JPWO2015019401A1 - 虚像表示装置 - Google Patents
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Abstract
ヘッドアップディスプレイ2は、ハーフミラーとして機能するコンバイナ5により光学的に反射された画像を虚像Ivとして観察者に視認させ、本体部4と、取付部9とを有する。本体部4は、画像を投影する光源54を有する。取付部9は、車両Veに備え付けのサンバイザ29に対して本体部4を取付ける。この場合、取付部9は、車両Veのヨー方向に沿って本体部4の取付角度を調整する角度調整機構として機能するヨー調整ホルダ91及びガイド部94を有する。
Description
本発明は、観察者に虚像を視認させる虚像表示装置に関する。
従来から、車室内に取り付け可能なヘッドアップディスプレイが知られている。例えば、特許文献1には、サンバイザに代えて車室内の天井部に取り付け可能なヘッドアップディスプレイが開示されている。
サンバイザに代えてヘッドアップディスプレイを取り付ける場合、ヘッドアップディスプレイを取り付けるためにサンバイザを取り外す必要がある。この場合、サンバイザの取り外しを含めたヘッドアップディスプレイの設置に手間がかかり、かつ、ヘッドアップディスプレイの使用時にはサンバイザが使用できないという問題があった。
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、サンバイザに好適に取り付け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。
請求項に記載の発明は、ハーフミラーにより光学的に反射された画像を虚像として観察者に視認させる虚像表示装置であって、前記画像を投影する投影部を有する本体部と、移動体に備え付けのサンバイザに対して前記本体部を取付ける取付手段と、を有し、前記取付手段は、前記本体部が当該取付手段により前記サンバイザに取付けられた場合に、前記移動体のヨー方向に沿って前記本体部の取付角度を調整自在とする角度調整機構を備えることを特徴とする。
本発明の好適な実施形態によれば、ハーフミラーにより光学的に反射された画像を虚像として観察者に視認させる虚像表示装置であって、前記画像を投影する投影部を有する本体部と、移動体に備え付けのサンバイザに対して前記本体部を取付ける取付手段と、を有し、前記取付手段は、前記本体部が当該取付手段により前記サンバイザに取付けられた場合に、前記移動体のヨー方向に沿って前記本体部の取付角度を調整自在とする角度調整機構を備える。
上記の虚像表示装置は、ハーフミラーにより光学的に反射された画像を虚像として観察者に視認させ、本体部と、取付手段とを有する。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。本体部は、画像を投影する投影部を有する。取付手段は、移動体に備え付けのサンバイザに対して本体部を取付ける。この場合、取付手段は、移動体のヨー方向に沿って本体部の取付角度を調整自在とする角度調整機構を備える。
一般に、サンバイザの長手方向が必ずしも移動体の進行方向と垂直となるようにサンバイザが備え付けられていない場合がある。この場合、サンバイザに取り付けられた本体部は、観察者が虚像を最適な位置で視認可能な位置よりも、移動体のヨー方向にずれて設置されてしまう。これに対し、上記態様の虚像表示装置は、移動体のヨー方向に沿って本体部の取付角度を調整することができるため、サンバイザが備え付けられた位置によらず、虚像を適切に観察者に視認させることができる。
上記虚像表示装置の一態様では、前記取付手段は、前記本体部を前記サンバイザの短手方向にスライド自在とするスライド機構をさらに備え、前記角度調整機構は、スライド機構により本体部が前記移動体のフロントガラスから遠ざかる方向にスライドされた場合には、前記本体部を予め設定された方向に向ける。この態様により、虚像表示装置は、サンバイザをフロントガラス方向に回転させる際にサンバイザの回転を阻害するのを防いだり、サンバイザの使用時に不要に視界を遮るのを好適に抑制したりすることができる。
上記虚像表示装置の他の一態様では、前記角度調整機構は、スライド機構により本体部が前記移動体のフロントガラスから遠ざかる方向にスライドされた場合には、前記画像を構成する光の出射方向が前記サンバイザの支持軸と垂直となる方向に前記本体部を向ける。この態様により、虚像表示装置は、サンバイザの使用時にサンバイザの裏から突出した虚像表示装置の角等により観察者の視界を不要に遮るのを好適に抑制することができる。
上記虚像表示装置の他の一態様では、前記スライド機構はスライドの可動範囲を有し、前記可動範囲内において前記本体部が前記移動体のフロントガラスに最も近い位置にスライドされた場合に、前記本体部の重心が前記サンバイザの支持軸の近傍となるように構成されており、前記角度調整機構は、スライド機構により本体部が前記移動体のフロントガラスに最も近い位置にスライドされた場合に、前記ヨー方向に沿って前記本体部の取付角度を調整自在とする。この態様では、本体部がフロントガラスに最も近くスライドされた位置(「フロントガラス近傍位置」とも呼ぶ。)において、本体部の重心がサンバイザの支持軸の近傍となる。従って、フロントガラス近傍位置で虚像表示装置を使用することで、本体部の重さに起因したサンバイザの振動を最小限に抑制することができる。さらに、この態様では、フロントガラス近傍位置において本体部のヨー方向における取付角度が調整可能であることから、本体部がフロントガラス近傍位置にあるときに虚像表示装置を好適に使用することができる。
上記虚像表示装置の他の一態様では、虚像表示装置は、前記ハーフミラーとして機能するコンバイナをさらに有する。この態様により、虚像表示装置は、好適に観察者に虚像を視認させることができる。
以下、図面を参照して本発明の好適な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。
[基本構成]
まず、実施例に係る基本構成について、図1〜図5を参照して説明する。
まず、実施例に係る基本構成について、図1〜図5を参照して説明する。
(1)システム構成
図1は、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。
図1は、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。
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(Portable Navigation Device)、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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
システムコントローラ20は、インタフェース21、CPU(Central Processing Unit)22、ROM(Read Only Memory)23及びRAM(Random Access Memory)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。
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。
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。
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。
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。
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、Vehicle Information Communication System)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。
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(Video RAM)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(Cathode Ray Tube)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。
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(Digital to Analog)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。
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。
(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。サンバイザ29は、サンバイザ支持軸80を回転軸として回転自在である。以後では、収納状態のサンバイザ29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。
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。サンバイザ29は、サンバイザ支持軸80を回転軸として回転自在である。以後では、収納状態のサンバイザ29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。
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、取付部9とを備える。
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。
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。
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。
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。なお、本実施例においては、スクリーン部7は反射型の光学部材としているが、他の例として透過型の光学部材であってもよい。この場合も、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ることで、光源ユニット6から入射される光に対して射出瞳拡大器として機能し、コンバイナ5に向けて表示像を構成する光を出射する。
取付部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。取付部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。取付部9は、本発明における「取付手段」の一例である。
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、取付部9を図示していない。
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。
(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。
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。
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「投影部」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。
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。
[ヨー角調整機能及びスライド機能]
次に、ヘッドアップディスプレイ2が有する機能の詳細について説明する。本体部4は、車両Veのヨー方向での取付部9への取付角度(単に「ヨー角」とも呼ぶ。)の調整が可能なヨー角調整機能と、サンバイザ29の使用時に、観察者から見てサンバイザ29の裏側に隠れるように取付部9に対してスライド可能なスライド機能とを有する。これにより、ヘッドアップディスプレイ2は、コンバイナ5が運転者の視線と垂直になるようにヨー角を適切に調整可能にすると共に、サンバイザ29の使用時に運転者の視界がヘッドアップディスプレイ2により妨げられるのを好適に抑制する。
次に、ヘッドアップディスプレイ2が有する機能の詳細について説明する。本体部4は、車両Veのヨー方向での取付部9への取付角度(単に「ヨー角」とも呼ぶ。)の調整が可能なヨー角調整機能と、サンバイザ29の使用時に、観察者から見てサンバイザ29の裏側に隠れるように取付部9に対してスライド可能なスライド機能とを有する。これにより、ヘッドアップディスプレイ2は、コンバイナ5が運転者の視線と垂直になるようにヨー角を適切に調整可能にすると共に、サンバイザ29の使用時に運転者の視界がヘッドアップディスプレイ2により妨げられるのを好適に抑制する。
(1)基本構成
上述したヨー角調整機能及びスライド機能を実現するためのヘッドアップディスプレイ2の基本構成について、図6及び図7を参照して説明する。図6は、ヘッドアップディスプレイ2の一部を分解した斜視図の一例を示す。
上述したヨー角調整機能及びスライド機能を実現するためのヘッドアップディスプレイ2の基本構成について、図6及び図7を参照して説明する。図6は、ヘッドアップディスプレイ2の一部を分解した斜視図の一例を示す。
図6に示すように、本体部4の上面には、取付部9と接続するための土台部45が形成されている。土台部45には、取付部9にスライド自在に嵌め込まれる頭付スタッド46a、46bが表示光の出射方向と平行になるように並べて設けられている。
また、取付部9の側面部90aには、ヨー調整ホルダ91が取り付けられる。ヨー調整ホルダ91は、側面部90aに取り付けられる留め具が挿通される楕円形状の孔99を有し、取付部9に取り付けられた状態で、当該孔99の長径方向であるY軸方向に沿って所定幅だけスライド自在である。ヨー調整ホルダ91は、取付部9に取り付けられた状態で取付部9の底面部90cに延在する溝部93を有する。後述のように、溝部93には、頭付スタッド46aが嵌め込まれる。
また、取付部9の底面部90cには、ユーザが本体部4をスライドさせる際に操作するレバー部92が取り付けられている。後述するように、レバー部92は、XY平面上を回転自在であり、頭付スタッド46bが嵌め込まれる。
図7(a)、(b)は、取付部9の底面部90cを正面から観察した図である。なお、図7(b)では、土台部45が取付部9に取り付けられた場合の土台部45及び頭付スタッド46a、46bの位置を破線により仮想的に示している。
図7(a)、(b)に示すように、底面部90cには、頭付スタッド46a、46bが嵌め込まれるレールRが設けられたガイド部94が取り付けられている。この場合、頭付スタッド46a、46bの頭部は、X軸負方向側のレールRの端から底面部90cとガイド部94との間に通される。レールRは、嵌め込まれた頭付スタッド46a、46bの移動を規制する。レールRは、サンバイザ29の短手方向であるX軸方向に沿って直線状に形成された第1レールR1と、第1レールR1からY軸方向の幅が徐々に広がる三角形状を有する第2レールR2とを含む。
また、レバー部92は、底面部90cに対して留め具97により固定され、留め具97を軸として矢印78及び矢印79が示す両方向に回転可能である。また、レバー部92は、頭付スタッド46bが挿通するための挿通孔96を有する。頭付スタッド46bは、挿通孔96に挿通した状態でレールRに嵌め込まれる。挿通孔96を含むレバー部92の一部は、ガイド部94と土台部45とによって挟まれる。留め具97の位置は、レバー部92を回転させた場合に挿通孔96がレールR上を移動する位置に設定されている。
そして、レバー部92が矢印78の方向に操作された場合、挿通孔96を挿通する頭付スタッド46bがX軸負方向に移動する圧力が加えられ、その結果、本体部4は、レールRに沿ってX軸負方向に移動する。一方、レバー部92が矢印79の方向に操作された場合、挿通孔96を挿通する頭付スタッド46bがX軸正方向に移動する圧力が加えられ、その結果、本体部4は、レールRに沿ってX軸正方向に移動する。
なお、ヨー調整ホルダ91及びガイド部94は、本発明における「角度調整機構」として機能する。また、レバー部92及びガイド部94は、本発明における「スライド機構」として機能する。
(2)ヨー角調整機能
ヘッドアップディスプレイ2は、土台部45がX軸正方向に最もスライドした状態で、本体部4のヨー角の調整が可能である。これについて、図8を参照して説明する。以後では、第1レールR1と、頭付スタッド46a、46bを結ぶ方向とが平行になる本体部4のヨー角(図7(b)参照)を、「基準ヨー角」とも呼ぶ。
ヘッドアップディスプレイ2は、土台部45がX軸正方向に最もスライドした状態で、本体部4のヨー角の調整が可能である。これについて、図8を参照して説明する。以後では、第1レールR1と、頭付スタッド46a、46bを結ぶ方向とが平行になる本体部4のヨー角(図7(b)参照)を、「基準ヨー角」とも呼ぶ。
図8(a)は、本体部4が基準ヨー角から所定角度「θ1」だけ時計周りにXY平面上を回転した状態を示す。また、図8(b)は、本体部4が基準ヨー角から所定角度「θ2」だけ反時計周りにXY平面上を回転した状態を示す。
図8(a)、(b)の例では、ユーザは、レバー部92を矢印79の方向に回転させることにより、土台部45をレールRに沿ってX軸正方向に最大限寄せている。これにより、頭付スタッド46aは、第2レールR2により規制された範囲内に存在し、ヨー調整ホルダ91の溝部93に嵌め込まれる。
ここで、第2レールR2は、X軸正方向に向かってY軸方向の幅が広がる三角形状を有する。また、ヨー調整ホルダ91は、図6で示した孔99の形状により規制された範囲内でY軸方向にスライド自在である。従って、この場合、頭付スタッド46aは、溝部93に嵌め込まれた状態で、第2レールR2により規制された範囲内でY軸方向にヨー調整ホルダ91と共に移動自在である。そして、図8(a)の例では、第1レールR1の延長線上よりもY軸正方向に寄せられており、図8(b)の例では、第1レールR1の延長線上よりもY軸負方向に寄せられている。
そして、図8(a)の例では、頭付スタッド46aが第1レールR1の延長線上よりもY軸正方向側に存在しているため、頭付スタッド46a、46bが並ぶ方向がX軸正方向に対して時計回りに角度θ1だけずれている。その結果、土台部45が取付部9に対して角度θ1だけ時計周りに傾いている。一方、図8(b)の例では、頭付スタッド46aが第1レールR1の延長線上よりもY軸負方向側に存在しているため、頭付スタッド46a、46bが並ぶ方向がX軸正方向に対して反時計回りに角度θ2だけずれる。その結果、土台部45が角度θ2だけ反時計周りに傾いている。
このように、ヘッドアップディスプレイ2は、土台部45を含む本体部4をX軸正方向に最大限寄せた状態、即ち本体部4をフロントガラス25に最も近い位置にスライドさせた状態で、本体部4のヨー角を調整可能に構成される。従って、サンバイザ支持軸80の延在方向であるY軸方向が車両Veの進行方向と垂直でない場合であっても、ユーザは、本体部4のヨー角を調整し、虚像Ivの視認性を向上させることができる。
(3)スライド機能
図8の状態から本体部4をX軸負方向(即ちフロントガラス25から遠ざかる方向)にスライドさせる場合、表示光の出射方向に並んだ頭付スタッド46a、46bは共にサンバイザ29の短手方向に延在する第1レールR1により可動範囲が規制される。その結果、本体部4は、表示光の出射方向がサンバイザ支持軸80の延在方向と垂直になるように向けられる。これについて、図9及び図10を参照して説明する。
図8の状態から本体部4をX軸負方向(即ちフロントガラス25から遠ざかる方向)にスライドさせる場合、表示光の出射方向に並んだ頭付スタッド46a、46bは共にサンバイザ29の短手方向に延在する第1レールR1により可動範囲が規制される。その結果、本体部4は、表示光の出射方向がサンバイザ支持軸80の延在方向と垂直になるように向けられる。これについて、図9及び図10を参照して説明する。
図9(a)、(b)は、図8(b)の状態から本体部4をスライドさせる前後のヘッドアップディスプレイ2の上面図を示す。図9(a)、(b)の例では、サンバイザ支持軸80と平行なY軸方向が車両の進行方向に対して角度θ2だけ反時計回りにずれている。なお、説明の便宜上、図9(a)、(b)では、サンバイザ支持軸80の位置を線分96により示している。
まず、ヘッドアップディスプレイ2の使用時では、ユーザは、図9(a)に示すように、表示光の出射方向が車両の進行方向と同一になるように、本体部4のヨー角を調整する。その結果、図9(a)の例では、コンバイナ5の長手方向は、サンバイザ支持軸80を示す線分96に対して角度θ2だけ時計周りにずれる。
一方、サンバイザ29の使用時では、ユーザは、本体部4がフロントガラス25に当接するのを防ぐため、図9(b)に示すように、本体部4を距離「L1」だけX軸負方向にスライドさせる。この場合、図8(b)を用いて前述したように、表示光の出射方向と平行に並べられた頭付スタッド46a、46bの可動範囲は、第1レールR1によりX軸方向に規制されている。従って、図9(b)の例では、本体部4は、表示光の出射方向がサンバイザ支持軸80と垂直になるように、言い換えるとコンバイナ5の長手方向がサンバイザ支持軸80と平行になるように向けられている。これにより、サンバイザ29の使用時に、サンバイザ29からヘッドアップディスプレイ2の一部が突出することに起因して、運転者の視界が遮られるのを好適に抑制する。これについて、図10を参照して説明する。
図10(a)は、本体部4をスライドする前の図9(a)に示す状態(「スライド前状態」とも呼ぶ。)において、サンバイザ29をフロントガラス25の方向に回転させた場合のヘッドアップディスプレイ2の側面図を示す。また、図10(b)は、本体部4をスライドした後の図9(b)に示す状態(「スライド後状態」とも呼ぶ。)において、サンバイザ29をフロントガラス25の方向に回転させた場合のヘッドアップディスプレイ2の側面図を示す。なお、図10(a)、(b)では、接続部材8及びスクリーン部7は、それぞれ、第2調整部82及び第3調整部83を回転軸とした回転移動により、本体部4に対して折り畳まれている。
スライド前状態では、本体部4は、取付部9及びサンバイザ29に対して、フロントガラス25側に突き出た位置にある。従って、この状態でサンバイザ29をフロントガラス25側に回転させようとすると、図10(a)に示すように、フロントガラス25に本体部4が当接してしまい、サンバイザ29を適切に使用することができない。
一方、スライド後状態では、本体部4が表示光の出射方向と逆方向にスライドしていることから、本体部4は、取付部9及びサンバイザ29に対して、フロントガラス25側に突き出ていない。従って、図10(b)に示すように、スライド後の状態では、ヘッドアップディスプレイ2は、サンバイザ29をフロントガラス25側に好適に回転させることができる。
また、スライド後状態では、本体部4のヨー角が基準ヨー角となるように本体部4が向けられている。これにより、図10(b)に示すように、スライド後状態において、サンバイザ29と本体部4の略全体とが対向する。従って、この場合、サンバイザ29の使用時に運転者が前方を観察した場合に、サンバイザ29に対して本体部4が傾いていることに起因して、本体部4の角がサンバイザ29の下端又は上端からはみ出して見えるのを防ぐことができる。従って、運転者は、ヘッドアップディスプレイ2により視界が妨げられることなく、サンバイザ29を好適に使用することができる。
以上説明したように、ヘッドアップディスプレイ2は、ハーフミラーとして機能するコンバイナ5により光学的に反射された画像を虚像Ivとして観察者に視認させ、本体部4と、取付部9とを有する。本体部4は、画像を投影する光源54を有する。取付部9は、車両Veに備え付けのサンバイザ29に対して本体部4を取付ける。この場合、取付部9は、車両Veのヨー方向に沿って本体部4の取付角度を調整する角度調整機構として機能するヨー調整ホルダ91及びガイド部94を有する。これにより、ヘッドアップディスプレイ2は、本体部4のヨー角を調整して、虚像Ivを適切に観察者に視認させることができる。
[変形例]
以下、上述の実施例に好適な変形例について説明する。以下に説明する変形例は、任意に組み合わせて上述の実施例に適用してもよい。
以下、上述の実施例に好適な変形例について説明する。以下に説明する変形例は、任意に組み合わせて上述の実施例に適用してもよい。
(変形例1)
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。
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。
図11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11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、「(1)基本構成」のセクションで説明した図6〜図7と同様の構成を有することにより、ヨー角の調整が可能なヨー角調整機能と、本体部4がサンバイザ29に隠れるようにスライド可能なスライド機能とを有する。これにより、ヘッドアップディスプレイ2は、本体部4のヨー角を適切に調整可能とし、かつ、サンバイザ29の使用時に運転者の視界がヘッドアップディスプレイ2により妨げられるのを好適に抑制することができる。
(変形例2)
好適には、ヘッドアップディスプレイ2の使用時では、ヘッドアップディスプレイ2の重心は、サンバイザ支持軸80の近傍になるように設定されるとよい。
好適には、ヘッドアップディスプレイ2の使用時では、ヘッドアップディスプレイ2の重心は、サンバイザ支持軸80の近傍になるように設定されるとよい。
図12は、本変形例におけるヘッドアップディスプレイ2の側面図を示す。図12の例では、本体部4のスライド前状態、即ち、本体部4がX軸正方向に最大限突出した状態において、ヘッドアップディスプレイ2の重心「G1」は、サンバイザ支持軸80の略真下(即ちX軸方向において重なる位置)に存在する。この場合、本体部4がスライド可能な範囲内で、サンバイザ支持軸80と、ヘッドアップディスプレイ2の重心G1との距離が最小となり、重心G1がサンバイザ支持軸80の近傍に位置する。この場合、ヘッドアップディスプレイ2の重量によりサンバイザ29を回転させようとする力(モーメント)が小さくなる。これにより、車両の振動に起因してヘッドアップディスプレイ2の重量によりサンバイザ29が大きく振動するのを好適に抑制することができる。
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
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
請求項に記載の発明は、移動体のサンバイザに取り付けられて使用され、画像を虚像として観察者に視認させる虚像表示装置であって、前記画像を投影する投影部を有する本体部を備え、前記本体部は、前記移動体のヨー方向に沿って前記本体部の取付角度を調整自在とすることを特徴とする。
Claims (5)
- ハーフミラーにより光学的に反射された画像を虚像として観察者に視認させる虚像表示装置であって、
前記画像を投影する投影部を有する本体部と、
移動体に備え付けのサンバイザに対して前記本体部を取付ける取付手段と、
を有し、
前記取付手段は、前記本体部が当該取付手段により前記サンバイザに取付けられた場合に、前記移動体のヨー方向に沿って前記本体部の取付角度を調整自在とする角度調整機構を備えることを特徴とする虚像表示装置。 - 前記取付手段は、前記本体部を前記サンバイザの短手方向にスライド自在とするスライド機構をさらに備え、
前記角度調整機構は、スライド機構により本体部が前記移動体のフロントガラスから遠ざかる方向にスライドされた場合には、前記本体部を予め設定された方向に向けることを特徴とする請求項1に記載の虚像表示装置。 - 前記角度調整機構は、スライド機構により本体部が前記移動体のフロントガラスから遠ざかる方向にスライドされた場合には、前記画像を構成する光の出射方向が前記サンバイザの支持軸と垂直となる方向に前記本体部を向けることを特徴とする請求項2に記載の虚像表示装置。
- 前記スライド機構はスライドの可動範囲を有し、前記可動範囲内において前記本体部が前記移動体のフロントガラスに最も近い位置にスライドされた場合に、前記本体部の重心が前記サンバイザの支持軸の近傍となるように構成されており、
前記角度調整機構は、スライド機構により本体部が前記移動体のフロントガラスに最も近い位置にスライドされた場合に、前記ヨー方向に沿って前記本体部の取付角度を調整自在とすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の虚像表示装置。 - 前記ハーフミラーとして機能するコンバイナをさらに有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
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2013
- 2013-08-05 WO PCT/JP2013/071157 patent/WO2015019401A1/ja active Application Filing
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