WO2015019401A1 - 虚像表示装置 - Google Patents

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WO2015019401A1
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sun visor
display
virtual image
head
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高志 飯澤
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パイオニア株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a virtual image display device that allows an observer to visually recognize a virtual image.
  • Patent Document 1 discloses a head-up display that can be attached to a ceiling portion in a vehicle cabin instead of a sun visor.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its main object to provide a head-up display that can be suitably attached to a sun visor.
  • the invention described in claim is a virtual image display device that allows an observer to visually recognize an image optically reflected by a half mirror as a virtual image, and includes a main body unit having a projection unit that projects the image, and a moving body.
  • Mounting means for attaching the main body to the sun visor, and the mounting means is arranged along the yaw direction of the movable body when the main body is attached to the sun visor by the mounting means.
  • An angle adjustment mechanism is provided that allows the attachment angle of the main body to be freely adjusted.
  • the structural example of a display system is shown.
  • the structure of a navigation apparatus is shown.
  • the state which installed the head up display in the vehicle interior is shown typically.
  • the side view of a head up display is shown. It is the figure which showed the structure of the light source unit schematically. It is the perspective view which decomposed
  • a state in which the main body portion is rotated by a predetermined angle with respect to the attachment portion is shown.
  • the top view of the head-up display before and behind sliding a main-body part is shown.
  • the side view of a head up display at the time of use of a sun visor is shown.
  • the structural example of the head-up display which concerns on a modification is shown.
  • the side view of the head up display in a modification is shown.
  • a virtual image display device that allows an observer to visually recognize an image optically reflected by a half mirror as a virtual image
  • the main body having a projection unit that projects the image
  • movement Attaching means for attaching the main body to a sun visor provided on the body, and the attaching means is arranged in the yaw direction of the movable body when the main body is attached to the sun visor by the attaching means.
  • An angle adjustment mechanism is provided that allows the attachment angle of the main body portion to be adjusted along the direction.
  • the virtual image display device described above causes an observer to visually recognize an image optically reflected by the half mirror as a virtual image, and includes a main body portion and attachment means.
  • the “half mirror” reflects a part of incident light and transmits a part thereof, and the incident light and the transmitted light do not necessarily have the same intensity.
  • the main body has a projection unit that projects an image.
  • the attachment means attaches the main body portion to the sun visor attached to the moving body.
  • the attachment means includes an angle adjustment mechanism that allows adjustment of the attachment angle of the main body along the yaw direction of the moving body.
  • the sun visor is not provided so that the longitudinal direction of the sun visor is not necessarily perpendicular to the traveling direction of the moving body.
  • the main body attached to the sun visor is installed in a position shifted in the yaw direction of the moving body from the position where the observer can visually recognize the virtual image at the optimum position.
  • the virtual image display device of the above aspect can adjust the attachment angle of the main body along the yaw direction of the moving body, so that the virtual image can be appropriately displayed to the observer regardless of the position where the sun visor is provided. It can be visually recognized.
  • the attachment unit further includes a slide mechanism that allows the main body portion to slide in a short direction of the sun visor, and the angle adjustment mechanism includes a main body portion that is movable by the slide mechanism.
  • the main body is slid in a direction away from the windshield, the main body is directed in a preset direction.
  • the virtual image display device can prevent the rotation of the sun visor when rotating the sun visor in the windshield direction, and can suitably suppress the field of view unnecessarily when the sun visor is used. .
  • the angle adjustment mechanism is configured such that when the main body is slid in a direction away from the windshield of the moving body by a slide mechanism, an emission direction of light constituting the image is changed.
  • the main body is directed in a direction perpendicular to the support axis of the sun visor.
  • the virtual image display device can suitably suppress unnecessary obstruction of the observer's field of view due to the corners of the virtual image display device protruding from the back of the sun visor when the sun visor is used.
  • the slide mechanism has a movable range of slide, and when the main body is slid to a position closest to the windshield of the movable body within the movable range,
  • the center of gravity of the main body is configured to be in the vicinity of the support shaft of the sun visor, and the angle adjustment mechanism is configured such that when the main body is slid to the position closest to the windshield of the movable body by the slide mechanism, The attachment angle of the main body can be adjusted along the yaw direction.
  • the center of gravity of the main body portion is in the vicinity of the support shaft of the sun visor at a position where the main body portion is slid closest to the windshield (also referred to as “a position near the windshield”).
  • the virtual image display device near the windshield, it is possible to minimize the vibration of the sun visor due to the weight of the main body. Furthermore, in this aspect, since the attachment angle in the yaw direction of the main body can be adjusted at the position near the windshield, the virtual image display device can be suitably used when the main body is at the position near the windshield.
  • the virtual image display device further includes a combiner that functions as the half mirror. According to this aspect, the virtual image display device can make an observer visually recognize a virtual image.
  • rotation includes the case where the transition direction can be both clockwise and counterclockwise, and also includes the case where the movable range (angle) is limited.
  • FIG. 1 shows a configuration example of a display system 100 according to the embodiment.
  • the display system 100 is mounted on a vehicle Ve, and includes a navigation device 1 and a head-up display 2.
  • the head-up display 2 may incorporate a function corresponding to the navigation device 1.
  • the navigation device 1 has a function of performing route guidance from the departure point to the destination.
  • the navigation device 1 can be a mobile phone such as a stationary navigation device installed in the vehicle Ve, a PND (Portable Navigation Device), or a smartphone.
  • the head-up display 2 generates an image (also referred to as “guidance image”) that displays map information including the current position, route guidance information, travel speed, and other guidance information for assisting driving, and the guidance image is displayed on the driver.
  • This is a device that allows a user to visually recognize a virtual image from the eye position (eye point).
  • Various information used for navigation processing such as the position of the vehicle Ve, the traveling speed of the vehicle Ve, map information, and facility data is supplied to the head-up display 2 from the navigation device 1.
  • the navigation device 1 may be held by a cradle or the like. In this case, the navigation device 1 may exchange information with the head-up display 2 via a cradle or the like.
  • FIG. 2 shows the configuration of the navigation device 1.
  • the navigation device 1 includes a self-supporting positioning device 10, a GPS receiver 18, a system controller 20, a disk drive 31, a data storage unit 36, a communication interface 37, a communication device 38, an interface 39, and a display unit 40.
  • the self-supporting positioning device 10 includes an acceleration sensor 11, an angular velocity sensor 12, and a distance sensor 13.
  • the acceleration sensor 11 is made of, for example, a piezoelectric element, detects the acceleration of the vehicle Ve, and outputs acceleration data.
  • the angular velocity sensor 12 is composed of, for example, a vibrating gyroscope, detects the angular velocity of the vehicle Ve when the direction of the vehicle Ve is changed, and outputs angular velocity data and relative azimuth data.
  • the distance sensor 13 measures a vehicle speed pulse composed of a pulse signal generated with the rotation of the wheel of the vehicle Ve.
  • the GPS receiver 18 receives radio waves 19 carrying downlink data including positioning data from a plurality of GPS satellites.
  • the positioning data is used to detect the absolute position (also referred to as “current position”) of the vehicle Ve from latitude and longitude information.
  • the system controller 20 includes an interface 21, a CPU (Central Processing Unit) 22, a ROM (Read Only Memory) 23, and a RAM (Random Access Memory) 24, and controls the entire navigation device 1.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the interface 21 performs an interface operation with the acceleration sensor 11, the angular velocity sensor 12, the distance sensor 13, and the GPS receiver 18. From these, vehicle speed pulses, acceleration data, relative azimuth data, angular velocity data, GPS positioning data, absolute azimuth data, and the like are input to the system controller 20.
  • the CPU 22 controls the entire system controller 20.
  • the ROM 23 includes a nonvolatile memory (not shown) in which a control program for controlling the system controller 20 is stored.
  • the RAM 24 stores various data such as route data preset by the user via the input device 60 so as to be readable, and provides a working area to the CPU 22.
  • a system controller 20 a disk drive 31 such as a CD-ROM drive or a DVD-ROM drive, a data storage unit 36, a communication interface 37, a display unit 40, an audio output unit 50 and an input device 60 are mutually connected via a bus line 30. It is connected to the.
  • the disk drive 31 reads and outputs content data such as music data and video data from a disk 33 such as a CD or DVD under the control of the system controller 20.
  • the disk drive 31 may be either a CD-ROM drive or a DVD-ROM drive, or may be a CD and DVD compatible drive.
  • the data storage unit 36 is configured by, for example, an HDD or the like, and stores various data used for navigation processing such as map data.
  • the map data includes road data represented by links corresponding to roads and nodes corresponding to road connecting portions (intersections), facility information about each facility, and the like.
  • the communication device 38 is composed of, for example, an FM tuner, a beacon receiver, a mobile phone, a dedicated communication card, and the like, and via a communication interface 37, traffic jams distributed from a VICS (registered trademark, Vehicle Information Communication System) center Receive road traffic information such as traffic information and other information.
  • VICS Vehicle Information Communication System
  • the communication device 38 transmits various information used for navigation processing, such as information on a guide route determined by the system controller 20, to the head-up display 2.
  • the display unit 40 displays various display data on a display device such as a display under the control of the system controller 20.
  • the system controller 20 reads map data from the data storage unit 36.
  • the display unit 40 displays the map data read from the data storage unit 36 by the system controller 20 on the display screen.
  • the display unit 40 includes a graphic controller 41 that controls the entire display unit 40 based on control data sent from the CPU 22 via the bus line 30 and a memory such as a VRAM (Video RAM), and can display image information that can be displayed immediately.
  • a buffer memory 42 that temporarily stores, a display control unit 43 that controls display of a display 44 such as a liquid crystal or a CRT (Cathode Ray Tube) based on image data output from the graphic controller 41, and a display 44 are provided.
  • the display 44 functions as an image display unit, and includes, for example, a liquid crystal display device having a diagonal size of about 5 to 10 inches and is mounted near the front panel in the vehicle.
  • the audio output unit 50 performs D / A (Digital to Analog) conversion of audio digital data sent from the CD-ROM drive 31, DVD-ROM 32, RAM 24, or the like via the bus line 30 under the control of the system controller 20.
  • a D / A converter 51 to perform an amplifier (AMP) 52 that amplifies the audio analog signal output from the D / A converter 51, and a speaker 53 that converts the amplified audio analog signal into sound and outputs the sound into the vehicle. It is prepared for.
  • AMP amplifier
  • the input device 60 includes keys, switches, buttons, a remote controller, a voice input device, and the like for inputting various commands and data.
  • the input device 60 is disposed around the front panel and the display 44 of the main body of the in-vehicle electronic system mounted in the vehicle.
  • the display 44 is a touch panel system
  • the touch panel provided on the display screen of the display 44 also functions as the input device 60.
  • FIG. 3 schematically shows a state in which the head-up display 2 is installed in the vehicle interior.
  • FIG. 3 is a side view of the driver's seat of the vehicle, and the driver is sitting on the seat in the passenger compartment.
  • a roof (sheet metal) 27 that forms the outer frame of the vehicle, and below that is a ceiling 28 that is the interior of the passenger compartment.
  • a windshield 25 and a sun visor 29 of the vehicle In front of the driver, there is a windshield 25 and a sun visor 29 of the vehicle.
  • the sun visor 29 is fixed in a state of being opposed to the ceiling 28 (also referred to as “storage state”).
  • the sun visor 29 is rotatable about the sun visor support shaft 80 as a rotation axis.
  • the short direction of the sun visor 29 in the housed state is defined as the X-axis
  • the longitudinal direction is defined as the Y-axis
  • the direction perpendicular to the X-axis and the Y-axis is defined as the Z-axis.
  • the head-up display 2 is installed diagonally upward in front of the driver.
  • the head-up display 2 mainly includes a main body portion 4 in which the light source unit 6 is accommodated, a combiner 5, a screen portion 7, a connection member 8, and an attachment portion 9.
  • the light source unit 6 accommodated in the main body unit 4 emits light constituting an intermediate image indicating information to be visually recognized by an observer toward the screen unit 7. A specific configuration of the light source unit 6 will be described later with reference to FIG.
  • the combiner 5 projects the light constituting the intermediate image generated by the screen unit 7 and partially reflects the projected light to the driver's eye point “Pe”, thereby giving the virtual image “Iv” to the observer.
  • the tip of the arrow in the virtual image Iv indicates the upward direction.
  • the display light reflecting surface of the combiner 5 has a substantially concave shape. Thereby, the combiner 5 displays the virtual image Iv in an enlarged manner.
  • the combiner 5 is an example of the “half mirror” in the present invention.
  • the connecting member 8 extends from the main body 4 in the direction of the windshield 25 and supports the combiner 5.
  • the connection member 8 is, for example, a pair of arms, and one end is attached to each side surface of the main body 4, and the combiner 5 is held between the other ends.
  • the screen unit 7 is a reflective optical member that generates an intermediate image, and functions as an exit pupil magnifier (EPE).
  • EPE exit pupil magnifier
  • a microlens array in which a plurality of microlenses are arranged is formed on a surface on which light from the light source unit 6 is incident, and a reflection surface is formed on a surface opposite to the microlens array. Is done.
  • the screen portion 7 is a reflective optical member, but may be a transmissive optical member as another example. Also in this case, by forming a microlens array in which a plurality of microlenses are arranged, it functions as an exit pupil expander for the light incident from the light source unit 6 and forms a display image toward the combiner 5. To emit light.
  • the attachment portion 9 is attached to the upper surface of the main body portion 4 facing the ceiling 28, and attaches the main body portion 4 to the sun visor 29 with the sun visor 29 sandwiched therebetween.
  • the attachment portion 9 is a plate-like elastic body that is curved in a substantially J shape, and has an elastic force that urges the sun visor 29 in the direction of nipping.
  • the attachment portion 9 is an example of the “attachment means” in the present invention.
  • FIG. 4 shows a side view of the head-up display 2.
  • FIG. 4 does not show the attachment portion 9 for convenience of explanation.
  • the combiner 5 is rotatable in both directions of an arrow 71 and an arrow 72 on the XZ plane with a first adjustment portion 81 provided at one end of the connection member 8 as a rotation axis.
  • the connection member 8 is rotatable in both directions of an arrow 73 and an arrow 74 on the XZ plane, with the second adjustment portion 82 provided in front of the main body portion 4 as a rotation axis.
  • the screen unit 7 is rotatable in both directions indicated by the arrows 75 and 76 on the XZ plane, with the third adjusting unit 83 provided behind the main body unit 4 as a rotation axis.
  • the combiner 5, the connection member 8, and the screen part 7 are maintained in the arbitrary positions after rotation.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the light source unit 6.
  • the light source unit 6 includes a light source 54, a control unit 55, and a communication unit 56.
  • the light source 54 includes, for example, red, blue, and green laser light sources, and emits light (also referred to as “display light”) that constitutes a display image to be irradiated to the combiner 5 based on the control of the control unit 55. .
  • the light source 54 is an example of the “projection unit” in the present invention.
  • the communication unit 56 receives various types of information used for navigation processing from the navigation device 1 based on the control of the control unit 55. For example, the communication unit 56 receives guide route information from the navigation device 1 when a destination is set.
  • the control unit 55 includes a CPU, a ROM that stores a control program executed by the CPU, data, and the like, and a RAM that sequentially reads and writes various data as a work memory when the CPU operates. Control.
  • the control unit 55 causes the light source 54 to emit light constituting the guide image based on the information on the guide route received from the navigation device 1, so that the guide image is superimposed on the driver's forward scenery. To display.
  • the main body 4 has a yaw angle adjustment function capable of adjusting an attachment angle (also simply referred to as “yaw angle”) to the attachment portion 9 in the yaw direction of the vehicle Ve, and an observer sees when the sun visor 29 is used. And a slide function capable of sliding with respect to the attachment portion 9 so as to be hidden behind the sun visor 29.
  • yaw angle an attachment angle
  • slide function capable of sliding with respect to the attachment portion 9 so as to be hidden behind the sun visor 29.
  • FIG. 6 shows an example of an exploded perspective view of a part of the head-up display 2.
  • a base portion 45 for connecting to the attachment portion 9 is formed on the upper surface of the main body portion 4.
  • the base portion 45 is provided with head studs 46a and 46b that are slidably fitted into the attachment portion 9 so as to be parallel to the emission direction of the display light.
  • the yaw adjustment holder 91 is attached to the side surface portion 90 a of the attachment portion 9.
  • the yaw adjustment holder 91 has an elliptical hole 99 through which a fastener attached to the side surface portion 90a is inserted, and is attached to the attachment portion 9 along the Y-axis direction that is the major axis direction of the hole 99. And can be slid by a predetermined width.
  • the yaw adjustment holder 91 has a groove portion 93 that extends to the bottom surface portion 90 c of the attachment portion 9 when attached to the attachment portion 9. As will be described later, the headed stud 46 a is fitted into the groove portion 93.
  • a lever portion 92 that is operated when the user slides the main body portion 4 is attached to the bottom surface portion 90c of the attachment portion 9.
  • the lever portion 92 is rotatable on the XY plane, and the headed stud 46b is fitted therein.
  • FIG. 7A and 7B are views of the bottom surface portion 90c of the attachment portion 9 observed from the front.
  • FIG. 7B the positions of the base portion 45 and the headed studs 46a and 46b when the base portion 45 is attached to the attachment portion 9 are virtually indicated by broken lines.
  • a guide portion 94 provided with a rail R into which the head studs 46a and 46b are fitted is attached to the bottom surface portion 90c.
  • the heads of the headed studs 46 a and 46 b are passed between the bottom surface portion 90 c and the guide portion 94 from the end of the rail R on the X axis negative direction side.
  • the rail R regulates the movement of the fitted headed studs 46a and 46b.
  • the rail R has a first rail R1 formed linearly along the X-axis direction, which is the short direction of the sun visor 29, and a second shape having a triangular shape in which the width in the Y-axis direction gradually increases from the first rail R1.
  • the lever portion 92 is fixed to the bottom surface portion 90c by a fastener 97, and can be rotated in both directions indicated by arrows 78 and 79 with the fastener 97 as an axis. Further, the lever portion 92 has an insertion hole 96 through which the headed stud 46b is inserted. The headed stud 46 b is fitted into the rail R in a state of being inserted through the insertion hole 96. A part of the lever portion 92 including the insertion hole 96 is sandwiched between the guide portion 94 and the base portion 45. The position of the fastener 97 is set to a position where the insertion hole 96 moves on the rail R when the lever portion 92 is rotated.
  • the yaw adjustment holder 91 and the guide portion 94 function as an “angle adjustment mechanism” in the present invention.
  • the lever portion 92 and the guide portion 94 function as a “slide mechanism” in the present invention.
  • the head-up display 2 can adjust the yaw angle of the main body 4 with the base portion 45 most slid in the positive direction of the X axis. This will be described with reference to FIG.
  • the yaw angle (see FIG. 7B) of the main body 4 in which the first rail R1 and the direction connecting the headed studs 46a and 46b are parallel is also referred to as a “reference yaw angle”.
  • FIG. 8A shows a state in which the main body portion 4 is rotated clockwise on the XY plane by a predetermined angle “ ⁇ 1” from the reference yaw angle.
  • FIG. 8B shows a state in which the main body 4 rotates on the XY plane counterclockwise by a predetermined angle “ ⁇ 2” from the reference yaw angle.
  • the user rotates the lever portion 92 in the direction of the arrow 79 to bring the base portion 45 along the rail R to the maximum in the X-axis positive direction.
  • the headed stud 46 a exists within the range restricted by the second rail R ⁇ b> 2 and is fitted into the groove 93 of the yaw adjustment holder 91.
  • the second rail R2 has a triangular shape in which the width in the Y-axis direction extends toward the positive direction of the X-axis.
  • the yaw adjusting holder 91 is slidable in the Y-axis direction within a range regulated by the shape of the hole 99 shown in FIG. Therefore, in this case, the headed stud 46a is movable together with the yaw adjusting holder 91 in the Y-axis direction within a range regulated by the second rail R2 while being fitted in the groove 93.
  • the Y axis is closer to the positive direction than the extension line of the first rail R1
  • the Y axis is higher than the extension line of the first rail R1. It is in the negative direction.
  • the direction in which the headed studs 46a and 46b are aligned is the X axis positive. It is offset by an angle ⁇ 1 clockwise with respect to the direction. As a result, the base portion 45 is inclined clockwise with respect to the attachment portion 9 by an angle ⁇ 1.
  • the direction in which the headed studs 46a and 46b are aligned is the X axis positive. The angle ⁇ 2 is shifted counterclockwise with respect to the direction. As a result, the base portion 45 is inclined counterclockwise by an angle ⁇ 2.
  • the head-up display 2 has the main body 4 including the base 45 maximally moved in the positive direction of the X axis, that is, the main body 4 is slid to the position closest to the windshield 25.
  • the yaw angle of the unit 4 is configured to be adjustable. Therefore, even when the Y-axis direction, which is the extending direction of the sun visor support shaft 80, is not perpendicular to the traveling direction of the vehicle Ve, the user adjusts the yaw angle of the main body 4 and improves the visibility of the virtual image Iv. Can be made.
  • 9 (a) and 9 (b) are top views of the head-up display 2 before and after sliding the main body 4 from the state of FIG. 8 (b).
  • 9A and 9B the Y-axis direction parallel to the sun visor support shaft 80 is deviated counterclockwise by an angle ⁇ 2 with respect to the traveling direction of the vehicle.
  • the position of the sun visor support shaft 80 is indicated by a line segment 96 in FIGS.
  • the user adjusts the yaw angle of the main body 4 so that the emission direction of the display light is the same as the traveling direction of the vehicle, as shown in FIG. .
  • the longitudinal direction of the combiner 5 is shifted clockwise by an angle ⁇ 2 with respect to the line segment 96 indicating the sun visor support shaft 80.
  • the sun visor 29 when the sun visor 29 is used, the user prevents the main body 4 from coming into contact with the windshield 25 as shown in FIG. 9B by moving the main body 4 by the distance “L1” in the negative X-axis direction. Slide to.
  • the movable range of the headed studs 46a and 46b arranged in parallel with the display light emission direction is restricted in the X-axis direction by the first rail R1.
  • the main body 4 is arranged so that the display light emission direction is perpendicular to the sun visor support shaft 80, in other words, the longitudinal direction of the combiner 5 is parallel to the sun visor support shaft 80. Is directed to.
  • the sun visor 29 it is preferable to prevent the driver's field of view from being blocked due to a part of the head-up display 2 protruding from the sun visor 29. This will be described with reference to FIG.
  • FIG. 10A shows a head when the sun visor 29 is rotated in the direction of the windshield 25 in the state shown in FIG. 9A (also referred to as “pre-sliding state”) before the main body 4 is slid.
  • a side view of up display 2 is shown.
  • FIG. 10B shows a case where the sun visor 29 is rotated in the direction of the windshield 25 in the state shown in FIG. 9B after the body portion 4 is slid (also referred to as “post-slide state”).
  • the side view of the head-up display 2 is shown.
  • 10A and 10B, the connecting member 8 and the screen portion 7 are moved relative to the main body portion 4 by rotational movement with the second adjustment portion 82 and the third adjustment portion 83 as the rotation axes, respectively. It is folded.
  • the main body 4 In the pre-slide state, the main body 4 is in a position protruding toward the windshield 25 with respect to the mounting portion 9 and the sun visor 29. Therefore, if the sun visor 29 is to be rotated toward the windshield 25 in this state, the main body 4 comes into contact with the windshield 25 as shown in FIG. 10A, and the sun visor 29 is used appropriately. I can't.
  • the head-up display 2 can suitably rotate the sun visor 29 toward the windshield 25.
  • the main body 4 In the post-slide state, the main body 4 is directed so that the yaw angle of the main body 4 becomes the reference yaw angle.
  • the sun visor 29 and the substantially entire body portion 4 face each other in the post-sliding state. Therefore, in this case, when the driver observes the front when using the sun visor 29, the angle of the main body 4 is inclined at the lower end or the upper end of the sun visor 29 due to the inclination of the main body 4 with respect to the sun visor 29. You can prevent it from appearing to protrude. Therefore, the driver can suitably use the sun visor 29 without the visual field being obstructed by the head-up display 2.
  • the head-up display 2 causes the observer to visually recognize the image optically reflected by the combiner 5 functioning as a half mirror as the virtual image Iv, and includes the main body portion 4 and the attachment portion 9.
  • the main body 4 includes a light source 54 that projects an image.
  • the attachment portion 9 attaches the main body portion 4 to the sun visor 29 provided in the vehicle Ve.
  • the attachment portion 9 includes a yaw adjustment holder 91 and a guide portion 94 that function as an angle adjustment mechanism that adjusts the attachment angle of the main body portion 4 along the yaw direction of the vehicle Ve.
  • the head-up display 2 can adjust the yaw angle of the main-body part 4, and can make an observer visually recognize the virtual image Iv appropriately.
  • the head-up display 2 has the combiner 5 and makes the driver visually recognize the virtual image Iv based on the emitted light of the light source unit 3 reflected by the combiner 5.
  • the configuration to which the present invention is applicable is not limited to this.
  • the head-up display 2 does not have the connection member 8 and the combiner 5, and the driver may visually recognize the virtual image Iv based on the emitted light of the light source unit 3 reflected by the windshield 25.
  • FIG. 11 shows a configuration example of the head-up display 2 according to this modification.
  • the light emitted from the light source unit 6 reflected by the screen unit 7 is reflected by the windshield 25 and reaches the eye point Pe.
  • the head-up display 2 has the same configuration as that shown in FIGS. 6 to 7 described in the section “(1) Basic configuration”, so that the yaw angle can be adjusted.
  • a slide function that allows the main body 4 to slide so as to be hidden by the sun visor 29.
  • the head-up display 2 can appropriately adjust the yaw angle of the main body 4, and can suitably suppress the driver's visual field from being obstructed by the head-up display 2 when the sun visor 29 is used. .
  • the center of gravity of the head-up display 2 is set to be in the vicinity of the sun visor support shaft 80.
  • FIG. 12 shows a side view of the head-up display 2 in this modification.
  • the center of gravity “G1” of the head-up display 2 is substantially directly below the sun visor support shaft 80 in a state before the main body 4 is slid, that is, in a state in which the main body 4 protrudes to the maximum in the X-axis positive direction. (That is, the overlapping position in the X-axis direction).
  • the distance between the sun visor support shaft 80 and the center of gravity G1 of the head-up display 2 is minimized within a range in which the main body 4 can slide, and the center of gravity G1 is positioned in the vicinity of the sun visor support shaft 80.
  • the force (moment) for rotating the sun visor 29 is reduced by the weight of the head-up display 2.
  • the sun visor 29 vibrates greatly due to the weight of the head-up display 2 due to the vibration of the vehicle.

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Abstract

　ヘッドアップディスプレイ２は、ハーフミラーとして機能するコンバイナ５により光学的に反射された画像を虚像Ｉｖとして観察者に視認させ、本体部４と、取付部９とを有する。本体部４は、画像を投影する光源５４を有する。取付部９は、車両Ｖｅに備え付けのサンバイザ２９に対して本体部４を取付ける。この場合、取付部９は、車両Ｖｅのヨー方向に沿って本体部４の取付角度を調整する角度調整機構として機能するヨー調整ホルダ９１及びガイド部９４を有する。

Description

虚像表示装置
　本発明は、観察者に虚像を視認させる虚像表示装置に関する。
　従来から、車室内に取り付け可能なヘッドアップディスプレイが知られている。例えば、特許文献１には、サンバイザに代えて車室内の天井部に取り付け可能なヘッドアップディスプレイが開示されている。
特開２０１２－０７１８２５号公報
　サンバイザに代えてヘッドアップディスプレイを取り付ける場合、ヘッドアップディスプレイを取り付けるためにサンバイザを取り外す必要がある。この場合、サンバイザの取り外しを含めたヘッドアップディスプレイの設置に手間がかかり、かつ、ヘッドアップディスプレイの使用時にはサンバイザが使用できないという問題があった。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、サンバイザに好適に取り付けることが可能なヘッドアップディスプレイを提供することを主な目的とする。
　請求項に記載の発明は、ハーフミラーにより光学的に反射された画像を虚像として観察者に視認させる虚像表示装置であって、前記画像を投影する投影部を有する本体部と、移動体に備え付けのサンバイザに対して前記本体部を取付ける取付手段と、を有し、前記取付手段は、前記本体部が当該取付手段により前記サンバイザに取付けられた場合に、前記移動体のヨー方向に沿って前記本体部の取付角度を調整自在とする角度調整機構を備えることを特徴とする。
表示システムの構成例を示す。 ナビゲーション装置の構成を示す。 ヘッドアップディスプレイを車室内に設置した状態を模式的に示す。 ヘッドアップディスプレイの側面図を示す。 光源ユニットの構成を概略的に示した図である。 ヘッドアップディスプレイの一部を分解した斜視図である。 取付部の底面部を正面から観察した図である。 本体部が取付部に対して所定角度だけ回転した状態を示す。 本体部をスライドさせる前後のヘッドアップディスプレイの上面図を示す。 サンバイザ使用時のヘッドアップディスプレイの側面図を示す。 変形例に係るヘッドアップディスプレイの構成例を示す。 変形例におけるヘッドアップディスプレイの側面図を示す。
　本発明の好適な実施形態によれば、ハーフミラーにより光学的に反射された画像を虚像として観察者に視認させる虚像表示装置であって、前記画像を投影する投影部を有する本体部と、移動体に備え付けのサンバイザに対して前記本体部を取付ける取付手段と、を有し、前記取付手段は、前記本体部が当該取付手段により前記サンバイザに取付けられた場合に、前記移動体のヨー方向に沿って前記本体部の取付角度を調整自在とする角度調整機構を備える。
　上記の虚像表示装置は、ハーフミラーにより光学的に反射された画像を虚像として観察者に視認させ、本体部と、取付手段とを有する。ここで、「ハーフミラー」は、入射する光の一部を反射し、一部を透過するものであって、入射光と透過光の強さが必ずしも同一でなくともよい。本体部は、画像を投影する投影部を有する。取付手段は、移動体に備え付けのサンバイザに対して本体部を取付ける。この場合、取付手段は、移動体のヨー方向に沿って本体部の取付角度を調整自在とする角度調整機構を備える。
　一般に、サンバイザの長手方向が必ずしも移動体の進行方向と垂直となるようにサンバイザが備え付けられていない場合がある。この場合、サンバイザに取り付けられた本体部は、観察者が虚像を最適な位置で視認可能な位置よりも、移動体のヨー方向にずれて設置されてしまう。これに対し、上記態様の虚像表示装置は、移動体のヨー方向に沿って本体部の取付角度を調整することができるため、サンバイザが備え付けられた位置によらず、虚像を適切に観察者に視認させることができる。
　上記虚像表示装置の一態様では、前記取付手段は、前記本体部を前記サンバイザの短手方向にスライド自在とするスライド機構をさらに備え、前記角度調整機構は、スライド機構により本体部が前記移動体のフロントガラスから遠ざかる方向にスライドされた場合には、前記本体部を予め設定された方向に向ける。この態様により、虚像表示装置は、サンバイザをフロントガラス方向に回転させる際にサンバイザの回転を阻害するのを防いだり、サンバイザの使用時に不要に視界を遮るのを好適に抑制したりすることができる。
　上記虚像表示装置の他の一態様では、前記角度調整機構は、スライド機構により本体部が前記移動体のフロントガラスから遠ざかる方向にスライドされた場合には、前記画像を構成する光の出射方向が前記サンバイザの支持軸と垂直となる方向に前記本体部を向ける。この態様により、虚像表示装置は、サンバイザの使用時にサンバイザの裏から突出した虚像表示装置の角等により観察者の視界を不要に遮るのを好適に抑制することができる。
　上記虚像表示装置の他の一態様では、前記スライド機構はスライドの可動範囲を有し、前記可動範囲内において前記本体部が前記移動体のフロントガラスに最も近い位置にスライドされた場合に、前記本体部の重心が前記サンバイザの支持軸の近傍となるように構成されており、前記角度調整機構は、スライド機構により本体部が前記移動体のフロントガラスに最も近い位置にスライドされた場合に、前記ヨー方向に沿って前記本体部の取付角度を調整自在とする。この態様では、本体部がフロントガラスに最も近くスライドされた位置（「フロントガラス近傍位置」とも呼ぶ。）において、本体部の重心がサンバイザの支持軸の近傍となる。従って、フロントガラス近傍位置で虚像表示装置を使用することで、本体部の重さに起因したサンバイザの振動を最小限に抑制することができる。さらに、この態様では、フロントガラス近傍位置において本体部のヨー方向における取付角度が調整可能であることから、本体部がフロントガラス近傍位置にあるときに虚像表示装置を好適に使用することができる。
　上記虚像表示装置の他の一態様では、虚像表示装置は、前記ハーフミラーとして機能するコンバイナをさらに有する。この態様により、虚像表示装置は、好適に観察者に虚像を視認させることができる。
　以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。なお、以後において、「回転」とは、遷移する方向が時計周り及び反時計回りの両方を取り得る場合も含むものとし、かつ、可動範囲（角度）が制限されている場合も含むものとする。
　［基本構成］
　まず、実施例に係る基本構成について、図１～図５を参照して説明する。
　（１）システム構成
　図１は、実施例に係る表示システム１００の構成例を示す。図１に示すように、表示システム１００は、車両Ｖｅに搭載され、ナビゲーション装置１と、ヘッドアップディスプレイ２とを備える。なお、図１に示す構成に代えて、ヘッドアップディスプレイ２には、ナビゲーション装置１に相当する機能が組み込まれていてもよい。
　ナビゲーション装置１は、出発地から目的地までの経路案内を行う機能などを有する。ナビゲーション装置１は、例えば、車両Ｖｅに設置される据え置き型のナビゲーション装置、ＰＮＤ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅ）、又はスマートフォンなどの携帯電話とすることができる。
　ヘッドアップディスプレイ２は、現在位置を含む地図情報や経路案内情報、走行速度、その他運転を補助する案内情報を表示する画像（「案内画像」とも呼ぶ。）を生成し、当該案内画像を運転者の目の位置（アイポイント）から虚像として視認させる装置である。ヘッドアップディスプレイ２には、車両Ｖｅの位置、車両Ｖｅの走行速度、地図情報、及び施設データなどのナビゲーション処理に用いられる各種情報がナビゲーション装置１から供給される。
　なお、ナビゲーション装置１がスマートフォンなどの携帯電話である場合、ナビゲーション装置１は、クレードルなどによって保持されても良い。この場合、ナビゲーション装置１は、クレードルなどを介して、ヘッドアップディスプレイ２と情報の授受を行うこととしても良い。
　（２）ナビゲーション装置の構成
　図２は、ナビゲーション装置１の構成を示す。図２に示すように、ナビゲーション装置１は、自立測位装置１０、ＧＰＳ受信機１８、システムコントローラ２０、ディスクドライブ３１、データ記憶ユニット３６、通信用インタフェース３７、通信装置３８、インタフェース３９、表示ユニット４０、音声出力ユニット５０、及び入力装置６０を備える。
　自立測位装置１０は、加速度センサ１１、角速度センサ１２及び距離センサ１３を備える。加速度センサ１１は、例えば圧電素子からなり、車両Ｖｅの加速度を検出し、加速度データを出力する。角速度センサ１２は、例えば振動ジャイロからなり、車両Ｖｅの方向変換時における車両Ｖｅの角速度を検出し、角速度データ及び相対方位データを出力する。距離センサ１３は、車両Ｖｅの車輪の回転に伴って発生されているパルス信号からなる車速パルスを計測する。
　ＧＰＳ受信機１８は、複数のＧＰＳ衛星から、測位用データを含む下り回線データを搬送する電波１９を受信する。測位用データは、緯度及び経度情報等から車両Ｖｅの絶対的な位置（「現在位置」とも呼ぶ。）を検出するために用いられる。
　システムコントローラ２０は、インタフェース２１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）２３及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）２４を含んでおり、ナビゲーション装置１全体の制御を行う。
　インタフェース２１は、加速度センサ１１、角速度センサ１２及び距離センサ１３並びにＧＰＳ受信機１８とのインタフェース動作を行う。そして、これらから、車速パルス、加速度データ、相対方位データ、角速度データ、ＧＰＳ測位データ、絶対方位データ等をシステムコントローラ２０に入力する。ＣＰＵ２２は、システムコントローラ２０全体を制御する。ＲＯＭ２３は、システムコントローラ２０を制御する制御プログラム等が格納された図示しない不揮発性メモリ等を有する。ＲＡＭ２４は、入力装置６０を介して使用者により予め設定された経路データ等の各種データを読み出し可能に格納したり、ＣＰＵ２２に対してワーキングエリアを提供したりする。
　システムコントローラ２０、ＣＤ－ＲＯＭドライブ又はＤＶＤ－ＲＯＭドライブなどのディスクドライブ３１、データ記憶ユニット３６、通信用インタフェース３７、表示ユニット４０、音声出力ユニット５０及び入力装置６０は、バスライン３０を介して相互に接続されている。
　ディスクドライブ３１は、システムコントローラ２０の制御の下、ＣＤ又はＤＶＤといったディスク３３から、音楽データ、映像データなどのコンテンツデータを読み出し、出力する。なお、ディスクドライブ３１は、ＣＤ－ＲＯＭドライブ又はＤＶＤ－ＲＯＭドライブのうち、いずれか一方としてもよいし、ＣＤ及びＤＶＤコンパチブルのドライブとしてもよい。
　データ記憶ユニット３６は、例えば、ＨＤＤなどにより構成され、地図データなどのナビゲーション処理に用いられる各種データを記憶するユニットである。地図データは、道路に相当するリンクと、道路の接続部分（交差点）に相当するノードとにより表された道路データや、各施設に関する施設情報などを含む。
　通信装置３８は、例えば、ＦＭチューナやビーコンレシーバ、携帯電話や専用の通信カードなどにより構成され、通信用インタフェース３７を介して、ＶＩＣＳ（登録商標、Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）センタから配信される渋滞や交通情報などの道路交通情報、その他の情報を受信する。また、通信装置３８は、システムコントローラ２０が決定した案内経路の情報など、ナビゲーション処理に用いられる各種情報をヘッドアップディスプレイ２に送信する。
　表示ユニット４０は、システムコントローラ２０の制御の下、各種表示データをディスプレイなどの表示装置に表示する。具体的には、システムコントローラ２０は、データ記憶ユニット３６から地図データを読み出す。表示ユニット４０は、システムコントローラ２０によってデータ記憶ユニット３６から読み出された地図データなどを表示画面上に表示する。表示ユニット４０は、バスライン３０を介してＣＰＵ２２から送られる制御データに基づいて表示ユニット４０全体の制御を行うグラフィックコントローラ４１と、ＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ　ＲＡＭ）等のメモリからなり即時表示可能な画像情報を一時的に記憶するバッファメモリ４２と、グラフィックコントローラ４１から出力される画像データに基づいて、液晶、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）等のディスプレイ４４を表示制御する表示制御部４３と、ディスプレイ４４とを備える。ディスプレイ４４は、画像表示部として機能し、例えば対角５～１０インチ程度の液晶表示装置等からなり、車内のフロントパネル付近に装着される。
　音声出力ユニット５０は、システムコントローラ２０の制御の下、ＣＤ－ＲＯＭドライブ３１又はＤＶＤ－ＲＯＭ３２、若しくはＲＡＭ２４等からバスライン３０を介して送られる音声デジタルデータのＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｏ　Ａｎａｌｏｇ）変換を行うＤ／Ａコンバータ５１と、Ｄ／Ａコンバータ５１から出力される音声アナログ信号を増幅する増幅器（ＡＭＰ）５２と、増幅された音声アナログ信号を音声に変換して車内に出力するスピーカ５３とを備えて構成されている。
　入力装置６０は、各種コマンドやデータを入力するための、キー、スイッチ、ボタン、リモコン、音声入力装置等から構成されている。入力装置６０は、車内に搭載された当該車載用電子システムの本体のフロントパネルやディスプレイ４４の周囲に配置される。また、ディスプレイ４４がタッチパネル方式の場合、ディスプレイ４４の表示画面上に設けられたタッチパネルも入力装置６０として機能する。
　（３）ヘッドアップディスプレイの構成
　図３は、ヘッドアップディスプレイ２を車室内に設置した状態を模式的に示す。図３は、車両の運転席を側方から見た図であり、運転者は車室内のシートに座っている。運転者の頭上には車両の外枠を形成するルーフ（板金）２７があり、その下方には車室の内装である天井２８がある。また、運転者の前方には車両のフロントガラス２５及びサンバイザ２９がある。図１では、サンバイザ２９は、天井２８に対して対向した状態（「収納状態」とも呼ぶ。）で固定されている。サンバイザ２９は、サンバイザ支持軸８０を回転軸として回転自在である。以後では、収納状態のサンバイザ２９の短手方向をＸ軸、長手方向をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な方向をＺ軸とし、各軸の正方向を図示の方向に定める。
　ヘッドアップディスプレイ２は、運転者の前方斜め上方向に設置される。ヘッドアップディスプレイ２は、主に、光源ユニット６が収容された本体部４と、コンバイナ５と、スクリーン部７と、接続部材８と、取付部９とを備える。
　本体部４に収容された光源ユニット６は、観察者に視認させる情報を示す中間像を構成する光をスクリーン部７に向けて出射する。光源ユニット６の具体的な構成については、図５を参照して後述する。
　コンバイナ５は、スクリーン部７で生成された中間像を構成する光が投影されると共に、その投影光を運転者のアイポイント「Ｐｅ」へ一部反射することで虚像「Ｉｖ」を観察者に視認させる光学部材である。なお、虚像Ｉｖは矢印の先端が上方向を示す。コンバイナ５の表示光の反射面は、略凹面形状を有する。これにより、コンバイナ５は、虚像Ｉｖを拡大表示させる。コンバイナ５は、本発明における「ハーフミラー」の一例である。
　接続部材８は、本体部４からフロントガラス２５の方向に延出し、コンバイナ５を支持する。接続部材８は、例えば一対のアームであり、本体部４の両側面に一端がそれぞれ取り付けられ、他端によりコンバイナ５を狭持する。
　スクリーン部７は、中間像を生成する反射型の光学部材であり、射出瞳拡大器（ＥＰＥ）として機能する。スクリーン部７は、例えば、光源ユニット６からの光が入射される面には複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイが形成され、かつ、マイクロレンズアレイと反対側の面に反射面が形成される。なお、本実施例においては、スクリーン部７は反射型の光学部材としているが、他の例として透過型の光学部材であってもよい。この場合も、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイが形成されることで、光源ユニット６から入射される光に対して射出瞳拡大器として機能し、コンバイナ５に向けて表示像を構成する光を出射する。
　取付部９は、天井２８と対向する本体部４の上面に取り付けられ、サンバイザ２９を挟み込んだ状態で本体部４をサンバイザ２９に取り付ける。取付部９は、略Ｊ型に湾曲した板状の弾性体であり、サンバイザ２９を狭持する方向に付勢する弾性力を有する。取付部９は、本発明における「取付手段」の一例である。
　また、コンバイナ５、接続部材８、及びスクリーン部７は、それぞれ固定される回転角度（即ち傾き）が調整可能に構成される。図４は、ヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。図４は、説明便宜上、取付部９を図示していない。
　図４に示すように、コンバイナ５は、接続部材８の一端に設けられた第１調整部８１を回転軸として、ＸＺ平面上の矢印７１及び矢印７２の両方向に回転自在である。また、接続部材８は、本体部４の前方に設けられた第２調整部８２を回転軸として、ＸＺ平面上の矢印７３及び矢印７４の両方向に回転自在である。さらに、スクリーン部７は、本体部４の後方に設けられた第３調整部８３を回転軸として、ＸＺ平面上の矢印７５及び矢印７６が示す両方向に回転自在である。そして、コンバイナ５及び接続部材８及びスクリーン部７は、回転後の任意の位置で維持される。
　（４）光源ユニットの構成
　図５は、光源ユニット６の構成を概略的に示した図である。図５に示すように、光源ユニット６は、光源５４と、制御部５５と、通信部５６とを有する。
　光源５４は、例えば赤色、青色及び緑色の各色のレーザ光源を有し、制御部５５の制御に基づき、コンバイナ５に照射させる表示像を構成する光（「表示光」とも呼ぶ。）を出射する。光源５４は、本発明における「投影部」の一例である。通信部５６は、制御部５５の制御に基づき、ナビゲーション処理に用いられる各種情報をナビゲーション装置１から受信する。例えば、通信部５６は、目的地が設定されたときに、ナビゲーション装置１から案内経路の情報を受信する。
　制御部５５は、ＣＰＵ、ＣＰＵが実行する制御プログラムやデータなどを記憶するＲＯＭ、ＣＰＵが動作する際のワークメモリとして各種データが逐次読み書きされるＲＡＭなどを有し、ヘッドアップディスプレイ２の全般的な制御を行う。例えば、制御部５５は、ナビゲーション装置１から受信した案内経路の情報等に基づき、案内画像を構成する光を光源５４に出射させることで、運転者の前方風景に重なるように案内画像をコンバイナ５に表示する。
　［ヨー角調整機能及びスライド機能］
　次に、ヘッドアップディスプレイ２が有する機能の詳細について説明する。本体部４は、車両Ｖｅのヨー方向での取付部９への取付角度（単に「ヨー角」とも呼ぶ。）の調整が可能なヨー角調整機能と、サンバイザ２９の使用時に、観察者から見てサンバイザ２９の裏側に隠れるように取付部９に対してスライド可能なスライド機能とを有する。これにより、ヘッドアップディスプレイ２は、コンバイナ５が運転者の視線と垂直になるようにヨー角を適切に調整可能にすると共に、サンバイザ２９の使用時に運転者の視界がヘッドアップディスプレイ２により妨げられるのを好適に抑制する。
　（１）基本構成
　上述したヨー角調整機能及びスライド機能を実現するためのヘッドアップディスプレイ２の基本構成について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、ヘッドアップディスプレイ２の一部を分解した斜視図の一例を示す。
　図６に示すように、本体部４の上面には、取付部９と接続するための土台部４５が形成されている。土台部４５には、取付部９にスライド自在に嵌め込まれる頭付スタッド４６ａ、４６ｂが表示光の出射方向と平行になるように並べて設けられている。
　また、取付部９の側面部９０ａには、ヨー調整ホルダ９１が取り付けられる。ヨー調整ホルダ９１は、側面部９０ａに取り付けられる留め具が挿通される楕円形状の孔９９を有し、取付部９に取り付けられた状態で、当該孔９９の長径方向であるＹ軸方向に沿って所定幅だけスライド自在である。ヨー調整ホルダ９１は、取付部９に取り付けられた状態で取付部９の底面部９０ｃに延在する溝部９３を有する。後述のように、溝部９３には、頭付スタッド４６ａが嵌め込まれる。
　また、取付部９の底面部９０ｃには、ユーザが本体部４をスライドさせる際に操作するレバー部９２が取り付けられている。後述するように、レバー部９２は、ＸＹ平面上を回転自在であり、頭付スタッド４６ｂが嵌め込まれる。
　図７（ａ）、（ｂ）は、取付部９の底面部９０ｃを正面から観察した図である。なお、図７（ｂ）では、土台部４５が取付部９に取り付けられた場合の土台部４５及び頭付スタッド４６ａ、４６ｂの位置を破線により仮想的に示している。
　図７（ａ）、（ｂ）に示すように、底面部９０ｃには、頭付スタッド４６ａ、４６ｂが嵌め込まれるレールＲが設けられたガイド部９４が取り付けられている。この場合、頭付スタッド４６ａ、４６ｂの頭部は、Ｘ軸負方向側のレールＲの端から底面部９０ｃとガイド部９４との間に通される。レールＲは、嵌め込まれた頭付スタッド４６ａ、４６ｂの移動を規制する。レールＲは、サンバイザ２９の短手方向であるＸ軸方向に沿って直線状に形成された第１レールＲ１と、第１レールＲ１からＹ軸方向の幅が徐々に広がる三角形状を有する第２レールＲ２とを含む。
　また、レバー部９２は、底面部９０ｃに対して留め具９７により固定され、留め具９７を軸として矢印７８及び矢印７９が示す両方向に回転可能である。また、レバー部９２は、頭付スタッド４６ｂが挿通するための挿通孔９６を有する。頭付スタッド４６ｂは、挿通孔９６に挿通した状態でレールＲに嵌め込まれる。挿通孔９６を含むレバー部９２の一部は、ガイド部９４と土台部４５とによって挟まれる。留め具９７の位置は、レバー部９２を回転させた場合に挿通孔９６がレールＲ上を移動する位置に設定されている。
　そして、レバー部９２が矢印７８の方向に操作された場合、挿通孔９６を挿通する頭付スタッド４６ｂがＸ軸負方向に移動する圧力が加えられ、その結果、本体部４は、レールＲに沿ってＸ軸負方向に移動する。一方、レバー部９２が矢印７９の方向に操作された場合、挿通孔９６を挿通する頭付スタッド４６ｂがＸ軸正方向に移動する圧力が加えられ、その結果、本体部４は、レールＲに沿ってＸ軸正方向に移動する。
　なお、ヨー調整ホルダ９１及びガイド部９４は、本発明における「角度調整機構」として機能する。また、レバー部９２及びガイド部９４は、本発明における「スライド機構」として機能する。
　（２）ヨー角調整機能
　ヘッドアップディスプレイ２は、土台部４５がＸ軸正方向に最もスライドした状態で、本体部４のヨー角の調整が可能である。これについて、図８を参照して説明する。以後では、第１レールＲ１と、頭付スタッド４６ａ、４６ｂを結ぶ方向とが平行になる本体部４のヨー角（図７（ｂ）参照）を、「基準ヨー角」とも呼ぶ。
　図８（ａ）は、本体部４が基準ヨー角から所定角度「θ１」だけ時計周りにＸＹ平面上を回転した状態を示す。また、図８（ｂ）は、本体部４が基準ヨー角から所定角度「θ２」だけ反時計周りにＸＹ平面上を回転した状態を示す。
　図８（ａ）、（ｂ）の例では、ユーザは、レバー部９２を矢印７９の方向に回転させることにより、土台部４５をレールＲに沿ってＸ軸正方向に最大限寄せている。これにより、頭付スタッド４６ａは、第２レールＲ２により規制された範囲内に存在し、ヨー調整ホルダ９１の溝部９３に嵌め込まれる。
　ここで、第２レールＲ２は、Ｘ軸正方向に向かってＹ軸方向の幅が広がる三角形状を有する。また、ヨー調整ホルダ９１は、図６で示した孔９９の形状により規制された範囲内でＹ軸方向にスライド自在である。従って、この場合、頭付スタッド４６ａは、溝部９３に嵌め込まれた状態で、第２レールＲ２により規制された範囲内でＹ軸方向にヨー調整ホルダ９１と共に移動自在である。そして、図８（ａ）の例では、第１レールＲ１の延長線上よりもＹ軸正方向に寄せられており、図８（ｂ）の例では、第１レールＲ１の延長線上よりもＹ軸負方向に寄せられている。
　そして、図８（ａ）の例では、頭付スタッド４６ａが第１レールＲ１の延長線上よりもＹ軸正方向側に存在しているため、頭付スタッド４６ａ、４６ｂが並ぶ方向がＸ軸正方向に対して時計回りに角度θ１だけずれている。その結果、土台部４５が取付部９に対して角度θ１だけ時計周りに傾いている。一方、図８（ｂ）の例では、頭付スタッド４６ａが第１レールＲ１の延長線上よりもＹ軸負方向側に存在しているため、頭付スタッド４６ａ、４６ｂが並ぶ方向がＸ軸正方向に対して反時計回りに角度θ２だけずれる。その結果、土台部４５が角度θ２だけ反時計周りに傾いている。
　このように、ヘッドアップディスプレイ２は、土台部４５を含む本体部４をＸ軸正方向に最大限寄せた状態、即ち本体部４をフロントガラス２５に最も近い位置にスライドさせた状態で、本体部４のヨー角を調整可能に構成される。従って、サンバイザ支持軸８０の延在方向であるＹ軸方向が車両Ｖｅの進行方向と垂直でない場合であっても、ユーザは、本体部４のヨー角を調整し、虚像Ｉｖの視認性を向上させることができる。
　（３）スライド機能
　図８の状態から本体部４をＸ軸負方向（即ちフロントガラス２５から遠ざかる方向）にスライドさせる場合、表示光の出射方向に並んだ頭付スタッド４６ａ、４６ｂは共にサンバイザ２９の短手方向に延在する第１レールＲ１により可動範囲が規制される。その結果、本体部４は、表示光の出射方向がサンバイザ支持軸８０の延在方向と垂直になるように向けられる。これについて、図９及び図１０を参照して説明する。
　図９（ａ）、（ｂ）は、図８（ｂ）の状態から本体部４をスライドさせる前後のヘッドアップディスプレイ２の上面図を示す。図９（ａ）、（ｂ）の例では、サンバイザ支持軸８０と平行なＹ軸方向が車両の進行方向に対して角度θ２だけ反時計回りにずれている。なお、説明の便宜上、図９（ａ）、（ｂ）では、サンバイザ支持軸８０の位置を線分９６により示している。
　まず、ヘッドアップディスプレイ２の使用時では、ユーザは、図９（ａ）に示すように、表示光の出射方向が車両の進行方向と同一になるように、本体部４のヨー角を調整する。その結果、図９（ａ）の例では、コンバイナ５の長手方向は、サンバイザ支持軸８０を示す線分９６に対して角度θ２だけ時計周りにずれる。
　一方、サンバイザ２９の使用時では、ユーザは、本体部４がフロントガラス２５に当接するのを防ぐため、図９（ｂ）に示すように、本体部４を距離「Ｌ１」だけＸ軸負方向にスライドさせる。この場合、図８（ｂ）を用いて前述したように、表示光の出射方向と平行に並べられた頭付スタッド４６ａ、４６ｂの可動範囲は、第１レールＲ１によりＸ軸方向に規制されている。従って、図９（ｂ）の例では、本体部４は、表示光の出射方向がサンバイザ支持軸８０と垂直になるように、言い換えるとコンバイナ５の長手方向がサンバイザ支持軸８０と平行になるように向けられている。これにより、サンバイザ２９の使用時に、サンバイザ２９からヘッドアップディスプレイ２の一部が突出することに起因して、運転者の視界が遮られるのを好適に抑制する。これについて、図１０を参照して説明する。
　図１０（ａ）は、本体部４をスライドする前の図９（ａ）に示す状態（「スライド前状態」とも呼ぶ。）において、サンバイザ２９をフロントガラス２５の方向に回転させた場合のヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。また、図１０（ｂ）は、本体部４をスライドした後の図９（ｂ）に示す状態（「スライド後状態」とも呼ぶ。）において、サンバイザ２９をフロントガラス２５の方向に回転させた場合のヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。なお、図１０（ａ）、（ｂ）では、接続部材８及びスクリーン部７は、それぞれ、第２調整部８２及び第３調整部８３を回転軸とした回転移動により、本体部４に対して折り畳まれている。
　スライド前状態では、本体部４は、取付部９及びサンバイザ２９に対して、フロントガラス２５側に突き出た位置にある。従って、この状態でサンバイザ２９をフロントガラス２５側に回転させようとすると、図１０（ａ）に示すように、フロントガラス２５に本体部４が当接してしまい、サンバイザ２９を適切に使用することができない。
　一方、スライド後状態では、本体部４が表示光の出射方向と逆方向にスライドしていることから、本体部４は、取付部９及びサンバイザ２９に対して、フロントガラス２５側に突き出ていない。従って、図１０（ｂ）に示すように、スライド後の状態では、ヘッドアップディスプレイ２は、サンバイザ２９をフロントガラス２５側に好適に回転させることができる。
　また、スライド後状態では、本体部４のヨー角が基準ヨー角となるように本体部４が向けられている。これにより、図１０（ｂ）に示すように、スライド後状態において、サンバイザ２９と本体部４の略全体とが対向する。従って、この場合、サンバイザ２９の使用時に運転者が前方を観察した場合に、サンバイザ２９に対して本体部４が傾いていることに起因して、本体部４の角がサンバイザ２９の下端又は上端からはみ出して見えるのを防ぐことができる。従って、運転者は、ヘッドアップディスプレイ２により視界が妨げられることなく、サンバイザ２９を好適に使用することができる。
　以上説明したように、ヘッドアップディスプレイ２は、ハーフミラーとして機能するコンバイナ５により光学的に反射された画像を虚像Ｉｖとして観察者に視認させ、本体部４と、取付部９とを有する。本体部４は、画像を投影する光源５４を有する。取付部９は、車両Ｖｅに備え付けのサンバイザ２９に対して本体部４を取付ける。この場合、取付部９は、車両Ｖｅのヨー方向に沿って本体部４の取付角度を調整する角度調整機構として機能するヨー調整ホルダ９１及びガイド部９４を有する。これにより、ヘッドアップディスプレイ２は、本体部４のヨー角を調整して、虚像Ｉｖを適切に観察者に視認させることができる。
　［変形例］
　以下、上述の実施例に好適な変形例について説明する。以下に説明する変形例は、任意に組み合わせて上述の実施例に適用してもよい。
　（変形例１）
　実施例では、ヘッドアップディスプレイ２は、コンバイナ５を有し、コンバイナ５で反射させた光源ユニット３の出射光に基づき運転者に虚像Ｉｖを視認させていた。しかし、本発明が適用可能な構成はこれに限定されない。これに代えて、ヘッドアップディスプレイ２は、接続部材８及びコンバイナ５を有さず、フロントガラス２５で反射させた光源ユニット３の出射光に基づき運転者に虚像Ｉｖを視認させてもよい。
　図１１は、本変形例に係るヘッドアップディスプレイ２の構成例を示す。図１１に示すように、本変形例では、スクリーン部７で反射された光源ユニット６からの出射光は、フロントガラス２５により反射されることで、アイポイントＰｅに到達する。この構成であっても、ヘッドアップディスプレイ２は、「（１）基本構成」のセクションで説明した図６～図７と同様の構成を有することにより、ヨー角の調整が可能なヨー角調整機能と、本体部４がサンバイザ２９に隠れるようにスライド可能なスライド機能とを有する。これにより、ヘッドアップディスプレイ２は、本体部４のヨー角を適切に調整可能とし、かつ、サンバイザ２９の使用時に運転者の視界がヘッドアップディスプレイ２により妨げられるのを好適に抑制することができる。
　（変形例２）
　好適には、ヘッドアップディスプレイ２の使用時では、ヘッドアップディスプレイ２の重心は、サンバイザ支持軸８０の近傍になるように設定されるとよい。
　図１２は、本変形例におけるヘッドアップディスプレイ２の側面図を示す。図１２の例では、本体部４のスライド前状態、即ち、本体部４がＸ軸正方向に最大限突出した状態において、ヘッドアップディスプレイ２の重心「Ｇ１」は、サンバイザ支持軸８０の略真下（即ちＸ軸方向において重なる位置）に存在する。この場合、本体部４がスライド可能な範囲内で、サンバイザ支持軸８０と、ヘッドアップディスプレイ２の重心Ｇ１との距離が最小となり、重心Ｇ１がサンバイザ支持軸８０の近傍に位置する。この場合、ヘッドアップディスプレイ２の重量によりサンバイザ２９を回転させようとする力（モーメント）が小さくなる。これにより、車両の振動に起因してヘッドアップディスプレイ２の重量によりサンバイザ２９が大きく振動するのを好適に抑制することができる。
　１　ナビゲーション装置
　２　ヘッドアップディスプレイ
　４　本体部
　５　コンバイナ
　６　光源ユニット
　８　接続部材
　２５　フロントガラス
　１００　表示システム

Claims (5)

  1. 　ハーフミラーにより光学的に反射された画像を虚像として観察者に視認させる虚像表示装置であって、
    　前記画像を投影する投影部を有する本体部と、
    　移動体に備え付けのサンバイザに対して前記本体部を取付ける取付手段と、
    を有し、
    　前記取付手段は、前記本体部が当該取付手段により前記サンバイザに取付けられた場合に、前記移動体のヨー方向に沿って前記本体部の取付角度を調整自在とする角度調整機構を備えることを特徴とする虚像表示装置。
  2. 　前記取付手段は、前記本体部を前記サンバイザの短手方向にスライド自在とするスライド機構をさらに備え、
    　前記角度調整機構は、スライド機構により本体部が前記移動体のフロントガラスから遠ざかる方向にスライドされた場合には、前記本体部を予め設定された方向に向けることを特徴とする請求項１に記載の虚像表示装置。
  3. 　前記角度調整機構は、スライド機構により本体部が前記移動体のフロントガラスから遠ざかる方向にスライドされた場合には、前記画像を構成する光の出射方向が前記サンバイザの支持軸と垂直となる方向に前記本体部を向けることを特徴とする請求項２に記載の虚像表示装置。
  4. 　前記スライド機構はスライドの可動範囲を有し、前記可動範囲内において前記本体部が前記移動体のフロントガラスに最も近い位置にスライドされた場合に、前記本体部の重心が前記サンバイザの支持軸の近傍となるように構成されており、
    　前記角度調整機構は、スライド機構により本体部が前記移動体のフロントガラスに最も近い位置にスライドされた場合に、前記ヨー方向に沿って前記本体部の取付角度を調整自在とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
  5. 　前記ハーフミラーとして機能するコンバイナをさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
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