーン部７又はスクリーン部７Ａに投射する光が構成する表示像の基となる案内画像を変形させる。 Generally, when the screen unit 7 or the screen unit 7A is rotated from the initial position for adjusting the brightness of the virtual image Iv, the virtual image Iv is distorted according to the rotation angle. Considering the above, the light source unit 6 generates a guide image that is a basis of a display image formed by light projected onto the screen unit 7 or the screen unit 7A according to the adjustment range of the rotation angle of the screen unit 7 or the screen unit 7A. Deform.

この場合、例えば、ヘッドアップディスプレイ２は、リモートコントローラや本体部４に設けられたボタンなどの入力部を有し、当該入力部への操作量に応じて、案内画像への台形補正などを行う。他の例では、ヘッドアップディスプレイ２は、スクリーン部７又はスクリーン部７Ａの角度を検出するセンサを有し、当該センサにより検出した角度に応じて案内画像への台形補正などを行う。この例では、光源ユニット６は、上述のセンサが検出するスクリーン部７又はスクリーン部７Ａの各角度に対する適切な補正量のマップ等を、予め記憶しておき、当該マップ等を参照することで、案内画像への補正を行う。上述のマップ等は、例えば予め実験等により作成される。 In this case, for example, the head-up display 2 has an input unit such as a button provided on the remote controller or the main body unit 4 and performs keystone correction on the guide image according to the operation amount to the input unit. . In another example, the head-up display 2 includes a sensor that detects the angle of the screen unit 7 or the screen unit 7A, and performs keystone correction on the guide image according to the angle detected by the sensor. In this example, the light source unit 6 stores in advance a map or the like of an appropriate correction amount for each angle of the screen unit 7 or the screen unit 7A detected by the above-described sensor, and refers to the map or the like. Correction to the guide image is performed. The above-described map or the like is created by, for example, experiments in advance.

（変形例４）
第１実施例及び第２実施例の処理に加え、ヘッドアップディスプレイ２は、スクリーン部７又はスクリーン部７Ａの角度を検出し、検出した角度に応じて表示像の明るさ（即ち、光源ユニット６の出射光の強度）を変化させてもよい。この場合、ヘッドアップディスプレイ２は、スクリーン部７又はスクリーン部７Ａの角度を検出するセンサを有し、当該センサにより検出した角度に応じて表示像の明るさを決定する。 (Modification 4)
In addition to the processing of the first and second embodiments, the head-up display 2 detects the angle of the screen unit 7 or the screen unit 7A, and the brightness of the display image (that is, the light source unit 6) according to the detected angle. The intensity of the emitted light may be changed. In this case, the head-up display 2 includes a sensor that detects the angle of the screen unit 7 or the screen unit 7A, and determines the brightness of the display image according to the angle detected by the sensor.

好適には、ヘッドアップディスプレイ２は、第１実施例の場合、スクリーン部７での反射光のうち強度が最も高い反射光Ｌｒｍがコンバイナ５の中心に入射するようなスクリーン部７の角度のとき（即ち図７に示すとき）に、表示像の明るさを最大にする。そして、ヘッドアップディスプレイ２は、表示像の明るさを最大にする角度からスクリーン部７の角度が離れるに従い、これらの角度差に応じて表示像の明るさを減じる。同様に、第２実施例の場合、ヘッドアップディスプレイ２は、スクリーン部７Ａの透過光のうち強度が最も高い透過光Ｌｔｍがコンバイナ５の中心に入射するようなスクリーン部７Ａの角度のときに、表示像の明るさを最大にする。そして、ヘッドアップディスプレイ２は、表示像の明るさを最大にする角度からスクリーン部７Ａの角度が離れるに従い、これらの角度差に応じて表示像の明るさを減じる。 Preferably, in the case of the first embodiment, the head-up display 2 has an angle of the screen unit 7 such that the reflected light Lrm having the highest intensity among the reflected light from the screen unit 7 is incident on the center of the combiner 5. (That is, when it is shown in FIG. 7), the brightness of the display image is maximized. The head-up display 2 reduces the brightness of the display image in accordance with the angle difference as the angle of the screen unit 7 moves away from the angle that maximizes the brightness of the display image. Similarly, in the case of the second embodiment, the head-up display 2 has an angle of the screen portion 7A at which the transmitted light Ltm having the highest intensity among the transmitted light of the screen portion 7A is incident on the center of the combiner 5. Maximize the brightness of the display image. The head-up display 2 reduces the brightness of the display image in accordance with the angle difference as the angle of the screen portion 7A increases from the angle that maximizes the brightness of the display image.

この例によれば、ヘッドアップディスプレイ２は、スクリーン部７の回転角度の単位当たりの調整幅に対する虚像Ｉｖの明るさの変化量を大きくすることができる。従って、観察者は、スクリーン部７の回転角度を変える操作を行うだけで、虚像Ｉｖの明るさを好適に調整することができる。 According to this example, the head-up display 2 can increase the amount of change in brightness of the virtual image Iv with respect to the adjustment width per unit of the rotation angle of the screen unit 7. Therefore, the observer can suitably adjust the brightness of the virtual image Iv only by changing the rotation angle of the screen unit 7.

（変形例５）
第１実施例及び第２実施例の処理に加え、ヘッドアップディスプレイ２は、ユーザ操作に応じて表示像の明るさを変化させてもよい。この場合、ヘッドアップディスプレイ２は、リモートコントローラや本体部４に設けられたボタンなどの入力部を有し、当該入力部への操作量に応じて、表示像の明るさを変化させる。 (Modification 5)
In addition to the processing of the first and second embodiments, the head-up display 2 may change the brightness of the display image in accordance with a user operation. In this case, the head-up display 2 has an input unit such as a button provided on the remote controller or the main unit 4 and changes the brightness of the display image according to the amount of operation to the input unit.

ここで、光源５４が半導体レーザの場合、キンクの影響を受ける低輝度の範囲では、表示像の明るさを的確に制御するのが困難である。以上を勘案し、好適には、ヘッドアップディスプレイ２は、低輝度となる範囲を除くキンクの影響がない範囲（例えば最大出力の１００％〜５０％）内に限り、入力部への操作量に応じた表示像の明るさの調整を可能にする。そして、ユーザは、入力部への操作により調整可能な表示像の明るさの範囲を超えて虚像Ｉｖの明るさを下げたい場合に、スクリーン部７又はスクリーン部７Ａの回転角度を調整する。これにより、ヘッドアップディスプレイ２は、キンクの影響を受けることなく、表示像の明るさを好適に調整することができる。 Here, when the light source 54 is a semiconductor laser, it is difficult to accurately control the brightness of the display image in the low luminance range affected by the kink. In consideration of the above, preferably, the head-up display 2 has an operation amount to the input unit only within a range not affected by the kink (for example, 100% to 50% of the maximum output) except the range where the luminance is low. The brightness of the display image can be adjusted accordingly. When the user wants to reduce the brightness of the virtual image Iv beyond the range of brightness of the display image that can be adjusted by operating the input unit, the user adjusts the rotation angle of the screen unit 7 or the screen unit 7A. Thereby, the head-up display 2 can adjust the brightness of a display image suitably, without receiving the influence of a kink.

なお、ヘッドアップディスプレイ２は、ユーザ操作による表示像の明るさ調整に代えて、又はこれに加えて、照度センサなどにより検知した外界の明るさ（照度）に応じて表示像の明るさを変化させてもよい。この場合であっても、ヘッドアップディスプレイ２は、低輝度となる範囲を除くキンクの影響がない範囲内に限り、表示像の明るさを変化させる。 The head-up display 2 changes the brightness of the display image according to the brightness (illuminance) of the outside world detected by an illuminance sensor or the like instead of or in addition to the brightness adjustment of the display image by a user operation. You may let them. Even in this case, the head-up display 2 changes the brightness of the display image only within a range that is not affected by the kink except the range where the luminance is low.

１ナビゲーション装置
２ヘッドアップディスプレイ
４本体部
５コンバイナ
６光源ユニット
８接続部材
２５フロントガラス
１００表示システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Navigation apparatus 2 Head-up display 4 Main-body part 5 Combiner 6 Light source unit 8 Connection member 25 Windshield 100 Display system

Claims

A main body that emits light constituting a display image ;
An optical element that is rotatably coupled to the main body and guides the light toward the half mirror while diffusing the light;
With
The optical element, the intensity of light diffused in a specific direction is maximum, the intensity of light diffused in a direction different from the said specific direction have a property to gradually decrease with distance from the specific direction,
The main body unit emits light with a reduced intensity of light when the specific direction of the optical element is not directed to the half mirror than when it is directed to the half mirror. .

A detecting means for detecting a rotation angle of the optical element;
2. The head-up display according to claim 1, wherein the main body emits the light by changing the intensity of the light according to a rotation angle detected by the detection unit.

The optical element is opposite to the incident angle of light to the incident surface of the optical element and the normal to the incident surface, and in the direction of the reflection angle that is the same angle as the incident angle, 3. The head-up according to claim 1, wherein the head-up has a characteristic of reflecting the light so that the intensity becomes maximum and gradually decreasing the intensity of the reflected light as the distance from the reflection angle direction increases. display.

The optical element transmits the light so that the intensity of transmitted light is maximized in the normal direction of the exit surface regardless of the incident angle of the light to the optical element, and the normal direction The head-up display according to claim 1, wherein the head-up display has a characteristic of gradually decreasing the intensity of the transmitted light as the distance from the head increases.

The main body has deformation means for deforming an image serving as a base of a display image formed by light emitted from the main body ,
Said deformation means such that said optical element to correct the distortion of the virtual image generated when the rotating any one of claims 1 to 4, characterized in that deforming the image on which to base the display image Head-up display according to the

The head-up display according to any one of claims 1 to 5 , further comprising an angle adjusting unit that emits a sound each time the optical element rotates by a predetermined angle.