WO2014002397A1 - 車両用表示装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vehicle display device.
- a vehicle display device called a head-up display is known.
- the head-up display transmits information that enters from outside the vehicle and displays information by superimposing it on the scenery outside the vehicle using an optical element called a combiner that reflects the image projected from the optical unit arranged inside the vehicle. It is a display device.
- a head-up display has recently been attracting attention as a display device for vehicles because a driver who is viewing the scenery outside the vehicle can recognize information on the image projected from the optical unit with almost no change in line of sight or focus. Collecting.
- Patent Document 1 discloses adjusting a visible space by using an X-axis stage, a Z-axis stage, and a rotary stage in a head-up display mounted on a dashboard of a vehicle.
- the position and space where the head-up display can be attached is limited inside the vehicle, a space where the combiner can move is desired so that the user who is a driver can easily recognize the position where the image can be recognized by the combiner.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle display device that can adjust a viewable range of a displayed image and can be arranged in a limited space. To do.
- the vehicle display device of the present invention includes a circuit board storage unit that stores a circuit board that outputs an image signal of an image to be displayed, an optical unit that generates and projects an image based on the image signal output from the circuit board, A combiner provided at one end of the optical unit, on which the image is projected, a rotating member that rotatably connects the optical unit to the substrate storage unit, and the optical unit is a room mirror inside the vehicle. And a plate-like attachment plate for attaching the substrate storage portion to the room mirror so as to be rotatable without contacting the vehicle.
- the visible range of the displayed image can be adjusted and can be arranged in a limited space.
- FIG. 5 It is a perspective view shown with a field of view from the inside of vehicles about a head up display which is a display for vehicles of the present invention. It is a perspective view shown by the visual field from the windshield side about the head-up display of FIG. It is a figure which shows the internal structure of an optical unit with the path
- FIG. 10 is a top view of the heat sink of FIG. 9. It is a figure shown about the modification of the heat sink of FIG. It is a side view of the head up display attached to the room mirror. It is a front view of the head up display attached to the room mirror. It is a figure shown about the visual recognition area of the image (virtual image) projected on a combiner. It is a figure shown about the visual recognition area of the image (virtual image) projected on a combiner. It is a figure which shows a mode when a projection part and a combiner are removed in the head-up display attached for right-hand drive vehicles.
- FIG. 20 is a three-side view of a mounting plate in the mounting member of FIG. 19. It is a perspective view which shows the head-up display attached to the room mirror. It is sectional drawing of the set screw part at the time of attaching so that the 1st attachment surface of a board
- FIG. 1 is a perspective view showing an aspect in which the head-up display 10 according to the present embodiment is observed from a field of view toward a windshield (not shown) of a vehicle from a room mirror 600 to which the head-up display 10 is attached.
- FIG. 2 is a perspective view showing an aspect in which the head-up display 10 is observed with a field of view from the windshield (not shown) toward the room mirror 600.
- the directions indicated by front and rear, left and right, and up and down are the front and rear of the vehicle, the left and right directions of the vehicle, the direction perpendicular to the road surface on which the vehicle is disposed and the direction from the surface to the vehicle, and vice versa. Means direction.
- the head-up display 10 generates an image signal related to an image displayed as a virtual image on the combiner 400, and stores a circuit board 111 (see FIG. 5) that outputs the generated image signal to the optical unit 200.
- Part 100 The circuit board 111 receives an image signal output from an external device (not shown) such as a navigation device or a media playback device, performs a predetermined process on the input signal, and outputs the processed signal to the optical unit 200. You can also.
- the substrate storage unit 100 is connected to a mounting member 500 (see FIG. 19), which will be described later, which is one of the components of the head-up display 10, and the rear-view mirror 600 is held by the mounting member 500, whereby the head-up display. 10 is attached to the room mirror 600.
- the head-up display 10 includes an optical unit 200 to which an image signal output from the circuit board 111 is input.
- the optical unit 200 includes an optical unit main body 210 and a projection unit 300.
- the optical unit main body 210 accommodates a light source 231, an image display element 240, and various optical lenses described later.
- the projection unit 300 houses various projection mirrors and an intermediate image screen 360 described later.
- the image signal output from the circuit board 111 is projected as image display light from the projection port 301 onto the combiner 400 having a concave shape through the devices of the optical unit main body 210 and the devices of the projection unit 300.
- LCOS Liquid crystal on silicon
- DMD Digital Micromirror Device
- the user who is the driver recognizes the projected image display light as a virtual image via the combiner 400.
- the projection unit 300 projects the image display light of the character “A” onto the combiner 400.
- the user recognizes the letter “A” as if it is displayed, for example, 1.7m to 2.0m ahead (front of the vehicle) from the user, that is, recognizes the virtual image 450. it can.
- the central axis of the image display light projected from the projection unit 300 onto the combiner 400 is defined as a projection axis 320.
- the optical unit 200 is configured to be rotatable with respect to the substrate storage unit 100. Furthermore, in the head-up display 10 according to the present embodiment, the projection unit 300 and the combiner 400 have a configuration in which the mounting direction can be changed with respect to a predetermined surface of the optical unit main body 210 and can be detached.
- FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of the optical unit main body 210 and a part of the internal configuration of the projection unit 300 together with an optical path related to image display light.
- FIG. 4 is a diagram illustrating an internal configuration of the projection unit 300 and a part of the internal configuration of the optical unit main body 210 together with an optical path related to image display light projected to the combiner 400.
- the optical unit main body 210 includes a light source 231, a collimating lens 232, a UV-IR (UltraViolet-Infrared Ray) cut filter 233, a polarizer 234, a fly-eye lens 235, a reflecting mirror 236, a field lens 237, a wire grid polarization beam splitter 238, A quarter-wave plate 239, an analyzer 241, a projection lens group 242, and a heat sink 243 are provided.
- a light source 231 a collimating lens 232, a UV-IR (UltraViolet-Infrared Ray) cut filter 233, a polarizer 234, a fly-eye lens 235, a reflecting mirror 236, a field lens 237, a wire grid polarization beam splitter 238, A quarter-wave plate 239, an analyzer 241, a projection lens group 242, and a heat sink 243 are provided.
- UV-IR UltraViolet-Infrared Ray
- the light source 231 includes a light emitting diode that emits light of three colors of white, blue, green, and red.
- a heat sink 243 is attached to the light source 231 for cooling the heat generated with light emission.
- the light emitted from the light source 231 is converted into parallel light by the collimating lens 232.
- the UV-IR cut filter 233 absorbs and removes ultraviolet light and infrared light from the parallel light that has passed through the collimating lens 232.
- the polarizer 234 changes the light that has passed through the UV-IR cut filter 233 into unpolarized P-polarized light.
- the fly-eye lens 235 uniformly adjusts the brightness of the light that has passed through the polarizer 234.
- the reflecting mirror 236 changes the optical path of the light passing through each cell of the fly-eye lens 235 by 90 degrees.
- the light reflected by the reflecting mirror 236 is collected by the field lens 237.
- the light collected by the field lens 237 is irradiated to the image display element 240 via the wire grid polarization beam splitter 238 and the quarter wavelength plate 239 that transmit the P-polarized light.
- the image display element 240 includes red, green, and blue color filters for each pixel.
- the light emitted to the image display element 240 has a color corresponding to each pixel, is modulated by the liquid crystal composition included in the image display element 240, and becomes S-polarized image display light, which is applied to the wire grid polarization beam splitter 238. It is emitted toward.
- the emitted S-polarized light is reflected by the wire grid polarization beam splitter 238, changes the optical path, passes through the analyzer 241, and then enters the projection lens group 242.
- the image display light transmitted through the projection lens group 242 exits the optical unit main body 210 and enters the projection unit 300. And the 1st projection mirror 351 with which the projection part 300 is provided changes the optical path of the image display light which entered.
- the projection unit 300 includes a first projection mirror 351, a second projection mirror 352, and an intermediate image screen 360.
- the optical path of the image display light that has passed through the wire grid polarization beam splitter 238, the analyzer 241, and the projection lens group 242 included in the optical unit main body 210 is combined by the first projection mirror 351 and the second projection mirror 352.
- the optical path to 400 is changed.
- a real image based on the image display light reflected by the second projection mirror 352 is formed on the intermediate image screen 360.
- the image display light related to the real image formed on the intermediate image screen 360 passes through the intermediate image screen 360 and is projected onto the combiner 400.
- the user recognizes the virtual image related to the projected image display light forward via the combiner 400.
- the user can visually recognize the virtual image based on the image signal output from the circuit board 111 by superimposing it on the actual scenery via the combiner 400.
- the optical unit 200 is configured to be rotatable with respect to the substrate storage unit 100. Next, the internal configuration of the optical unit 200 and the substrate storage unit 100 will be described in detail with reference to FIG.
- FIG. 5 is a diagram showing a part of the inside of the optical unit 200 and a part of the inside of the substrate storage unit 100.
- the optical system arrangement unit 245 included in the optical unit 200 accommodates various devices other than the heat sink 243 described above.
- a heat sink 243 and a space 248 are provided in the vicinity of the connection portion of the optical system arrangement unit 245 with the substrate storage unit 100 on the substrate storage unit 100 side.
- the circuit board 111 electrically controls the image display element 240 and the light source 231 housed in the optical system arrangement unit 245.
- the circuit board 111 and the image display element 240 accommodated in the optical system arrangement unit 245 are connected by a flexible cable 246 that is a wiring.
- the flexible cable 246 is an example, and a flexible board or other wiring for transmitting an electrical signal can be used.
- the optical unit 200 has an optical unit side opening 247 formed on one surface of the housing, and the substrate housing portion 100 has a substrate housing portion side opening 112 formed on one surface of the housing.
- the flexible cable 246 connects the circuit substrate 111 and the image display element 240 through the optical unit side opening 247 and the substrate storage unit side opening 112.
- the flexible cable 246 preferably has a length that allows the substrate storage unit 100 and the optical unit 200 to freely rotate.
- FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the heat sink 243 and the flexible cable 246 described above are removed from a part of the optical unit 200 in FIG. 5 and a part of the substrate storage unit 100.
- the optical unit side opening 247 and the substrate storage unit side opening 112 are each formed in a shape having two opposing sides that spread at a predetermined angle, for example, a substantially fan shape having a predetermined angle.
- the space portion 248 is provided in the vicinity of the connection portion of the substrate storage portion 100 in the optical unit 200, and the flexible cable 246 is mainly stored in the space portion 248 in the optical unit 200. .
- the space 248 By providing the space 248, the length of the flexible cable can be secured with a margin. Accordingly, the tension applied to the flexible cable 246 can be reduced when the optical unit 200 is rotated with respect to the substrate storage unit 100. Therefore, it is possible to prevent the flexible cable 246 from being damaged or cut by the tension accompanying the rotation.
- the optical unit 200 and the substrate storage unit 100 are connected to each other by a hinge 113 that is a rotation member that serves as a rotation axis of the rotation and a rotation stop mechanism 114 that limits a rotation angle range.
- the optical unit 200 rotates with respect to the substrate storage unit 100 by a predetermined angle around the hinge 113.
- the hinge 113 is used in the present embodiment, other rotating members can be used.
- the substrate storage unit side opening 112 of the substrate storage unit 100 and the optical unit side opening 247 of the optical unit 200 are substantially fan-shaped as described above.
- the opening for passing the flexible cable 246 formed by both the substrate storage unit side opening 112 and the optical unit side opening 247 is narrowed.
- the substrate housing side opening 112 and the optical unit side opening 247 are substantially fan-shaped, so that the flexible cable 246 is sufficiently passed through the angle range limited by the rotation stopping mechanism 114. The opening is maintained.
- the shapes of the substrate housing side opening 112 and the optical unit side opening 247 described above are merely examples, and any shape may be used as long as the flexible cable 246 is not damaged by rotation.
- only one of the substrate housing side opening 112 and the optical unit side opening 247 may be formed in a shape having two opposing sides that spread at a predetermined angle so that the load is not applied to the flexible cable 246.
- the head-up display 10 is configured such that the optical unit 200 and the substrate storage unit 100 can rotate around the hinge 113.
- the combiner 400 is provided in the optical unit 200, and the substrate storage unit 100 is attached to the room mirror 600 by an attachment member 500.
- the user can independently adjust the observation angle of the room mirror and the adjustment of the observation angle of the combiner 400. Therefore, the user can adjust the room mirror 600 to an angle at which the rear of the vehicle can be properly confirmed, and adjust the viewing angle of the combiner 400 to recognize an appropriate image (virtual image) without distortion.
- the optical unit 200 can freely rotate with respect to the substrate storage unit 100. Adjustment of each observation angle can be performed appropriately, and tension generated by rotation can be prevented from damaging or cutting the flexible cable 246.
- the optical unit 200 and the substrate are rotated by the rotation of the optical unit 200 with respect to the substrate housing portion 100.
- Each casing outer wall of the storage unit 100 can be prevented from damaging or cutting the flexible cable 246, and the user can appropriately adjust each observation angle.
- the optical path of the image display light is bent twice in the 90 degree direction by using the reflecting mirror 236 and the wire grid polarization beam splitter 238. Then, the image display light is emitted to the projection unit 300 in a direction opposite to the light emission direction of the light source 231.
- the flexible cable 246 can be wired so as not to be close to the light source 231 (see FIG. 5). Thereby, noise due to electromagnetic waves generated from the light source 231 can be prevented from being mixed into the image signal, and the flexible cable 246 can also be prevented from being damaged by heat generated by the light source 231.
- the heat sink 243 installed in the vicinity of the light source 231 is also arranged away from the flexible cable 246, a space portion 248 for storing the flexible cable 246 can be provided.
- FIG. 7 is a perspective view showing a heat sink 243 that is a heat radiating section that enables the above arrangement in the optical unit 200
- FIG. 8 is a top view of the heat sink 243.
- the heat sink 243 is a plate-like member that is a plate-like member, and a plate-like member that is thinner than the substrate portion 261, and extends so as to stand on the surface of the substrate portion 261.
- fins 269 that are a plurality of blade members.
- the base material portion 261 has a first surface 262 that is a region where the light source 231 that is a heat source is disposed via the light source substrate 251, and a second surface 263 that is the back surface of the first surface 262. Yes.
- the base material portion 261 has a first end 266 that is one end on the side close to the light source 231 and a second end 267 that is one end on the opposite side.
- the predetermined area from the first end portion to the second end portion of the first surface 262 is an area where the light source substrate 251 which is a circuit board of the 231 light source and the light source 231 is arranged, and a flat area where the fins 269 are not arranged. It is.
- the length of the fin 269 is defined as a distance in the vertical direction from the surface of the base material portion 261, the length of the fin 269 arranged on the second surface 263 is as shown in FIG.
- positioned at the 1st surface 262 is the same length.
- each fin 269 is formed with a surface that is perpendicular to the first surface 262 and the second surface 263 and parallel to the surface that forms the first end 266 and the second end 267.
- it may have a shape connected to the surface of the base material portion 261 at an angle other than vertical.
- the heat sink 243 can be integrally formed of aluminum, an aluminum alloy, or another metal.
- the heat generated by the light source 231 is transmitted from the position where the light source of the first surface 262 is disposed to the base material part 261, and the base material part 261 is transmitted separately in the first end part 266 direction and the second end part 267 direction.
- the fin 269 of the second surface 263 is one from the position corresponding to the arrangement position of the light source 231, that is, the position corresponding to the back surface side of the light source 231 toward the second end 267. In other words, the length is shortened and becomes uniform toward the first end portion 266.
- FIGS. 9 and 10 are a perspective view and a top view, respectively, showing a heat sink 270 which is another form of the heat sink 243.
- the heat sink 270 is composed of a plate-like base material portion 271 and fins 279 similarly to the heat sink 243, and the base material portion 271 includes a light source 231 via a light source substrate 251. It has a first surface 272 to be arranged and a second surface 273 that is the back surface of the first surface 272, and the base material portion 271 has a first end portion 276 that is one end on the side close to the light source 231; And a second end 277 which is one end on the opposite side.
- the predetermined region from the first end 276 to the second end 277 of the first surface 272 is a region where the light source 231 and the light source substrate 251 are disposed, and is a flat region where the fins 279 are not disposed.
- the base material portion 271 that is a plate-like member is bent at the boundary between the flat region of the first surface 272 and the region where the fins 279 are disposed.
- the fins 279 of the surface 273 become longer from the bent position toward the first end 276 and the second end 277, respectively, and the fins 279 of the first surface 272 move from the bent position to the second end 277. It is a point that is getting shorter.
- the difference between the length of the fin 279 on the first surface 272 and the length of the fin 279 on the second surface 273 gradually decreases from the bent position toward the second end 277, and the length L 3 of the fin 279 at the second end 277, the length L 4 of the fins 279 at the second end 277 of the second surface 273 is substantially the same length.
- the outer shape of the heat sink 270 is the same as that of the heat sink 243 in FIGS.
- the heat generated by the light source 231 is transmitted from the position where the light source 231 on the first surface 272 is disposed to the base material portion 271 in the same manner as the heat sink 243 in FIGS. 7 and 8, and in the first end 276 direction and the second end portion. It is transmitted in 277 directions.
- the difference between the length of the fin 279 on the first surface 272 and the length of the fin 269 on the second surface 273 decreases from the bent position toward the second end 277. Thereby, in the vicinity of the second end portion 277, the difference between the heat dissipation rate at the first surface 272 and the heat dissipation rate at the second surface 273 is reduced, so that the overall heat dissipation efficiency can be increased.
- FIG. 11 shows a heat sink 280, which is another example of the heat sink 270 with the same field of view as FIG.
- the heat sink 280 is different in that the base material portion 281 is bent toward the second surface 283 instead of the first surface 282 where the light source is disposed.
- the fin 289 of the second surface 283 is shortened from the bent position toward the second end portion 287, and the fin 289 of the first surface 282 is moved from the bent position.
- the length of the fin 289 increases toward the second end 287.
- the difference between the length of the fin 289 of the first surface 282 and the length of the fin 289 of the second surface 283 provided at positions corresponding to each other from the bent position toward the second end 287 is gradually reduced.
- the length L 3 of the fin 289 at the second end 287 of the first surface 282, the length L 4 of the fins 289 at the second end 287 of the second surface 283 is substantially the same length.
- the length of the fin 289 from the 1st end part 286 of the 2nd surface 283 to the position bent is the same length. Even in such a shape, the difference between the heat dissipation rate at the first surface 282 and the heat dissipation rate at the second surface 283 is reduced in the vicinity of the second end portion 287, so that the overall heat dissipation efficiency can be increased. .
- the space portion 248 shown in FIG. 5 can be provided, so that the redundant portion of the flexible cable 246 can be accommodated.
- the optical unit 200 can be rotated with respect to the substrate storage unit 100.
- FIG. 12 is a side view of the head-up display 10 attached to the room mirror 600.
- the room mirror 600 is normally directed toward the driver so that the driver can visually recognize the rear of the vehicle. That is, it is rare for the driver to drive with the mirror surface 602 of the room mirror 600 perpendicular to the vehicle bottom surface or the traveling road surface.
- the driver uses the mirror surface 602 of the room mirror 600 as the vehicle bottom surface or the like.
- the direction of the rearview mirror 600 is tilted so as to have an angle with respect to the vertical plane. For this reason, when the head-up display 10 is attached to the room mirror 600, the substrate storage unit 100 also has an angle with respect to a plane parallel to the vehicle bottom surface or the like as the room mirror 600 is tilted.
- the inventor of the present application conducted an experiment for recognizing a virtual image presented by the combiner 400 for many vehicles and various users.
- the longitudinal direction of the room mirror 600 and the longitudinal direction of the substrate storage unit 100 are the same direction. If the angle of the combiner 400 and the optical unit 200 is adjusted so that the user recognizes the virtual image without distortion when the head-up display 10 is installed, the mirror surface 602 and the optical unit main body 210 are often adjusted. It was confirmed by an experiment that the angle formed with the reference plane 212 of the lens was approximately 100 degrees.
- the “reference plane” of the optical unit body 210 is an angle measurement reference plane used as a reference for measuring the inclination of the optical unit body 210 with respect to the mirror surface 602 of the rearview mirror 600.
- An example of the reference surface 212 is a plane including the optical axis of the optical unit main body 210 or a plane parallel thereto.
- Another example of the reference surface 212 is the first main body surface 221 that is the lower surface when the head-up display 10 is attached to the right handle, or the second main body surface that is the surface facing the first main body surface 221. 222 or a plane parallel to these surfaces.
- the “reference surface” of the optical unit main body 210 may be a reference surface of the optical unit 200.
- the head-up display 10 includes the mounting member 500, the mounting plate 571, and the like so that the longitudinal direction of the room mirror 600 and the longitudinal direction of the substrate storage unit 100 are the same direction.
- the head-up display 10 is attached to the rearview mirror 600 using 581 or the like, an optimal image without distortion can be presented when the angle formed by the mirror surface 602 and the reference surface 212 becomes a predetermined reference angle.
- the optical unit constituting the optical system of the head-up display 10 is designed so that an optimal video can be presented under the above-described conditions.
- the “optical part constituting the optical system of the head-up display 10” is a system that generates and projects image display light based on an image signal output from the circuit board 111 housed in the board housing part 100.
- a light source 231, a collimator lens 232, a UV-IR (UltraViolet-Infrared Ray) cut filter 233, a polarizer 234, a fly-eye lens 235, a reflector 236, a field lens 237, Wire grid polarization beam splitter 238, quarter-wave plate 239, analyzer 241, projection lens group 242, first projection mirror 351, second projection mirror 352, intermediate image screen 360, and combiner 400 in projection unit 300 Are all or a predetermined portion.
- the “predetermined reference angle” is an angle formed between the mirror surface 602 and the reference surface 212 and is an angle assumed as a design reference when the head-up display 10 is optically designed.
- the “predetermined reference angle” may be determined by experiments so that an optimal video without distortion can be presented to many vehicles and various users.
- An example of the predetermined reference angle is an obtuse angle, more specifically 100 degrees.
- the “predetermined reference angle” is indicated by using ⁇ in FIG.
- the head-up display 10 since the head-up display 10 according to the embodiment is designed with an optical unit that forms an optical system based on the angle formed by the mirror surface 602 and the reference surface 212 being a predetermined reference angle, Thus, the optical design is optimally adapted to the inclination of the room mirror 600 assumed in the usage state.
- the optical unit 200 is often kept near horizontal. Since the optical unit 200 does not face the user, it is possible to reduce the feeling of pressure received by the user who is the driver.
- the substrate storage unit 100 attached via an attachment member 500 (not shown) is fixedly installed on the room mirror 600 directed toward the user as described above. For this reason, the substrate storage unit 100 can be changed in orientation similar to the orientation change applied to the room mirror 600.
- the optical unit 200 including the projection unit 300 and the combiner 400 can be rotated integrally with the substrate storage unit 100 by the hinge 113. Therefore, regardless of the adjustment angle of the room mirror 600, the driver can adjust the image (virtual image) projected on the combiner 400 to a visible position without causing distortion.
- FIG. 13 is a view from the view from the mirror surface 602 side of the room mirror 600 of the head-up display 10 attached to the room mirror 600.
- the rotation surface of the hinge 113 that is a boundary surface between the substrate storage unit 100 and the optical unit 200 formed by the rotation of the hinge 113 is perpendicular to the mirror surface 602 and parallel to the projection axis 320. By being a smooth surface, it is in a position that does not cross the room mirror 600. Therefore, the optical unit 200 and the combiner 400 can be integrally rotated without contacting the room mirror 600 while the substrate storage unit 100 is fixed to the room mirror 600.
- FIGS. 14 and 15 are diagrams showing a space in which an image (virtual image) projected on the combiner 400 can be visually recognized, in the observation direction of the driver of the optical unit 200 and the combiner 400 rotated by the hinge 113 described above. It is a figure for demonstrating a change. For example, when both the driver B with a higher eye position than the driver A uses the head-up display 10 attached to the same vehicle, the adjustment angle by the hinge 113 when the driver A uses is shown in FIG. As shown, the angle ⁇ 1. At this angle, the driver A can visually recognize the image (virtual image) projected on the combiner 400 without distortion.
- the adjustment angle by the hinge 113 when the driver B is used is an angle ⁇ 2 larger than the angle ⁇ 1 as shown in FIG. 15, and an image (virtual image) projected on the combiner 400 to the driver B at this angle ⁇ 2.
- the rotation of the hinge 113 from the angle ⁇ 1 to the angle ⁇ 2 is a straight line formed mainly by the rotation surface and the mirror surface 602 of the room mirror 600 at a position where an image displayed as a virtual image is recognized by the combiner 400. Change in a direction parallel to.
- the combiner 400 in which the projection direction of the image display light from the projection unit 300 and the image display light are projected in a space-saving manner. Can be adjusted. Moreover, since only the optical unit 200 and the combiner 400 can be moved integrally without moving the entire head-up display 10, a space in which a display image can be easily viewed can be adjusted.
- FIGS. 16, 17 and 18 are diagrams for explaining the case where the head-up display 10 is mounted at the mounting position corresponding to the right-hand drive vehicle and the mounting position corresponding to the left-hand drive vehicle.
- FIG. 16 illustrates a state in which the projection unit 300 and the combiner 400 are removed from the optical unit main body 210 in the head-up display 10 attached to the right-hand drive vehicle.
- the optical unit main body 210 and the combiner 400 are arranged on the right side, which is the driver side of the rearview mirror 600, when viewed from the driver side.
- the substrate storage unit 100 has a first mounting surface 115 and a second mounting surface 117 opposite to the first mounting surface 115.
- the first mounting surface 115 is attached to a mounting member 500 (not shown). It is attached to the rearview mirror 600 in the direction of contact.
- the optical unit main body 210 has a first main body surface 221 on the same side as the first mounting surface 115 of the substrate housing portion 100. The surface of the optical unit main body 210 that faces the first main body surface 221 is referred to as a second main body surface 222.
- the lower end 404 is attached to the rearview mirror 600 in an arrangement state where the lower end 404 is on the first main body surface 221 side. Therefore, the projection axis 320 is on the first body surface 221 side (see FIG. 1).
- FIG. 17 shows the head-up display 10 attached to the left-hand drive vehicle.
- the second mounting surface 117 of the board housing portion 100 is on the lower side and the second mounting surface 117 is in contact with the mounting member 500 (not shown). Attached to the mirror 600.
- the optical unit main body 210 and the combiner 400 are arranged on the left side which is the driver side of the rearview mirror 600 when viewed from the driver side.
- FIG. 18 is a diagram showing the head-up display 10 attached for a left-hand drive vehicle.
- the second mounting surface 117 of the substrate storage unit 100 and the second main body surface 222 of the optical unit main body 210 are on the same lower side, and the projection port 301 of the projection unit 300 and the lower end 404 of the combiner 400 are the second main body.
- the head-up display 10 is attached to the room mirror 600 in the arrangement state on the surface 222 side.
- the projection port 301 and the lower end 404 are on either the first main body surface 221 side or the second main body surface 222 side of the optical unit main body 210. Even in the state, the optical unit main body 210 can be arranged. 16 and 17, it is possible to remove the projection unit 300 and the combiner 400 from the optical unit main body 210 and change their mounting directions. Although not shown, the optical unit main body 210 and the projection unit are omitted. 300 and the combiner 400 are connected by a rotating member, and the mounting direction of each can be changed via the rotating member.
- the projection unit 300 and the combiner 400 can be attached to the optical unit main body 210 by changing the mounting direction, and the combiner can be changed from the projection unit 300 by changing the mounting direction.
- the projection axis 320 relating to the arrangement of the projection ports 301 that emit the image display light projected onto 400 and the projection direction of the image display light can be on the first main body surface 221 side or on the second main body surface 222 side. .
- the projection unit 301 is in a state where the projection port 301 of the projection unit 300 is on the second body surface 222 side of the optical unit body 210. Since 300 can be disposed, image display light is projected downward from the optical unit main body 210. Therefore, the projection axis 320 is on the second body surface 222 side.
- the projection unit 300 and the combiner 400 can be used even when the projection port 301 and the lower end 404 are located on either the first body surface 221 side or the second body surface 222 side of the optical unit body 210.
- the main body 210 can be arranged. That is, projection is performed at a position where the projection port 301 of the projection unit 300 and the lower end 404 of the combiner 400 are changed by 180 ° with respect to one surface of the optical unit main body 210 (the first main body surface 221 or the second main body surface 222).
- the part 300 and the combiner 400 can be attached.
- the mounting positions of the projection unit 300 and the combiner 400 with respect to the optical unit main body 210 can be changed, and the mounting positions of the projection unit 300 and the combiner 400 with respect to the first mounting surface 115 (or the second mounting surface 117) of the substrate storage unit 100 can also be changed.
- the circuit board 111 is before the attachment change by the detection of the attachment position and orientation of the projection unit 300 or the combiner 400 by the sensor and the driver setting through an operation unit such as a remote controller (not shown). An image signal with the image orientation changed is output.
- the orientation of the image output at the attachment position where the projection port 301 of the projection unit 300 is on the first main body surface 221 side, and the projection port 301 of the projection unit 300 is on the first main body surface 221 side, and the projection port 301 of the projection unit 300.
- the image display element 240 changes the image direction (up / down / left / right, 180 °, etc.) according to the attachment position of the projection unit 300 and outputs the image. (Virtual image) can be visually recognized.
- the rotation surface of the hinge 113 is in a position that does not cross the room mirror 600 as in the case shown in FIG.
- the optical unit 200 and the combiner 400 can be integrally rotated without contacting the room mirror 600 while being fixed to the room mirror 600.
- FIG. 19 shows an attachment member 500 for attaching the head-up display 10 to the room mirror 600.
- the attachment member 500 is a pair of grips 590 that are fixed to the room mirror 600 so as to grip the room mirror 600, and an attachment for attaching the pair of grips 590 and the substrate storage unit 100.
- the grip portion 590 sandwiches the two lower gripping mechanism portions 591 having claw portions that can slide back and forth to sandwich the lower end portion of the rearview mirror 600 and the upper end portion of the rearview mirror 600.
- Two upper gripping mechanism portions 592 having claw portions slidable in the front and rear, a height adjusting portion 593 slidable up and down to sandwich the rear mirror 600 from the rear side up and down, and a mounting plate 581 are mounted.
- a position adjustment groove 594 which is a long hole for adjusting the position of the mounting plate 581 with respect to the grip portion 590 is provided on the upper surface.
- the attachment plate 581 is disposed so as to straddle the upper surfaces of the pair of gripping portions 590, and a pair of protrusions 584 of the attachment plate 581 described later are engaged with and attached to the position adjustment groove 594.
- FIG. 20 is a three-side view of the mounting plate 581 in the mounting member 500 of FIG.
- the mounting plate 581 is composed of a substantially rectangular plate-like member as a whole, and a flat surface that is a mounting surface has a pair of arc-shaped hole portions 582 that are arc-shaped holes of different orientations, A center hole portion 583 that is a pair of holes formed at the center position of a circle serving as the base of the arc of the arc hole portion 582, and a position formed on the grip portion 590 when attached to the grip portion 590 on the back surface side. And a projection 584 that is slidable in the longitudinal direction of the position adjusting groove 594 by being fitted to the adjusting groove 594.
- the center hole 583 is provided at the center in the width direction, which is a direction orthogonal to a straight line connecting the pair of protrusions of the mounting plate 581.
- the pair of protrusions 584 are not attached to the center in the width direction described above, but are disposed at positions separated in the width direction by a certain distance (offset D) from the center.
- offset D a certain distance
- the second state is a state in which the protruding portion 584 is attached so as to be farther from the height adjusting portion 593 than the center hole portion 583. Since the distance between the room mirror 600 and the windshield (windshield) of the car varies depending on the vehicle type, as described above, by arranging the pair of protrusions 584 with the offset D from the center, the distance to the room mirror 600 is set.
- the degree of freedom of the position in the front-rear direction for fixing the head-up display 10 is increased, and the head-up display 10 can be attached to various vehicles. Further, by providing a plurality of gripping portions 590 (a pair in the present embodiment), it is possible to deal with various vehicles.
- the distance between the pair of gripping portions 590 can be arranged such that the distance between the two position adjustment grooves 594 is the same as the distance between the two protrusions 584 of the mounting plate 581.
- the pair of grip portions 590 can be arranged so that the distance between the two position adjustment grooves 594 is shorter than the distance between the two protrusion portions 584. Since the distance between the pair of protrusions 584 does not change, the mounting plate 581 is inevitably attached obliquely when arranged in this manner, and the angle of the position adjustment groove 594 with respect to the longitudinal direction can be changed. it can. That is, the attachment plate 581 and the substrate storage unit 100 can be attached at an angle by rotating along the plane on the attachment plate 581. As described above, by providing a plurality of gripping portions 590 (a pair in the present embodiment) and adjusting the distance between the plurality of gripping portions 590, it is possible to set various mounting positions.
- the surface of the attachment plate 581 (the surface on which the protrusion 584 is not provided) and the first attachment surface or the second attachment surface of the substrate storage unit 100 are arranged so as to overlap each other. Then, a set screw 118 (fixing member) is inserted from the arc hole portion 582 and the center hole portion 583 located at the center of the arc, and the substrate storage portion 100 is fixed by screwing. When screwing, the substrate storage portion 100 can rotate around the center hole 583 on the surface of the mounting plate 581, and is oriented with the normal of the surface of the mounting plate 581 of the substrate storage portion 100 as the rotation axis. Is adjusted.
- the driver can visually recognize an image (virtual image) displayed on the combiner 400.
- the mounting angle with the normal of the surface of the mounting plate 581 as the rotation axis can be adjusted.
- the central angle of the arc of the arc hole portion 582 is determined to be an angle in a range sufficient to adjust the image (virtual image) displayed on the combiner 400 to a position where the driver can visually recognize the arc. Further, it is more preferable that the central angle of the arc of the arc hole portion 582 is determined to be an angle in a range where the combiner 400 does not contact the windshield.
- the pair of arc hole portions 582 are arranged so that the inner sides thereof face each other.
- the outer sides of the substrate storage unit 100 may be arranged to face each other.
- FIG. 21 shows the head-up display 10 attached to the room mirror 600.
- the gripping portion 590 of the mounting member 500 grips the upper and lower ends of the rearview mirror 600 from the rear surface of the rearview mirror 600 (here, the surface without the mirror) at two locations, and the mounting plate 581 holds the protrusion 584 of the gripping portion 590.
- the position adjustment groove 594 formed in the upper gripping mechanism portion 592, the position adjustment groove 594 can be attached so that the position in the longitudinal direction, mainly the mirror surface of the room mirror 600, can be adjusted.
- the mounting plate 581 fixes the angle with the normal line of the surface of the mounting plate 581 of the substrate storage unit 100 as the rotation axis being adjustable.
- the longitudinal direction of the room mirror 600 is parallel to the horizontal plane and the mirror surface is perpendicular to the horizontal plane.
- a line passing through the center of the room mirror 600 in the vertical direction and parallel to the horizontal direction of the room mirror 600 is referred to as a room mirror center line 605.
- a line passing through the center of the combiner 400 in the vertical direction and parallel to the horizontal direction of the combiner 400 is referred to as a combiner center line 403.
- the observation angle of the combiner 400 can be adjusted, and as the observation angle of the combiner 400 is adjusted, the relative height of the combiner 400 with respect to the height of the room mirror 600 also changes.
- the relative height between the combiner 400 and the room mirror 600 is the difference between the height of the combiner center line 403 and the height of the room mirror center line 605.
- the combiner center line 403 is at a position higher than the room mirror center line 605
- the combiner 400 is at a position relatively higher than the room mirror 600.
- the relative height of the combiner 400 with respect to the height of the rearview mirror 600 can be fixed so as not to be adjusted by screwing or the like, that is, the head-up display 10 is attached to the rearview mirror 600 of the vehicle. Accordingly, when the combiner 400 is configured such that the relative height of the combiner 400 with respect to the height of the room mirror 600 is fixed (the height is uniquely determined), the combiner described below at the fixed position. It is only necessary to satisfy 400 position conditions. As shown in FIG. 21, the rearview mirror 600 has a length L in the horizontal direction (longitudinal direction) and a height H in the vertical direction.
- the upper end 402 of the combiner 400 in the use state is above the room mirror center line 605 of the room mirror 600, and the lower end 606 of the combiner 400 is below the room mirror center line 605 of the room mirror 600.
- the head-up display 10 is mounted on the rearview mirror 600 and the combiner 400 is mounted in such a position, so that the head-up display 10 is placed at an optimal position with little viewpoint movement when viewing the display image. Can be installed.
- the combiner center line 403 and the room mirror center line 605 of the combiner 400 in the used state may be configured to have substantially the same height.
- the head-up display 10 is attached to the rearview mirror 600 and the mounting structure is such that the combiner 400 is in such a position, so that the head-up display 10 can be moved to an optimal position with less viewpoint movement when viewing the display image. Can be installed.
- the head-up display 10 is attached to the rearview mirror 600 and the mounting structure is such that the combiner 400 is in such a position, so that the head-up display 10 can be moved to an optimal position with less viewpoint movement when viewing the display image. Can be installed.
- the position as in the present embodiment is optimal, at least the upper end 402 of the combiner 400 in the use state is above the lower end 606 of the room mirror 600 or the lower end 606 of the combiner 400 is at the room mirror 600.
- the head-up display 10 can be installed at a suitable position where there is little viewpoint movement when viewing the display image.
- the state in which the combiner 400 is on the side of the room mirror 600 satisfies the condition that can achieve the above-described effect, and the horizontal position of the combiner 400 is displayed from the seat of the vehicle. Any position can be used as long as it is visible. That is, the display image projected on the combiner 400 need not be blocked by the room mirror 600.
- the horizontal position of the combiner 400 may be arranged in a range from the horizontal end (side end) of the rearview mirror 600 to the length L of the rearview mirror 600.
- the room mirror 600 and the combiner 400 are not too far apart, and the viewpoint movement is further reduced, which is more preferable.
- FIG. 22 is a cross-sectional view of the set screw 118 when the first mounting surface 115 of the substrate storage unit 100 is mounted so as to contact the mounting plate 581
- FIG. 23 is the second mounting surface of the substrate storage unit 100
- 11 is a cross-sectional view of a set screw 118 portion when 117 is attached so as to be in contact with the attachment plate 581.
- FIG. In general, the gap between the upper side of the rearview mirror 600 and the ceiling is very narrow, so that the set screw 118 is lower regardless of whether the first mounting surface 115 is in contact with the mounting plate 581 or the second mounting surface 117 is in contact with the mounting plate 581. It is tightened only from.
- the board housing portion 100 is also designed to be as thin as possible, there is a through hole at the fixing position of the circuit board 111 with the set screw 118, which enables fixing with a longer screw.
- the first mounting surface 115 is formed with an insert nut 116 which is a fixing member engaging portion extending to the second mounting surface 117, and a through hole is formed at a corresponding position of the second mounting surface 117.
- 118 is engaged and fixed to the same insert nut 116 regardless of whether the first mounting surface 115 contacts the mounting plate 581 or the second mounting surface 117 contacts the mounting plate 581. Therefore, the board storage unit 100 can be installed even in a narrow area between the vehicle rearview mirror 600 and the ceiling. Therefore, in the head-up display 10 of the present embodiment, the position and angle can be adjusted in a space-saving manner.
- FIG. 24 shows a mounting plate 571 that is a modification of the mounting plate 581.
- the mounting plate 571 has a pair of linear straight hole portions 572 that extend in the same direction and is used when the substrate storage unit 100 is attached.
- the mounting plate 571 has a first mounting surface 115 and a second mounting surface 117 of the substrate storage unit 100. Regardless of which attachment surface and the attachment surface of the attachment plate 571 are opposed to each other, the set screw 118 is passed through and fixed to both the straight hole portions 572.
- the mounting plate 571 when the board storage unit 100 is mounted, the mounting positions in the longitudinal direction of both the pair of straight hole parts 572 are changed and attached, whereby the longitudinal direction of the straight hole part 572 of the substrate storage part 100 is concerned. The position can be adjusted.
- the width of each hole of the straight hole portion 572 is formed to be sufficiently larger than the screw diameter of the set screw 118, so that the mounting position in one longitudinal direction of the pair of straight hole portions 572 can be determined.
- the orientation with the normal of the surface of the mounting plate 581 of the substrate storage unit 100 as the rotation axis is adjusted.
- the length and width of the straight hole 572 are determined in a range where the combiner 400 does not contact the windshield.
- the direction of the substrate storage portion 100 is also set as a pair of straight holes. It can be adjusted freely.
- FIGS. 19-24 showed about the example in which the board
- two position adjustment grooves 594 are used, but one or more grooves may be used as long as they have a position adjustment function.
- FIGS. 25 and 26 are a side view and a front view, respectively, showing the combiner 400 placed by the storage hinge 472 at the storage position. As shown in FIGS. 25 and 26, the combiner 400 is opposed to the housing surface of the optical unit 200, that is, the housing surface of the optical unit main body 210 by the storage hinge 472 that is a rotating portion of the combiner 400. It is rotated and stored so as to be stacked.
- the projection unit 300 is on the opposite side of the housing surface from the side on which the combiner 400 is attached, and the length to the lower end 404 that is the end of the combiner 400 farthest from the rotation center of the storage hinge 472 is:
- the lower end 404 is shorter than the length of the optical unit main body 210 and is closer to the storage hinge 472 than the projection unit 300.
- the height of the optical unit main body 210 from the housing surface is lower than the height of the projection unit 300 from the housing surface. Therefore, when the head-up display 10 is not used, the combiner 400 is stored by the storage hinge 472 so that the driver does not feel pressure more than when the combiner 400 is used (from when the combiner 400 is used).
- a transparent rubber 406 may be attached to the corner of the combiner 400 on the lower end 404 side. Even when the combiner 400 is stored by the storage hinge 472 by pinching the rubber 406, it is possible to prevent dirt or the like from adhering to the combiner 400. Since the rubber 406 is transparent, it hardly obstructs the driver's view.
- an alternative mirror may be arranged on the surface of the vehicle display device at a position corresponding to the mirror surface 602.
- the room mirror 600 may be a mirror used for confirming the rear side of the vehicle, and the position of the mirror in the vehicle is not limited.
- the head-up display 10 is attached to the rearview mirror 600, but may be used on the dashboard.
- a display device such as a liquid crystal display device or an organic EL display device may be disposed at the position of the combiner 400 to form a vehicle display device.
- 10 head-up display, 50 image generation unit 100 substrate storage unit, 111 circuit board, 112 substrate storage unit side opening, 113 hinge, 114 rotation stop mechanism, 115 first mounting surface, 116 insert nut, 117 second mounting Surface, 118 set screw, 200 optical unit, 210 optical unit main body, 212 reference surface, 221 first main body surface, 222 second main body surface, 231 light source, 232 collimating lens, 233 UV-IR cut filter, 234 polarizer, 235 Fly-eye lens, 236 reflector, 237 field lens, 238 wire grid polarization beam splitter, 239 1/4 wavelength plate, 240 image display element, 241 analyzer, 24 Projection lens group, 243 heat sink, 245 optical system placement section, 246 flexible cable, 247 optical unit side opening, 248 space section, 251 light source substrate, 261 base material section, 262 first face, 263 second face, 266 first End, 267 second end, 269 fin, 270 heat sink, 271 base material, 272 first surface, 273 second surface, 2
- the present invention can be used for a vehicle display device.
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Abstract
本発明の車両用表示装置(10)は、表示する画像の画像信号を出力する回路基板を収納する基板収納部(100)と、回路基板から出力される画像信号に基づいて画像を生成し投射する光学ユニット(200)と、光学ユニットの一端に設けられ、画像が投射されるコンバイナ(400)と、光学ユニットを基板収納部に対して回動自在に接続する回動部材(113)と、光学ユニットが、車両内部のルームミラーに接触せずに回動自在となるよう基板収納部をルームミラーに取付けるための板状の取付プレートと、を備える。
Description
本発明は、車両用表示装置に関する。
ヘッドアップディスプレイと呼ばれる車両用表示装置が知られている。ヘッドアップディスプレイは、車外から入る光を透過すると共に、車内に配置された光学ユニットから投射された画像を反射するコンバイナと呼ばれる光学素子を用いて、車外の風景に重畳して、情報を表示する表示装置である。ヘッドアップディスプレイは、車外の景色を視認している運転者が視線や焦点をほとんど変化させることなく光学ユニットから投射された画像の情報を認識することができるため、車両用の表示装置として近年注目を集めている。
特許文献1は、車両のダッシュボードに搭載させるヘッドアップディスプレイにおいて、X軸ステージ、Z軸ステージ及び回転ステージを用いることにより、視認できる空間を調整することについて開示している。
車両内部はヘッドアップディスプレイを取り付けることのできる位置や空間が限られているが、運転者であるユーザがコンバイナによる画像を認識できる位置を視認しやすいよう、コンバイナが可動するスペースが望まれる。
本発明は、上述の事情に鑑みてされたものであり、表示される画像の視認可能範囲の調整が可能で、限られたスペースに配置が可能な車両用表示装置を提供することを目的とする。
本発明の車両用表示装置は、表示する画像の画像信号を出力する回路基板を収納する基板収納部と、前記回路基板から出力される画像信号に基づいて画像を生成し投射する光学ユニットと、前記光学ユニットの一端に設けられ、前記画像が投射されるコンバイナと、前記光学ユニットを前記基板収納部に対して回動自在に接続する回動部材と、前記光学ユニットが、車両内部のルームミラーに接触せずに回動自在となるよう前記基板収納部を前記ルームミラーに取付けるための板状の取付プレートと、を備えることを特徴とする車両用表示装置である。
本発明の車両用表示装置によれば、表示される画像の視認可能範囲の調整ができ、限られたスペースに配置できる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。かかる実施形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
[本実施形態に係る車両用表示装置の外観構成]
本実施形態に係る車両用表示装置として、車両が備えるルームミラー(バックミラー)に取り付けられて使用されるヘッドアップディスプレイを例に挙げ、図1及び図2を参照して、その外観構成について説明する。図1は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ10を、このヘッドアップディスプレイ10が取り付けられたルームミラー600から車両の図示しないウィンドシールドの方に向かう視野により観察した態様を示す斜視図である。また図2は、同じく図示しないウィンドシールドからルームミラー600の方に向かう視野により、ヘッドアップディスプレイ10を観察した態様を示す斜視図である。以後の説明において、前後、左右及び上下で示される方向は、それぞれ車両の前方、後方、車両の左側方向、右側方向、車両が配置された路面に垂直で当該面から車両側の方向及びその反対方向を意味する。
本実施形態に係る車両用表示装置として、車両が備えるルームミラー(バックミラー)に取り付けられて使用されるヘッドアップディスプレイを例に挙げ、図1及び図2を参照して、その外観構成について説明する。図1は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ10を、このヘッドアップディスプレイ10が取り付けられたルームミラー600から車両の図示しないウィンドシールドの方に向かう視野により観察した態様を示す斜視図である。また図2は、同じく図示しないウィンドシールドからルームミラー600の方に向かう視野により、ヘッドアップディスプレイ10を観察した態様を示す斜視図である。以後の説明において、前後、左右及び上下で示される方向は、それぞれ車両の前方、後方、車両の左側方向、右側方向、車両が配置された路面に垂直で当該面から車両側の方向及びその反対方向を意味する。
ヘッドアップディスプレイ10は、コンバイナ400に虚像として表示される画像に係る画像信号を生成し、その生成された画像信号を光学ユニット200に出力する回路基板111(図5参照)が収納された基板収納部100を備える。回路基板111は、ナビゲーション装置やメディア再生装置などの図示しない外部装置から出力された画像信号が入力され、その入力された信号に対して所定の処理を行った後、光学ユニット200に出力することもできる。この基板収納部100が、ヘッドアップディスプレイ10の構成要素の一つである後述する取付部材500(図19参照)と連結され、ルームミラー600が取付部材500に保持されることで、ヘッドアップディスプレイ10がルームミラー600に取り付けられる。なお、基板収納部100と取付部材500との連結、及び取付部材500のルームミラー600の保持に係る各機構の詳細については後述する。また、ヘッドアップディスプレイ10の全体構成の説明及び理解の容易のため、図1及び図2では取付部材500の記載を省略している。
ヘッドアップディスプレイ10は、回路基板111から出力された画像信号が入力される光学ユニット200を備える。光学ユニット200は、光学ユニット本体210、及び投射部300を備える。光学ユニット本体210には、後述する光源231、画像表示素子240、及び各種光学レンズなどが収納される。投射部300には、後述する各種投射ミラー及び中間像スクリーン360が収納される。回路基板111が出力した画像信号は、光学ユニット本体210の上記各デバイス、及び投射部300の上記各デバイスを介して、投射口301から凹面形状を有するコンバイナ400に画像表示光として投射される。なお、本実施形態では画像表示素子240として反射型液晶表示パネルであるLCOS(Liquid crystal on silicon)を用いる場合を例示するが、画像表示素子240としてDMD(Digital Micromirror Device)を用いてもよい。その場合、適用する表示素子に応じた光学系及び駆動回路で構成するものとする。
運転者であるユーザは投射された画像表示光をコンバイナ400を介して虚像として認識する。図1では、投射部300が「A」の文字の画像表示光をコンバイナ400に投射している。ユーザはコンバイナ400を見ることで、「A」の文字が、ユーザから例えば1.7m~2.0m前方(車両前方)に表示されているかのように認識する、すなわち虚像450を認識することができる。ここで、投射部300からコンバイナ400に投射される画像表示光の中心軸を投射軸320と定義する。
詳細は後述するが、光学ユニット200は基板収納部100に対して回動可能な構成となっている。さらに、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ10では、投射部300及びコンバイナ400は光学ユニット本体210の所定の面に対して取付け向きが変更可能、また脱着可能な構成となっている。
[本実施形態に係る車両用表示装置の内部構成:光学系]
次にヘッドアップディスプレイ10の内部構成について説明する。図3及び図4は、上述したヘッドアップディスプレイ10の光学ユニット200の内部構成について説明するための図である。図3は光学ユニット本体210の内部構成、及び投射部300の内部構成の一部を画像表示光に係る光路とともに示す図である。図4は投射部300の内部構成、及び光学ユニット本体210の内部構成の一部を、コンバイナ400まで投射される画像表示光に係る光路とともに示す図である。
次にヘッドアップディスプレイ10の内部構成について説明する。図3及び図4は、上述したヘッドアップディスプレイ10の光学ユニット200の内部構成について説明するための図である。図3は光学ユニット本体210の内部構成、及び投射部300の内部構成の一部を画像表示光に係る光路とともに示す図である。図4は投射部300の内部構成、及び光学ユニット本体210の内部構成の一部を、コンバイナ400まで投射される画像表示光に係る光路とともに示す図である。
まず図3を参照して光学ユニット本体210の内部構成及び画像表示光に係る光路について説明する。光学ユニット本体210は、光源231、コリメートレンズ232、UV-IR(UltraViolet-Infrared Ray)カットフィルタ233、偏光子234、フライアイレンズ235、反射鏡236、フィールドレンズ237、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ238、1/4波長板239、検光子241、投射レンズ群242、及びヒートシンク243を備える。
光源231は白色、又は青色、緑色、及び赤色の三色の光を発する発光ダイオードからなる。光源231には発光に伴い発生する熱を放冷するためのヒートシンク243が取り付けられている。光源231が発光した光は、コリメートレンズ232によって平行光に変えられる。UV-IRカットフィルタ233は、コリメートレンズ232を通過した平行光から紫外光及び赤外光を吸収し除去する。偏光子234は、UV-IRカットフィルタ233を通過した光を乱れのないP偏光へと変える。そしてフライアイレンズ235が、偏光子234を通過した光の明るさを均一に整える。
反射鏡236は、フライアイレンズ235の各セルを通過した光の光路を90度変更する。反射鏡236で反射された光はフィールドレンズ237によって集光される。フィールドレンズ237が集光した光は、P偏光を透過するワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ238及び1/4波長板239を介して、画像表示素子240に照射される。
画像表示素子240は、画素毎に赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを備えている。画像表示素子240に照射された光は、各画素に対応する色となり、画像表示素子240の備える液晶組成物によって変調が施され、S偏光の画像表示光となってワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ238に向けて出射される。出射されたS偏光の光はワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ238で反射され、光路を変えて検光子241を通過した後に投射レンズ群242へ入射される。
投射レンズ群242を透過した画像表示光は、光学ユニット本体210を出て投射部300に入る。そして投射部300が備える第1投射ミラー351が、入ってきた画像表示光の光路を変更する。
次に図4を参照して投射部300の内部構成及び画像表示光に係る光路について説明する。投射部300は、第1投射ミラー351、第2投射ミラー352、及び中間像スクリーン360を備える。
上述の通り、光学ユニット本体210の備えるワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ238、検光子241、及び投射レンズ群242を通過した画像表示光の光路は、第1投射ミラー351及び第2投射ミラー352によって、コンバイナ400へと向かう光路に変更される。その間で、第2投射ミラー352で反射された画像表示光に基づく実像が中間像スクリーン360で結像する。中間像スクリーン360で結像した実像に係る画像表示光は、中間像スクリーン360を透過し、コンバイナ400に投射される。ユーザは上述の通り、コンバイナ400を介して、この投射された画像表示光に係る虚像を前方に認識することになる。
以上のような内部構成とすることで、ユーザは、回路基板111から出力された画像信号に基づく虚像を、コンバイナ400を介して現実の風景に重畳して視認することができる。
[本実施形態に係る車両用表示装置の内部構成:光学ユニット200の内部構成詳細]
光学ユニット200は基板収納部100に対して回動可能な構成となっている。次に図5を参照して光学ユニット200及び基板収納部100の内部構成について、光学ユニット200及び基板収納部100の連接箇所の付近を中心に詳述する。
光学ユニット200は基板収納部100に対して回動可能な構成となっている。次に図5を参照して光学ユニット200及び基板収納部100の内部構成について、光学ユニット200及び基板収納部100の連接箇所の付近を中心に詳述する。
図5は、光学ユニット200の内部の一部及び基板収納部100の内部の一部について示す図である。この図5では、光学ユニット200と基板収納部100の連接箇所の付近が主に示されている。光学ユニット200の備える光学系配置部245は、上述したヒートシンク243を除く各種デバイスが収納されている。そして、光学ユニット200内における光学系配置部245の基板収納部100側である基板収納部100との連接箇所の付近には、ヒートシンク243と空間部248が設けられている。
回路基板111は、光学系配置部245に収納された画像表示素子240及び光源231を電気的に制御する。回路基板111と光学系配置部245に収納された画像表示素子240とは、配線であるフレキシブルケーブル246で接続されている。ここで、フレキシブルケーブル246は一例であり、フレキシ基板その他の電気信号を伝達する配線を使用することができる。光学ユニット200は筐体の一面に光学ユニット側開口部247が形成され、基板収納部100は筐体の一面に基板収納部側開口部112が形成されている。フレキシブルケーブル246は、これらの光学ユニット側開口部247及び基板収納部側開口部112を介して回路基板111と画像表示素子240を接続している。フレキシブルケーブル246は、基板収納部100と光学ユニット200の回動を自在にできるような長さを有することが好ましい。
図6は、図5の光学ユニット200の内部の一部及び基板収納部100の内部の一部について、上述したヒートシンク243及びフレキシブルケーブル246を取り外した際の様子について示す図である。
光学ユニット側開口部247及び基板収納部側開口部112はそれぞれ、所定の角度で広がる対向する2辺を有する形状、一例として所定の角度を有する略扇形の形状で形成されている。これによって、後述するように光学ユニット200が基板収納部100に対して回動された場合に、光学ユニット200の光学ユニット側開口部247が設けられた面に係る筺体、ないし基板収納部100の基板収納部側開口部112が設けられた面に係る筺体が、フレキシブルケーブル246に加える力を軽減することができる。従って、回動に伴いフレキシブルケーブル246が各筺体によって破損又は切断されることを防止することができる。
また、上述の通り光学ユニット200内の基板収納部100の連接箇所の付近には空間部248が設けられており、フレキシブルケーブル246は、光学ユニット200内では主にこの空間部248に収納される。この空間部248を設けることで、フレキシブルケーブルの長さを余裕をもって確保することができる。従って、光学ユニット200が基板収納部100に対して回動された場合に、フレキシブルケーブル246に加えられる張力を軽減することができる。よって、回動に伴う張力でフレキシブルケーブル246が破損又は切断されることを防止することができる。
光学ユニット200及び基板収納部100とは、互いの回動の回動軸となる回動部材であるヒンジ113と、回動の角度範囲を制限する回動止め機構114とで連接されている。光学ユニット200は、このヒンジ113を中心として所定の角度だけ、基板収納部100に対して回動する。ここで、本実施形態ではヒンジ113を用いているが、その他の回動部材を使用することができる。
基板収納部100の基板収納部側開口部112及び光学ユニット200の光学ユニット側開口部247は上述した通り略扇形の形状からなる。基板収納部100が光学ユニット200に対して回動する場合には、基板収納部側開口部112及び光学ユニット側開口部247の両方により形成されるフレキシブルケーブル246を通すための開口は狭められることとなるが、基板収納部側開口部112及び光学ユニット側開口部247が略扇形の形状からなることにより、回動止め機構114による制限された角度範囲において、フレキシブルケーブル246を通すのに十分な開口は維持される。
なお、上述した基板収納部側開口部112及び光学ユニット側開口部247の形状は例示に過ぎず、回動に伴いフレキシブルケーブル246を破損等しない形状であればいかなる形状であってもよい。例えば、基板収納部側開口部112及び光学ユニット側開口部247の一方のみを所定の角度で広がる対向する2辺を有する形状に形成して、フレキシブルケーブル246に負荷がかからないようにしてもよい。
上述した通り、ヘッドアップディスプレイ10は、光学ユニット200と基板収納部100とがヒンジ113を中心として回動可能な構成となっている。そしてコンバイナ400は光学ユニット200に設けられ、基板収納部100は取付部材500によってルームミラー600に取り付けられている。以上のようにすることで、ユーザはルームミラーの観察角度の調整と、コンバイナ400の観察角度の調整をそれぞれ独立して行うことができる。従って、ユーザはルームミラー600を車両後方を適切に確認できる角度に調整するとともに、コンバイナ400の視認角度を調整して歪みのない適切な画像(虚像)の認識を行うことが可能となる。
また、余裕のある長さが確保されたフレキシブルケーブル246を収納するための空間部248を光学ユニット200内に設けたことで、光学ユニット200の基板収納部100に対する回動が自在となりユーザは上記各観察角度の調整を適切に実施することができ、回動により生じる張力がフレキシブルケーブル246を破損又は切断するのを防止することができる。
さらに、基板収納部側開口部112及び光学ユニット200の光学ユニット側開口部247を上述した略扇形の形状とすることで、光学ユニット200の基板収納部100に対する回動により、光学ユニット200及び基板収納部100の各筺体外壁がフレキシブルケーブル246を破損又は切断するのを防止することができ、ユーザは上記各観察角度の調整を適切に実施することができる。
また、図3に示されたように、本実施形態では、反射鏡236及びワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ238を用いることにより、画像表示光の光路を2回90度方向に曲げている。そして、画像表示光は光源231での光の出射方向とは逆向き方向で投射部300に出射される。このように画像表示光の経路をコの字型とすることにより、フレキシブルケーブル246を光源231とを近接させないように配線することができる(図5参照)。これにより、光源231から発生する電磁波による雑音が画像信号へ混入することを防ぐことができると共に、光源231で発生する熱によりフレキシブルケーブル246が損傷することも防ぐことができる。更に、光源231に近接して設置されるヒートシンク243もフレキシブルケーブル246から離れて配置されるため、フレキシブルケーブル246を収納する空間部248を設けることができる。
図7は、光学ユニット200内で上述のような配置を可能とする放熱部であるヒートシンク243を示す斜視図であり、図8は、そのヒートシンク243の上面図である。これらの図に示されるようにヒートシンク243は、板状部材である基材部261と、基材部261より薄く板状部材であり、基材部261の面に対して延出して立てられるように形成された複数の羽根部材であるフィン269とにより構成される。ここで、基材部261は、熱源である光源231が光源基板251を介して配置される領域である第1面262と、第1面262の裏面である第2面263とを有している。基材部261は、光源231に近い側の一端である第1端部266と、その反対側の一端である第2端部267とを有している。第1面262の第1端部から第2端部に向かう所定の領域は、231光源及び光源231の回路基板である光源基板251が配置される領域であり、フィン269が配置されない平坦な領域である。ここで、フィン269の長さを、基材部261の面から垂直方向の距離として定義すると、図8に示されるように、第2面263に配置されたフィン269の長さは、第1端部266から第2端部267にかけて長さL1から長さL2へと一様に短くなっている。一方で、第1面262に配置されたそれぞれのフィン269は同じ長さである。本実施形態においては、各フィン269は、第1面262及び第2面263に対して垂直であり、第1端部266及び第2端部267を形成する面に平行な面で形成されているが、垂直以外の角度を有して基材部261の面に接続されたような形状であってもよい。ここで、ヒートシンク243は、アルミニウム又はアルミニウム合金その他の金属により一体的に形成されることができる。
光源231で発生した熱は、第1面262の光源が配置された位置から基材部261に伝わり、基材部261を第1端部266方向及び第2端部267方向に分かれて伝わる。ここで、光源231の配置位置に着目すると、第2面263のフィン269は、光源231の配置位置に対応する位置、すなわち光源231の裏面側にあたる位置から、第2端部267に向けて一様に短くなり、第1端部266に向けて一様に長くなっていることとなる。これは、光源231対応位置から第2端部267にかけては、より光源231に近い領域においてフィン269の表面積をより大きくして、放熱の効率を上げるためであり、光源231対応位置から第1端部266にかけては、光源231からの距離が近いため、光源231から離れる方向であっても、できるだけ表面積を広げて放熱効果を上げるためである。
図9及び図10は、それぞれヒートシンク243の別の形態であるヒートシンク270が示された斜視図及び上面図である。これらの図に示されるように、ヒートシンク270は、ヒートシンク243と同様に、板状の基材部271及びフィン279から構成されており、基材部271は、光源231が光源基板251を介して配置される第1面272と、第1面272の裏面である第2面273とを有しており、基材部271は、光源231に近い側の一端である第1端部276と、その反対側の一端である第2端部277とを有している。第1面272の第1端部276から第2端部277に向かう所定の領域は、光源231及び光源基板251が配置される領域であり、フィン279が配置されない平坦な領域である。図7及び8で示した形態と異なるのは、板状部材である基材部271は、第1面272の平坦な領域とフィン279が配置された領域の境で折り曲げられており、第2面273のフィン279は、折り曲げられた位置から第1端部276及び第2端部277に向かってそれぞれ長くなり、第1面272のフィン279は、折り曲げられた位置から第2端部277に向かって短くなっている点である。これにより、折り曲げられた位置から第2端部277に向かって、第1面272のフィン279の長さ及び第2面273のフィン279の長さの差は次第に小さくなり、第1面272の第2端部277でのフィン279の長さL3と、第2面273の第2端部277でのフィン279の長さL4は略同じ長さとなる。また、ヒートシンク270の外郭形状は、図7及び8のヒートシンク243と上面視で同じ外郭形状となっている。
光源231で発生した熱は、図7及び8のヒートシンク243と同様に、第1面272の光源231が配置された位置から基材部271に伝わり、第1端部276方向及び第2端部277方向に分かれて伝わる。上述したように、折り曲げられた位置から第2端部277に向かって、第1面272のフィン279の長さ及び第2面273のフィン269の長さの差は小さくなっている。これにより、第2端部277付近において、第1面272での放熱率と第2面273での放熱率の差が小さくなるため、全体の放熱効率を上げることができる。
図11には、図10と同じ視野によるヒートシンク270の別の例であるヒートシンク280が示されている。ヒートシンク280は、ヒートシンク270とは異なり、基材部281が、光源が配置される第1面282ではなく第2面283側に折り曲げられている点で異なっている。この場合には、第2面283のフィン289は、折り曲げられた位置から第2端部287に向かってフィン289の長さが短くなり、第1面282のフィン289は、折り曲げられた位置から第2端部287に向かってフィン289の長さが長くなる。また、折り曲げられた位置から第2端部287に向かって、互いに対応する位置に設けられた第1面282のフィン289の長さ及び第2面283のフィン289の長さの差は次第に小さくなり、第1面282の第2端部287でのフィン289の長さL3と、第2面283の第2端部287でのフィン289の長さL4は略同じ長さとなる。一方、第2面283の第1端部286から折り曲げられた位置までのフィン289の長さは、同じ長さである。このような形状であっても、第2端部287付近において、第1面282での放熱率と第2面283での放熱率の差が小さくなるため、全体の放熱効率を上げることができる。
また、ヒートシンク243及び270は、上述のような形状に形成されることにより、図5に示した空間部248を設けることができるため、フレキシブルケーブル246の冗長部分を収納することができ、結果として、光学ユニット200は基板収納部100に対して回動自在とすることができる。
[ヒンジを用いた角度調整]
次に上述した光学ユニット200の基板収納部100に対する回動について詳述する。図12は、ルームミラー600に取付けられたヘッドアップディスプレイ10の側面図である。この図に示されるように、ルームミラー600は、通常、運転者が車両後方を視認できるように運転者側に向けられる。つまり、ルームミラー600のミラー面602が車両底面ないし走行路面に対し垂直な状態で運転者が運転を行うことはまれであり、通常、運転者はルームミラー600のミラー面602を車両底面等と垂直な面に対して角度を有するように、ルームミラー600の向きを傾ける。このためルームミラー600にヘッドアップディスプレイ10を取り付けると、ルームミラー600の傾きに伴って基板収納部100も車両底面等と平行な面に対して角度を有する。
次に上述した光学ユニット200の基板収納部100に対する回動について詳述する。図12は、ルームミラー600に取付けられたヘッドアップディスプレイ10の側面図である。この図に示されるように、ルームミラー600は、通常、運転者が車両後方を視認できるように運転者側に向けられる。つまり、ルームミラー600のミラー面602が車両底面ないし走行路面に対し垂直な状態で運転者が運転を行うことはまれであり、通常、運転者はルームミラー600のミラー面602を車両底面等と垂直な面に対して角度を有するように、ルームミラー600の向きを傾ける。このためルームミラー600にヘッドアップディスプレイ10を取り付けると、ルームミラー600の傾きに伴って基板収納部100も車両底面等と平行な面に対して角度を有する。
本願の発明者は、多くの車両および様々なユーザに対してコンバイナ400が提示する虚像を認識させる実験を行った結果、ルームミラー600の長手方向と基板収納部100の長手方向とが同じ方向となるようにヘッドアップディスプレイ10を設置したときに、ユーザが虚像を歪みなく認識する位置となるようにコンバイナ400および光学ユニット200の角度を調整すると、多くの場合、ミラー面602と光学ユニット本体210の基準面212とのなす角度がおよそ100度となることを実験により確認した。
ここで光学ユニット本体210の「基準面」とは、ルームミラー600のミラー面602に対する光学ユニット本体210の傾きを測定するための基準として用いられる角度測定基準面である。基準面212の一例としては、光学ユニット本体210の光軸を含む平面またはそれと平行な平面である。基準面212の別の例としては、ヘッドアップディスプレイ10を右ハンドル用に取り付けた際の下側の面である第1本体面221または第1本体面221と対向する面である第2本体面222、あるいはそれらの面と平行な平面である。光学ユニット本体210の「基準面」は、光学ユニット200の基準面としてもよい。
上記の実験結果を鑑みて、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ10は、ルームミラー600の長手方向と基板収納部100の長手方向とが同じ方向となるように、取付部材500や取付プレート571、581等を用いてヘッドアップディスプレイ10をルームミラー600に取り付けたときに、ミラー面602と基準面212とのなす角度が所定の基準角度となるときに歪みのない最適な映像が提示できるように設計されている。具体的には、上述の条件において最適な映像が提示できるように、ヘッドアップディスプレイ10の光学系を成す光学部の設計がなされている。
ここで「ヘッドアップディスプレイ10の光学系を成す光学部」とは、基板収納部100に収納されている回路基板111が出力した画像信号に基づいて画像表示光を生成して投射する系である。より具体的には、光学ユニット本体210中の、光源231、コリメートレンズ232、UV-IR(UltraViolet-Infrared Ray)カットフィルタ233、偏光子234、フライアイレンズ235、反射鏡236、フィールドレンズ237、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ238、1/4波長板239、検光子241、および投射レンズ群242、投射部300中の第1投射ミラー351、第2投射ミラー352、および中間像スクリーン360、ならびにコンバイナ400の全てまたは、所定の一部分である。
また「所定の基準角度」とは、ミラー面602と基準面212とのなす角度であって、ヘッドアップディスプレイ10の光学設計時に設計基準として想定する角度である。「所定の基準角度」は、多くの車両および様々なユーザに対して歪みのない最適な映像が提示できるように実験により定めればよい。所定の基準角度の一例としては鈍角であり、より具体的には100度である。また、「所定の基準角度」は、図12においてはφを用いて示されている。
このように、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ10はミラー面602と基準面212とのなす角度が所定の基準角度となるときを基準として光学系を成す光学部が設計されているので、通常の使用状態で想定されるルームミラー600の傾きに対応して最適に光学設計されていることになる。多くの車両および様々なユーザ実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ10を歪みのない最適な映像が提示できるように取り付けると、多くの場合光学ユニット200は水平付近に保たれる。光学ユニット200がユーザの方向を向かないため、運転者であるユーザが受ける圧迫感を低減することができる。
図12では不図示の取付部材500を介して取付けられる基板収納部100は、上記のようにユーザの方に向けられるルームミラー600に固定的に設置される。このため、基板収納部100はルームミラー600に加えられる向きの変更と同様の向きの変更を加えられることになる。一方で、上述したように、投射部300を含む光学ユニット200及びコンバイナ400は、基板収納部100に対してヒンジ113で一体的に回動可能である。したがって、運転者は、ルームミラー600の調整角度にかかわらず、コンバイナ400に投射された画像(虚像)に歪みを生じさせることなく、視認できる位置に調整することができる。
図13は、ルームミラー600に取付けられたヘッドアップディスプレイ10のルームミラー600のミラー面602側からの視野による図である。この図に示されるように、ヒンジ113による回動により形成される基板収納部100及び光学ユニット200の境界面であるヒンジ113の回動面は、ミラー面602と垂直でかつ投射軸320と平行な面であることにより、ルームミラー600を横切らない位置にある。従って、基板収納部100がルームミラー600に固定されたまま、ルームミラー600に接触することなく光学ユニット200及びコンバイナ400を一体的に回動させることができる。
図14及び図15は、コンバイナ400に投射される画像(虚像)の視認可能な空間について示す図であり、上述したヒンジ113によって回動された光学ユニット200及びコンバイナ400の運転者の観察方向の変化を説明するための図である。例えば、運転者Aより眼の位置の高い運転者Bの両者が同じ車両に取付けられたヘッドアップディスプレイ10を使用する場合、運転者Aが使用するときのヒンジ113による調整角度は図14に示されるように、角度φ1となる。この角度で運転者Aにコンバイナ400に投射された画像(虚像)を歪みなく視認させることができる。一方、運転者Bが使用するときのヒンジ113による調整角度は、図15に示されるように角度φ1より大きい角度φ2であり、この角度φ2で運転者Bにコンバイナ400に投射された画像(虚像)を歪みなく視認させることができる。この角度φ1から角度φ2へのヒンジ113の回動は、コンバイナ400により虚像として表示される画像が認識される位置を、主に回動面とルームミラー600のミラー面602とで形成される直線に平行な方向で変化させる。
したがって、本実施形態のヘッドアップディスプレイ10は、車両内の狭い空間に設置されていたとしても、省スペースで投射部300からの画像表示光の投射方向、及び画像表示光が投射されるコンバイナ400の調節をすることができる。また、ヘッドアップディスプレイ10の全体を動かすことなく、光学ユニット200及びコンバイナ400のみを一体的に動かすことができるため、容易に表示画像を視認できる空間を調整することができる。
[コンバイナ及び投射部の回動及び脱着]
図16、図17、及び図18は、ヘッドアップディスプレイ10を右ハンドルの車両に対応した取付位置と左ハンドルの車両に対応した取付位置に取り付けた場合について説明するための図である。図16には、右ハンドルの車両用に取付けられたヘッドアップディスプレイ10において、投射部300及びコンバイナ400を光学ユニット本体210から取り外したときの様子が示されている。右ハンドル車用に取付けられたヘッドアップディスプレイ10では、光学ユニット本体210及びコンバイナ400は運転者側から見てルームミラー600の運転者側である右側に配置される。基板収納部100は、第1取付面115と、第1取付面115と対向する第2取付面117とを有しており、図16において、第1取付面115が不図示の取付部材500に接する向きでルームミラー600に取付けられている。また、光学ユニット本体210は、基板収納部100の第1取付面115と同じ側に第1本体面221を有する。第1本体面221に対向する光学ユニット本体210の面を、第2本体面222とする。
図16、図17、及び図18は、ヘッドアップディスプレイ10を右ハンドルの車両に対応した取付位置と左ハンドルの車両に対応した取付位置に取り付けた場合について説明するための図である。図16には、右ハンドルの車両用に取付けられたヘッドアップディスプレイ10において、投射部300及びコンバイナ400を光学ユニット本体210から取り外したときの様子が示されている。右ハンドル車用に取付けられたヘッドアップディスプレイ10では、光学ユニット本体210及びコンバイナ400は運転者側から見てルームミラー600の運転者側である右側に配置される。基板収納部100は、第1取付面115と、第1取付面115と対向する第2取付面117とを有しており、図16において、第1取付面115が不図示の取付部材500に接する向きでルームミラー600に取付けられている。また、光学ユニット本体210は、基板収納部100の第1取付面115と同じ側に第1本体面221を有する。第1本体面221に対向する光学ユニット本体210の面を、第2本体面222とする。
図16に示されるヘッドアップディスプレイ10は、基板収納部100の第1取付面115と光学ユニット本体210の第1本体面221とが下側に向き、投射部300の投射口301及びコンバイナ400の下端404が第1本体面221側にある配置状態で、ルームミラー600に取付けられている。従って投射軸320は第1本体面221側にある(図1参照)。
図17には、左ハンドル車用に取り付けられたヘッドアップディスプレイ10が示されている。この図に示されるように、左ハンドル車用に取り付ける場合には基板収納部100の第2取付面117を下側にして、第2取付面117が不図示の取付部材500に接する向きでルームミラー600に取付けられる。この場合には、運転者側から見た場合にルームミラー600の運転者側である左側に光学ユニット本体210及びコンバイナ400が配置される。
図18は、左ハンドル車用に取り付けられたヘッドアップディスプレイ10を示す図である。基板収納部100の第2取付面117と光学ユニット本体210の第2本体面222とが同じ側である下側にあり、投射部300の投射口301及びコンバイナ400の下端404が、第2本体面222側にある配置状態で、ヘッドアップディスプレイ10はルームミラー600に取付けられている。
図16及び図18に示すように、投射部300及びコンバイナ400は、投射口301と下端404とが光学ユニット本体210の第1本体面221側または第2本体面222側のいずれの側にある状態でも、光学ユニット本体210に対して配置可能である。また図16及び図17に示すように、光学ユニット本体210から投射部300及びコンバイナ400を取り外してそれぞれの取付方向を変更することも可能であり、図示を省略するが光学ユニット本体210と投射部300及びコンバイナ400は回動部材にて連接され、回動部材を介してそれぞれの取付方向を変更することも可能である。すなわち、ヘッドアップディスプレイ10では投射部300及びコンバイナ400はそれぞれ光学ユニット本体210に対して取付の向きを変えて取付けられることが可能であり、取付の向きを変更することにより、投射部300からコンバイナ400に投射される画像表示光を出射する投射口301の配置及び画像表示光の投射方向に関する投射軸320を第1本体面221側とすることも、第2本体面222側とすることもできる。
図18に示されるように、第2取付面117が下側になった場合であっても、投射部300の投射口301が光学ユニット本体210の第2本体面222側にある状態で投射部300を配置できるため、光学ユニット本体210から画像表示光が下方向に投射される。従って投射軸320は第2本体面222側にある。
上述したように、投射部300及びコンバイナ400は、投射口301と下端404とが光学ユニット本体210の第1本体面221側または第2本体面222側のいずれの側にある状態でも、光学ユニット本体210に対して配置可能である。すなわち、投射部300の投射口301及びコンバイナ400の下端404が光学ユニット本体210の一方の面(第1本体面221または第2本体面222)に対して、180°変更した位置にて、投射部300及びコンバイナ400を取付可能である。光学ユニット本体210に対する投射部300及びコンバイナ400の取付位置が変更でき、基板収納部100の第1取付面115(または第2取付面117)に対する投射部300及びコンバイナ400の取付位置も変更できる。
ここで、投射部300及びコンバイナ400を、それぞれ光学ユニット本体210に対して180°取付位置を変えて取付けた場合には、コンバイナ400で視認される画像(虚像)は、取付を変更する前と比較して向きが180°変わる可能性がある。そこでヘッドアップディスプレイ10では、投射部300又はコンバイナ400の取付位置や向きのセンサーによる検出や運転者が図示しないリモコン等の操作部を介して設定することにより、回路基板111が取付変更前とは画像の向きを変更した画像信号を出力する。
例えば図16に示すように取り付けられたヘッドアップディスプレイ10において、投射部300の投射口301が第1本体面221側にある取付位置で出力された画像の向きと、投射部300の投射口301が第2本体面222側にある取付位置で出力された画像の向きとを180°異ならせることで、光学ユニット本体210に対する投射部300の取付位置が180°変わっても同じ向きの画像を視認することが可能となる。
これにより、画像表示素子240は投射部300の取付位置に応じて画像の方向(上下左右、180°等)を変更して画像を出力するため、運転者は取付位置を変更しても画像(虚像)を視認することができる。
また、左ハンドル車用に取り付けた場合であっても、ヒンジ113の回動面は、図13で示された場合と同様に、ルームミラー600を横切らない位置にあるため、基板収納部100がルームミラー600に固定されたまま、ルームミラー600に接触することなく光学ユニット200及びコンバイナ400を一体的に回動させることができる。
[ルームミラー取付部材]
次にヘッドアップディスプレイ10をルームミラー600に取り付けるための取付部材500について詳述する。図19には、ヘッドアップディスプレイ10をルームミラー600に取り付けるための取付部材500が示されている。この図に示されるように、取付部材500は、ルームミラー600を掴むようにしてルームミラー600に固定される一対の把持部590と、その一対の把持部590と基板収納部100とを取り付けるための取付プレート581とを有している。ここで、把持部590は、ルームミラー600の下側端部を挟むために前後に摺動可能な爪部分を有する2つの下側把持機構部591と、ルームミラー600の上側端部を挟むために前後に摺動可能な爪部分を有する2つの上側把持機構部592と、ルームミラー600を後ろ側から上下に挟むために上下に摺動可能な高さ調整部593と、取付プレート581が載せられる上面に、取付プレート581の把持部590に対する位置調整を行うための長孔である位置調整溝594とを有している。ここで、取付プレート581は、一対の把持部590のそれぞれの上面に跨がるように配置され、位置調整溝594に後述する取付プレート581の一対の突起部584が係合されて取付けられる。
次にヘッドアップディスプレイ10をルームミラー600に取り付けるための取付部材500について詳述する。図19には、ヘッドアップディスプレイ10をルームミラー600に取り付けるための取付部材500が示されている。この図に示されるように、取付部材500は、ルームミラー600を掴むようにしてルームミラー600に固定される一対の把持部590と、その一対の把持部590と基板収納部100とを取り付けるための取付プレート581とを有している。ここで、把持部590は、ルームミラー600の下側端部を挟むために前後に摺動可能な爪部分を有する2つの下側把持機構部591と、ルームミラー600の上側端部を挟むために前後に摺動可能な爪部分を有する2つの上側把持機構部592と、ルームミラー600を後ろ側から上下に挟むために上下に摺動可能な高さ調整部593と、取付プレート581が載せられる上面に、取付プレート581の把持部590に対する位置調整を行うための長孔である位置調整溝594とを有している。ここで、取付プレート581は、一対の把持部590のそれぞれの上面に跨がるように配置され、位置調整溝594に後述する取付プレート581の一対の突起部584が係合されて取付けられる。
図20は、図19の取付部材500における取付プレート581の三面図である。この図に示されるように取付プレート581は、全体として略長方形の板状部材からなり、取付面である平らな表面には、一対の異なる向きの円弧形状の孔である円弧孔部582と、円弧孔部582の円弧の基となる円の中心位置にそれぞれ形成された一対の孔である中心孔部583と、裏面側に、把持部590に取り付ける際に、把持部590に形成された位置調整溝594に嵌合するよう取り付けることにより位置調整溝594の長手方向に摺動可能とするための突起部584と、を備えている。
中心孔部583は、取付プレート581の一対の突起部を結ぶ直線に直交する方向である幅方向の中央に設けられている。これに対して、一対の突起部584は、前述の幅方向の中央に取付けられるのではなく、中央から一定の距離(オフセットD)だけ、幅方向に離れた位置に配置されている。これにより、取付プレート581を、それぞれの突起部584がそれぞれの中心孔部583よりも高さ調整部593に近くなるように取り付けた第1の状態と、その第1の状態から取付プレート581の面に垂直な方向を軸にして一対の突起部584下にしたまま180°回転させて、幅方向の2つの端を入れ替えて利用した状態である第2の状態とで、摺動の範囲を大きく異ならせることができ、基板収納部100の位置の調整可能範囲を大きくすることができる。なお、第2の状態とは突起部584が中心孔部583よりも高さ調整部593から遠くなるように取り付けた状態である。
ルームミラー600と車のウィンドシールド(フロントガラス)との距離は車種によって様々であるため、以上のように、一対の突起部584を中央からオフセットDをとって配置することにより、ルームミラー600に対するヘッドアップディスプレイ10を固定する前後方向の位置の自由度が大きくなり、種々の車に装着可能となる。また、把持部590を複数(本実施形態では一対)設けたことによって、より様々な車に対応可能となっている。
ルームミラー600と車のウィンドシールド(フロントガラス)との距離は車種によって様々であるため、以上のように、一対の突起部584を中央からオフセットDをとって配置することにより、ルームミラー600に対するヘッドアップディスプレイ10を固定する前後方向の位置の自由度が大きくなり、種々の車に装着可能となる。また、把持部590を複数(本実施形態では一対)設けたことによって、より様々な車に対応可能となっている。
なお、一対の把持部590間の距離は、2つの位置調整溝594の間の距離が、取付プレート581の2つの突起部584間の距離と同じ距離になるようにして、配置することもできるが、2つの位置調整溝594の間の距離を2つの突起部584間の距離よりも短くなるように一対の把持部590を配置することもできる。一対の突起部584間の距離は変わらないため、このようにして配置すると、必然的に取付プレート581を斜めに取り付けることになり、位置調整溝594の長手方向に対する角度を変化させて取付けることができる。つまり、取付プレート581及び基板収納部100を取付プレート581上の平面に沿って回動させて角度をつけ取り付けることができる。このように、把持部590を複数(本実施形態では一対)設けて、その複数の把持部590間の距離を調整することによって、より様々な取り付け位置にすることが可能となっている。
基板収納部100を取り付ける際には、取付プレート581の表面(突起部584が設けられていない面)と、基板収納部100の第1取付面又は第2取付面とが重なるように配置した上で、円弧孔部582とその円弧の中心に位置する中心孔部583とから止めネジ118(固定部材)を挿入して、基板収納部100をネジ止めして固定する。ネジ止めする際、基板収納部100は、取付プレート581の表面上で中心孔部583を中心として回動可能であり、基板収納部100の取付プレート581の面の法線を回転軸とする向きが調整される。このとき、中心孔部583を中心として、基板収納部100、光学ユニット200及びコンバイナ400が一体的に回動するため、運転者がコンバイナ400に表示される画像(虚像)を視認できる位置になるように取付プレート581の表面の法線を回転軸とする取付角度を調整することができる。なお、円弧孔部582の円弧の中心角は、運転者がコンバイナ400に表示される画像(虚像)を視認できる位置に調整するのに十分な範囲の角度となるように定められている。また、円弧孔部582の円弧の中心角は、コンバイナ400がウィンドシールドに接しない範囲の角度となるように定めることがさらに好ましい。
なお、円弧孔部582の円弧中心方向を内側、円弧中心方向の逆方向を外側とすると、本実施形態においては、一対の円弧孔部582は互いの内側が対向するように配置されているが、基板収納部100の止めネジで止められる位置によっては、互いの外側が対向するように配置されていてもよい。
図21には、ルームミラー600に取り付けられたヘッドアップディスプレイ10が示されている。取付部材500の把持部590は、ルームミラー600の裏面(ここではミラーがない面)からルームミラー600の上端及び下端を2カ所で把持し、取付プレート581は、突起部584を把持部590の上側把持機構部592に形成された位置調整溝594に嵌合させることにより、位置調整溝594の長手方向、主にルームミラー600のミラー面に垂直方向の位置を調整可能に取り付けられる。また、取付プレート581は、基板収納部100の取付プレート581面の法線を回転軸とする角度を調整可能に固定する。
次に図21を用いて、ルームミラー600の位置とコンバイナ400の位置との関係について説明する。なお、ルームミラー600の長手方向を水平面と平行にするとともに、ミラー面を水平面と垂直にした状態にあるとして説明する。また、ルームミラー600の上下方向の中央を通るとともにルームミラー600の横方向と平行な線をルームミラー中心線605と呼ぶこととする。また、コンバイナ400の上下方向の中央を通るとともにコンバイナ400の横方向と平行な線をコンバイナ中心線403と呼ぶこととする。
なお、本実施形態においては、コンバイナ400の観察角度が調整可能となっており、コンバイナ400の観察角度を調整することに伴って、ルームミラー600の高さに対するコンバイナ400の相対的な高さも変わってくる。コンバイナ400とルームミラー600との相対的な高さとは、コンバイナ中心線403の高さと、ルームミラー中心線605の高さとの差であると言い換えることができる。例えばコンバイナ中心線403がルームミラー中心線605よりも高い位置にある場合は、コンバイナ400がルームミラー600よりも相対的に高い位置にあると言える。
また、以下で説明するコンバイナ400の位置条件は使用状態(画像を投射しその画像をユーザが視認できる状態)におけるコンバイナ400の位置全てで満たすことが好ましい。つまり、コンバイナ400が取り得る観察角度全てで満たすことが好ましいが、少なくとも、コンバイナ400が取り得る、ルームミラー600の高さに対する相対的な高さの内の平均の高さにあるときに満たしていれば十分な効果を発揮できる。例えば、コンバイナ400のルームミラー600の高さに対する相対的な高さを、コンバイナ中心線403がルームミラー中心線605よりも5cm高い位置から5cm低い位置まで調整可能な場合は、コンバイナ中心線403とルームミラー中心線605とが同じ高さにあるときに満たせばよい。
また、ルームミラー600の高さに対するコンバイナ400の相対的な高さを、ネジ止め等によって調整できないように固定できるよう構成した場合、つまり、ヘッドアップディスプレイ10が車両のルームミラー600に取付けることに伴ってルームミラー600の高さに対するコンバイナ400の相対的な高さが固定されるように(高さが一意に決まるように)構成した場合は、その固定された位置において、以下で説明するコンバイナ400の位置条件を満たせばよい。
また、図21に示されるように、ルームミラー600は、横方向(長手方向)の長さL及び上下方向の高さHを有している。
なお、本実施形態においては、コンバイナ400の観察角度が調整可能となっており、コンバイナ400の観察角度を調整することに伴って、ルームミラー600の高さに対するコンバイナ400の相対的な高さも変わってくる。コンバイナ400とルームミラー600との相対的な高さとは、コンバイナ中心線403の高さと、ルームミラー中心線605の高さとの差であると言い換えることができる。例えばコンバイナ中心線403がルームミラー中心線605よりも高い位置にある場合は、コンバイナ400がルームミラー600よりも相対的に高い位置にあると言える。
また、以下で説明するコンバイナ400の位置条件は使用状態(画像を投射しその画像をユーザが視認できる状態)におけるコンバイナ400の位置全てで満たすことが好ましい。つまり、コンバイナ400が取り得る観察角度全てで満たすことが好ましいが、少なくとも、コンバイナ400が取り得る、ルームミラー600の高さに対する相対的な高さの内の平均の高さにあるときに満たしていれば十分な効果を発揮できる。例えば、コンバイナ400のルームミラー600の高さに対する相対的な高さを、コンバイナ中心線403がルームミラー中心線605よりも5cm高い位置から5cm低い位置まで調整可能な場合は、コンバイナ中心線403とルームミラー中心線605とが同じ高さにあるときに満たせばよい。
また、ルームミラー600の高さに対するコンバイナ400の相対的な高さを、ネジ止め等によって調整できないように固定できるよう構成した場合、つまり、ヘッドアップディスプレイ10が車両のルームミラー600に取付けることに伴ってルームミラー600の高さに対するコンバイナ400の相対的な高さが固定されるように(高さが一意に決まるように)構成した場合は、その固定された位置において、以下で説明するコンバイナ400の位置条件を満たせばよい。
また、図21に示されるように、ルームミラー600は、横方向(長手方向)の長さL及び上下方向の高さHを有している。
まず、コンバイナ400の好ましい位置条件について説明する。本実施形態において、使用状態におけるコンバイナ400の上端402がルームミラー600のルームミラー中心線605よりも上側にあり、コンバイナ400の下端606がルームミラー600のルームミラー中心線605よりも下側になるように構成されている。ヘッドアップディスプレイ10をルームミラー600に取り付けるとともに、コンバイナ400がこのような位置になるような取り付け構造にすることで、表示画像を見る際の視点移動が少ない最適な位置に、ヘッドアップディスプレイ10を設置することができる。
さらには、使用状態におけるコンバイナ400のコンバイナ中心線403とルームミラー中心線605とがほぼ同じ高さになるように構成してもよい。ヘッドアップディスプレイ10をルームミラー600に取り付けるとともに、コンバイナ400がこのような位置になるような取り付け構造にすることで、表示画像を見る際の視点移動がさらに少ない最適な位置に、ヘッドアップディスプレイ10を設置することができる。
また、コンバイナ400の上下方向の高さが、ルームミラー600の上下方向の高さHよりも大きい場合については、使用状態におけるコンバイナ400の上端402がルームミラー600の上端604よりも上側にあり、コンバイナ400の下端606がルームミラー600の下端606よりも下側になるように構成してもよい。ヘッドアップディスプレイ10をルームミラー600に取り付けるとともに、コンバイナ400がこのような位置になるような取り付け構造にすることで、表示画像を見る際の視点移動がさらに少ない最適な位置に、ヘッドアップディスプレイ10を設置することができる。
なお、本実施形態のような位置が最適ではあるが、少なくとも、使用状態におけるコンバイナ400の上端402がルームミラー600の下端606よりも上側にあるか、または、コンバイナ400の下端606がルームミラー600の上端604よりも下側になるように構成されていれば表示画像を見る際の視点移動が少ない好適な位置に、ヘッドアップディスプレイ10を設置することができる。本実施形態において、コンバイナ400がルームミラー600の側方にある状態とは、この上述の効果を発揮することができる条件を満たすとともに、コンバイナ400の横方向の位置が、車両の座席から表示画像を視認できる位置であればよい。つまり、ルームミラー600によって、コンバイナ400に投射される表示画像が遮られなければよい。
なお、上述の位置条件に加えて、コンバイナ400の横方向の位置を、ルームミラー600の横方向の端(側端)からルームミラー600の長さLまでの範囲に配置されるようにすれば、ルームミラー600とコンバイナ400とが離れ過ぎることがなく、さらに視点移動が少なくなるため、さらに好ましい。
図22は、基板収納部100の第1取付面115が取付プレート581に接するように取り付けられた場合の止めネジ118部分の断面図であり、図23は、基板収納部100の第2取付面117が取付プレート581に接するように取り付けられた場合の止めネジ118部分の断面図である。一般にルームミラー600の上側と天井との隙間は非常に狭いため、第1取付面115が取付プレート581に接する場合でも、第2取付面117が取付プレート581に接する場合でも、止めネジ118は下からのみ締められる。また、基板収納部100も極力薄く設計されるため、回路基板111の止めネジ118による固定位置には貫通孔があり、より長いネジによる固定を可能としている。また、第1取付面115には、第2取付面117まで伸びる固定部材係合部であるインサートナット116が形成され、第2取付面117の対応する位置には貫通孔が形成され、止めネジ118は、第1取付面115が取付プレート581に接する場合でも、第2取付面117が取付プレート581に接する場合でも、同じインサートナット116と係合して固定されるようになっている。したがって、基板収納部100は、車両のルームミラー600と天井との間の狭い領域であっても設置されることができる。したがって、本実施形態のヘッドアップディスプレイ10では、省スペースで位置及び角度の調節を行うことができる。
図24には、取付プレート581の変形例である取付プレート571が示されている。取付プレート571は、基板収納部100を取付ける際に使用される同一方向に伸びる一対の直線状の直線孔部572を有し、基板収納部100の第1取付面115及び第2取付面117のいずれの取付面と取付プレート571の取付面が対向する場合であっても、両方の直線孔部572に止めネジ118が通されて固定される。取付プレート571においては、基板収納部100を取付ける際に、一対の直線孔部572の両方の長手方向の取付け位置を変更して取付けることにより、基板収納部100の直線孔部572の長手方向に関する位置を調整することができる。ここで、直線孔部572のそれぞれの穴の幅は、止めネジ118のネジ径よりも十分大きく形成されており、これにより、一対の直線孔部572のうち、片方の長手方向の取付け位置を変更することにより、基板収納部100の取付プレート581の面の法線を回転軸とする向きが調整される。直線孔部572の長さ及び幅は、コンバイナ400がウィンドシールドに接しない範囲で定められる。
このように、上述の取付プレート581においては円弧状の一対の長孔としたが、この変形例の取付プレート571のように、直線状の一対の長孔としても、基板収納部100の向きを自在に調整することができる。
なお、図19から図24を用いて説明した形態は、基板収納部100及び光学ユニット200が各々別体として構成された例について示したが、これらが別体として構成されていない画像生成部50(図21)であっても適用することができる。また、図19から図24を用いて説明した形態では、位置調整溝594を2つとしたが、1つ以上で位置調整の機能を有する溝であればよい。
なお、図19から図24を用いて説明した形態は、基板収納部100及び光学ユニット200が各々別体として構成された例について示したが、これらが別体として構成されていない画像生成部50(図21)であっても適用することができる。また、図19から図24を用いて説明した形態では、位置調整溝594を2つとしたが、1つ以上で位置調整の機能を有する溝であればよい。
[コンバイナ収納]
図25及び図26は、それぞれコンバイナ400が収納ヒンジ472により収納時の位置に置かれた様子を示す側面図及び正面図である。図25及び図26に示されるように、コンバイナ400は、コンバイナ400の回動部である収納ヒンジ472により、光学ユニット200の筐体面、すなわち光学ユニット本体210の筐体面に対向し、例えば筐体面に重ねられるように回動されて収納される。ここで、投射部300は、コンバイナ400が取付けられる側とは筐体面を挟んで反対側にあり、収納ヒンジ472の回動中心から最も遠いコンバイナ400の端である下端404までの長さは、光学ユニット本体210の長さより短く、下端404は、投射部300よりも収納ヒンジ472側にある。また、光学ユニット本体210の筐体面からの高さは、投射部300の筐体面からの高さよりも低くなっている。そのため、ヘッドアップディスプレイ10を使用していない場合には、コンバイナ400を収納ヒンジ472で収納することにより、コンバイナ400を使用時よりも運転者に圧迫感を感じさせない位置(コンバイナ400を使用時よりも運転者の視界に入りにくい位置)に配置することができる。また、収納ヒンジ472で回動させて収納することにより、車両の天井及び光学ユニット本体210により太陽光を妨ぐことができるため、コンバイナ400の劣化を防ぐことができる。更に、収納ヒンジ472は、コンバイナ400の使用時の角度で停止するため、コンバイナ400を収納ヒンジ472で回動させて収納した後、再び使用を開始する場合であっても、運転者は改めて位置を調整することなく使用を開始することができる。ここで、コンバイナ400の下端404側の角部には透明なラバー406を取り付けてもよい。ラバー406をつまんでコンバイナ400を収納ヒンジ472で収納しても、コンバイナ400に汚れ等が付着するのを防ぐことができる。ラバー406は透明であることにより運転者の視界をほとんど遮ることがない。
図25及び図26は、それぞれコンバイナ400が収納ヒンジ472により収納時の位置に置かれた様子を示す側面図及び正面図である。図25及び図26に示されるように、コンバイナ400は、コンバイナ400の回動部である収納ヒンジ472により、光学ユニット200の筐体面、すなわち光学ユニット本体210の筐体面に対向し、例えば筐体面に重ねられるように回動されて収納される。ここで、投射部300は、コンバイナ400が取付けられる側とは筐体面を挟んで反対側にあり、収納ヒンジ472の回動中心から最も遠いコンバイナ400の端である下端404までの長さは、光学ユニット本体210の長さより短く、下端404は、投射部300よりも収納ヒンジ472側にある。また、光学ユニット本体210の筐体面からの高さは、投射部300の筐体面からの高さよりも低くなっている。そのため、ヘッドアップディスプレイ10を使用していない場合には、コンバイナ400を収納ヒンジ472で収納することにより、コンバイナ400を使用時よりも運転者に圧迫感を感じさせない位置(コンバイナ400を使用時よりも運転者の視界に入りにくい位置)に配置することができる。また、収納ヒンジ472で回動させて収納することにより、車両の天井及び光学ユニット本体210により太陽光を妨ぐことができるため、コンバイナ400の劣化を防ぐことができる。更に、収納ヒンジ472は、コンバイナ400の使用時の角度で停止するため、コンバイナ400を収納ヒンジ472で回動させて収納した後、再び使用を開始する場合であっても、運転者は改めて位置を調整することなく使用を開始することができる。ここで、コンバイナ400の下端404側の角部には透明なラバー406を取り付けてもよい。ラバー406をつまんでコンバイナ400を収納ヒンジ472で収納しても、コンバイナ400に汚れ等が付着するのを防ぐことができる。ラバー406は透明であることにより運転者の視界をほとんど遮ることがない。
なお、ルームミラー600の裏面側から取り付けられることとしたが、ルームミラー600の支柱に取り付けることとしてもよいし、ミラー面602である前面側から取り付けられてもよい。この場合には、ミラー面602に対応する位置の車両用表示装置の面に代替ミラーを配置してもよい。
また、上述の実施形態においては、ルームミラー600は、車両においてその後方を確認するために用いられるミラーであればよく、車両内部におけるミラーの位置等は限定されない。また、ヘッドアップディスプレイ10は、ルームミラー600に取付けることとしたが、ダッシュボード上においても使用してもよい。また、コンバイナ400の位置に液晶表示装置又は有機EL表示装置等の表示装置を配置し、車両用表示装置とするものであってもよい。
10 ヘッドアップディスプレイ、 50 画像生成部、 100 基板収納部、 111 回路基板、 112 基板収納部側開口部、 113 ヒンジ、 114 回動止め機構、 115 第1取付面、 116 インサートナット、 117 第2取付面、 118 止めネジ、 200 光学ユニット、 210 光学ユニット本体、 212 基準面、 221 第1本体面、 222 第2本体面、 231 光源、 232 コリメートレンズ、 233 UV-IRカットフィルタ、 234 偏光子、 235 フライアイレンズ、 236 反射鏡、 237 フィールドレンズ、 238 ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ、 239 1/4波長板、 240 画像表示素子、 241 検光子、 242 投射レンズ群、 243 ヒートシンク、 245 光学系配置部、 246 フレキシブルケーブル、 247 光学ユニット側開口部、 248 空間部、 251 光源基板、 261 基材部、 262 第1面、 263 第2面、 266 第1端部、 267 第2端部、 269 フィン、 270 ヒートシンク、 271 基材部、 272 第1面、 273 第2面、 276 第1端部、 277 第2端部、 279 フィン、 300 投射部、 301 投射口、 320 投射軸、 351 第1投射ミラー、 352 第2投射ミラー、 360 中間像スクリーン、 400 コンバイナ、 402 上端、 404 下端、 406 ラバー、 450 虚像、 472 収納ヒンジ、 500 取付部材、 571 取付プレート、 572 直線孔部、 581 取付プレート、 582 円弧孔部、 583 中心孔部、 584 突起部、 590 把持部、 591 下側把持機構部、 592 上側把持機構部、 593 高さ調整部、 594 位置調整溝、 600 ルームミラー、 602 ミラー面、 604 上端、 606 下端。
本発明は、車両用表示装置に利用できる。
Claims (9)
- 表示する画像の画像信号を出力する回路基板を収納する基板収納部と、
前記回路基板から出力される画像信号に基づいて画像を生成し、生成された画像を光源からの光によって投射する投射部を含む光学ユニットと、
前記光学ユニットの一端に設けられ、前記画像が投射されるコンバイナと、
前記光学ユニットを前記基板収納部に対して回動自在に接続する回動部材と、
前記光学ユニットが、車両内部のルームミラーに接触せずに前記回動部材により回動自在となるよう前記基板収納部を前記ルームミラーに取付けるための板状の取付プレートと、を備えることを特徴とする車両用表示装置。 - 請求項1に記載の車両用表示装置であって、
前記基板収納部は、第1取付面及び前記第1取付面に対向する面である第2取付面を有し、
前記基板収納部の前記第1取付面が前記取付プレートに取り付けられた場合及び第2取付面が前記取付プレートに取り付けられた場合のいずれであっても、前記光学ユニットが前記ルームミラーに接触せずに回動自在であることを特徴とする車両用表示装置。 - 請求項1又は2に記載の車両用表示装置であって、
前記回動部材の回動が所定の角度の範囲となるように回動範囲を制御する回動止め機構を更に備える、ことを特徴とする車両用表示装置。 - 請求項1に記載の車両用表示装置であって、
前記回動部材の回動は、前記コンバイナにより虚像として表示される画像が認識される位置を変化させる、ことを特徴とする車両用表示装置。 - 請求項1に記載の車両用表示装置であって、
前記光学ユニットは、前記回路基板から出力される画像信号に基づいて画像を生成し、その生成した画像の画像表示光を投射する光学部を含み、
前記光学部は、前記基板収納部を前記取付プレートを用いてルームミラーに取り付けた場合に、前記光学ユニットの基準面と前記ルームミラーのミラー面とのなす角が所定の基準角度となるときを基準として設計されていることを特徴とする車両用表示装置。 - 請求項5に記載の車両用表示装置であって、
前記基準面は、前記光学ユニットの内部の光軸を含む平面と平行な平面であることを特徴とする車両用表示装置。 - 請求項1に記載の車両用表示装置であって、
前記ルームミラーを掴むようにして固定される一対の把持部を更に備え、
前記一対の把持部それぞれは、上面に長孔の位置調整溝を有し、
前記取付プレートは一対の突起部を有するとともに、前記一対の把持部のそれぞれの前記上面に跨がるように配置されて、前記一対の把持部それぞれの前記位置調整溝に一対の前記突起部それぞれが係合されることによって前記基板収納部および前記光学ユニットが取付けられ、
前記取付プレートは、前記位置調整溝の長手方向に沿って摺動することにより、前記基板収納部および前記光学ユニットの位置が調整可能である、ことを特徴とする車両用表示装置。 - 請求項1に記載の車両用表示装置であって、
前記基板収納部の前記回路基板から前記光学ユニットに画像信号を供給する配線と、をさらに備え、
前記基板収納部は、その筐体に設けられ前記配線を通す基板収納部側開口部を備え、
前記光学ユニットは、その筐体に設けられ前記配線を通す光学ユニット側開口部、前記光学ユニットの回動に伴う前記配線の可動空間である空間部、前記光源で発生する熱を放熱するヒートシンク、および前記光源を含む光学部品が収納される光学系配置部、を有し、前記空間部及び前記ヒートシンクは、前記光学系配置部の基板収納部側に配置されている、ことを特徴とする車両用表示装置。 - 請求項1に記載の車両用表示装置であって、
前記コンバイナの使用時の位置と、前記コンバイナの投射面が前記光学ユニットの筐体面に対向する前記コンバイナの収納時の位置とに、前記コンバイナを移動させる回動部を更に備え、
前記光学ユニットは、前記コンバイナが取付けられる側とは前記筐体面を挟んで反対側に前記投射部を有し、
前記投射部は、前記筐体面が形成する平面から突出した形状であり、
前記コンバイナが前記回動部により前記コンバイナの収納時の位置に移動した場合、前記回動部の回動中心から最も遠い前記コンバイナの端は、前記投射部よりも前記回動部側にある、ことを特徴とする車両用表示装置。
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