JPWO2015029192A1

JPWO2015029192A1 - 虚像表示装置及び取付装置

Info

Publication number: JPWO2015029192A1
Application number: JP2015533871A
Authority: JP
Inventors: 哲弥内山; 高志飯澤; 彰矢崎; 新飼　康広; 康広新飼; 崇溝口; 良輔下澤
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: JP6007334B2; US9488835B2; WO2015029192A1; US20160216513A1

Abstract

ヘッドアップディスプレイ２は、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、画像を投影する投影部である光源５４を有する。取付部９は、車両Ｖｅに備えられたサンバイザ２９へ取付可能に構成される。結合部材１５は、本体部４を回転自在に取付部９に結合する回転軸５７を有する。ダンパ１６は、回転軸５７の回転方向の本体部４の振動を低減させる。結合部材１５の回転軸５７は、取付部９によりサンバイザ２９へ取り付けられた場合に、当該サンバイザ２９をフロントガラス２５に対して開閉する方向に回転自在に支持するサンバイザ支持軸８０と略平行である。

Description

本発明は、表示の揺れを防止する技術に関する。

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、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。

特開２０１２−０７１８２５号公報

サンバイザにヘッドアップディスプレイを取り付ける構成では、走行中の路面状況により車両が振動した場合に、サンバイザは、その慣性などの要因により車体とは異なる振動をする。具体的には、サンバイザは、車体に対して車両のピッチ方向（即ちサンバイザが開閉する方向）に振動しやすい。一方、ヘッドアップディスプレイは遠方に見えるように虚像を表示するため、わずかな車両のピッチ方向への角度変化によっても、虚像の位置が大きく変わる。従って、サンバイザと共にヘッドアップディスプレイも車両のピッチ方向に振動した場合、虚像が揺れてしまい、虚像の視認性が低下することになる。一方、特許文献１には、走行中の車両の振動への対策については、何ら開示されていない。

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、移動体の振動に起因した影響を好適に抑制することが可能な虚像表示装置及び取付装置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、移動体に備えられたサンバイザへ取付可能に構成された取付部材と、前記本体部を回転自在に前記取付部材に結合する結合軸を有する結合部材と、前記結合軸の回転方向の前記本体部の振動を低減させる緩衝部材と、を備え、前記結合部材の結合軸は、前記取付部材により前記サンバイザへ取り付けられた場合に、当該サンバイザを前記移動体のフロントガラスに対して開閉する方向に回転自在に支持するサンバイザ軸と略平行であることを特徴とする。

また、請求項に記載の発明は、取付装置であって、対象物を移動体に備えられたサンバイザへ取り付ける取付装置であって、前記移動体に備えられたサンバイザへ取付可能に構成された取付部材と、前記対象物を回転自在に前記取付部材に結合する結合軸を有する結合部材と、前記結合軸の回転方向への前記対象物の振動を低減させる緩衝部材と、を備え、前記結合部材の結合軸は、前記取付部材により前記サンバイザへ取り付けられた場合に、前記サンバイザを前記移動体のフロントガラスに対して開閉する方向に回転自在に支持するサンバイザ軸と略平行であることを特徴とする。

表示システムの構成例を示す。ナビゲーション装置の構成を示す。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。ヘッドアップディスプレイの側面図を示す。光源ユニットの構成を概略的に示した図である。車両が上下方向に揺れる前後のヘッドアップディスプレイの側面図を示す。上り坂を車両が走行中の場合のヘッドアップディスプレイの側面図を示す。ヘッドアップディスプレイの側面図を示す。車両の振動に起因してサンバイザが長手方向に撓む様子を示す図である。（ａ）は、挟持幅が比較的短い場合のヘッドアップディスプレイの正面図を示す。（ｂ）は、挟持幅が所定の長さ以上に設定された場合のヘッドアップディスプレイの正面図を示す。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。変形例に係るヘッドアップディスプレイの側面図を示す。変形例に係るアーム及び取付部の上面図を示す。

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は、前記画像を投影する投影部を有する本体部と、前記本体部を回転自在に前記取付部材に結合する結合軸を有する結合部材と、前記結合軸の回転方向の前記本体部の振動を低減させる緩衝部材と、を備え、前記結合部材の結合軸は、前記取付部材により前記サンバイザへ取り付けられた場合に、当該サンバイザを前記移動体のフロントガラスに対して開閉する方向に回転自在に支持するサンバイザ軸と略平行である。

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、取付部材とを有する。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。取付部材は、移動体に備えられたサンバイザへ取付可能に構成される。結合部材は、本体部を回転自在に取付部材に結合する結合軸を有する。緩衝部材は、結合軸の回転方向の本体部の振動を低減させる。結合部材の結合軸は、取付部材によりサンバイザへ取り付けられた場合に、当該サンバイザを移動体のフロントガラスに対して開閉する方向に回転自在に支持するサンバイザ軸と略平行である。

この態様では、結合部材の結合軸はサンバイザ軸と略平行であり、かつ、緩衝部材が結合軸の回転方向の本体部の振動を低減させるため、虚像表示装置は、車両の振動に起因して、サンバイザと共に本体部が車両のピッチ方向に振動するのを好適に抑制する。従って、虚像表示装置は、移動体の振動に起因した虚像の揺れを好適に低減することができる。

上記虚像表示装置の一態様では、前記結合軸は、前記サンバイザ軸の近傍に存在する。この態様により、虚像表示装置は、本体部の重量に基づき発生するサンバイザ軸回りのサンバイザのトルクをなるべく小さくし、車両のピッチ方向でのサンバイザの振動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、前記本体部の重心は、前記結合軸の近傍に存在する。この態様により、虚像表示装置は、本体部の重量に基づき発生する結合軸回りの本体部のトルクをなるべく小さくし、サンバイザに対する車両のピッチ方向での本体部の振動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、前記結合軸は、前記サンバイザ軸の略鉛直方向に存在し、前記本体部の重心は、前記結合軸の略鉛直方向に存在する。この態様では、本体部の重量に基づき発生するサンバイザ軸回りのサンバイザのトルク、及び、本体部の重量に基づき発生する結合軸回りの本体部のトルクを最小限に抑制し、車両のピッチ方向での本体部の振動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、前記取付部材は、前記サンバイザを挟んだ状態で前記サンバイザに取り付けられ、前記サンバイザの長手方向において前記取付部材が前記サンバイザを挟む幅は、前記サンバイザの共振周波数が所定周波数以上になる長さに設定される。上記の「所定周波数」は、虚像の揺れが許容範囲内となるサンバイザの共振周波数の下限値であり、例えば実験等に基づき予め定められる。この態様により、虚像表示装置は、サンバイザの剛性を好適に補強してサンバイザの共振周波数を上げることができ、虚像の揺れを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、前記サンバイザが閉じられた状態において、前記サンバイザ軸回りの前記サンバイザの回転を規制する規制部材をさらに有する。この態様により、虚像表示装置は、サンバイザが車両のピッチ方向に振動するのを抑制し、虚像の揺れ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、前記規制部材は、前記取付部材と前記移動体の被取付部との間に設けられ、前記被取付部に沿って前記サンバイザ軸よりも前記フロントガラスの方向に突き出たアームである。この態様により、アームは、サンバイザ軸回りのサンバイザの回転を好適に規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、前記アームは、前記サンバイザ軸よりも前記フロントガラスの方向に突き出ないように前記被取付部に沿って回転自在または短縮自在である。この態様により、サンバイザを好適に使用することが可能となる。

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。

本発明の他の好適な実施形態では、対象物を移動体に備えられたサンバイザへ取り付ける取付装置であって、前記移動体に備えられたサンバイザへ取付可能に構成された取付部材と、前記対象物を回転自在に前記取付部材に結合する結合軸を有する結合部材と、前記結合軸の回転方向への前記対象物の振動を低減させる緩衝部材と、を備え、前記結合部材の結合軸は、前記取付部材により前記サンバイザへ取り付けられた場合に、前記サンバイザを前記移動体のフロントガラスに対して開閉する方向に回転自在に支持するサンバイザ軸と略平行である。この態様により、取付装置は、対象物をサンバイザに取り付けた場合に、車両の振動に起因して、サンバイザと共に対象物が車両のピッチ方向に振動するのを好適に抑制することができる。

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回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。

（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。

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。

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。

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（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。

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、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。

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。

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。

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（被取付部）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３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を回転軸としてフロントガラス２５に対して開閉する方向に回転自在である。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、結合部材１５と、ダンパ１６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を挟持する。

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の上面に設けられた結合部材１５及びダンパ１６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を挟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「取付部材」及び「取付装置」の一例である。

結合部材１５は、本体部４と取付部９との間に設けられ、本体部４を取付部９に対して回転可能に支持する。結合部材１５は、回転軸５７と、回転軸５７の軸受となる回転軸受５８とを有する。回転軸５７は、サンバイザ支持軸８０と略平行であり、本体部４を取付部９に対して回転自在に保持する。即ち、回転軸５７による本体部４の回転方向は、車両Ｖｅのピッチ方向（単に「ピッチ方向Ｐｖ」とも呼ぶ。）であり、サンバイザ２９のサンバイザ支持軸８０回りの回転方向と同一である。回転軸５７による本体部４の回転運動は、ダンパ１６により規制される。回転軸５７は、本発明における「結合軸」の一例である。

ダンパ１６は、結合部材１５と同様に本体部４と取付部９との間に設けられ、結合部材１５よりもスクリーン部７に近い位置に存在する。そして、ダンパ１６は、回転軸５７の回転方向であるピッチ方向Ｐｖへの本体部４の振動を低減させる。ダンパ１６は、ピッチ方向Ｐｖへのサンバイザ２９の振動（即ち非定常的なピッチ方向Ｐｖへの変位）を吸収して本体部４がピッチ方向Ｐｖに振動するのを抑制する。ダンパ１６は、本発明における「緩衝部材」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。

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。

［振動抑制機能］
ヘッドアップディスプレイ２は、ピッチ方向Ｐｖへのサンバイザ２９の振動に追従して本体部４がピッチ方向Ｐｖに振動するのを防ぐ振動抑制機能を有する。これにより、サンバイザ２９がピッチ方向Ｐｖに振動した場合であっても、虚像Ｉｖの表示位置が激しく変動するのを好適に抑制する。

（１）ダンパによる振動抑制
ダンパ１６は、ピッチ方向Ｐｖへのサンバイザ２９の振動を吸収することで、本体部４がピッチ方向Ｐｖに振動するのを抑制する。これについて、図６を参照して説明する。図６は、車両Ｖｅが上下方向に揺れる前後のヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。図６では、車両Ｖｅが揺れる前の本体部４及びサンバイザ２９及び表示光の主光線を一点鎖線により示している。

車両Ｖｅが上下方向（即ちＺ軸方向）に揺れた場合、サンバイザ２９は、車両Ｖｅと略同一幅だけ上下方向に揺れるのに加え、サンバイザ支持軸８０の回転方向であるピッチ方向Ｐｖに振動する。この場合、本体部４の慣性により、サンバイザ２９のピッチ方向Ｐｖへの揺れを吸収するようにダンパ１６が伸縮する。従って、本体部４は、サンバイザ２９のピッチ方向Ｐｖへの揺れに追従せず、ピッチ方向Ｐｖへ振動が抑制される。一方、本体部４は、サンバイザ２９の上下方向への揺れに追従して上下方向に振動する。その結果、図６の例では、虚像Ｉｖは、サンバイザ２９の上下方向の揺れ幅とほぼ同一幅だけ上下方向に変位する。

一方、仮に、ヘッドアップディスプレイ２がサンバイザ２９のピッチ方向Ｐｖへの振動を吸収する機能を有しない場合、本体部４は、サンバイザ２９と共にピッチ方向Ｐｖに揺れる。この場合、コンバイナ５等の傾きの変化等に起因して、振動するピッチ方向Ｐｖでの角度に応じ、アイポイントＰｅと虚像Ｉｖ間の距離に比例した分だけ虚像Ｉｖが変位する。ここで、ヘッドアップディスプレイ２はコンバイナ５の遠方に見えるように虚像Ｉｖを表示するため、アイポイントＰｅと虚像Ｉｖ間の距離は、アイポイントＰｅとコンバイナ５間の距離よりも長い。従って、わずかなピッチ方向Ｐｖでの角度の変化によっても、虚像Ｉｖの位置が大きく変わることになる。その結果、虚像Ｉｖの表示位置の振幅が車両Ｖｅの振幅より大きくなり、視認性が低下することになる。

以上を勘案し、ヘッドアップディスプレイ２は、サンバイザ支持軸８０と略平行な回転軸５７と、回転軸５７の回転方向の本体部４の振動を低減させるダンパ１６とを有し、サンバイザ２９のピッチ方向Ｐｖへの振動を吸収する。これにより、虚像Ｉｖは、車両Ｖｅが上下方向に振動した分（即ちアイポイントＰｅが振動した分）だけ振動する。従って、この場合、ヘッドアップディスプレイ２は、虚像Ｉｖが車両Ｖｅの振動に過剰に反応して揺れるのを防ぎ、虚像Ｉｖを運転者に好適に視認させることができる。

一方、ヘッドアップディスプレイ２は、定常的なピッチ方向Ｐｖへの車両Ｖｅ及びサンバイザ２９の傾き（即ち周波数が低いピッチ方向Ｐｖへの変位）を吸収することなく、本体部４を追従して傾かせる。これについて、図７を参照して説明する。

図７は、上り坂を車両Ｖｅが走行中の場合のヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。図７の例では、車道の傾き分だけ、車両Ｖｅ及びサンバイザ２９が水平方向からピッチ方向Ｐｖに傾いている。この場合、本体部４は、サンバイザ２９のピッチ方向Ｐｖへの傾きに追従して、車道の傾きに応じた分だけピッチ方向Ｐｖに傾く。即ち、この場合、ダンパ１６が収縮しないため、本体部４は、サンバイザ２９と共にピッチ方向Ｐｖに傾く。これにより、虚像Ｉｖは、車両Ｖｅの傾き分だけピッチ方向Ｐｖに傾いた位置に表示される。従って、この場合、運転者は、視線の方向を意図的に変えることなく虚像Ｉｖを好適に視認することができる。

なお、好適には、ヘッドアップディスプレイ２は、図７に示すようにダンパ１６に加えてバネ１７を備えるとよい。バネ１７がない場合、ダンパ１６の特性によっては定常的なサンバイザ２９の傾きに追従できず、本体部４の傾きがサンバイザ２９の定常的な傾きからずれてしまう。バネ１７はダンパ１６の特性を補う役目を果たし、これにより好適に本体部４の傾きを定常的なサンバイザ２９の傾きに追従させる。ダンパ１６とバネ１７の組み合わせは、いわゆるサスペンションの機能を果たすものである。図７の例では、ダンパ１６及びバネ１７は、本発明における「緩衝部材」として機能する。

（２）回転軸の位置に基づく振動抑制
次に、結合部材１５が有する回転軸５７の位置について説明する。回転軸５７は、本体部４の重量に起因したピッチ方向Ｐｖでのサンバイザ２９及び本体部４の振動を抑制可能な位置に設けられる。図８は、ヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。図８では、説明の便宜上、本体部４の重心位置「Ｇ１」が示されている。

図８の例では、回転軸５７は、本体部４の重量によるサンバイザ２９へのサンバイザ支持軸８０回りの力のモーメント（即ちトルク）が最も小さくなる位置、即ちサンバイザ支持軸８０の略鉛直方向に存在する。また、重心位置Ｇ１は、本体部４の重量による本体部４への回転軸５７回りのトルクが最も小さくなる位置、即ち、回転軸５７の鉛直方向に存在する。その結果、図８の例では、サンバイザ支持軸８０、回転軸５７、及び本体部４の重心位置Ｇ１は、いずれも鉛直方向に延びた一点鎖線９０上に存在する。即ち、サンバイザ支持軸８０、回転軸５７、及び本体部４の重心位置Ｇ１は、水平方向において重なる位置に存在する。

一般に、水平方向における回転軸５７とサンバイザ支持軸８０との距離が短くなるほど、本体部４の重量により発生するサンバイザ支持軸８０回りのトルクが小さくなり、サンバイザ２９のピッチ方向Ｐｖにおける振幅が小さくなる。図８の例では、水平方向における回転軸５７とサンバイザ支持軸８０との距離が最小（即ち０）であるため、本体部４の重量に起因したサンバイザ２９のピッチ方向Ｐｖにおける振動を好適に抑制することができる。

同様に、水平方向における本体部４の重心位置Ｇ１と回転軸５７との距離が短くなるほど、本体部４の重量により発生する回転軸５７回りのトルクが小さくなり、サンバイザ２９に対する本体部４のピッチ方向Ｐｖでの振幅が小さくなる。図８の例では、水平方向における本体部４の重心位置Ｇ１と回転軸５７との距離が最小であるため、本体部４の重量に起因したサンバイザ２９に対する本体部４のピッチ方向Ｐｖでの振動を好適に抑制することができる。

（３）取付部の挟持幅に基づく振動抑制
次に、サンバイザ２９の長手方向（即ちＹ軸方向）における取付部９の幅（「挟持幅Ｌｗ」とも呼ぶ。）について説明する。好適には、挟持幅Ｌｗは、取付部９をサンバイザ２９に取り付けた場合のサンバイザ２９の共振周波数が所定周波数（例えば４５Ｈｚ）以上となるような長さに設定される。これにより、虚像Ｉｖの揺れを好適に低減する。

図９（ａ）、（ｂ）は、車両Ｖｅの振動に起因してサンバイザ２９が長手方向に撓む様子を示す図である。サンバイザ２９は弾性体であり、サンバイザ支持軸８０の回転方向における振動の他に、図９（ａ）、（ｂ）に示す状態を交互に繰り返す振動を行う。この場合のサンバイザ２９の共振周波数は、サンバイザ２９の種類（即ち車両Ｖｅの車種）によって異なる。そして、サンバイザ２９の共振周波数が所定周波数（「基準周波数」とも呼ぶ。）以下となる場合、サンバイザ２９に取り付けられたヘッドアップディスプレイ２により表示される虚像Ｉｖの揺れが顕著となる。基準周波数は、例えば３０Ｈｚである。

以上を勘案し、本実施例では、取付部９によりサンバイザ２９の剛性を補強することで、取付部９をサンバイザ２９に取り付けた場合のサンバイザ２９の共振周波数を基準周波数よりも大きくする。これにより、サンバイザ２９の共振周波数を好適に上昇させる。これについて、図１０を参照して説明する。

図１０（ａ）は、挟持幅Ｌｗが比較的短い場合のヘッドアップディスプレイ２の正面図を示す。図１０（ａ）の例では、挟持幅Ｌｗが比較的短いことにより、取付部９は、サンバイザ２９の剛性を十分に補強することができない。そして、この場合、サンバイザ２９の共振周波数が基準周波数以下となり、かつ、Ｚ軸方向でのサンバイザ２９の振幅が大きくなる。その結果、コンバイナ５は、矢印Ｌ２により示される振幅によりＺ軸方向に振動することになり、それに伴い、虚像ＩｖもＺ軸方向に顕著に揺れる。

図１０（ｂ）は、挟持幅Ｌｗがサンバイザ２９の剛性を好適に補強することが可能な長さ（例えば１０ｃｍ以上）に設定された場合のヘッドアップディスプレイ２の正面図を示す。図１０（ｂ）の例では、取付部９は、サンバイザ２９の剛性を好適に補強し、サンバイザ２９が長手方向に撓むのを抑制している。従って、この場合、サンバイザ２９の共振周波数が基準周波数以上となり、かつ、Ｚ軸方向でのサンバイザ２９の振幅が図１０（ａ）の例と比較して小さくなる。その結果、コンバイナ５は、矢印Ｌ２よりも短い矢印Ｌ３が示す振幅によりＺ軸方向に振動し、虚像ＩｖのＺ軸方向での揺れも好適に抑制される。

以上説明したように、ヘッドアップディスプレイ２は、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、画像を投影する投影部である光源５４を有する。取付部９は、車両Ｖｅに備えられたサンバイザ２９へ取付可能に構成される。結合部材１５は、本体部４を回転自在に取付部９に結合する回転軸５７を有する。ダンパ１６は、回転軸５７の回転方向の本体部４の振動を低減させる。結合部材１５の回転軸５７は、取付部９によりサンバイザ２９へ取り付けられた場合に、当該サンバイザ２９をフロントガラス２５に対して開閉する方向に回転自在に支持するサンバイザ支持軸８０と略平行である。この構成により、ヘッドアップディスプレイ２は、車両Ｖｅの振動に起因して、サンバイザ２９と共に本体部４がピッチ方向Ｐｖに振動するのを好適に抑制し、虚像Ｉｖの揺れを好適に低減することができる。

なお、回転軸５７は、サンバイザ支持軸８０と厳密に平行である必要はなく、およそ平行であればよい。即ち、回転軸５７は、上述の実施例で説明したヘッドアップディスプレイ２の各機能の実現を阻害しない範囲で、サンバイザ支持軸８０との平行状態からずれていてもよい。この場合であっても、同様に、ヘッドアップディスプレイ２は、車両Ｖｅの振動に起因して、サンバイザ２９と共に本体部４がピッチ方向Ｐｖに振動するのを好適に抑制し、虚像Ｉｖの揺れを好適に低減することが可能である。

［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。

（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。

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、［振動抑制機能］のセクションで述べた構成を有することにより、実施例と同様に、ピッチ方向Ｐｖにおけるサンバイザ２９の振動に起因した虚像Ｉｖの揺れを好適に低減することができる。

（変形例２）
取付部９には、サンバイザ２９の収納状態において、サンバイザ２９の前方の天井２８に当接し、サンバイザ２９がピッチ方向Ｐｖに回転するのを規制する部材が設けられてもよい。

図１２（ａ）は、本変形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１２に示すように、取付部９の天井２８と対向する面には、板状のアーム１９が設けられている。アーム１９は、取付部９からＸ軸正方向に延出し、天井２８に取り付けられている。従って、図１２（ａ）の例では、取付部９は、アーム１９を介して天井２８に取り付けられている。

図１２（ａ）の状態では、アーム１９は、サンバイザ支持軸８０よりもフロントガラス２５の方向（即ちＸ軸正方向）に天井２８に沿って突き出ることにより、サンバイザ２９がフロントガラス２５側に回転するのを規制している。従って、アーム１９は、サンバイザ２９がピッチ方向Ｐｖに振動するのを好適に抑制し、虚像Ｉｖの揺れを低減することができる。

また、アーム１９は、図１２（ａ）においてフロントガラス２５と対向する側面１９０がＹ軸方向（即ち車両Ｖｅの側面方向）を向くようにＺ軸回りに回転自在である。図１２（ｂ）は、アーム１９を天井２８に沿ってＺ軸回りに約９０度回転させた後のヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。また、図１３は、アーム１９及び取付部９の上面図を示す。なお、図１３は、図１２（ｂ）の状態のアーム１９を実線により示し、図１２（ａ）の状態のアーム１９を破線により示している。

図１２（ｂ）及び図１３の例では、アーム１９は、側面１９０がＹ軸負方向を向くように天井２８に沿ってＺ軸回りに約９０度回転している。その結果、側面１９０を含むアーム１９の端がサンバイザ支持軸８０に対してＸ軸正方向に突き出ていない。従って、この場合、アーム１９は、サンバイザ２９がフロントガラス２５側に回転するのを規制しない。これにより、ユーザは、好適にサンバイザ２９をフロントガラス２５側に回転させて使用することができる。

なお、図１２（ｂ）及び図１３の例に代えて、アーム１９は、サンバイザ支持軸８０に対してＸ軸正方向に突き出た状態と突き出ない状態との両方の状態を取り得るように、短縮自在であってもよい。この場合、例えば、図１２（ａ）の状態でＸ軸正方向にサンバイザ支持軸８０から突き出たアーム１９の端部は、天井２８と取付部９との相対位置を変えることなく、Ｘ軸負方向にスライド自在に構成される。そして、上述のアーム１９の端部がＸ軸負方向にスライドされた状態では、アーム１９は、サンバイザ支持軸８０に対してＸ軸正方向に突き出ず、サンバイザ２９がフロントガラス２５側に回転するのを規制しない。従って、この構成によっても、図１２（ｂ）及び図１３の例と同様、ユーザは、好適にサンバイザ２９をフロントガラス２５側に回転させて使用することができる。

（変形例３）
取付部９は、ヘッドアップディスプレイ２の本体部４をサンバイザ２９に取り付ける用途に限定されない。例えば、取付部９は、助手席側のサンバイザに液晶ディスプレイなどのディスプレイを取り付けるものであってもよい。この場合であっても、取付部９は、結合部材１５及びダンパ１６を介してディスプレイと接続し、ディスプレイをサンバイザ２９に取り付ける。これにより、本体部４をサンバイザ２９に取り付ける場合と同様、取付部９は、ピッチ方向Ｐｖにおけるサンバイザ２９の振動に起因したディスプレイの表示面の揺れ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
９取付部
１５結合部材
１６ダンパ
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、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、前記サンバイザの回転方向の前記本体部の振動を低減させる緩衝部材と、を備えることを特徴とする。

Claims

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、
移動体に備えられたサンバイザへ取付可能に構成された取付部材と、
前記本体部を回転自在に前記取付部材に結合する結合軸を有する結合部材と、
前記結合軸の回転方向の前記本体部の振動を低減させる緩衝部材と、
を備え、
前記結合部材の結合軸は、前記取付部材により前記サンバイザへ取り付けられた場合に、当該サンバイザを前記移動体のフロントガラスに対して開閉する方向に回転自在に支持するサンバイザ軸と略平行であることを特徴とする虚像表示装置。
前記結合軸は、前記サンバイザ軸の近傍に存在することを特徴とする請求項１に記載の虚像表示装置。
前記本体部の重心は、前記結合軸の近傍に存在することを特徴とする請求項１または２に記載の虚像表示装置。
前記結合軸は、前記サンバイザ軸の略鉛直方向に存在し、
前記本体部の重心は、前記結合軸の略鉛直方向に存在することを特徴とする請求項２または３に記載の虚像表示装置。
前記取付部材は、前記サンバイザを挟んだ状態で前記サンバイザに取り付けられ、
前記サンバイザの長手方向において前記取付部材が前記サンバイザを挟む幅は、前記サンバイザの共振周波数が所定周波数以上になる長さに設定され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。
前記サンバイザが閉じられた状態において、前記サンバイザ軸回りの前記サンバイザの回転を規制する規制部材をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
前記規制部材は、前記取付部材と前記移動体の被取付部との間に設けられ、前記被取付部に沿って前記サンバイザ軸よりも前記フロントガラスの方向に突き出たアームであることを特徴とする請求項６に記載の虚像表示装置。
前記アームは、前記サンバイザ軸よりも前記フロントガラスの方向に突き出ないように前記被取付部に沿って回転自在または短縮自在であることを特徴とする請求項７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８のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
対象物を移動体に備えられたサンバイザへ取り付ける取付装置であって、
前記移動体に備えられたサンバイザへ取付可能に構成された取付部材と、
前記対象物を回転自在に前記取付部材に結合する結合軸を有する結合部材と、
前記結合軸の回転方向への前記対象物の振動を低減させる緩衝部材と、
を備え、
前記結合部材の結合軸は、前記取付部材により前記サンバイザへ取り付けられた場合に、前記サンバイザを前記移動体のフロントガラスに対して開閉する方向に回転自在に支持するサンバイザ軸と略平行であることを特徴とする取付装置。