WO2017130763A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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WO2017130763A1
WO2017130763A1 PCT/JP2017/001171 JP2017001171W WO2017130763A1 WO 2017130763 A1 WO2017130763 A1 WO 2017130763A1 JP 2017001171 W JP2017001171 W JP 2017001171W WO 2017130763 A1 WO2017130763 A1 WO 2017130763A1
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WO
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display
head
virtual image
reflecting mirror
display device
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PCT/JP2017/001171
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English (en)
French (fr)
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毅 笠原
高橋　祐一
Original Assignee
日本精機株式会社
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a head-up display device.
  • a head-up display device in which a viewer visually recognizes a virtual image superimposed on a real scene by irradiating a projection member such as a windshield with display light (see, for example, Patent Document 1).
  • the head-up display device there is a possibility that a shape error or an assembly error may occur in the windshield which is an example of the projection member, and due to these errors, the position of the virtual image viewed from the viewer for each head-up display device. Variation may occur.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a head-up display device that reduces variations in display positions of virtual images.
  • a head-up display device displays a virtual image by projecting the display light from the display toward a projection member and a display that emits display light representing an image.
  • a head-up display device comprising: an optical system configured to adjust a light path of the display light through the optical system, and a position of the virtual image when the head-up display device is activated is set in advance
  • An optical path setting unit for setting the position is provided.
  • the head-up display device 10 is mounted in the dashboard of the vehicle 1 and irradiates the windshield 2 of the vehicle 1 with the display light L.
  • the viewer (occupant) 3 receives the display light L reflected on the windshield 2 and can visually recognize the virtual image V superimposed on the real scene seen through the windshield 2.
  • the head-up display device 10 includes a projector 11, which is an example of a display device, a screen 12, an optical system 15, and an optical path setting unit 45.
  • the optical system 15 includes first and second reflecting mirrors 13 and 14.
  • the optical path setting unit 45 includes a moving mechanism 31, first and second tilt mechanisms 32 and 42, and a control unit 50.
  • the projector 11 emits display light L representing an image under the control of the control unit 50.
  • the projector 11 includes a light source 11a such as an LED (Light Emitting Diode), a display element 11b such as a liquid crystal panel that generates display light L representing an image based on the light from the light source 11a, and the display element.
  • a light source 11a such as an LED (Light Emitting Diode)
  • a display element 11b such as a liquid crystal panel that generates display light L representing an image based on the light from the light source 11a
  • an optical component 11c such as a lens for enlarging the display light L that has passed through 11b.
  • the screen 12 is, for example, a polycarbonate diffusion film having a rectangular plate shape.
  • the screen 12 receives the display light L from the projector 11 on one surface facing the projector 11 and transmits and diffuses the display light L toward the other surface facing the first reflecting mirror 13. The image is formed on the other surface side.
  • the first reflecting mirror 13 is a concave mirror and has, for example, a rectangular plate shape that is curved in the lateral direction.
  • the first reflecting mirror 13 includes a base material made of, for example, polycarbonate resin, and a reflective material such as aluminum deposited on the base material.
  • the first reflecting mirror 13 reflects the display light L from the screen 12 toward the second reflecting mirror 14 and forms an intermediate image M1 as a real image between the first and second reflecting mirrors 13 and 14. .
  • the first tilt mechanism 32 is configured to be able to tilt the first reflecting mirror 13 in the tilt direction A about the rotation axis O1 under the control of the control unit 50.
  • the rotation axis O1 is located at the center of the first reflecting mirror 13 in the short direction and extends in the longitudinal direction of the first reflecting mirror 13 (perpendicular to the plane of FIG. 2).
  • the first tilt mechanism 32 includes a motor 32 a and a transmission mechanism 32 b that transmits the rotational motion by the motor 32 a to the first reflecting mirror 13.
  • the moving mechanism 31 is configured to be linearly movable in the linear direction B perpendicular to the rotation axis O1 and along the thickness direction of the first reflecting mirror 13 under the control of the control unit 50.
  • the linear direction B extends along the center line extending between the incident light Li incident on the first reflecting mirror 13 in the display light L and the reflected light Lo reflected on the first reflecting mirror 13 in the display light L.
  • the moving mechanism 31 includes, for example, a motor 31 a and a transmission mechanism 31 b that converts a rotational motion by the motor 31 a into a linear motion and transmits the linear motion to the first reflecting mirror 13.
  • the transmission mechanism 31b is configured by, for example, a rack and pinion mechanism.
  • the second reflecting mirror 14 is a concave mirror having the same configuration as the first reflecting mirror 13 and has, for example, a rectangular plate shape curved in the short direction.
  • the reflecting surface of the second reflecting mirror 14 has a larger area than the reflecting surface of the first reflecting mirror 13.
  • the second reflecting mirror 14 magnifies while reflecting the intermediate image M1 formed by the display light L.
  • the second reflecting mirror 14 forms an intermediate image M2, which is a virtual image obtained by enlarging the intermediate image M1, as shown in FIG.
  • the second tilt mechanism 42 is configured to be able to tilt the second reflecting mirror 14 in the tilt direction C around the rotation axis O2 under the control of the control unit 50.
  • the rotation axis O2 is located at the center of the second reflecting mirror 14 in the short direction, and extends in the longitudinal direction of the second reflecting mirror 14 (perpendicular to the plane of FIG. 2).
  • the second tilt mechanism 42 includes a motor 42 a and a transmission mechanism 42 b that transmits the rotational motion by the motor 42 a to the second reflecting mirror 14.
  • the control unit 50 is configured by, for example, a microcomputer, and includes the projector 11, the moving mechanism 31, and the first and second tilt mechanisms 32 and 42 based on information from an in-vehicle ECU (Electronic Control Unit) (not shown). Control.
  • the control unit 50 includes a non-volatile memory 50a.
  • the memory 50a stores appropriate virtual image position (normal position) information related to the position of the normal virtual image Va.
  • the inspection apparatus 100 includes a stereo camera 100a that captures the virtual image V, and measures the position of the virtual image V based on the imaging result of the stereo camera 100a.
  • the inspection device 100 outputs the measurement result to the control unit 50 of the head-up display device 10 connected to the inspection device 100.
  • This measurement result includes the distance Lb from the windshield 2 to the virtual image V and the height H of the virtual image V.
  • the control unit 50 acquires the position of the virtual image Vb (see, for example, FIG. 5) based on the measurement result from the inspection apparatus 100 (S101). Next, the control unit 50 determines whether or not the position of the virtual image Vb before adjustment matches the position of the normal virtual image Va stored in the memory 50a (S102). When the controller 50 determines that the position of the virtual image Vb before adjustment is different from the position of the normal virtual image Va (No in S102), the moving mechanism 31 and the first and second mechanisms 31 so that the virtual image Vb matches the normal virtual image Va. The first and second reflecting mirrors 13 and 14 are moved via the tilt mechanisms 32 and 42 (S103).
  • the control unit 50 calculates the amount of movement of the first and second reflecting mirrors 13 and 14 necessary for matching the virtual image Vb with the normal virtual image Va, and based on the calculation result, the first and second reflections.
  • the mirrors 13 and 14 are moved.
  • the specific relationship between the movement mode of the first and second reflecting mirrors 13 and 14 and the movement mode of the virtual image V will be described later.
  • the control part 50 returns to step S101 again. That is, the control unit 50 repeats the processes of steps S101 to S103 until the position of the virtual image Vb based on the measurement result of the inspection apparatus 100 matches the position of the normal virtual image Va.
  • control unit 50 determines that the position of the virtual image Vb based on the measurement result of the inspection apparatus 100 matches the position of the normal virtual image Va (Yes in S102), the control unit 50 of the first and second reflecting mirrors 13 and 14 at that time The position and angle are stored in the memory 50a as corrected position information (S104), and the processing according to the flowchart ends.
  • the control unit 50 controls the outside of the headlight-up display device 10 so as to prevent the external light from being applied to the projector 11 by going back the optical path of the display light L.
  • the positions and angles of the first and second reflecting mirrors 13 and 14 are set to the protection position so that the light is removed from the projector 11.
  • the control unit 50 corrects the position and angle of the first and second reflecting mirrors 13 and 14 from the protected position in the memory 50a. Move according to the information.
  • the curvature radius of the windshields 2, 2 ⁇ may vary depending on the shape tolerance for each vehicle 1.
  • the windshield 2 indicated by a solid line has a normal radius of curvature
  • the windshield 2 ⁇ indicated by a broken line has a smaller radius of curvature than the windshield 2.
  • the position of the virtual image V is farther from the viewer 3 as the curvature radius of the windshields 2 and 2 is smaller. Therefore, the virtual image Vb corresponding to the windshield 2 ⁇ ⁇ is farther from the viewer 3 than the virtual image Va corresponding to the windshield 2.
  • the control unit 50 recognizes the distance Lb from the windshield 2 V to the virtual image Vb based on the measurement result from the inspection device 100. Then, the control unit 50 moves the first reflecting mirror 13 necessary for adjusting the recognized distance Lb to the distance La from the windshield 2 to the normal virtual image Va stored in the memory 50a as appropriate virtual image position information.
  • the amount ⁇ z1 is calculated. As shown in FIGS. 2 and 6, the controller 50 linearly moves the first reflecting mirror 13 by the calculated movement amount ⁇ z ⁇ b> 1 via the moving mechanism 31. As a result, the position of the two intermediate images M1, M2, and eventually the virtual image V is moved, so that the distance Lb from the windshield 2 ⁇ to the virtual image V changes so as to approach the distance La.
  • control unit 50 moves the first reflecting mirror 13 in the direction approaching the second reflecting mirror 14 or the screen 12 by the calculated movement amount ⁇ z1 as indicated by an arrow in FIG.
  • the two intermediate images M1 and M2 are moved in a direction approaching the second reflecting mirror 14, and as a result, the virtual image Vb is moved in a direction approaching the windshield 2 ⁇ .
  • the first reflecting mirror 13 is moved away from the second reflecting mirror 14 or the screen 12
  • the two intermediate images M1 and M2 move away from the second reflecting mirror 14, As a result, the virtual image V moves in a direction away from the windshield 2 ⁇ .
  • the windshield 2 is attached at a regular angle, and the windshield 2 ⁇ has a concave surface facing the viewer 3 rather than the windshield 2, in other words, the counterclockwise of FIG. It is attached at a position rotated around.
  • the virtual image V moves downward as the windshield 2 ⁇ rotates counterclockwise in FIG.
  • the display light L ⁇ ⁇ shown by the broken line in FIG.
  • the rotational axis O1 of 13 and the rotational axis O2 of the second reflecting mirror 14 are deviated.
  • the control unit 50 tilts the first and second reflecting mirrors 13 and 14 via the first and second tilt mechanisms 32 and 42 to correspond to the center point Ov of the virtual image Vb.
  • the display light L is aligned with the rotation axis O1 of the first reflecting mirror 13. Thereby, the virtual image Vb moves until it reaches the same height H as the regular virtual image Va.
  • the head-up display device 10 projects the virtual image V by projecting the display light L that passes through the screen 12 from the projector 11 that irradiates the display light L that represents an image and the screen 12 toward the windshield 2.
  • a setting unit 45 According to this configuration, the optical path setting unit 45 can reduce variations in the display position of the virtual image V for each head-up display device 10.
  • the optical system 15 includes a first reflecting mirror 13 that reflects the display light L from the projector 11 and a second reflecting mirror that reflects the display light L reflected by the first reflecting mirror 13 toward the windshield 2. 14.
  • the optical path setting unit 45 performs first reflection along a center line extending between the incident light Li incident on the first reflecting mirror 13 in the display light L and the reflected light Lo reflected on the first reflecting mirror 13 in the display light L.
  • a moving mechanism 31 that changes the distance from the windshield 2 to the virtual image V by moving the mirror 13 is provided. According to this configuration, the distance from the windshield 2 to the virtual image V can be easily changed simply by moving the first reflecting mirror 13 linearly by the moving mechanism 31.
  • the optical path setting unit 45 includes tilt mechanisms 32 and 42 that tilt the first and second reflecting mirrors 13 and 14 in order to move the virtual image V in the height H direction. According to this configuration, the tilt mechanisms 32 and 42 can reduce the variation in the height of the virtual image V for each head-up display device 10.
  • the optical path setting unit 45 includes a memory 50a that stores correction position information that is position information of the first and second reflecting mirrors 13 and 14 for the virtual image V to be a normal position, and the head-up display device 10.
  • the position and angle of the first and second reflecting mirrors 13 and 14 are set to a protection position that protects the projector 11 from external light, and when the head-up display device 10 is turned on,
  • a control unit 50 that moves the positions and angles of the first and second reflecting mirrors 13 and 14 from the protection position according to the correction position information stored in the memory 50a.
  • the first and second reflecting mirrors 13 and 14 are in the protected position, so that external light is irradiated onto the projector 11. Is suppressed.
  • the first and second reflecting mirrors 13 and 14 are moved in accordance with the correction position information, so that the virtual image V can be set at a normal position.
  • a head-up display device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the difference from the first embodiment will be mainly described.
  • the moving mechanism 31 for linearly moving the first reflecting mirror 13 is omitted, and the correction lens. 16 and a corresponding movement mechanism 17 are provided.
  • the correction lens 16 and the moving mechanism 17 constitute an optical path setting unit 45.
  • the correction lens 16 is a biconvex lens made of polycarbonate resin, for example.
  • the correction lens 16 has a rectangular shape as in the screen 12 when viewed from the thickness direction.
  • the correction lens 16 receives the display light L from the screen 12 and forms an image of the display light L on the first reflecting mirror 13 side.
  • the moving mechanism 17 is configured to be able to move the correction lens 16 linearly in the direction D along the optical axis of the display light L under the control of the control unit 50.
  • the moving mechanism 17 includes, for example, a motor 17a, and a transmission mechanism 17b that converts the rotational motion by the motor 17a into linear motion and transmits the linear motion to the correction lens 16.
  • the transmission mechanism 17b is configured by a rack and pinion mechanism, for example.
  • the control unit 50 moves the correction lens 16 via the moving mechanism 17 instead of step S103 in the flowchart of FIG. 4 so that the position of the virtual image Vb is stored in the normal virtual image Va stored in the memory 50a. Match the position of.
  • the display light L is based on the center point Ov of the virtual image Vb. 11 is shifted with respect to the rotation axis O1 of the first reflecting mirror 13 and the rotation axis O2 of the second reflecting mirror 14, and the center O3 of the correction lens 16 is traced back.
  • the control unit 50 tilts the first and second reflecting mirrors 13 and 14 through the first and second tilt mechanisms 32 and 42 as shown in FIG.
  • the rotation axis O1 of the mirror 13 and the center O3 of the correction lens 16 are matched.
  • the height of the virtual image Vb becomes the same as the normal virtual image Va.
  • the second reflecting mirror 14 is rotated by a predetermined angle counterclockwise in FIG. 12
  • the first reflecting mirror 13 is rotated by a predetermined angle clockwise in FIG.
  • the optical path setting unit 45 is located between the projector 11 and the first reflecting mirror 13 and receives the display light L that has passed through the screen 12 from the projector 11 and transmits the display light L to the first reflecting mirror 13 side.
  • a correction lens 16 that forms an image, and a moving mechanism 17 that changes the distance from the windshield 2 to the virtual image V by moving the correction lens 16 along the traveling direction of the display light L that passes through the correction lens 16. Prepare. According to this configuration, the position of the virtual image V from the windshield 2 can be easily changed simply by moving the correction lens 16 linearly by the moving mechanism 17. Thereby, the dispersion
  • the control unit 50 adjusts the position of the virtual image V by moving the first and second reflecting mirrors 13 and 14, but moves the first and second reflecting mirrors 13 and 14. By doing so, the distortion of the virtual image V may be corrected instead of the position of the virtual image V. Also in the second embodiment, the control unit 50 may correct the distortion of the virtual image V by moving the first and second reflecting mirrors 13 and 14 and the correction lens 16. For example, the control unit 50 distorts an image projected on the screen 12 in advance by image processing called warping in order to correct distortion of a virtual image caused by the shape tolerance of the windshield. Note that the distortion of the virtual image V can be inspected by the inspection apparatus 100.
  • the flowchart of FIG. 4 is executed in the manufacturing stage of the vehicle 1, but is not limited thereto, and may be executed during use of the vehicle 1.
  • the inspection device 100 is mounted on the vehicle 1, and the control unit 50 recognizes the position of the virtual image V based on the imaging result of the inspection device 100 mounted on the vehicle 1.
  • the moving mechanism 31 is configured so that only the first reflecting mirror 13 is linearly movable.
  • a moving mechanism corresponding to the second reflecting mirror 14 is newly provided, and the second reflecting mirror is provided.
  • 14 may be configured to be linearly movable.
  • the moving mechanism 31 includes the motor 31a.
  • the moving mechanism 31 may be an actuator that linearly moves the first reflecting mirror 13.
  • the moving mechanism 31 may include a solenoid instead of the motor 31a. Good.
  • an input operation unit (not shown) operated by the viewer 3 is mounted on the vehicle 1, and the position and angle of the first and second reflecting mirrors 13 and 14 by operation of the input operation unit, Alternatively, the backlight brightness may be adjustable.
  • control unit 50 includes the first and second reflecting mirrors 13 so that the virtual image Vb based on the measurement result from the inspection apparatus 100 matches the normal virtual image Va. , 14 (S103), the process returns to the process of step S101.
  • the process according to the flowchart of FIG. 4 may be terminated without returning to the process of step S101.
  • the control unit 50 when the result of step S102 is Yes, stores the positions and angles of the first and second reflecting mirrors 13 and 14 at that time in the memory 50a as correction position information. However, without storing the corrected position information, for example, the first and second reflecting mirrors 13 and 14 are moved at the positions and angles of the first and second reflecting mirrors 13 and 14 when the answer is Yes in step S102. It may be fixed. In this case, when the power of the head-up display device 10 is turned off, the control unit 50 does not move the positions and angles of the first and second reflecting mirrors 13 and 14 to the protected position.
  • the head-up display device 10 projects the display light L onto the windshield 2.
  • the display light is displayed on a combiner configured by a plate-shaped half mirror, a hologram element, or the like. L may be projected.
  • the configuration of each of the above embodiments is applied, the variation in the display position of the virtual image V caused by the shape error of the combiner or the like is reduced.
  • the projector 11 is used as a display.
  • a display that displays an image (real image) without the screen 12 for example, a display panel may be used as the display.
  • the present invention is applicable to a display device that is mounted on a vehicle or the like and displays information to a driver.
  • Windshield 10 ... Head-up display device 11 ... Projector 11a ... Light source 11b ... Display element 11c ... Optical component 12 ... Screen 13 ... First reflector 14 ... Second reflector 15 ... Optical system 16 ... Correction Lens 17 ... Moving mechanism 17a ... Motor 17b ... Transmission mechanism 31 ... Moving mechanism 31a ... Motor 31b ... Transmission mechanism 32 ... Tilt mechanism 32a ... Motor 32b ... Transmission mechanism 42 ... Tilt mechanism 42a ... Motor 42b ... Transmission mechanism 45 ... Optical path setting section 50 ... Control unit 50a ... Memory 100 ... Inspection device 100a ... Stereo camera

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Abstract

本発明は、虚像の表示位置のばらつきを低減するヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。　本発明のヘッドアップディスプレイ装置（１０）は、映像を表す表示光（Ｌ）を照射する投影器（１１）と、投影器（１１）からの表示光（Ｌ）をフロントガラスに向けて投射することで虚像を表示させる光学系（１５）と、光学系（１５）を通じて表示光（Ｌ）の光路を調整することでヘッドアップディスプレイ装置（１０）が起動したときの虚像の位置を予め設定される正規の位置に設定する光路設定部（４５）と、を備える。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置
　本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
　従来から、フロントガラス等の投射部材に表示光を照射することで実景に重畳する虚像を視認者に視認させるヘッドアップディスプレイ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４－１２６２２６号公報
　しかし、上記ヘッドアップディスプレイ装置において、投射部材の一例であるフロントガラスには、形状誤差又は組み付け誤差が生じるおそれがあり、これら誤差によって、ヘッドアップディスプレイ装置毎に視認者から見た虚像の位置にばらつきが生じるおそれがある。
　本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、虚像の表示位置のばらつきを低減するヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、映像を表す表示光を照射する表示器と、前記表示器からの前記表示光を投射部材に向けて投射することで虚像を表示させる光学系と、を備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、前記光学系を通じて前記表示光の光路を調整することで前記ヘッドアップディスプレイ装置が起動したときの前記虚像の位置を予め設定される正規の位置に設定する光路設定部を備える。
　本発明によれば、虚像の表示位置のばらつきを低減することができる。
第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置が搭載された車両の模式図である。 第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す概略図である。 第１実施形態に係る検査装置による検査時におけるヘッドアップディスプレイ装置が搭載された車両の模式図である。 第１実施形態に係る虚像の位置を調整する際の制御部の処理手順を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るフロントガラスの曲率半径に応じたヘッドアップディスプレイ装置における光路及び虚像を示す概略図である。 第１実施形態に係る第１反射鏡を移動させた際のヘッドアップディスプレイ装置における光路及び虚像を示す概略図である。 第１実施形態に係るフロントガラスの取り付け角度に応じたヘッドアップディスプレイ装置における光路及び虚像を示す概略図である。 第１実施形態に係る第１及び第２反射鏡をチルトさせた際のヘッドアップディスプレイ装置における光路及び虚像を示す概略図である。 第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す概略図である。 第２実施形態に係るフロントガラスの曲率半径に応じたヘッドアップディスプレイ装置における光路及び虚像を示す概略図である。 第２実施形態に係るフロントガラスの取り付け角度に応じたヘッドアップディスプレイ装置における光路及び虚像を示す概略図である。 第２実施形態に係る第１及び第２反射鏡をチルトさせた際のヘッドアップディスプレイ装置における光路及び虚像を示す概略図である。
　（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置について図面を参照しつつ説明する。
　ヘッドアップディスプレイ装置１０は、図１に示すように、車両１のダッシュボード内に搭載されるものであって、車両１のフロントガラス２に表示光Ｌを照射する。視認者（乗員）３は、フロントガラス２に反射した表示光Ｌを受けて、フロントガラス２を通して見える実景に重畳する虚像Ｖを視認可能となる。
　（ヘッドアップディスプレイ装置１０の構成）
　ヘッドアップディスプレイ装置１０は、図２に示すように、表示器の一例である投影器１１と、スクリーン１２と、光学系１５と、光路設定部４５と、を備える。本例では、光学系１５は、第１及び第２反射鏡１３，１４を備える。また、本例では、光路設定部４５は、移動機構３１、第１及び第２チルト機構３２，４２、並びに制御部５０を備える。
　投影器１１は、制御部５０による制御のもと、映像を表す表示光Ｌを照射する。具体的には、投影器１１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源１１ａと、光源１１ａからの光に基づき映像を表す表示光Ｌを生成する液晶パネル等の表示素子１１ｂと、その表示素子１１ｂを通過した表示光Ｌを拡大するレンズ等の光学部品１１ｃと、を備える。
　スクリーン１２は、例えば、長方形板状をなすポリカーボネート性の拡散フィルムである。スクリーン１２は、投影器１１に対向する一面にて投影器１１からの表示光Ｌを受けて、その表示光Ｌを第１反射鏡１３に対向する他面に向けて透過及び拡散させたうえでその他面側で結像する。
　第１反射鏡１３は、凹面鏡であり、例えば、短手方向において湾曲した長方形板状をなす。第１反射鏡１３は、例えばポリカーボネートの樹脂からなる基材と、その基材に蒸着されるアルミ等の反射材と、を備える。第１反射鏡１３は、スクリーン１２からの表示光Ｌを第２反射鏡１４に向けて反射するとともに、第１及び第２反射鏡１３，１４の間に実像としての中間像Ｍ１を結像する。
　第１チルト機構３２は、制御部５０による制御のもと、第１反射鏡１３をその回転軸Ｏ１を中心にチルト方向Ａにチルト可能に構成される。回転軸Ｏ１は、第１反射鏡１３の短手方向の中央に位置し、第１反射鏡１３の長手方向（図２の紙面垂直方向）に延びる。第１チルト機構３２は、モータ３２ａと、そのモータ３２ａによる回転運動を第１反射鏡１３に伝達する伝達機構３２ｂと、を備える。
　移動機構３１は、制御部５０による制御のもと、第１反射鏡１３を、回転軸Ｏ１に直交し、かつ第１反射鏡１３の厚さ方向に沿うリニア方向Ｂに直線移動可能に構成される。言い換えると、リニア方向Ｂは、表示光Ｌにおける第１反射鏡１３に入射する入射光Ｌｉと表示光Ｌにおける第１反射鏡１３で反射する反射光Ｌｏとの間に延びる中心線に沿って延びる。
　移動機構３１は、例えば、モータ３１ａと、そのモータ３１ａによる回転運動を直線運動に変換し、その直線運動を第１反射鏡１３に伝達する伝達機構３１ｂと、を備える。伝達機構３１ｂは、例えばラック＆ピニオン機構により構成される。
　第２反射鏡１４は、第１反射鏡１３と同様の構成をなす凹面鏡であり、例えば、短手方向において湾曲した長方形板状をなす。第２反射鏡１４の反射面は、第１反射鏡１３の反射面よりも大きい面積を有する。第２反射鏡１４は、表示光Ｌにより形成される中間像Ｍ１を反射しつつ拡大する。このとき、第２反射鏡１４は、図５に示すように、中間像Ｍ１を拡大した虚像である中間像Ｍ２を結像する。
　図２に示すように、第２チルト機構４２は、制御部５０による制御のもと、第２反射鏡１４をその回転軸Ｏ２を中心にチルト方向Ｃにチルト可能に構成される。回転軸Ｏ２は、第２反射鏡１４の短手方向の中央に位置し、第２反射鏡１４の長手方向（図２の紙面垂直方向）に延びる。第２チルト機構４２は、モータ４２ａと、そのモータ４２ａによる回転運動を第２反射鏡１４に伝達する伝達機構４２ｂと、を備える。
　制御部５０は、例えば、マイクロコンピュータにより構成され、図示しない車載ＥＣＵ（Electronic Control Unit）からの情報に基づき、投影器１１と、移動機構３１と、第１及び第２チルト機構３２，４２とを制御する。また、制御部５０は、不揮発性のメモリ５０ａを備える。メモリ５０ａには、正規の虚像Ｖａの位置に関する適正虚像位置（正規の位置）情報が記憶されている。
　図３に示すように、製造段階において、ヘッドアップディスプレイ装置１０を車両１に搭載した後に、検査装置１００を利用して虚像Ｖの位置が検査される。具体的には、検査装置１００は、虚像Ｖを撮影するステレオカメラ１００ａを備え、ステレオカメラ１００ａによる撮影結果に基づき、虚像Ｖの位置を測定する。検査装置１００は、その測定結果を、検査装置１００に接続されるヘッドアップディスプレイ装置１０の制御部５０に出力する。この測定結果は、フロントガラス２から虚像Ｖまでの距離Ｌｂと虚像Ｖの高さＨとを含む。
　（制御部５０により実行されるフローチャート）
　次に、図４のフローチャートを参照しつつ、虚像Ｖの位置を調整する際の制御部５０の処理手順について説明する。このフローチャートは、車両１の製造段階、具体的には車両１が組み立てられた後に実行される。
　まず、制御部５０は、検査装置１００からの測定結果に基づき虚像Ｖｂ（例えば図５参照）の位置を取得する（Ｓ１０１）。次に、制御部５０は、調整前の虚像Ｖｂの位置が、メモリ５０ａに記憶される正規の虚像Ｖａの位置に一致するか否かを判断する（Ｓ１０２）。制御部５０は、調整前の虚像Ｖｂの位置が正規の虚像Ｖａの位置と異なる旨判断すると（Ｓ１０２でＮｏ）、虚像Ｖｂが正規の虚像Ｖａに合うように移動機構３１及び第１及び第２チルト機構３２，４２を介して第１及び第２反射鏡１３，１４を移動させる（Ｓ１０３）。このとき、制御部５０は、虚像Ｖｂを正規の虚像Ｖａに合わせるために必要となる第１及び第２反射鏡１３，１４の移動量を算出し、その算出結果に基づき第１及び第２反射鏡１３，１４を移動させる。具体的な第１及び第２反射鏡１３，１４の移動態様と虚像Ｖの移動態様との関係については後述する。
　そして、制御部５０は、再び、ステップＳ１０１に戻る。すなわち、制御部５０は、検査装置１００の測定結果に基づく虚像Ｖｂの位置が正規の虚像Ｖａの位置に一致するまで、ステップＳ１０１～Ｓ１０３の処理を繰り返し行う。制御部５０は、検査装置１００の測定結果に基づく虚像Ｖｂの位置が正規の虚像Ｖａの位置に一致した旨判断すると（Ｓ１０２でＹｅｓ）、そのときの第１及び第２反射鏡１３，１４の位置及び角度を補正位置情報としてメモリ５０ａに記憶し（Ｓ１０４）、当該フローチャートに係る処理を終了する。
　また、例えば、制御部５０は、ヘッドアップディスプレイ装置１０の電源がオフされる際、外光が表示光Ｌの光路を遡ることで投影器１１に照射されることを抑制するべく、その遡る外光が投影器１１から外れるように、第１及び第２反射鏡１３，１４の位置及び角度を保護位置に設定する。
　そして、例えば、制御部５０は、ヘッドアップディスプレイ装置１０が起動（オン）されたとき、第１及び第２反射鏡１３，１４の位置及び角度を上記保護位置からメモリ５０ａに記憶される補正位置情報に合わせて移動させる。
　（第１及び第２反射鏡１３，１４の動作）
　次に、上記フローチャートのステップＳ１０３において移動機構３１及び第１及び第２チルト機構３２，４２を通じて第１及び第２反射鏡１３，１４を動作させた際の虚像Ｖの位置変化について具体的に説明する。
　図５に示すように、車両１毎に、形状公差によりフロントガラス２，２｀の曲率半径にばらつきが生じるおそれがある。例えば、図５の例では、実線で示されるフロントガラス２は正規の曲率半径を持ち、破線で示されるフロントガラス２｀はフロントガラス２よりも小さい曲率半径を持つ。虚像Ｖの位置は、フロントガラス２，２｀の曲率半径が小さくなるほど視認者３から遠くなる。よって、フロントガラス２｀に対応する虚像Ｖｂは、フロントガラス２に対応する虚像Ｖａよりも視認者３から遠くなる。
　例えば、曲率半径が小さいフロントガラス２｀が車両１に搭載された場合、制御部５０は、検査装置１００からの測定結果に基づきフロントガラス２｀から虚像Ｖｂまでの距離Ｌｂを認識する。そして、制御部５０は、その認識した距離Ｌｂを、適正虚像位置情報としてメモリ５０ａに記憶されるフロントガラス２から正規の虚像Ｖａまでの距離Ｌａに合わせるために必要な第１反射鏡１３の移動量Δｚ１を算出する。制御部５０は、図２及び図６に示すように、移動機構３１を介して、算出された移動量Δｚ１だけ第１反射鏡１３を直線的に移動させる。これにより、２つの中間像Ｍ１，Ｍ２、ひいては虚像Ｖの位置が移動することで、フロントガラス２｀から虚像Ｖまでの距離Ｌｂが距離Ｌａに近づくように変化する。
　より具体的には、制御部５０は、図６の矢印で示すように、算出された移動量Δｚ１だけ第１反射鏡１３を第２反射鏡１４又はスクリーン１２に近づく方向に移動させることで、２つの中間像Ｍ１，Ｍ２を第２反射鏡１４に近づく方向に移動させ、結果的に、虚像Ｖｂをフロントガラス２｀に近づく方向に移動させる。なお、反対に、第１反射鏡１３を第２反射鏡１４又はスクリーン１２から遠ざかる方向に移動させた場合には、２つの中間像Ｍ１，Ｍ２が第２反射鏡１４から遠ざかる方向に移動し、結果的に虚像Ｖがフロントガラス２｀から遠ざかる方向に移動する。
　また、図７に示すように、車両１毎に、フロントガラス２，２｀の取り付け角度にばらつきが生じるおそれがある。図７の例では、フロントガラス２は正規の角度で取り付けられ、フロントガラス２｀はフロントガラス２よりもその凹面が視認者３を向くように、言い換えると、フロントガラス２より図７の反時計回りに回転した位置に取り付けられている。
　虚像Ｖは、フロントガラス２｀が図７の反時計回りに回転するほど、下方に移動する。車両１にフロントガラス２｀が搭載された場合、正規の虚像Ｖａの中心点Ｏｖを基準として表示光Ｌの光路を遡ったとき、図７の破線で示す表示光Ｌ｀は、第１反射鏡１３の回転軸Ｏ１及び第２反射鏡１４の回転軸Ｏ２に対してずれている。
　図８に示すように、制御部５０は、第１及び第２チルト機構３２，４２を介して第１及び第２反射鏡１３，１４をチルトすることで、虚像Ｖｂの中心点Ｏｖに対応する表示光Ｌ｀を第１反射鏡１３の回転軸Ｏ１に合わせる。これにより、虚像Ｖｂは正規の虚像Ｖａと同一の高さＨに到達するまで移動する。
　（効果）
　以上、説明した第１実施形態によれば、特に以下の効果を奏する。
　（１）ヘッドアップディスプレイ装置１０は、映像を表す表示光Ｌを照射する投影器１１と、投影器１１からのスクリーン１２を経た表示光Ｌをフロントガラス２に向けて投射することで虚像Ｖを表示させる光学系１５と、光学系１５を通じて表示光Ｌの光路を調整することでヘッドアップディスプレイ装置１０が起動したときの虚像Ｖの位置を予めメモリ５０ａに記憶される正規の位置に設定する光路設定部４５と、を備える。
　この構成によれば、光路設定部４５により、ヘッドアップディスプレイ装置１０毎の虚像Ｖの表示位置のばらつきを低減することができる。
　（２）光学系１５は、投影器１１からの表示光Ｌを反射する第１反射鏡１３と、第１反射鏡１３に反射した表示光Ｌをフロントガラス２に向けて反射する第２反射鏡１４と、を備える。光路設定部４５は、表示光Ｌにおける第１反射鏡１３に入射する入射光Ｌｉと表示光Ｌにおける第１反射鏡１３で反射する反射光Ｌｏとの間に延びる中心線に沿って第１反射鏡１３を移動させることで、フロントガラス２から虚像Ｖまでの距離を変化させる移動機構３１を備える。
　この構成によれば、移動機構３１により第１反射鏡１３を直線的に移動させるだけで、容易にフロントガラス２から虚像Ｖまでの距離を変化させることができる。
　（３）光路設定部４５は、高さＨ方向に虚像Ｖを移動させるため、第１及び第２反射鏡１３，１４をチルトさせるチルト機構３２，４２を備える。
　この構成によれば、チルト機構３２，４２により、ヘッドアップディスプレイ装置１０毎の虚像Ｖの高さのばらつきを低減することができる。
　（４）光路設定部４５は、虚像Ｖが正規の位置となるための第１及び第２反射鏡１３，１４の位置情報である補正位置情報が記憶されるメモリ５０ａと、ヘッドアップディスプレイ装置１０の電源がオフされる際、第１及び第２反射鏡１３，１４の位置及び角度を、外光から投影器１１を保護する保護位置に設定し、ヘッドアップディスプレイ装置１０がオンされたとき、第１及び第２反射鏡１３，１４の位置及び角度を、保護位置から、メモリ５０ａに記憶される補正位置情報に合わせて移動させる制御部５０と、を備える。
　この構成によれば、ヘッドアップディスプレイ装置１０の電源がオフされる際には、第１及び第２反射鏡１３，１４が保護位置にあることから、外光が投影器１１に照射されることが抑制される。また、ヘッドアップディスプレイ装置１０がオンされたときには、第１及び第２反射鏡１３，１４が補正位置情報に合わせて移動されるため、虚像Ｖを正規の位置に設定することができる。
　（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
　本実施形態に係る図９と第１実施形態に係る図２とを対比させるとわかるように、本実施形態では、第１反射鏡１３を直線的に移動させる移動機構３１が省略され、補正レンズ１６及びそれに対応する移動機構１７が設けられている。補正レンズ１６及び移動機構１７は、光路設定部４５を構成する。
　図９に示すように、補正レンズ１６は、例えば、ポリカーボネートの樹脂によりなる両凸レンズである。補正レンズ１６は、その厚さ方向から見て、スクリーン１２と同様に長方形状をなす。補正レンズ１６は、スクリーン１２からの表示光Ｌを受けて、第１反射鏡１３側で表示光Ｌを結像する。
　移動機構１７は、制御部５０による制御のもと、補正レンズ１６を表示光Ｌの光軸に沿う方向Ｄに直線的に移動可能に構成されている。移動機構１７は、例えば、モータ１７ａと、そのモータ１７ａによる回転運動を直線運動に変換し、その直線運動を補正レンズ１６に伝達する伝達機構１７ｂと、を備える。伝達機構１７ｂは、例えばラック＆ピニオン機構により構成される。
　補正レンズ１６は、図１０に示すように、移動機構１７により投影器１１から遠ざかったとき虚像Ｖがフロントガラス２から遠ざかり、移動機構１７により投影器１１に近づいたとき虚像Ｖがフロントガラス２に近づく。
　図１０に示すように、上記第１実施形態において説明したように、フロントガラス２｀の曲率半径が小さい場合、そのフロントガラス２｀から虚像Ｖｂまでの距離Ｌｂが大きくなる。この場合、制御部５０は、図４のフローチャートのステップＳ１０３に代えて、移動機構１７を介して補正レンズ１６を移動させることで、虚像Ｖｂの位置を、メモリ５０ａに記憶される正規の虚像Ｖａの位置に一致させる。
　図１１に示すように、フロントガラス２｀の取り付け角度のばらつきに起因して虚像Ｖｂの高さが正規の虚像Ｖａに対してずれている場合、虚像Ｖｂの中心点Ｏｖを基準として表示光Ｌの光路を遡ったとき、図１１の破線で示す表示光Ｌ｀は、第１反射鏡１３の回転軸Ｏ１及び第２反射鏡１４の回転軸Ｏ２に対してずれるとともに、補正レンズ１６の中心Ｏ３に対してずれている。
　この場合、制御部５０は、図１２に示すように、第１及び第２チルト機構３２，４２を通じて第１及び第２反射鏡１３，１４をチルトさせることで、表示光Ｌ｀を第１反射鏡１３の回転軸Ｏ１及び補正レンズ１６の中心Ｏ３に一致させる。これにより、虚像Ｖｂの高さが正規の虚像Ｖａと同一となる。図１２の例では、図１２の反時計回りに所定角度だけ第２反射鏡１４を回転させ、図１２の時計回りに所定角度だけ第１反射鏡１３を回転させている。
　（効果）
　以上、説明した第２実施形態によれば、特に以下の効果を奏する。
　（１）光路設定部４５は、投影器１１及び第１反射鏡１３の間に位置して投影器１１からのスクリーン１２を経た表示光Ｌを受けて第１反射鏡１３側に表示光Ｌを結像する補正レンズ１６と、補正レンズ１６を通過する表示光Ｌの進行方向に沿って補正レンズ１６を移動させることで、フロントガラス２から虚像Ｖまでの距離を変化させる移動機構１７と、を備える。
　この構成によれば、移動機構１７により補正レンズ１６を直線的に移動させるだけで、容易にフロントガラス２からの虚像Ｖの位置を変化させることができる。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置１０毎の虚像Ｖの表示位置のばらつきを低減することができる。また、移動機構１７及び補正レンズ１６により、第１及び第２反射鏡１３，１４を移動させずに、虚像Ｖの表示位置を変化させることができる。
（変形例）
　なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
　第１実施形態においては、制御部５０は、第１及び第２反射鏡１３，１４を移動させることで虚像Ｖの位置を調整していたが、第１及び第２反射鏡１３，１４を移動させることで虚像Ｖの位置に代えて虚像Ｖの歪みを補正してもよい。第２実施形態においても、制御部５０は、第１及び第２反射鏡１３，１４並びに補正レンズ１６を移動させることで虚像Ｖの歪みを補正してもよい。例えば、制御部５０は、フロントガラスの形状公差に伴い生じる虚像の歪みを補正するため、予めスクリーン１２上に投影される像をワーピングと呼ばれる画像処理によって歪ませる。なお、虚像Ｖの歪みは、検査装置１００によって検査可能である。
　上記各実施形態において、図４のフローチャートは車両１の製造段階において実行されていたが、これに限らず、車両１の使用中に実行されてもよい。この場合、車両１に検査装置１００が搭載され、制御部５０は、車両１に搭載される検査装置１００の撮影結果に基づき虚像Ｖの位置を認識する。
　第１実施形態においては、移動機構３１により第１反射鏡１３のみが直線的に移動可能に構成されていたが、第２反射鏡１４に対応する移動機構を新たに設けて、第２反射鏡１４も直線的に移動可能に構成されてもよい。
　第１実施形態においては、移動機構３１は、モータ３１ａを備えていたが、第１反射鏡１３を直線的に移動させるアクチュエーターであればよく、例えば、モータ３１ａに代えてソレノイドを備えていてもよい。
　上記各実施形態において、視認者３によって操作される入力操作部（図示略）を車両１に搭載し、その入力操作部の操作によって、第１及び第２反射鏡１３，１４の位置及び角度、又はバックライトの明るさを調整可能に構成されてもよい。
　第１実施形態においては、制御部５０は、図４のフローチャートに示すように、検査装置１００からの測定結果に基づく虚像Ｖｂが正規の虚像Ｖａに一致するように第１及び第２反射鏡１３，１４を移動させた後に（Ｓ１０３）、ステップＳ１０１の処理に戻っていたが、ステップＳ１０１の処理に戻ることなく、図４のフローチャートに係る処理を終了してもよい。
　第１実施形態においては、制御部５０は、ステップＳ１０２でＹｅｓとなったとき、そのときの第１及び第２反射鏡１３，１４の位置及び角度を補正位置情報としてメモリ５０ａに記憶していたが、この補正位置情報を記憶することなく、例えば、ステップＳ１０２でＹｅｓとなったときの第１及び第２反射鏡１３，１４の位置及び角度で、第１及び第２反射鏡１３，１４を固定してもよい。この場合、制御部５０は、ヘッドアップディスプレイ装置１０の電源がオフされる際、第１及び第２反射鏡１３，１４の位置及び角度を保護位置に移動させない。
　上記実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、フロントガラス２に表示光Ｌを投射していたが、これに限らず、板状のハーフミラー、ホログラム素子等により構成されているコンバイナに表示光Ｌを投射してもよい。この構成において、上記各実施形態の構成が適用されると、コンバイナの形状誤差等により生じる虚像Ｖの表示位置のばらつきが低減される。
　上記各実施形態においては、表示器として投影器１１が用いられていたが、表示器として、スクリーン１２なしで画像（実像）を表示するもの、例えば、ディスプレイパネルが用いられていてもよい。
　本発明は、車両などに搭載され、運転者に対して情報を表示する表示装置として適用可能である。
２，２｀…フロントガラス
１０…ヘッドアップディスプレイ装置
１１…投影器
１１ａ…光源
１１ｂ…表示素子
１１ｃ…光学部品
１２…スクリーン
１３…第１反射鏡
１４…第２反射鏡
１５…光学系
１６…補正レンズ
１７…移動機構
１７ａ…モータ
１７ｂ…伝達機構
３１…移動機構
３１ａ…モータ
３１ｂ…伝達機構
３２…チルト機構
３２ａ…モータ
３２ｂ…伝達機構
４２…チルト機構
４２ａ…モータ
４２ｂ…伝達機構
４５…光路設定部
５０…制御部
５０ａ…メモリ
１００…検査装置
１００ａ…ステレオカメラ

Claims (5)

  1. 　映像を表す表示光を照射する表示器と、
    　前記表示器からの前記表示光を投射部材に向けて投射することで虚像を表示させる光学系と、を備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　前記光学系を通じて前記表示光の光路を調整することで前記ヘッドアップディスプレイ装置が起動したときの前記虚像の位置を予め設定される正規の位置に設定する光路設定部を備える、
    　ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 　前記光学系は、
    　前記表示器からの前記表示光を反射する第１反射鏡と、
    　前記第１反射鏡に反射した前記表示光を前記投射部材に向けて反射する第２反射鏡と、を備え、
    　前記光路設定部は、
    　前記表示光における前記第１反射鏡に入射する入射光と前記表示光における前記第１反射鏡で反射する反射光との間に延びる中心線に沿って前記第１反射鏡を移動させることで、前記投射部材から前記虚像までの距離を変化させる移動機構を備える、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 　前記光学系は、
    　前記表示器からの前記表示光を反射する第１反射鏡と、
    　前記第１反射鏡に反射した前記表示光を前記投射部材に向けて反射する第２反射鏡と、を備え、
    　前記光路設定部は、
    　前記表示器及び前記第１反射鏡の間に位置して前記表示器からの前記表示光を受けて前記第１反射鏡側に前記表示光を結像する補正レンズと、
    　前記補正レンズを通過する前記表示光の進行方向に沿って前記補正レンズを移動させることで、前記投射部材から前記虚像までの距離を変化させる移動機構と、を備える、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 　前記光路設定部は、
    　高さ方向に前記虚像を移動させるため、前記第１及び第２反射鏡をチルトさせるチルト機構を備える、
    　ことを特徴とする請求項２又は３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  5. 　前記光路設定部は、
    　前記虚像が正規の位置となるための前記光学系の位置情報である補正位置情報が記憶されるメモリと、
    　前記ヘッドアップディスプレイ装置の電源がオフされる際、前記光学系の位置を、外光から前記表示器を保護する保護位置に設定し、前記ヘッドアップディスプレイ装置が起動されたとき、前記光学系の位置を、前記保護位置から、前記メモリに記憶される前記補正位置情報に合わせて移動させる制御部と、を備える、
    　ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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