WO2020070971A1

WO2020070971A1 - 虚像表示装置

Info

Publication number: WO2020070971A1
Application number: PCT/JP2019/030878
Authority: WO
Inventors: 佐藤　真
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2018-10-03
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2020-04-09
Also published as: JP2020056944A; JP7001034B2

Abstract

虚像表示装置は、投影部（３ａ）に表示光を投影し、虚像を表示する。虚像表示装置は、表示光を投影部へ導光し、内部を貫通する回転軸（Ａ１）まわりに回動することにより、向きを変更可能な光学部品（４０）と、光学部品のうち、回転軸から離間して配置された軸外部位（４０ｂ）に連結された連結アーム（６０）と、光学部品の向きを変更するように、連結アームを介して、軸外部位を引っ張るアクチュエータ（８０）と、を備える。軸外部位及び連結アームのうち一方は、光学部品の回転方向（ＲＤ）とは異なる方向に沿った補助軸（Ａ２）まわりに湾曲しつつ延伸すると共に、補助軸の径方向外側を向く底面部（５４）を有する延伸溝（５３）が形成された延伸溝体（５０）を有する。他方は、延伸溝に嵌った状態で、延伸溝体を挟み込むように、底面部において補助軸まわりの角度が互いに異なる位置に接触する一対の接触体（６４ａ，６４ｂ）を有する。

Description

虚像表示装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１８年１０月３日に出願された日本国特許出願２０１８－１８８４３６号に基づくものであり、ここにその記載内容を参照により援用する。

　本開示は、虚像表示装置に関する。

　虚像表示装置は、車両に搭載されるように構成され、投影部に表示光を投影することにより虚像を表示する。特許文献１の車両用表示装置は、光学部品としての偏向ミラー及びアクチュエータとしてのモータユニットを備えている。光学部品は、表示光を投影部へ導光し、その内部を貫通する回転軸まわりに回動することにより、向きを変更可能に形成されている。アクチュエータは、コネクティングロッドを介して、光学部品を引っ張る。コネクティングロッドの第１の端部は、ミラーホルダに連結されている。コネクティングロッドは、回転軸に垂直な方向に延在している。

ＪＰ　２０１８－５０１５１０　Ａ

　特許文献１のように、ミラーホルダに連結されたコネクティングロッドを軸方向と垂直な光学部品の回転方向に延在させた場合では、光学部品に対して、コネクティングロッドの延在方向にアクチュエータを配置する必要がある。このため、アクチュエータの配置自由度が低く、アクチュエータが虚像表示装置の他の部品と機械的又は光学的に干渉すること、合理的な配置ができずに無駄なスペースが生じること等が懸念されている。そして、車両への搭載性をさらに高める工夫が求められている。

　本開示は、車両への搭載に適した虚像表示装置を提供することを目的とする。

　本開示の一態様によると、虚像表示装置は、車両に搭載されるように構成され、投影部に表示光を投影することにより虚像を表示する。虚像表示装置は、表示光を投影部へ導光する光学部品であって、内部を貫通する回転軸まわりに回動することにより、向きを変更可能に形成された光学部品と、光学部品のうち、回転軸から離間した軸外に配置された軸外部位に対して連結された連結アームと、光学部品の向きを変更するように、連結アームを介して、軸外部位を回転軸の軸方向とは異なる方向である引っ張り方向に引っ張るアクチュエータと、を備える。光学部品の軸外部位及び連結アームのうち一方は、光学部品の回転方向とは異なる方向に沿った補助軸まわりに湾曲しつつ延伸すると共に、補助軸の径方向外側を向く底面部を有する延伸溝が形成された延伸溝体を有する。

　光学部品の軸外部位及び連結アームのうち他方は、延伸溝に嵌った状態で、延伸溝体を挟み込むように、底面部において補助軸まわりの角度が互いに異なる位置に接触する一対の接触体を有する。

　本開示の一態様によると、光学部品の軸外部位及び連結アームのうち一方に設けられた一対の接触体は、他方に設けられた延伸溝体の底面部において補助軸まわりの互いに角度が異なる位置に接触している。連結アームと光学部品の軸外部位との結合形態では、アクチュエータが連結アームを介して軸外部位を引っ張ると、延伸溝体が一対の接触体により挟み込まれた状態で、光学部品が引っ張り方向に引っ張られて回動し、その向きが変更される。この際に、補助軸まわりに湾曲しつつ延伸した底面部上を、一対の接触体が補助軸まわりに滑るので、延伸溝体と一対の接触体との周方向における相対位置がずれる。一方、一対の接触体は、底面部を形成する延伸溝に嵌った状態なので、周方向に相対位置がずれても接触状態が維持されやすく、また、連結アームが捻じられるような方向への当該連結アームの回転は規制される。このように、光学部品の向きが円滑に変更されることで、虚像の表示形態を好適に調整可能となるので、虚像表示装置は、車両への搭載に求められる性能を発揮することができる。

　一対の接触体で延伸溝体を挟む態様では、連結アームが光学部材の回転方向に対して少し傾いた方向から軸外部位に斜めに結合されたとしても、一対の接触体の底面部への接触状態を維持することが可能となる。斜めの結合状態においても、補助軸が光学部品の回転方向と交差して配置されているので、一対の接触体を底面部上の補助軸まわりに滑らせながら、光学部品の軸外部位を回転方向に引っ張ることが可能である。したがって、アクチュエータの配置に合わせた向きから連結アームを軸外部位に結合できるので、アクチュエータの配置自由度が高い。故に、アクチュエータを、他の部品への干渉を避けるように、また、無駄なスペースを生じさせないように、配置すること、又は、アクチュエータの配置の制約にとらわれずに光学性能を高めることが可能となる。以上により、車両への搭載に適した虚像表示装置を提供することができる。

　本開示についての上記および他の目的、特徴や利点は、添付図面を参照した下記詳細な説明から、より明確になる。添付図面において、
図１は、第１実施形態のＨＵＤ装置の車両への搭載状態を示す図であり、図２は、第１実施形態の各部材の配置例を示す図であり、図３は、第１実施形態の凹面鏡、連結アーム及びアーム支持体を示す斜視図であり、図４は、第１実施形態の延伸溝体の斜視図であり、図５は、図４の反対側から延伸溝体をみた斜視図であり、図６は、第１実施形態の延伸溝体の上面図であり、図７は、第１実施形態の連結アームの斜視図であり、図８は、第１実施形態の連結アームの上面図であり、図９は、第１実施形態の連結アームの側面図であり、図１０は、第１実施形態の連結アームにおいて分岐部（図９のＸ部）を拡大して示す斜視図であり、図１１は、図１０のＸＩ部をさらに拡大して示す斜視図であり、図１２は、第１実施形態のアーム支持体において窪み部を示す図であり、図１３は、第１実施形態において一対の接触体が延伸溝体を挟む状態を模式的に示す図であり、図１４は、変形例１のうち一例における図１３に対応する図であり、図１５は、変形例１のうち他の一例における図１４に対応する図であり、図１６は、変形例４の分岐部を示す側面図である。

　一実施形態を図面に基づいて説明する。

　（第１実施形態）
　第１実施形態による虚像表示装置は、図１に示すように、車両１としての自動車に搭載されるように構成され、当該車両１のインストルメントパネル２内に収容されているヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置）１００である。ここで車両とは、自動車、鉄道車両の他、航空機、船舶、移動しないゲーム用筐体等の各種乗り物を含むように広義に解される。ＨＵＤ装置１００は、虚像表示装置１００として記載されてもよい。

　ＨＵＤ装置１００は、車両１のウインドシールド３に設定された投影部３ａへ向けて画像の表示光を投影する。これによりＨＵＤ装置１００は、車両１の乗員により視認可能な虚像ＶＲＩを表示する。すなわち、投影部３ａにて反射される表示光が、車両１の室内に設定された視認領域ＥＢに到達する。これにより、インストルメントパネル２とは対向して配置される座席４に着座し、視認領域ＥＢにアイポイントＥＰが位置する乗員は、当該表示光を虚像ＶＲＩとして知覚する。そして、乗員は、虚像ＶＲＩとして表示される各種情報を認識することができる。虚像表示される各種情報としては、例えば車速、燃料残量等の車両１の状態を示す情報、又は視界補助情報、道路情報等のナビゲーション情報が挙げられる。

　以下において、特に断り書きが無い限り、前、後、上、下、左及び右が示す各方向は、水平面ＨＰ上の車両１を基準として表記される。

　車両１のウインドシールド３は、例えばガラスないし合成樹脂により透光性の板状に形成され、インストルメントパネル２よりも上方に配置されている。ウインドシールド３は、前方から後方へ向かう程、インストルメントパネル２に対して離間するように傾斜して配置されている。ウインドシールド３は、画像の表示光が投影される投影部３ａを、滑らかな凹面状又は平面状に形成している。なお、投影部３ａは、ウインドシールド３に設けられていなくてもよい。例えば車両１と別体となっているコンバイナを車両内に設置して、当該コンバイナに投影部３ａが設けられていてもよい。

　視認領域ＥＢは、ＨＵＤ装置１００により表示される虚像ＶＲＩが所定の規格を満たすように（例えば虚像ＶＲＩ全体が所定の輝度以上となるように）視認可能となる空間領域であって、アイボックスとも称される。視認領域ＥＢは、典型的には、車両１に設定されたアイリプスと重なるように設定される。アイリプスは、乗員のアイポイントＥＰの空間分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、仮想の楕円体状に設定されている。

　このようなＨＵＤ装置１００の具体的構成を、図２～１３も用いて、以下に説明する。図２に示すように、ＨＵＤ装置１００は、ハウジング１０、表示器２０、平面鏡３０、凹面鏡４０、連結アーム６０、アーム支持体７０、アクチュエータ８０、及び制御ユニット９０等により構成されている。

　ハウジング１０は、ＨＵＤ装置１００の他の要素を収容する中空箱状を呈しており、車両１のインストルメントパネル２内に設置されている。ハウジング１０は、投影部３ａと対向する上方に、窓部１１を有している。窓部１１は、物理的に開口していてもよく、表示光を透過可能な防塵シートで覆われていてもよい。

　表示器２０は、例えば透過型の液晶式の表示器である。表示器２０は、液晶パネル及びバックライトをケーシングに収容して形成されている。表示器２０は、バックライトにより液晶パネルの画面２１を透過照明することで、画像の表示器２０に寄与する表示光を投射するようになっている。なお、表示器２０として、反射型の液晶式の表示器、エレクトロルミネッセンスを用いて自発光するＥＬ表示器、レーザスキャナ方式の表示器、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；登録商標）方式の表示器等を採用することもできる。表示器２０における画面２１は、例えばおよそ上方を向き、表示光が上方へ向けて発せられる。

　平面鏡３０及び凹面鏡４０は、表示器２０から発せられた表示光を、投影部３ａへと導光する光学部品である。平面鏡３０は、例えば合成樹脂ないしガラスにより、矩形板状に形成されている。平面鏡３０は、その表面にアルミニウム等の金属膜を蒸着させること等により形成された反射面３１を有している。反射面３１は、滑らかな平面状に形成されている。平面鏡３０は、表示器２０に対しておよそ上方に位置し、反射面３１は、前方かつ下方の斜め方向を向いている。表示器２０から平面鏡３０に入射した表示光は、反射面３１により凹面鏡４０へ向けて反射される。投影部３ａを光学部品３ａとして記載してもよい。

　凹面鏡４０は、例えば合成樹脂ないしガラスにより、矩形板状に形成されている。凹面鏡４０は、その表面にアルミニウム等の金属膜を蒸着させること等により形成された反射面４１を有している。反射面４１は、中央部が凹むように凹状に湾曲することで、滑らかな凹面状に形成されている。凹面鏡４０は、表示器２０及び平面鏡３０に対しておよそ前方に位置し、反射面４１は、後方かつ上方の斜め方向を向いている。

　平面鏡３０から凹面鏡４０に入射した表示光は、反射面４１により上方の投影部３ａへ向けて反射される。ここで、反射面４１での反射によって、虚像ＶＲＩを拡大することが可能となる。さらには、反射面４１が自由曲面状に形成されることで、拡大された虚像ＶＲＩの歪みを低減することができる。

　こうして凹面鏡４０の反射面４１に反射された表示光は、防塵シートを透過することでＨＵＤ装置１００の外部へ射出され、ウインドシールド３の投影部３ａに入射する。投影部３ａに反射された表示光が乗員のアイポイントＥＰに到達すると、当該乗員は虚像ＶＲＩを視認可能となるのである。

　また、凹面鏡４０には、当該凹面鏡４０の内部を、貫通するように、水平面ＨＰに沿った左右方向に延伸する回転軸Ａ１が設けられている。回転軸Ａ１の両端部４２は、凹面鏡４０の側部４０ａから突出する円筒状に形成されている。両端部４２は、ハウジング１０に対して固定された凹面鏡支持体に支持されており、凹面鏡４０は、回転軸Ａ１まわりに回動することにより、反射面３１の向きを変更可能に形成されている。

　凹面鏡４０の反射面４１がより上向きになる（すなわち凹面鏡４０が寝る）と、投影部３ａにおける投影位置がより前方へずれ、虚像ＶＲＩの表示位置が上方へずれる。これと共に、視認領域ＥＢの位置は下方へずれる。一方、凹面鏡４０の反射面４１がより下向きになる（すなわち凹面鏡４０が起立する）と、投影部３ａにおける投影位置がより後方へずれ、虚像ＶＲＩの表示位置がより下方へずれる。これと共に、視認領域ＥＢの位置は上方へずれる。したがって、凹面鏡４０の向きの変更に伴って、虚像ＶＲＩの表示形態が変更されるようになっている。

　このような凹面鏡４０の向きは、アクチュエータ８０が凹面鏡４０に対して外力を及ぼしていない場合、凹面鏡４０に設けられた弾性部材の弾性力による凹面鏡４０の押え付けにて規定される。弾性部材には、例えば、ハウジング１０又は凹面鏡支持体から凹面鏡４０を引っ張る引張ばね、回転軸Ａ１に巻回されたねじりコイルばね等を採用することができる。弾性部材は、凹面鏡４０の回転方向ＲＤのうち、凹面鏡４０を起立させる方向に、弾性力を及ぼす。こうした凹面鏡４０の向きの変更は、アクチュエータ８０が連結アーム６０を介して軸外部位４０ｂを引っ張ることにより実現される。軸外部位４０ｂとは、凹面鏡４０において回転軸Ａ１から離間した軸外の部位を意味する。

　このために、図３に示すように、凹面鏡４０は、軸外部位４０ｂのうち回転軸Ａ１に対して後方かつ下方となる位置に、延伸溝体５０を有している。本実施形態において、延伸溝体５０は、凹面鏡４０と一体的に形成されているが、延伸溝体５０が凹面鏡４０に対して固定されていればよく、別部品の延伸溝体５０が嵌合されること等により凹面鏡４０に結合されていてもよい。

　図３～６に示す延伸溝体５０は、例えば合成樹脂により、凹面鏡４０の側部４０ａから回転軸Ａ１の軸方向ＡＤ１に沿って突出する円柱形状に形成されている。円柱形状の延伸溝体５０の中心軸に実質的に一致して、軸方向ＡＤ１に沿った補助軸Ａ２が設定されている。本実施形態において、補助軸Ａ２は、回転軸Ａ１とは実質的に平行に設定されている。延伸溝体５０において、補助軸Ａ２を中心軸とした２つの円筒面５１に挿まれた溝領域５２には、延伸溝５３及び弦状部５５が設けられている。

　延伸溝５３は、両隣の円筒面５１に対して、補助軸Ａ２の径方向内側へ凹むように設けられている。延伸溝５３の底面部５４は、補助軸Ａ２まわり、より詳細には補助軸Ａ２の周方向に湾曲しつつ滑らかに延伸すると共に、補助軸Ａ２の径方向外側を向く湾曲面状に形成されている。特に本実施形態の底面部５４は、延伸溝５３の中央部５３ａを挿んで、側部４０ａ側に位置する傾斜底面５４ａと、側部４０ａとは反対側に位置する傾斜底面５４ｂとを、軸方向ＡＤ２に実質的に一致する延伸溝５３の幅方向に並ぶように、有している。

　一対の傾斜底面５４ａ，５４ｂは、それぞれ、延伸溝５３の中央部５３ａから延伸溝５３の側縁部５３ｂへ向かうに従って、実質的に一定の傾きにて、拡径するように傾斜している。換言すると、一対の傾斜底面５４ａは、それぞれ、側縁部５３ｂから中央部５３ａに向かうに従って、縮径するように傾斜する部分円錐面状を呈している。

　側縁部５３ｂでは、凸状の湾曲面が形成されることにより、傾斜底面５４ａ，５４ｂと円筒面５１とが滑らかに接続されている。中央部５３ａにおいても、凹状の湾曲面が形成されることにより、両傾斜底面５４ａ，５４ｂが滑らかに接続されている。こうして、本実施形態の延伸溝５３の底面部５４は、幅方向の断面において、Ｖ字状を呈している。

　本実施形態において延伸溝５３は、補助軸Ａ２のまわりを円環状（円弧状ともいう）に、１８０度分、延伸している。こうした半円状の領域に形成された延伸溝５３は、凹面鏡４０において反射面４１の向きとは反対側を向くように、配置されている。

　弦状部５５は、延伸溝５３の両端を結ぶ弦状に、延伸溝５３を切り欠くように形成されている。弦状部５５は、補助軸Ａ２と交差するように、補助軸Ａ２の径方向に沿って延伸する平面状をなしている。このような弦状部５５の面は、凹面鏡４０において反射面４１と同じ側を向くように、配置されている。

　図３，７～１１に示す連結アーム６０は、例えば合成樹脂により形成され、アクチュエータ８０及び軸外部位４０ｂに対して連結されている。換言すると、連結アーム６０は、アクチュエータ８０と軸外部位４０ｂとを連結している。具体的に、連結アーム６０は、棒状部６１、挿通部６２、分岐部６３、及び一対の接触体６４ａ，６４ｂを一体的に有している。

　棒状部６１は、アクチュエータ８０側から凹面鏡４０側へと伸びる棒状に形成されている。本実施形態の棒状部６１は、直線状に伸び、互いに平行になっている２つの直線部６１ａと、両直線部６１ａの間に形成され、Ｓ字状に屈曲する屈曲部６１ｂとを、有している。屈曲部６１ｂが形成されていることにより、棒状部６１において、アクチュエータ８０側の端部と、凹面鏡４０側の端部とは、補助軸Ａ２の軸方向ＡＤ２に大きくずれるように配置されている。なお、本実施形態では、軸方向ＡＤ１と軸方向ＡＤ２とは、互いに一致している。

　また、棒状部６１は、十字状に張り出すリブ６１ｃを、直線部６１ａ及び屈曲部６１ｂの全体に亘って形成している。こうしたリブ６１ｃにより、連結アーム６０の強度が増強されている。

　挿通部６２は、アーム支持体７０に支持されるように、当該アーム支持体７０のガイド凹部７２に挿通されている。挿通部６２は、拡径部６２ａと、拡径部６２ａを棒状部６１に接続する接続部６２ｃとを有している。接続部６２ｃは、棒状部６１及び拡径部６２ａに対して小径の円柱状に形成されている。拡径部６２ａは、接続部６２ｃからアクチュエータ８０側へ向かう程拡径することにより、接続部６２ｃ側を向く球面状のストッパ面６２ｂを形成した柱状に形成されている。拡径部６２ａにおいて大径となる側は、アクチュエータ８０の運動変換機構８２と接続されている。

　ここで、図３，１２に示すアーム支持体７０は、例えば合成樹脂により形成され、挿通部６２を挿通させることにより、連結アーム６０を支持している。アーム支持体７０は、壁部７１、ガイド凹部７２、及び窪み部７３を有している。壁部７１は、挿通部６２の延伸方向に対して垂直に起立して形成されている。ガイド凹部７２は、壁部７１上方の開放端から下方の底部へ向かってＵ字状に凹むように形成されている。ガイド凹部７２の幅は、接続部６２ｃの径よりも僅かに大きく形成されている。窪み部７３は、ストッパ面６２ｂと対向するように形成され、壁部７１の拡径部６２ａ側の表面から、ガイド凹部７２の底部を囲むように球面状に窪んで形成されている。これにより、アクチュエータ８０が凹面鏡４０に対して外力を及ぼしていない状態において、ストッパ面６２ｂは窪み部７３にフィットした状態で当接するようになっている。そして、アクチュエータ８０が引っ張り方向に連結アーム６０を変位させると、ストッパ面６２ｂが窪み部７３と離間する。

　連結アーム６０において凹面鏡４０側には、図１０に拡大して示すように、分岐部６３が形成されている。分岐部６３は、棒状部６１の凹面鏡４０側の端部から二股に分岐して形成されている。より詳細に、分岐部６３は、延伸溝体５０の上側を補助軸Ａ２の周方向に沿って回り込むように延伸する上部６３ａと、延伸溝体５０の下側を補助軸Ａ２の周方向に沿って回り込むように延伸する下部６３ｂと、を有している。延伸溝体５０は、こうした上部６３ａ及び下部６３ｂにより、隙間を介して、上下に挿まれた配置となっている。特に本実施形態の上部６３ａ及び下部６３ｂは、棒状部６１とは補助軸Ａ２を挿んで反対側の、延伸溝５３の底面部５４と補助軸Ａ２の径方向に対向する位置まで延伸し、当該位置に先端部を形成している。

　接触体６４ａ，６４ｂは、片側の上部６３ａに１つ設けられると共に、もう片側の下部６３ｂに１つ設けられることにより、一対形成されている。接触体６４ａは、上部６３ａの先端部から補助軸Ａ２の径方向内側へ突出するように形成され、接触体６４ｂは、下部６３ｂの先端部から補助軸Ａ２の径方向内側へ突出するように形成されている。

　各接触体６４ａ，６４ｂは、特に図１１に示すように、滑らかな球面状の表面を有する球体状に形成されている。これにより、図４，１３に示すように、接触体６４ａは、底面部５４が上向きとなる位置において、延伸溝５３の幅方向に並んだ傾斜底面５４ａ及び傾斜底面５４ｂのそれぞれに１点ずつ点状接触している。接触体６４ｂは、底面部５４が下向きとなる位置において、傾斜底面５４ａ及び傾斜底面５４ｂのそれぞれに点状接触している。なお、図４の二重丸のマーキングが接触点を示している（図１０，１１の一重丸のマーキングも接触点を示している）。こうして、一対の接触体６４ａは、延伸溝５３に嵌った状態となる。一対の接触体６４ａ，６４ｂは、延伸溝体５０を挟み込むように、底面部５４において補助軸Ａ２まわりの角度が互いに異なる位置に、接触している。棒状部６１とは補助軸Ａ２を挿んで反対側に、１８０度より小さな角度をなすように、一対の接触体６４ａ，６４ｂが補助軸Ａ２に対してなす接触角度θが設定されている。

　アクチュエータ８０は、図２に示すように、電動モータ８１及び運動変換機構８２を有している。電動モータ８１は、例えばステッピングモータであり、制御ユニット９０から入力された電気信号に応じて、モータ軸を所定の回転量だけ回転させる。運動変換機構８２は、モータ軸の回転運動を、往復直線運動に変換する。こうして運動変換機構８２は、これに連結された連結アーム６０を上記回転量に応じた移動量にて引っ張ることが可能となっている。

　こうしてアクチュエータ８０が凹面鏡４０の回転方向ＲＤのうち、弾性部材の弾性力が及ぼされる方向とは反対側に（凹面鏡４０が寝るように）、連結アーム６０を引っ張る。これと連動して、一対の接触体６４ａ，６４ｂが延伸溝体５０を挟み込んだ状態で当該延伸溝体５０を軸方向ＡＤ１とは異なる方向である引っ張り方向に引っ張る。したがって、回転軸Ａ１まわりの回転モーメントが凹面鏡４０に作用し、凹面鏡４０が回動する。この際に、一対の接触体６４ａ，６４ｂが底面部５４をその延伸方向に滑って摺動するので、一対の接触体６４ａ，６４ｂと底面部５４との接触状態が維持される。

　また図１３に示すように、１つの接触体６４ａ，６４ｂが底面部５４に２点ずつ接触しているため、接触点は合計４点となっている。アクチュエータ８０が凹面鏡４０を引っ張る際には、この４点を介して底面部５４がそれぞれ延伸溝５３の中央部５３ａ側への成分を有する垂直抗力を及ぼすため、延伸溝５３に対して連結アーム６０が軸方向ＡＤ２にずれ難くなる。故に、安定した凹面鏡４０の回動が実現される。

　一対の接触体６４ａ，６４ｂを介して、延伸溝体５０に対して連結アーム６０が連結されている。こうした延伸溝体５０、連結アーム６０、アーム支持体７０等によって、連結ユニット４９が構成されている。本実施形態の連結ユニット４９においては、連結アーム６０を、補助軸Ａ２に対して垂直方向から延伸溝体５０に連結することも可能であるが、アクチュエータ８０を軸方向ＡＤ２に沿って移動して、連結アーム６０の角度を振った状態で、連結アーム６０を斜め方向から延伸溝体５０に連結させることができる。また、凹面鏡４０の設置高さに対するアクチュエータ８０の設置高さを上下させた状態で、連結アーム６０を連結させることも可能である。

　そして、連結アーム６０の角度を振っても、補助軸Ａ２まわりに延伸する底面部５４に対して、球状の接触体６４ａ，６４ｂ側の接触部位がずれるだけである。このため、上記の４点の点状接触状態は容易に維持され、アクチュエータ８０が作動する際に連結アーム６０をねじるような力も発生し難い。

　すなわち、車種毎に最適な光学設計を実現するために、平面鏡３０等の光学部品等の配置を変更し、その配置変更に伴ってアクチュエータ８０の位置も変更されたとしても、同性能の連結形態を維持することができる。換言すると、連結ユニット４９の部品形状は、搭載される車両１の車種間にて共通化される。故に、本実施形態の連結形態は、車種に対する光学設計の最適化を容易にし、ＨＵＤ装置１００の製造コストを低減することに寄与できる。

　また、本実施形態のようなアクチュエータ８０で凹面鏡４０の軸外部位４０ｂを引っ張る形態では、回転軸Ａ１に直接アクチュエータ８０を連結する必要がない。このため、ＨＵＤ装置１００の軸方向ＡＤ１の体格拡大を抑制すること、あるいは、凹面鏡４０の反射面４１を軸方向ＡＤ１に大きくして光学設計されることで虚像ＶＲＩの左右方向のサイズを大きくすることができる。

　制御ユニット９０は、図２に示すように、調整スイッチ９１及び制御回路部９２等により構成されている。調整スイッチ９１は、ハウジング１０の外部の、例えば車両１のステアリングハンドル等に設置され、乗員により操作可能となっている。調整スイッチ９１は、例えばプッシュ式等の２種類の操作部材９１ａ，９１ｂを有している。具体的に、アップ操作部材９１ａは、虚像ＶＲＩの表示位置を上方に移動させるための操作部材である。ダウン操作部材９１ｂは、虚像ＶＲＩの表示位置を下方に移動させるための操作部材である。

　制御回路部９２は、少なくとも１つのプロセッサ、メモリ装置（例えば半導体メモリ）、入出力インターフェース等を基板上に実装した電子回路となっている。プロセッサは、操作部材９１ａ，９１ｂが操作されることに応じて調整スイッチ９１から入力された電気信号に基づいて、メモリ装置に記憶されたコンピュータプログラムを実行する。これにより、プロセッサは、アクチュエータ８０の電動モータ８１に電気信号を出力し、当該電動モータ８１のモータ軸を回動させるようになっている。

　（作用効果）
　以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に改めて説明する。

　第１実施形態によると、光学部品としての凹面鏡４０の軸外部位４０ｂ及び連結アーム６０のうち一方に設けられた一対の接触体６４ａ，６４ｂは、他方に設けられた延伸溝体５０の底面部５４において補助軸Ａ２まわりの互いに角度が異なる位置に接触している。こうした連結アーム６０と凹面鏡４０の軸外部位４０ｂとの結合形態では、アクチュエータ８０が連結アーム６０を介して軸外部位４０ｂを引っ張ると、延伸溝体５０が一対の接触体６４ａ，６４ｂにより挟み込まれた状態で、凹面鏡４０が引っ張り方向に引っ張られて回動し、その向きが変更される。この際に、補助軸Ａ２まわりに湾曲しつつ延伸した底面部５４上を、一対の接触体６４ａ，６４ｂが補助軸Ａ２まわりに滑るので、延伸溝体５０と一対の接触体６４ａ，６４ｂとの周方向における相対位置がずれる。一対の接触体６４ａ，６４ｂは、底面部５４を形成する延伸溝５３に嵌った状態なので、周方向に相対位置がずれても接触状態が維持されやすく、また、連結アーム６０が捻じられるような方向への当該連結アーム６０の回転は規制される。このように、凹面鏡４０の向きが円滑に変更されることで、虚像ＶＲＩの表示形態を好適に調整可能となるので、虚像表示装置としてのＨＵＤ装置１００は、車両１への搭載に求められる性能を発揮することができる。

　一対の接触体６４ａ，６４ｂで延伸溝体５０を挟む態様では、連結アーム６０が凹面鏡４０の回転方向ＲＤに対して少し傾いた方向から軸外部位４０ｂに斜めに結合されたとしても、一対の接触体６４ａ，６４ｂの底面部５４への接触状態を維持することが可能となっている。斜めの結合状態においても、補助軸Ａ２が凹面鏡４０の回転方向ＲＤと交差して配置されているので、一対の接触体６４ａ，６４ｂを底面部５４上の補助軸Ａ２まわりに滑らせながら、凹面鏡４０の軸外部位４０ｂを回転方向ＲＤに引っ張ることが可能である。したがって、アクチュエータ８０の配置に合わせた向きから連結アーム６０を軸外部位４０ｂに結合できるので、アクチュエータ８０の配置自由度が高い。故に、アクチュエータ８０を、他の部品への干渉を避けるように、また、無駄なスペースを生じさせないように、配置すること、又は、アクチュエータ８０の配置の制約にとらわれずに光学性能を高めることが可能となる。以上により、車両１への搭載に適したＨＵＤ装置１００を提供することができる。

　また、第１実施形態によると、各接触体６４ａ，６４ｂは、球体状に形成されている。球体状の接触体６４ａ，６４ｂでは、底面部５４への接触位置が、どの方向にずれても、接触体６４ａ，６４ｂ側の接触位置での曲面状態が均一化されているので、接触状態を維持し易い。例えば、アクチュエータ８０が連結アーム６０を引っ張って一対の接触体６４ａ，６４ｂの接触位置が補助軸Ａ２の周方向にずれても、好適な接触状態を維持することができる。また例えば、斜めの結合状態において連結アーム６０の角度を振る場合において、一対の接触体６４ａ，６４ｂの接触位置がずれても、好適な接触状態を維持することができる。

　また、第１実施形態によると、各接触体６４ａ，６４ｂは、それぞれ両方の傾斜底面５４ａ，５４ｂに接触している。このようにすると、一対の接触体６４ａ，６４ｂと底面部５４とは、合計４箇所の接触となる。そして、一対の傾斜底面５４ａ，５４ｂは、延伸溝５３の側縁部５３ｂから中央部５３ａへ向かうに従って、縮径するように傾斜しているので、各接触点にて傾斜底面５４ａ，５４ｂからの垂直抗力は、延伸溝５３の中央部５３ａ側への成分を含む。こうした垂直抗力を受ける各接触体６４ａ，６４ｂは、軸方向ＡＤ２において延伸溝５３の中央部５３ａへとガイドされる。故に、各接触体６４ａ，６４ｂの延伸溝５３に嵌った状態は維持され易く、軸方向ＡＤ２に並ぶ接触箇所を含む４箇所の接触により連結アーム６０が捻じられるような方向への回転はより規制されている。したがって、凹面鏡４０の向きをより円滑に変更することができる。

　また、第１実施形態によると、連結アーム６０は、アクチュエータ８０側から凹面鏡４０側へと伸びる棒状部６１を有する。こうした棒状部６１によって、アクチュエータ８０を凹面鏡４０から離間させることができるので、アクチュエータ８０が凹面鏡４０と干渉することを抑制することができる。

　また、第１実施形態によると、連結アーム６０において、棒状部６１の凹面鏡４０側の端部から二股に分岐する分岐部６３を設け、その両側に一対の接触体６４ａ，６４ｂがそれぞれ配置される。したがって、一対の接触体６４ａ，６４ｂによって延伸溝体５０を挟む配置は容易に実現可能となる。

　また、第１実施形態によると、棒状部６１は、アクチュエータ８０側の端部と凹面鏡４０側の端部とが、補助軸Ａ２の軸方向ＡＤ２にずれるように屈曲する屈曲部６１ｂを有する。このようにすると、回転軸Ａ１の垂直方向に対する連結アーム６０の角度以上に、アクチュエータ８０の配置を軸方向ＡＤ１，ＡＤ２に沿ってずらすことが可能となる。したがって、アクチュエータ８０の配置自由度をさらに高めることができる。

　また、第１実施形態によると、アーム支持体７０により、連結アーム６０が引っ張り方向に変位可能に支持されているので、凹面鏡４０を円滑に回動させることができる。

　また、第１実施形態によると、凹面鏡４０の軸外部位４０ｂに延伸溝体５０が設けられ、連結アーム６０に一対の接触体６４ａ，６４ｂが設けられている。このようにすると、連結アーム６０の角度に依存せずに、回転軸Ａ１に対する延伸溝体５０の補助軸Ａ２の方向が決まるので、円滑な凹面鏡４０の回動を、安定的に実現することができる。

　（他の実施形態）
　以上、一実施形態について説明したが、本開示は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

　具体的に変形例１としては、延伸溝５３の底面部５４は、１つの底面５４ｃによって形成されていてもよい。図１４の例において延伸溝５３の底面５４ｃは、幅方向の断面において、Ｕ字状に形成されている。底面５４ｃの中央部５３ａにおける曲率半径を、接触体６４ａ，６４ｂの曲率半径よりも大きく設定することで、底面５４ｃと一対の接触体６４ａ，６４ｂとの合計２点の点状接触が実現されている。

　変形例２としては、図１４とはまた異なる底面部５４の形状を採用することができる。図１５の例において延伸溝５３の底面５４ｄは、幅方向の断面において、平面状に形成されている。図１５において延伸溝５３は、底面５４ｄに対して垂直な壁面５４ｅを両側の側縁部５３ｂに形成していることにより、断面矩形状に形成されている。この態様においても、底面５４ｄと一対の接触体６４ａ，６４ｂとの合計２点の点状接触が実現されている。

　変形例３としては、延伸溝５３は、補助軸Ａ２のまわりに、１８０度以上延伸していてもよい。例えば延伸溝５３は、３６０度延伸して、環状に形成されていてもよい。他方、延伸溝５３は、補助軸Ａ２のまわりに１８０未満に延伸していてもよい。凹面鏡４０の回動角度の範囲に合わせて、延伸溝５３の延伸角度を適宜設定することができる。

　変形例４としては、補助軸Ａ２は、凹面鏡４０の回転方向ＲＤとは異なる方向に沿ったものであれば、回転軸Ａ１に対して傾斜していてもよい。ただし、補助軸Ａ２の回転軸Ａ１に対する傾斜角度を４５度未満、より好適には３０度未満にすると、引っ張り力が効率的に伝達され易く、また、一対の接触体６４ａ，６４ｂが延伸溝５３から外れ難く、より円滑に凹面鏡４０を回動させることができる。

　変形例５としては、図１６に示すように、分岐部６３において、上部６３ａの先端部と下部６３ｂの先端部とが再び結合することによって、分岐部６３は、全体として延伸溝体５０を挿通させた環状に形成されていてもよい。

　変形例６としては、連結アーム６０の棒状部６１は、屈曲部６１ｂを有さずに、直線部６１ａのみで構成されていてもよい。

　変形例７としては、一対の接触体６４ａ，６４ｂは、球状に限らず、楕円体状等に形成されていてもよい。

　変形例８としては、連結アーム６０に延伸溝体５０を設けると共に、凹面鏡４０に一対の接触体６４ａ，６４ｂを設けてもよい。

　変形例９としては、向きを変更可能な光学部品として、凹面鏡４０以外の平面鏡、レンズ、プリズム等が採用されてもよい。

　変形例１０としては、制御ユニット９０は、調整スイッチ９１の操作に代えて、車両１に設置されたカメラ等で乗員の眼の位置を検出し、当該検出結果に基づいてアクチュエータ８０を作動させるようにしてもよい。

　以上、本開示の一態様に係る虚像表示装置の実施形態、構成、態様を例示したが、本開示に係る実施形態、構成、態様は、上述した各実施形態、各構成、各態様に限定されるものではない。例えば、異なる実施形態、構成、態様にそれぞれ開示された技術的部を適宜組み合わせて得られる実施形態、構成、態様についても本開示に係る実施形態、構成、態様の範囲に含まれる。

Claims

　車両（１）に搭載されるように構成され、投影部（３ａ）に表示光を投影することにより虚像を表示する虚像表示装置であって、
　前記表示光を前記投影部へ導光する光学部品であって、内部を貫通する回転軸（Ａ１）まわりに回動することにより、向きを変更可能に形成された光学部品（４０）と、
　前記光学部品のうち、前記回転軸から離間した軸外に配置された軸外部位（４０ｂ）に対して連結された連結アーム（６０）と、
　前記光学部品の向きを変更するように、前記連結アームを介して、前記軸外部位を前記回転軸の軸方向（ＡＤ１）とは異なる方向である引っ張り方向に引っ張るアクチュエータ（８０）と、を備え、
　前記光学部品の前記軸外部位及び前記連結アームのうち一方は、前記光学部品の回転方向（ＲＤ）とは異なる方向に沿った補助軸（Ａ２）まわりに湾曲しつつ延伸すると共に、前記補助軸の径方向外側を向く底面部（５４）を有する延伸溝（５３）が形成された延伸溝体（５０）を有し、
　前記光学部品の前記軸外部位及び前記連結アームのうち他方は、前記延伸溝に嵌った状態で、前記延伸溝体を挟み込むように、前記底面部において前記補助軸まわりの角度が互いに異なる位置に接触する一対の接触体（６４ａ，６４ｂ）を有する虚像表示装置。
　各前記接触体は、球体状に形成されている請求項１に記載の虚像表示装置。
　前記底面部は、前記延伸溝の側縁部から中央部へ向かうに従って、縮径するように傾斜する一対の傾斜底面（５４ａ，５４ｂ）を有し、
　各前記接触体は、両方の前記傾斜底面に接触している請求項１又は２に記載の虚像表示装置。
　前記連結アームは、前記アクチュエータ側から前記光学部品側へと伸びる棒状部（６１）を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
　前記連結アームは、前記棒状部の前記光学部品側の端部から二股に分岐し、前記延伸溝体を挿む両側に配置される分岐部（６３）を、さらに有し、
　一対の前記接触体は、前記両側のうち、片側に１つ、もう片側に１つ、それぞれ設けられている請求項４に記載の虚像表示装置。
　前記棒状部は、前記アクチュエータ側の端部と前記光学部品側の端部とが、前記補助軸の軸方向（ＡＤ２）にずれるように屈曲する屈曲部（６１ｂ）を有する請求項４又は５に記載の虚像表示装置。
　前記連結アームを、前記引っ張り方向に変位可能に支持するアーム支持体（７０）を、さらに備える請求項１から６のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
　前記一方は、前記光学部品の前記軸外部位であり、前記他方は、前記連結アームである請求項１から７のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
　前記補助軸は前記延伸溝体の内側に位置する請求項１から８のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
　前記補助軸の前記軸方向は、前記回転軸の前記軸方向と異なる請求項１から９のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
　前記延伸溝は円弧状に形成される請求項１から１０のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
　前記延伸溝体は、円盤状であり、
　前記延伸溝体の側面は、前記底面部であり、
　前記底面部に前記延伸溝が形成されている請求項１から１１のいずれか１項に記載の虚像表示装置。