WO2012117496A1 - 表示装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a technique for displaying information.
  • Patent Document 1 discloses a display device that uses a retroreflective material as a screen and allows an observer (user) to observe an image from the convergence position of an optical path from a projection device that projects the screen. Yes.
  • a curved mirror is generally used as the half mirror to enlarge the image.
  • a large curved mirror is difficult to manufacture, and an image is easily distorted due to a shift in the installation position such as an inclination.
  • the half mirror reflects the light reflected by the reflecting member and guides it to the user's eyes.
  • the light source unit, the reflective member, and a housing that accommodates the half mirror are included, the reflective member is disposed on a ceiling portion of the front body, and the half mirror includes the light source unit. It arrange
  • the display device can use the fact that the reflecting member is a retroreflecting member, and can install the reflecting member in accordance with the shape of the plane of the ceiling portion, and can protrude from the ceiling portion. Can be suppressed.
  • the position adjusting unit adjusts the position of the half mirror so that a chief ray of light emitted from the light source unit passes through a central part of the half mirror.
  • the “center portion” is the center of the half mirror and the vicinity thereof, and refers to, for example, a range in which all the light emitted from the light source unit is irradiated to the half mirror.
  • the above head-up display is mounted on a vehicle and includes a light source unit, a reflecting member, and a half mirror.
  • the light source unit emits light constituting the display image.
  • the reflecting member reflects the light transmitted through the half mirror to the half mirror.
  • the half mirror transmits the light emitted from the light source unit and guides it to the reflecting member, and further reflects the light reflected by the reflecting member.
  • the combiner 3 is an optical element as an example of a “half mirror” in the present invention formed in a flat plate shape, and is installed in the vicinity of a sun visor (not shown), that is, substantially vertically above the handle portion 42.
  • the combiner 3 transmits a part of the emitted light and specularly reflects the other part.
  • the combiner 3 converts light having the line L1 emitted from the light source unit 2 into chief rays into reflected light having the line L2 as chief rays and transmitted light having the line L3 as chief rays. To divide.
  • the combiner 3 reflects a part of the reflected light whose principal ray is the line L ⁇ b> 3 where the above-mentioned transmitted light is reflected by the reflecting member 5 on the surface opposite to the incident surface of the light emitted from the light source unit 2. To do. Thereby, the reflected light having the line L4 as the principal ray is incident on the eye point Pe. Further, as will be described later, the combiner 3 is configured so that the principal ray L1 of the light emitted from the light source unit 2 passes through the central portion of the combiner 3, and the lines L1 and L4 have substantially the same length. The position is adjusted by the position adjustment unit 6.
  • the position adjustment unit 6 is fixed to the ceiling 41 and adjusts the position of the combiner 3.
  • the position adjustment unit 6 includes a guide rail 61 that extends substantially parallel to the emission direction of the light source unit 2, a fixing unit 62 that fixes the guide rail 61 to the ceiling 41, and a frame that supports the combiner 3. Unit 63.
  • the combiner 3 is a position where the line L1 and the line L4 are substantially the same length, the position where the line L4 passes through the eye point Pe, and the position where the line L1 passes through the center of the combiner 3 In addition, the position needs to be adjusted.
  • this specific example will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). In the following, the position of the eye point Pe and the position of the combiner 3 shown in FIG.
  • FIG. 3B shows a state of the display device 100 when the eye point Pe exists in the rear direction of the vehicle with respect to the standard position.
  • the eye point Pe and the combiner 3 corresponding to the standard position are indicated by broken lines for convenience of explanation.
  • the combiner 3 and the frame part 63 move along the guide rail 61 formed substantially parallel to the emission direction from the light source part 2. Therefore, as shown in FIG. 3B, the principal ray L ⁇ b> 1 of the light emitted from the light source unit 2 passes through the approximate center of the combiner 3 even after the combiner 3 and the frame unit 63 are moved. Thereby, it can suppress that a part of virtual image is missing and is visually recognized.
  • the position adjusting unit 6 can adjust the position of the combiner 3 in accordance with the position of the eye point Pe in either of the automatic and manual cases.

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Abstract

　表示装置は、光源部と、反射部材と、ハーフミラーとを備える。光源部は、表示像を構成する光を出射する。反射部材は、ハーフミラーを透過した光をハーフミラーに反射させる。ハーフミラーは、光源部から出射された光を透過させて反射部材に導くと共に、反射部材で反射した光をさらに反射させる。

Description

表示装置
　本発明は、情報を表示する技術に関する。
　従来から、車両の運転に関する情報の表示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技術が存在する。例えば、特許文献１には、再帰性反射性を有する材料をスクリーンとして用い、当該スクリーンに投影する投影装置からの光路の収束位置から観察者（ユーザ）に像を観察させる表示装置が開示されている。
特開２００８－０４００４９号公報
　ヘッドアップディスプレイなどで、コンバイナ等のハーフミラーで光を反射させて観察者に像を視認させる場合、ハーフミラーには、一般に、像を拡大するために曲面ミラーが用いられる。しかし、大型曲面ミラーは製造が難しく、傾き等の設置位置のずれによって像が歪みやすい。
　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、像を安定して視認させることが可能な表示装置を提供することを主な目的とする。
　請求項１に記載の発明は、表示像を構成する光を出射する光源部と、前記光を反射させる反射部材と、前記光源部から出射された光を透過させて前記反射部材に導くと共に、前記反射部材で反射した光をさらに反射させるハーフミラーと、を備えることを特徴とする。
　請求項１４に記載の発明は、車両に搭載される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光源部と、前記光を反射させる反射部材と、前記光源から出射された光を透過させて前記反射部材に導くと共に、前記反射部材で反射した光をさらに反射させるハーフミラーと、を備えることを特徴とする。
第１実施例における表示装置の概略構成の一例である。 矢印Ｙの方向から図示した位置調整部の概略構成図である。 （ａ）は、アイポイントが標準位置よりも車両の前方方向に存在する場合の表示装置の状態を示す。（ｂ）は、アイポイントが標準位置よりも車両の後方方向に存在する場合の表示装置の状態を示す。 第２実施例における表示装置の概略構成の一例である。 矢印Ｙの方向から図示した位置調整部の概略構成図である。 （ａ）は、アイポイントが標準位置よりも車両の前方方向に存在する場合の表示装置の状態を示す。（ｂ）は、アイポイントが標準位置よりも車両の後方方向に存在する場合の表示装置の状態を示す。
　本発明の１つの好適な実施形態では、表示像を構成する光を出射する光源部と、前記光を反射させる反射部材と、前記光源部から出射された光を透過させて前記反射部材に導くと共に、前記反射部材で反射した光をさらに反射させるハーフミラーと、を備える。
　上記の表示装置は、光源部と、反射部材と、ハーフミラーとを備える。光源部は、表示像を構成する光を出射する。反射部材は、ハーフミラーを透過した光をハーフミラーに反射させる。ハーフミラーは、光源部から出射された光を透過させて反射部材に導くと共に、反射部材で反射した光をさらに反射させる。このようにすることで、表示装置は、ハーフミラーを平面又は緩やかな曲面にした場合であっても、ユーザが視認する像のサイズを大きくし、ユーザに安定して像を視認させることが可能となる。
　上記表示装置の一態様では、前記ハーフミラーは、前記光源部から出射された光の入射面と反対側の面で、前記反射部材で反射した光を反射させる。これにより、好適に、ハーフミラーは、光源部から出射された光を透過させて反射部材に導くと共に、反射部材で反射した光をさらに反射させることができる。
　上記表示装置の他の一態様では、前記反射部材は、再帰性反射部材である。この態様では、表示装置は、所謂マクスウェル視によってユーザに像を視認させる。表示装置は、この態様により、光の利用効率を高めることができると共に、光源部と反射部材との設置角度の自由度を高めることができる。さらに、表示装置は、光を散乱させる特殊なスクリーン等を必要としないため、安価に構成可能であると共に、スペックルノイズの発生を抑制することができる。
　上記表示装置の一態様では、前記反射部材は、前記ハーフミラーと非平行に配置される。
　上記表示装置の一態様では、前記光源部から出射された光の前記ハーフミラーへの入射角に対して、前記ハーフミラーを透過した光の前記反射部材への入射角が小さい。
　上記表示装置の一態様では、前記ハーフミラーは、前記反射部材に反射された光を反射させて、ユーザの眼へ導く。
　上記表示装置の一態様では、前記光源部、前記反射部材、及び前記ハーフミラーを収納する筺体を有し、前記反射部材は前記表体の天井部分に配置され、前記ハーフミラーは、前記光源部から出射される光の光路上に配置される。この態様によれば、表示装置は、反射部材が再帰性反射部材であることを利用して、天井部分の平面の形状に合わせて反射部材を設置することが可能となり、天井部分に出っ張りができるのを抑制することができる。
　上記表示装置の一態様では、前記ハーフミラーの位置を調整する位置調整部を備える。この態様により、表示装置は、ユーザの視点の位置に応じてハーフミラーの位置を調整することが可能となり、ユーザに適切に虚像を視認させることができる。
　上記表示装置の他の一態様では、前記位置調整部は、前記光源部から出射された光の主光線が前記ハーフミラーの中央部を通過するように、前記ハーフミラーの位置を調整する。ここで、「中央部」とは、ハーフミラーの中心及びその近傍であり、例えば、光源部から出射される光が全てハーフミラーに照射される範囲を指す。このようにすることで、表示装置は、虚像が欠けることなくユーザに虚像を視認させることができる。
　上記表示装置の他の一態様では、前記位置調整部は、前記光源部が光を出射する方向と略平行に前記ハーフミラーを移動させる。この態様により、ハーフミラーが移動した場合であっても、表示装置は、虚像が欠けることなくユーザに虚像を視認させることができる。
　上記表示装置の他の一態様では、前記反射部材は、再帰性反射部材であり、前記位置調整部は、前記ハーフミラーから反射された光が収束する点と、ユーザの視点とが略一致するように、前記コンバイナの位置を調整する。これにより、表示装置は、ユーザの視点が変化した場合であっても、ユーザに、マクスウェル視により虚像を視認させることができる。
　上記表示装置の他の一態様では、前記ハーフミラーは、平板状に形成され、前記位置調整部は、前記光源部から前記ハーフミラーまでの光路の長さと、前記ハーフミラーからユーザの視点までの光路の長さとが等しくなるように、前記ハーフミラーの位置を調整する。これにより、表示装置は、ユーザの視点が変化した場合であっても、ユーザに、マクスウェル視により虚像を視認させることができる。
　上記表示装置の他の一態様では、前記光源部は、前記光を出射する角度を変更可能であり、前記位置調整部は、前記ハーフミラーから反射された光の水平方向に対する角度が所定角度になるように、前記ハーフミラーの位置を調整し、前記光源部は、前記ハーフミラーから反射された光の水平方向に対する角度が所定角度になるように、前記光を出射する角度を変更する。この態様により、表示装置は、虚像を視認する際の視線の角度を常に一定に保つことができる。
　上記表示装置の他の一態様では、前記ハーフミラーは、楕円形である。これにより、表示装置は、ハーフミラーの存在によるユーザの圧迫感を低減させることができる。
　本発明の他の好適な実施形態では、車両に搭載される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光源部と、前記光を反射させる反射部材と、前記光源から出射された光を透過させて前記反射部材に導くと共に、前記反射部材で反射した光をさらに反射させるハーフミラーと、を備える。
　上記のヘッドアップディスプレイは、車両に搭載され、光源部と、反射部材と、ハーフミラーとを備える。光源部は、表示像を構成する光を出射する。反射部材は、ハーフミラーを透過した光をハーフミラーに反射させる。ハーフミラーは、光源部から出射された光を透過させて反射部材に導くと共に、反射部材で反射した光をさらに反射させる。このようにすることで、ヘッドアップディスプレイは、ハーフミラーを平面又は緩やかな曲面にした場合であっても、ユーザが視認する像のサイズを大きくし、ユーザに安定して像を視認させることが可能となる。
　上記ヘッドアップディスプレイの一態様では、前記光源部は、ダッシュボードに設置され、前記ハーフミラーは、サンバイザに対して取り付けられ、前記反射部材は、車室の天井部に設置される。この態様により、表示装置は、好適に、ユーザ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、第１実施例及び第２実施例で説明する。
＜第１実施例＞
　（概略構成）
　図１は、本発明の表示装置及びヘッドアップディスプレイの一例である表示装置１００の構成を示す。表示装置１００は、本発明の「筺体」の一例である車両に搭載され、光源部２と、コンバイナ３と、反射部材５と、位置調整部６と、を備える。図１において、線「Ｌ１」は、光源部２からコンバイナ３への入射光の主光線を示し、線「Ｌ２」は、当該入射光がコンバイナ３により反射された光の主光線を示し、線「Ｌ３」は、コンバイナ３から反射部材５へ入射する光の主光線及び当該光が反射部材５によって反射された光の主光線を示し、線「Ｌ４」は、コンバイナ３から運転者の視点（「アイポイントＰｅ」とも呼ぶ。）へ入射する光の主光線を示す。なお、図１では、線Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４を主光線とする光の境界を一点鎖線により示している。
　光源部２は、車両のダッシュボード４４に設置され、現在地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情報を示す表示像をコンバイナ３へ照射する。具体的には、光源部２は、コンバイナ３へ光を出射することで、運転者の目の位置（「アイポイントＰｅ」とも呼ぶ。）からコンバイナ３への延長線上、即ち線Ｌ２上又はその延長線上に虚像を生成する。
　コンバイナ３は、平板状に形成された、本発明における「ハーフミラー」の一例たる光学素子であり、サンバイザ（不図示）の近傍、即ちハンドル部４２の略鉛直上方向に設置される。コンバイナ３は、出射された光の一部を透過すると共に、他の一部を鏡面反射させる。具体的には、コンバイナ３は、光源部２から出射された線Ｌ１を主光線とする光を、線Ｌ２を主光線とする反射光と線Ｌ３を主光線とする透過光との２つに分割する。また、コンバイナ３は、光源部２から出射された光の入射面と反対側の面で、上述の透過光が反射部材５により反射された線Ｌ３を主光線とする反射光の一部を反射する。これにより、アイポイントＰｅに、線Ｌ４を主光線とする反射光が入射される。また、後述するように、コンバイナ３は、光源部２から出射した光の主光線Ｌ１がコンバイナ３の中央部を通り、かつ、線Ｌ１と線Ｌ４とが略同一の長さになるように、位置調整部６によって位置が調整される。
　反射部材５は、車室内の天井部４１の形状に合わせて天井部４１に貼り付けられる。反射部材５は、入射した光を再帰性反射する。即ち、反射部材５は、入射した光を、入射した方向へ反射させる。従って、本実施例では、反射部材５は、コンバイナ３を透過して入射した線Ｌ３を主光線とする入射光を、再びコンバイナ３へ反射する。そして、反射部材５からコンバイナ３への反射光は、コンバイナ３から反射部材５への入射光と同一の光路を辿る。これにより、当該反射光は、収束しながらコンバイナ３へ再び入射し、一部がアイポイントＰｅに向けて反射される。そして、コンバイナ３から反射された光が一点に収束する点（単に、「収束点」とも呼ぶ。）は、アイポイントＰｅの位置と略一致するように設定される。これにより、ユーザは、光を一旦瞳孔の中心で収束させてから網膜上に投影して像を観察するマクスウェル視により虚像を視認するため、どの位置に眼の焦点を合わせても虚像を鮮明に観察することが可能となる。
　位置調整部６は、天井部４１に固定され、コンバイナ３の位置を調整する。具体的には、位置調整部６は、光源部２の出射方向と略平行に延在するガイドレール６１と、ガイドレール６１を天井部４１に固定する固定部６２と、コンバイナ３を支持する枠部６３と、を備える。
　ここで、位置調整部６の具体的な構成例について、さらに図２を参照して説明する。図２は、図１の矢印「Ｙ」の方向から図示した位置調整部６の概略構成図である。図２に示すように、コンバイナ３は、枠部６３の回動支持部６３１、６３２により、矢印「Ｙ１」、「Ｙ２」の方向に回動可能に支持されている。これにより、コンバイナ３は、矢印Ｙ１又は矢印Ｙ２方向での傾き（「回動角度」とも呼ぶ。）が、任意の角度で設置される。また、枠部６３は、ガイドレール６１によって移動が規制されたスライド部６３０を備える。スライド部６３０は、ガイドレール６１の延在方向、即ち矢印「Ｙ３」、「Ｙ４」の方向に、移動する。なお、後述するように、スライド部６３０の位置及びコンバイナ３の回動角度の調整は、手動により行われてもよく、自動で行われてもよい。
　（コンバイナの位置調整）
　次に、コンバイナ３の位置について詳細に説明する。
　コンバイナ３は、コンバイナ３から反射した光の収束点とアイポイントＰｅの位置とが略一致する位置に設置される。具体的には、線Ｌ１と線Ｌ４とが略同一長さになる位置、即ち、光源部２からコンバイナ３までの光路の長さと、コンバイナ３からアイポイントＰｅまでの光路の長さとが略同一になる位置に設置される。また、線Ｌ４上にアイポイントＰｅが存在するように、矢印Ｙ２の方向にコンバイナ３の回動角度が調整される。
　また、コンバイナ３は、虚像の一部が欠けない位置、具体的には光源部２から出射した光の主光線Ｌ１がコンバイナ３の中央部を通る位置に設置される。ここで、「中央部」とは、コンバイナ３の中心及びその近傍を指し、具体的には、光源部２から出射される光が全てコンバイナ３に照射される範囲を指す。
　以上を勘案し、コンバイナ３は、線Ｌ１と線Ｌ４とが略同一長さになる位置であって、線Ｌ４がアイポイントＰｅを通る位置、かつ、線Ｌ１がコンバイナ３の中央部を通る位置に、位置調整がなされる必要がある。以後では、この具体例について、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。なお、以後では、図１に示すアイポイントＰｅの位置及びコンバイナ３の位置を標準位置とする。
　図３（ａ）は、アイポイントＰｅが標準位置よりも車両の前方方向に存在する場合の表示装置１００の状態を示す。なお、図３（ａ）では、説明の便宜上、標準位置に対応するアイポイントＰｅ及びコンバイナ３が破線により示されている。
　図３（ａ）に示すように、アイポイントＰｅが標準位置よりも車両の前方方向にずれた場合、線Ｌ１と線Ｌ４とが略同一長さになるように、コンバイナ３及び枠部６３は、ガイドレール６１に沿って矢印Ｙ３の方向に移動する。また、線Ｌ４上にアイポイントＰｅが存在するように、矢印Ｙ２の方向にコンバイナ３の回動角度が調整される。これにより、表示装置１００は、コンバイナ３から反射した光の収束点とアイポイントＰｅの位置とを一致させることができる。
　また、コンバイナ３及び枠部６３は、光源部２から出射方向と略平行に形成されたガイドレール６１に沿って移動する。従って、図３（ａ）に示すように、コンバイナ３及び枠部６３の移動後であっても、線Ｌ１に相当する主光線は、コンバイナ３の略中心を通る。これにより、表示装置１００は、虚像の一部が欠けてユーザに視認されるのを抑制することができる。
　図３（ｂ）は、アイポイントＰｅが標準位置よりも車両の後方方向に存在する場合の表示装置１００の状態を示す。なお、図３（ｂ）では、図３（ａ）と同様、説明の便宜上、標準位置に対応するアイポイントＰｅ及びコンバイナ３が破線により示されている。
　図３（ｂ）に示すように、アイポイントＰｅが標準位置よりも車両の後方方向にずれた場合、線Ｌ１と線Ｌ４とが略同一長さになるように、コンバイナ３及び枠部６３は、ガイドレール６１に沿って矢印Ｙ４の方向に移動する。また、線Ｌ４上にアイポイントＰｅが存在するように、矢印Ｙ１の方向にコンバイナ３の回動角度が調整される。これにより、表示装置１００は、コンバイナ３から反射した光の収束点とアイポイントＰｅの位置とを一致させることができる。
　また、コンバイナ３及び枠部６３は、光源部２から出射方向と略平行に形成されたガイドレール６１に沿って移動する。従って、図３（ｂ）に示すように、コンバイナ３及び枠部６３の移動後であっても、光源部２から出射した光の主光線Ｌ１は、コンバイナ３の略中心を通る。これにより、虚像の一部が欠けて視認されるのを抑制することができる。
　以上のように、表示装置１００は、アイポイントＰｅが標準位置とずれた場合であっても、コンバイナ３を位置調整部６により適切な位置へ移動させることができる。
　なお、上述したように、自動又は手動のいずれの場合であっても、位置調整部６は、アイポイントＰｅの位置に応じてコンバイナ３の位置を調整することが可能である。
　ここで、コンバイナ３の位置調整が一部自動で行われる例について説明する。この場合、表示装置１００は、例えば、位置調整部６に、枠部６３を移動させるアクチュエータ等の第１駆動部と、コンバイナ３を任意の回動角度に変位させるモータ等の第２駆動部と、ユーザが操作するためのインターフェース部とをさらに備える。そして、インターフェース部への入力があった場合、インターフェース部から第１駆動部又は第２駆動部に制御信号が送信され、第１駆動部は、制御信号に基づき枠部６３を矢印Ｙ３又は矢印Ｙ４の方向に移動させ、第２駆動部は、制御信号に基づきコンバイナ３の回動角度を変更する。
　次に、コンバイナ３の位置調整が操作によらず自動で行われる例について説明する。この場合、表示装置１００は、例えば、上述の第１駆動部及び第２駆動部に加え、アイポイントＰｅの位置を検出するカメラ等の検出部をさらに備え、アイポイントＰｅの位置に基づき、第１駆動部により枠部６３をガイドレール６１上で移動させると共に、第２駆動部によりコンバイナ３の回動角度を調整する。このとき、第１駆動部及び第２駆動部は、例えば所定のマップ等を参照して、検出されたアイポイントＰｅの位置から、目標とする枠部６３の位置及びコンバイナ３の回動角度を定める。上述のマップは、想定される各アイポイントＰｅの位置と、当該アイポイントＰｅの位置に対応して設定すべき枠部６３の位置及びコンバイナ３の回動角度とのマップであり、例えば実験等に基づき予め作成される。
　以上のように、自動又は手動のいずれの場合であっても、位置調整部６は、好適に、アイポイントＰｅの位置に応じてコンバイナ３の位置を調整することができる。
　（効果）
　ここで、上述した以外の表示装置１００の構成上の利点について、説明する。
　図１に示すように、光源部２は、ダッシュボード４４に設置され、コンバイナ３は、サンバイザ近傍に設置される。よって、表示装置１００は、種々の車両に搭載されることが可能となる。
　また、反射部材５は、コンバイナ３を透過した光の入射角度「ｄ２」（図１を参照）によらず、同一方向へ反射する。よって、光源部２の光の出射方向によらず、反射部材５は、当該光が届く範囲で自由に設置される。即ち、第１実施例では、光源部２と反射部材５との設置角度の自由度が高い。従って、図１では、反射部材５は、出っ張りを形成することなく天井部４１に沿って設置される。また、反射部材５は、コンバイナ３と非平行に設置され、上述の入射角度ｄ２は、光源部２から出射されたコンバイナ３への入射角度「ｄ１」（図１参照）よりも小さくなる。なお、反射部材５が天井部４１の形状に沿って設置された際に、再帰性反射部材である反射部材５に歪みが生じた場合であっても、虚像は歪まない。
　また、反射部材５を介してユーザに虚像を視認させることで、コンバイナ３が平面状であってもユーザが視認する虚像を大きくすることができる。
　また、表示装置１００は、光を散乱させる特殊なスクリーン等を必要としないため、安価に構成可能であると共に、スペックルノイズの発生を抑制することができる。また、表示装置１００は、中間像を生成しない。よって、光源部２が出射した像は、運転者にのみ視認され、車両外の人からは視認されない。
＜第２実施例＞
　次に、第２実施例について説明する。第２実施例は、第１実施例に加え、ユーザが虚像を見上げる角度を常に一定に保つことが可能な点で、第１実施例と異なる。
　（概略構成）
　図４は、第２実施例に係る表示装置１００ｘの概略構成を示す。表示装置１００ｘの光源部２ｘは、矢印Ｙ５又は矢印Ｙ６の方向に回動することで、光の出射方向を変更する。
　また、表示装置１００ｘの位置調整部６ｘは、枠部６３ｘの延在方向である矢印Ｙ８及びＹ９の示す方向にコンバイナ３を移動させる機構を備える。これについて、さらに図５を参照して説明する。
　図５は、図４の矢印「Ｙ」の方向から図示した位置調整部６ｘの概略構成図である。図５に示すように、枠部６３ｘは、スライド部６３０から延在し、回動支持部６３１、６３２の移動をその延在方向に規制するガイド部６３４、６３５を備える。そして、回動支持部６３１、６３２は、ガイド部６３４、６３５の延在方向である矢印Ｙ７、Ｙ８の方向に平行移動し、かつ、任意の位置で固定可能である。そして、コンバイナ３は、回動支持部６３１、６３２の移動に応じて、回動支持部６３１、６３２と一体となって矢印Ｙ７、Ｙ８の方向に移動する。また、第１実施例と同様、スライド部６３０は、矢印Ｙ３、Ｙ４の方向にガイドレール６１に沿ってスライド移動する。また、コンバイナ３は、回動支持部６３１、６３２を軸として、矢印Ｙ１、Ｙ２の方向に回動する。
　（コンバイナ及び光源の調整）
　次に、アイポイントＰｅの位置変更に伴うコンバイナ３の位置調整及び光源部２ｘの向き調整について説明する。表示装置１００ｘは、ユーザが虚像を視認する際の水平方向に対する視線の角度（「視線角度Θ」とも呼ぶ。）、即ち、コンバイナ３から反射された光が水平方向に対してなす角度を、常に所定角度に保つことが可能である。上述の所定角度は、例えば実験等に基づき予め定められる。
　これについて、図６（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。なお、以後では、図４に示すアイポイントＰｅの位置、コンバイナ３の位置、及び光源部２ｘの位置を、それぞれ標準位置とする。
　図６（ａ）は、アイポイントＰｅが標準位置よりも車両の前方方向に存在する場合の表示装置１００ｘの状態を示す。なお、図６（ａ）では、説明の便宜上、標準位置に対応するアイポイントＰｅ及びコンバイナ３がそれぞれ破線により示されている。
　図６（ａ）に示すように、アイポイントＰｅが標準位置よりも車両の前方方向にずれた場合、線Ｌ１と線Ｌ４とが略同一長さになるように、コンバイナ３及び枠部６３ｘは、ガイドレール６１に沿って矢印Ｙ３の方向に移動する。また、線Ｌ４上にアイポイントＰｅが存在するように、矢印Ｙ２の方向にコンバイナ３の回動角度が調整される。これにより、コンバイナ３から反射した光の収束点とアイポイントＰｅの位置とが一致する。
　さらに、これに加えて、視線角度Θが一定に保たれるように、光源部２ｘの向きを矢印Ｙ６の方向へ傾ける。これにより、線Ｌ１とコンバイナ３との交点が鉛直上方向に遷移し、この場合の視線角度Θが図４に示す視線角度Θと等しくなる。さらに、線Ｌ１がコンバイナ３の中央部を通るように、コンバイナ３は、枠部６３ｘに沿って、標準位置よりも矢印Ｙ８の方向へ移動する。これにより、表示装置１００ｘは、虚像の一部が欠けて視認されるのを抑制することができる。
　図６（ｂ）は、アイポイントＰｅが標準位置よりも車両の後方方向に存在する場合の表示装置１００ｘの状態を示す。なお、図６（ｂ）では、説明の便宜上、標準位置に対応するアイポイントＰｅ及びコンバイナ３がそれぞれ破線により示されている。
　図６（ｂ）に示すように、アイポイントＰｅが標準位置よりも車両の後方方向にずれた場合、線Ｌ１と線Ｌ４とが略同一長さになるように、コンバイナ３及び枠部６３ｘは、ガイドレール６１に沿って矢印Ｙ４の方向に移動する。また、線Ｌ４上にアイポイントＰｅが存在するように、矢印Ｙ１の方向にコンバイナ３の回動角度が調整される。これにより、コンバイナ３から反射した光の収束点とアイポイントＰｅの位置とを一致させることができる。
　さらに、これに加えて、視線角度Θが一定に保たれるように、光源部２ｘの向きを矢印Ｙ５の方向へ傾ける。これにより、主光線Ｌ１とコンバイナ３との交点が高くなり、この場合の視線角度Θが図４に示す視線角度Θと等しくなる。さらに、光源部２から出射した光の主光線Ｌ１がコンバイナ３の略中心を通るように、コンバイナ３は、枠部６３ｘに沿って、標準位置よりも矢印Ｙ７の方向へ移動する。これにより、表示装置１００ｘは、虚像の一部が欠けて視認されるのを抑制することができる。
　以上のように、表示装置１００ｘは、コンバイナ３を枠部６３ｘに沿って移動可能な位置調整部６ｘと、光を出射する向きを変更可能な光源部２ｘとを備える。これにより、表示装置１００ｘは、アイポイントＰｅの位置が変化した場合であっても、視線角度Θを一定に保ちつつ、虚像の一部が欠けることなく虚像をユーザに視認させることができる。
　なお、第１実施例と同様、自動又は手動のいずれの場合であっても、位置調整部６ｘは、アイポイントＰｅの位置に応じてコンバイナ３の位置を調整することが可能である。
　コンバイナ３の位置調整が一部自動で行われる場合、例えば、表示装置１００ｘは、第１実施例で述べた第１駆動部と第２駆動部とに加え、矢印Ｙ５、Ｙ６の方向へ光源部２ｘの向きを変更する第３駆動部と、回動支持部６３１、６３２を矢印Ｙ７、Ｙ８の方向へ移動させる第４駆動部と、を有する。そして、インターフェース部への入力に基づき、第１駆動部乃至第４駆動部がそれぞれ駆動する。
　次に、コンバイナ３の位置調整が操作によらず自動で行われる場合、表示装置１００ｘは、第１駆動部乃至第４駆動部に加え、アイポイントＰｅの位置を検出するカメラ等の検出部をさらに備え、アイポイントＰｅの位置に基づき、第１駆動部乃至第４駆動部を駆動させる。具体的には、第１駆動部乃至第４駆動部は、例えば所定のマップ等を参照して、アイポイントＰｅの検出位置から、制御対象の移動又は回動すべき量を特定し、特定した量に基づき作動する。上述のマップは、例えば実験等に基づき予め作成される。
　以上のように、自動又は手動のいずれの場合であっても、位置調整部６ｘは、好適に、アイポイントＰｅの位置に応じてコンバイナ３の位置及び光源部２ｘの傾きを調整することができる。
＜変形例＞
　以下、上述の第１実施例及び第２実施例に好適な変形例について説明する。以下の変形例は、任意に組み合わせて上述の第１実施例及び第２実施例に適用してもよい。
　（変形例１）
　第１実施例及び第２実施例では、コンバイナ３は、平板状に形成されていたが、本発明が適用可能な態様はこれに限定されない。これに代えて、コンバイナ３は、緩やかな曲面状に形成されてもよい。
　この場合であっても、コンバイナ３から反射した光の収束点と、アイポイントＰｅとの位置が略一致するように、コンバイナ３の位置調整がなされる。このとき、線Ｌ１の長さと線Ｌ４の長さとの比は、１：１ではなく、コンバイナ３の光学系の倍率に応じた比に設定される。
　（変形例２）
　図１、図４では、光源部２、２ｘは、ダッシュボード４４に設置されていたが、本発明が適用可能な表示装置１００、１００ｘの構成は、これに限定されない。これに代えて、光源部２、２ｘは、図示しないセンターコンソールなど、ダッシュボード４４以外のインストゥルメンタル・パネル（インパネ）近傍に設置されてもよい。これによっても、光源部２、２ｘを天井部４１に設置する必要がなく、表示装置１００、１００ｘを種々の車種に搭載することができる。
　（変形例３）
　図４では、天井部４１に設置された反射部材５は、固定されていたが、本発明が適用可能な表示装置１００ｘの構成は、これに限定されない。これに代えて、反射部材５は、光源部２、２ｘから出射された光を全て反射する位置、例えばコンバイナ３を透過した光の主光線Ｌ３が反射部材５の中央付近に照射される位置に、天井部４１に沿って移動してもよい。
　この場合、反射部材５は、天井部４１に設けられた図示しないガイド等に沿って、手動又は自動により、光源部２、２ｘの光の出射角度に応じて車両の前後方向に移動する。具体的には、反射部材５は、水平方向に対する光源部２、２ｘの出射角度が大きいほど、車両の前方方向、即ちサンバイザの設置された方向に移動し、水平後方に対する光源部２、２ｘの出射角度が小さいほど、車両の後方方向に移動する。これによって、表示装置１００ｘは、反射部材５の大きさを抑制しつつ、虚像が一部欠けるのを抑制することができる。
　（変形例４）
　図２、図５に示す位置調整部６、６ｘの構成は一例であり、本発明が適用可能な構成は、これに限定されない。
　例えば、位置調整部６、６ｘは、コンバイナ３が回動支持部６３１、６３２を支軸として回動していたが、これに代えて、又はこれに加えて、スライド部６３０を軸として枠部６３及びコンバイナ３が回動することで、コンバイナ３の傾きを調整してもよい。
　本発明は、経路案内や車両の情報を運転者に視認させるヘッドアップディスプレイ、その他表示装置に好適に適用することができる。
　２、２ｘ　光源部
　３　コンバイナ
　５　反射部材
　６、６ｘ　位置調整部
　４０　フロントウィンドウ
　４１　天井部
　４２　ハンドル部
　４４　ダッシュボード
　１００、１００ｘ　表示装置

Claims (16)

  1. 　表示像を構成する光を出射する光源部と、
    　前記光を反射させる反射部材と、
    　前記光源部から出射された光を透過させて前記反射部材に導くと共に、前記反射部材で反射した光をさらに反射させるハーフミラーと、
    を備えることを特徴とする表示装置。
  2. 　前記ハーフミラーは、前記光源部から出射された光の入射面と反対側の面で、前記反射部材で反射した光を反射させることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記反射部材は、再帰性反射部材であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  4. 　前記反射部材は、前記ハーフミラーと非平行に配置されることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
  5. 　前記光源部から出射された光の前記ハーフミラーへの入射角に対して、前記ハーフミラーを透過した光の前記反射部材への入射角が小さいことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
  6. 　前記ハーフミラーは、前記反射部材に反射された光を反射させて、ユーザの眼へ導くことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
  7. 　前記光源部、前記反射部材、及び前記ハーフミラーを収納する筺体を有し、
    　前記反射部材は前記表体の天井部分に配置され、
    　前記ハーフミラーは、前記光源部から出射される光の光路上に配置されることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
  8. 　前記ハーフミラーの位置を調整する位置調整部を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  9. 　前記位置調整部は、前記光源部から出射された光の主光線が前記ハーフミラーの中央部を通過するように、前記ハーフミラーの位置を調整することを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
  10. 　前記位置調整部は、前記光源部が光を出射する方向と略平行に前記ハーフミラーを移動させることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
  11. 　前記反射部材は、再帰性反射部材であり、
    　前記位置調整部は、前記ハーフミラーから反射された光が収束する点と、ユーザの視点とが略一致するように、前記コンバイナの位置を調整することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の表示装置。
  12. 　前記ハーフミラーは、平板状に形成され、
    　前記位置調整部は、前記光源部から前記ハーフミラーまでの光路の長さと、前記ハーフミラーからユーザの視点までの光路の長さとが等しくなるように、前記ハーフミラーの位置を調整することを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
  13. 　前記光源部は、前記光を出射する角度を変更可能であり、
    　前記位置調整部は、前記ハーフミラーから反射された光の水平方向に対する角度が所定角度になるように、前記ハーフミラーの位置を調整し、
    　前記光源部は、前記ハーフミラーから反射された光の水平方向に対する角度が所定角度になるように、前記光を出射する角度を変更することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の表示装置。
  14. 　前記ハーフミラーは、楕円形であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の表示装置。
  15. 　車両に搭載される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光源部と、
    　前記光を反射させる反射部材と、
    　前記光源から出射された光を透過させて前記反射部材に導くと共に、前記反射部材で反射した光をさらに反射させるハーフミラーと、
    を備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
  16. 　前記光源部は、ダッシュボードに設置され、
    　前記ハーフミラーは、サンバイザに対して取り付けられ、
    　前記反射部材は、車室の天井部に設置されることを特徴とする請求項１５に記載のヘッドアップディスプレイ。
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