JP6965672B2 - 虚像表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、画像を視認可能に虚像表示する虚像表示装置に関する。

従来、投影部に画像を投影することにより、画像を視認可能に虚像表示する虚像表示装置が知られている。特許文献１に開示の装置は、投射器、反射体及び回転部を有している。投射器は、画像の表示光を投射する。反射体は、投射器から投影部へと至る光路上において、投射器からの表示光を当該光路上の投影部側へ反射する反射面を保持している。回転部は、反射面を回転軸まわりに回動させることにより、反射面の向きを変更する。ここで、回転軸は、チルト軸となっている。

特開２０１６−２０６６１２号公報

このような回転部は、例えば視認者にとって虚像を見易い位置に移動させる位置調整のために設けられている。特許文献１では、回転軸にチルト軸を採用することにより、反射面が回動したときに、意図した方向とは異なる方向に虚像がずれてしまう現象（いわゆる横ずれ）を抑制している。

しかしながら、投影部が例えば除変した曲面形状等の特殊形状を有する場合では、チルト軸を採用しても、横ずれを十分に補正できないことが多い。したがって、より精度よく横ずれを補正することにより、虚像を位置調整する場合の乗員への違和感を低減して、虚像の視認における快適性を高めることが求められている。

開示されるひとつの目的は、虚像の視認における快適性が高い虚像表示装置を提供することにある。

ここに開示された虚像表示装置は、投影部（４）へ画像を投影することにより、画像を視認可能に虚像表示する虚像表示装置であって、
画像の表示光を投射する投射器（２０）と、
投射器から投影部へと至る光路（ＯＰ）上において、投射器側からの表示光を投影部側へ反射する反射面（３２）を保持する反射体（３１，２３１）と、
反射体に設けられた回転軸（３５，２３５）まわりに、反射体を回動させることにより、反射面の向きを変更することによって画像の虚像表示位置を上下方向に移動させる回動部と、
反射面の向きが変更されることに連動して、上下方向の移動に伴う虚像表示位置の横ずれを補正するように、回転軸の位相変位に対応した変位量だけ回転軸の軸方向（ＡＤ）に沿って反射体自体を平行移動させる移動部と、を備える。
また、開示された虚像表示装置は、投影部（４）へ画像を投影することにより、画像を視認可能に虚像表示する虚像表示装置であって、
画像の表示光を投射する投射器（２０）と、
投射器から投影部へと至る光路（ＯＰ）上において、投射器側からの表示光を投影部側へ反射する反射面（３２）を保持する反射体（３１，２３１）と、
反射体に設けられた回転軸（３５，２３５）まわりに、反射体を回動させることにより、反射面の向きを変更する回動部と、
反射面の向きが変更されることに連動して、反射体自体を移動させる移動部と、
反射体を、回転軸を介して支持する支持体（５１，５５）と、を備え、
移動部は、
回転軸を軸方向（ＡＤ）に移動させることにより、反射体自体を軸方向に沿って平行移動させ、
回転軸及び支持体のうち一方の側に設けられ、軸方向の変位を伴って回転軸まわりに延伸する延伸ガイド条（３８）と、
回転軸及び支持体のうち他方の側に設けられ、延伸ガイド条と係合することで延伸ガイド条にガイドされる係合部であって、回転軸の回転に従って、延伸ガイド条の延伸方向に沿うように延伸ガイド条をスライドする係合部（５３）と、を有し、
回動部は、
軸方向と交差する方向に延伸する出力軸（４８）を有し、出力軸を回動可能に形成された駆動出力部（４５）と、
出力軸に設けられた出力軸側ギヤ（４９）と、
回転軸側に設けられ、出力軸側ギヤと噛合し、出力軸側ギヤからの回転を回転軸に伝達する回転軸側ギヤ（４０）と、を有し、
回転軸側ギヤの軸方向に沿った歯幅（Ｗｔ）は、延伸ガイド条の両端部（３８ａ，３８ｂ）の間の軸方向の変位量よりも大きい。

このような虚像表示装置によると、反射面の向きが変更されることに連動して、当該反射面を保持する反射体自体が移動する。このようにすると、投射器からの表示光を投影部側へ反射する反射面の向きが変更されたとき、意図した方向とは異なる方向への虚像のずれ（いわゆる横ずれ）を、反射体自体の移動により補正することができる。こうしてより精度良く横ずれを補正することにより、虚像が意図した方向へ直線的に移動させることができる。したがって、虚像を位置調整する場合の乗員への違和感が低減され、虚像の視認における快適性を高めることができる。

なお、括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。

第１実施形態の虚像表示装置の車両への搭載状態を示す模式図である。 第１実施形態の投影部の除変を説明するための図である。 第１実施形態の虚像表示装置の概略構成を説明するための模式図である。 第１実施形態の反射ユニットの正面図である。 第１実施形態の反射ユニットの上面斜視図である。 第１実施形態の反射ユニットを部分的に拡大して示す斜視図である。 第１実施形態における延伸ガイド溝と係合部との係合を説明するための側面図である。 第１実施形態の反射ユニットを部分的に拡大して示す斜視図である。 第１実施形態の駆動出力部の断面図である。 第１実施形態の虚像の表示位置の上下動を説明するための模式図である。 第２実施形態の反射ユニットを示す斜視図である。 第２実施形態の表示位置調整部、第１駆動出力部及び第２駆動出力部を説明するためのブロック図である。

以下、複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第１実施形態）
図１に示すように、本開示の第１実施形態による虚像表示装置は、車両１に用いられ、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装置を略称とする）１００である。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４へ向けて画像を投影する。これによりＨＵＤ装置１００は、画像を視認者としての車両１の乗員により視認可能に虚像表示する。すなわち、投影部４にて反射される画像の表示光が、車両１の室内において座席５に着座する乗員において、視認領域ＥＢ内に位置する眼に到達し、当該乗員が当該表示光を虚像ＶＲＩとして知覚する。画像として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等が挙げられる。

以下において、特に断り書きが無い限り、前方、後方、前後方向、上方、下方、上下方向、左方、右方、及び左右方向は、水平面ＨＰ上の車両１を基準として表記される。

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が、後述する位置調整より、上下方向に移動し得る。アイリプスは、乗員のアイポイントの分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、楕円体状に設定されている。

本実施形態の車両１の全体形状は、たまごのような流線型となっている。こうした車両１の形状に合わせて、ウインドシールド３も湾曲する湾曲板状に形成されている。本実施形態の車両１では、座席５としての運転席と助手席とが車両の左右方向に並んで配置されており、ＨＵＤ装置１００は、特に運転席に着座する乗員に対して虚像表示するようになっている。

したがって、図２に示すように、ウインドシールド３の投影部４は、車両１の縦中心面ＬＭＰ（詳細は、ＪＩＳＤ０１０２参照）に対して、左右方向に偏心した位置に設定されている。こうした投影部４に対して、ウインドシールド３自体は縦中心面ＬＭＰを挟んで対称形状に形成されている。この結果、投影部４は、左右方向のうち縦中心面ＬＭＰ側及び下方を向くように傾斜しつつ、湾曲する凹面状に形成されている。より詳細に、ウインドシールド３は、乗員を包み込むように、乗員に対する前方から上方回り込んで湾曲している。

ここで本実施形態では、投影部４の任意の位置において、縦中心面ＬＭＰに直交する仮想の鉛直面ＶＰに対して投影部４の仮想の接平面がなす角度を、投影傾斜角θｐと定義する。すると、投影部４の下方から上方へ向かうに従って、投影傾斜角θｐは、増大するように除変している。例えば、投影部４のうち比較的下方部分（図２の実線参照）での投影傾斜角θｐ１よりも、比較的上方部分（図２の破線参照）での投影傾斜角θｐ２の方が、大きくなっている。

このような投影部４に画像を投影するＨＵＤ装置１００は、図３に示すように、ハウジング１０、投射器２０、反射ユニット３０及び制御ユニット７０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形状を呈しており、車両１のインストルメントパネル２内に設置される。ハウジング１０は、投影部４と対向する上方に、窓部１１を有している。窓部１１は、表示光を透過可能な防塵シート１２で覆われている。

投射器２０は、例えば液晶式の投射器である。投射器２０は、液晶パネル２１及びバックライト２２をケーシング２０ａに収容して形成されている。投射器２０は、バックライト２２により液晶パネル２１の画面を透過照明することで、画像の表示に寄与する表示光を投射するようになっている。なお、投射器２０として、液晶式に代えて、レーザ光束が入射する走査ミラーの向きを走査することでスクリーン上に画像を形成するレーザスキャナ方式等を採用することも可能である。

反射ユニット３０は、図４，５に示すように、投射器２０からの表示光を反射することにより、当該表示光を投影部４へと導光するユニットである。反射ユニット３０は、反射体３１、駆動出力部４５、及び一対の支持体５１，５５等により構成されている。

反射体３１は、例えば合成樹脂ないしはガラス等により、矩形板状に形成されている。反射体３１は、その表面にアルミニウムを蒸着させること等により形成された反射面３２を保持しており、反射面３２を除く周辺部３３は、その表面を暗色（例えば黒色）に構成されていることで、光吸収性を有している。反射面３２は、中心部が凹む凹面状（より詳細には自由曲面状）を呈している。これにより、反射面３２は、投射器２０から投影部４へと至る光路ＯＰ上において、投射器２０側からの表示光を投影部４側へ反射するようになっており、反射と同時に、当該表示光に対して、虚像ＶＲＩを拡大する拡大作用を及ぼしている。本実施形態において反射体３１は、反射面３２が車両１の後方側を向くように配置されている。反射面３２に反射された表示光は、窓部１１の防塵シート１２を透過して投影部４へと向かう。表示光が投影部４にて反射されることにより、上述のように虚像ＶＲＩが表示される。

反射体３１は、当該反射体３１の略中心を長手方向に貫通する如く設けられた回転軸であって、反射体３１の両側部にて反射面３２とは反対側に突出する一対の軸要素３５ａ，３５ｂにより位置付けられた回転軸３５を有している。軸要素３５ａ，３５ｂを互いに結ぶ方向が当該回転軸３５の軸方向ＡＤに相当している。本実施形態の軸方向ＡＤは、水平面ＨＰに沿って配置されているが、縦中心面ＬＭＰに直交する鉛直面ＶＰに対しては僅かに交差している。こうした回転軸３５は、反射体３１と一体回転するようになっている。

一方の軸要素３５ａは、図６，７にも拡大して示すように、小径部３６及びガイド部３７を有している。小径部３６は、反射体３１と一体成形され、ガイド部３７よりも小径の円柱状を呈し、軸方向ＡＤに延伸している。ガイド部３７は、当該小径部３６よりも先端側において小径部３６との嵌合又は一体成形により、母線を軸方向ＡＤに沿わせた円柱状又は円筒状に設けられている。

ガイド部３７において、一対の延伸ガイド条３８が互いに２相対称（換言すると１８０度対称）となる回転対称位置に設けられている。各延伸ガイド条３８は、一定の幅を有する細長い有底溝状に形成されている。各延伸ガイド条３８は、軸方向ＡＤの変位を伴って回転軸３５まわりに延伸することにより、半周未満のいわゆる螺旋状に形成されている。

他方の軸要素３５ｂは、図８にも拡大して示すように、例えば反射体３１の本体と嵌合等により一体的に形成されており、円筒部３９及び回転軸側ギヤ４０を有している。円筒部３９は、小径部３６と実質的に同径の円筒状に形成されている。回転軸側ギヤ４０は、円筒部３９よりも反射面３２側において当該円筒部３９と一体成形により回転軸３５側に設けられ、受け板部４１、ギヤ部４２及びフランジ部４３を有している。

受け板部４１は、回転軸側ギヤ４０のうち内周側に配置され、軸方向ＡＤに直交する直交平面上に延設された薄板状に形成されている。受け板部４１は、後述するコイルばね５８と当接し、当該コイルばね５８からの力を受けるようになっている。

ギヤ部４２は、受け板部４１よりも外周側に配置され、当該受け板部４１よりも肉厚の扇形状に形成されている。ギヤ部４２において外周部には、回転軸３５まわりに互いに配列された複数のギヤ歯４２ａが、半周未満の円弧状に並んで形成されている。各ギヤ歯４２ａは、軸方向ＡＤに沿って延伸している。

フランジ部４３は、配列されたギヤ歯４２ａのうち、最も端に位置するギヤ歯４２ａに隣接して配置され、径方向外周側に張り出した扁平な矩形片状に形成されている。

駆動出力部４５は、図９に示すように、ケーシング４５ａ内に収容されたステッピングモータ４６を主体として構成されており、例えばビスにより締結されることにより、ハウジング１０に対して固定されている。ステッピングモータ４６は、クローポール構造の永久磁石型モータである。ステッピングモータ４６では、コイル４５ｂが駆動信号による通電を受けて励磁することで、ロータ磁石４５ｃがモータ軸４５ｄと一体に回転する。

駆動出力部４５には、モータ軸４５ｄと連結された減速ギヤ機構４７が設けられている。減速ギヤ機構４７は、複数の伝達ギヤ４７ａ〜４７ｈを直列に噛合させてなる。具体的に、初段ギヤ４７ａは、モータ軸４５ｄに形成されている。第１アイドラギヤ４７ｂと第１ピニオンギヤ４７ｃとは、ケーシング４５ａにより一体回転可能に支持されている。第１アイドラギヤ４７ｂは、初段ギヤ４７ａに噛合することで、モータ軸４５ｄの回転を減速して第１ピニオンギヤ４７ｃに伝達する。第２アイドラギヤ４７ｄはと第２ピニオンギヤ４７ｅとは、ケーシング４５ａにより一体回転可能に支持されている。第２アイドラギヤ４７ｄは、第１ピニオンギヤ４７ｃと噛合することで、当該ギヤ４７ｃの回転をさらに減速して第２ピニオンギヤ４７ｅに伝達する。第３アイドラギヤ４７ｆと第３ピニオンギヤ４７ｇとは、ケーシング４５ａにより一体回転可能に支持されている。第３アイドラギヤ４７ｆは、第２ピニオンギヤ４７ｅに噛合することで、当該ギヤ４７ｅの回転をさらに減速して第３ピニオンギヤ４７ｇに伝達する。最終段ギヤ４７ｈは、出力軸４８に形成されて第３ピニオンギヤ４７ｇと噛合することにより、当該ギヤ４７ｇの回転をさらに減速して出力軸４８に伝達する。

こうして回動可能に形成された出力軸４８は、図４，５，８に示すように、軸方向ＡＤと交差する方向、特に本実施形態では軸方向ＡＤに直交する方向に延伸している。出力軸４８においてケーシング４５ａの外部では、出力軸側ギヤ４９が設けられている。出力軸側ギヤ４９は、螺旋状の斜歯４９ａを有するヘリカルギヤとなっている。出力軸側ギヤ４９は、そのピッチ円の直径を回転軸側ギヤ４０のピッチ円の直径よりも十分小さく設定されている。出力軸側ギヤ４９は、出力軸４８の先端をフランジ部４３と対向させた姿勢にて、当該回転軸側ギヤ４０とねじれ状態で噛合している。

減速ギヤ機構４７により出力軸４８に回転が伝達されると、出力軸側ギヤ４９が出力軸４８と共に一体回転する。この結果、回転軸側ギヤ４０との噛合箇所において斜歯４９ａが上方又は下方に変位し、回転軸側ギヤ４０が回動する。回転軸３５は、出力軸側ギヤ４９からの回転が伝達されることにより、回転軸側ギヤ４０と共に一体回転する。

こうした回転伝達経路をなす減速ギヤ機構４７、出力軸側ギヤ４９及び回転軸側ギヤ４０は、モータ軸４５ｄの回転を回転軸３５まで減速伝達することで、駆動出力部４５は、回転軸３５に回転を出力し、反射体３１を回動させる。こうした回転軸３５まわりの回動駆動によって、反射体３１に保持された反射面３２の向きが変更される。

一対の支持体５１，５５は、回転軸３５における各軸要素３５ａ，３５ｂに個別に対応して設けられ、本実施形態では互いに一体に設けられている。各支持体５１，５５は、例えば金属板をプレス加工することにより、ハウジング１０に対して固定された台座となっている。各支持体５１，５５は、例えばビスにより、ハウジング１０に締結されている。各支持体５１，５５は、回転軸３５を介して反射体３１を支持している。

軸要素３５ｂに対応する支持体５５は、図８に示すように、上側に開口するＵ字状の支持溝５６を有している。支持溝５６において半円状に形成された溝底部５６ａに、軸要素３５ｂの円筒部３９が互いに接触した状態で載せられていることにより、軸要素３５ａは支持体５５により回転可能に支持されている。支持体５５と受け板部４１との間には、螺旋状に巻回されたコイルばね５８が円筒部３９に挿通された状態で配置されている。コイルばね５８の弾性反力により、受け板部４１を介して反射体３１がコイルばね５８とは反対側に適度な圧力で押し付けられている。こうして車両１の振動が反射ユニット３０に加わった際の反射体３１（特に反射面３２）の振動が吸収され、延いては虚像ＶＲＩの振動を抑制することができる。

軸要素３５ａに対応する支持体５１は、図６に示すように、上側に開口する支持溝５２を有している。支持溝５２において溝底部５２ａは、ガイド部３７の径に合わせて軸要素３５ｂの溝底部５６ａよりも大きな丸穴状に形成されていることで、溝入口部５２ｂは溝底部５２ａに対して幅を狭く形成されている。この溝底部５２ａに、ガイド部３７が互いに隙間を空けた状態で挿通されている。

図７に示すように、溝底部５２ａにおいて、上側の溝入口部５２ｂとは略９０度をなす両位置を基端部として、当該溝底部５２ａから回転軸３５の中心へ向かって突出する一対の係合部５３が突起状に設けられている。本実施形態の各係合部５３は、例えば金属により支持体５１の本体と一体的な丸ピン状に形成されていることで、ガイド部３７を支持するための十分な強度を有している。各係合部５３は、ガイド部３７の延伸ガイド条３８に個別に対応しており、対応する延伸ガイド条３８の内部に挿入された状態で、当該延伸ガイド条３８と係合している。こうして軸要素３５ａは、ガイド部３７を通じて、一対の係合部５３により回転可能に２点支持されている。

回転軸３５の回転に従って、各係合部５３は、係合対象の延伸ガイド条３８の延伸方向に沿うように、当該延伸ガイド条３８をスライドすることにより、延伸ガイド条３８にガイドされる。ここで、上述のように各延伸ガイド条３８は、軸方向ＡＤの変位を伴って、回転軸３５まわりに延伸しているので、延伸ガイド条３８における係合部５３のスライドと共に、回転軸３５がハウジング１０及び支持体５１，５５に対して軸方向ＡＤに相対移動する。この結果、反射体３１自体が軸方向ＡＤに沿って平行移動することとなる。

このとき、駆動出力部４５及び出力軸側ギヤ４９はハウジング１０に対して相対移動しないため、回転軸側ギヤ４０は出力軸側ギヤ４９に対して相対移動する。故に、回転軸側ギヤ４０における出力軸側ギヤ４９との噛合箇所も軸方向ＡＤにずれることなるが、回転軸側ギヤ４０の各ギヤ歯４２ａの歯幅Ｗｔは、各延伸ガイド条３８の両端部３８ａ，３８ｂの間の軸方向ＡＤの総変位量Ｄｓｐよりも大きくされているため、噛合状態は反射体３１の移動に関わらず維持され得る（図４参照）。

制御ユニット７０は、図３に示すように、調整スイッチ７１及び制御回路部７２等により構成されている。調整スイッチ７１は、ハウジング１０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７１は、例えばプッシュ式等の２種類の操作部材７１ａ，７１ｂを有している。具体的に、ダウン操作部材７１ａ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。アップ操作部材７１ｂ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。

制御回路部７２は、少なくとも１つのプロセッサ、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、入出力インターフェースを通じて入力された信号に基づいて、メモリに記憶されているコンピュータプログラムを実行することで、各種処理を実施可能となっている。また、制御回路部７２は、調整スイッチ７１と通信可能となっていると共に、駆動出力部４５のステッピングモータ４６と電気的に接続されている。

制御回路部７２は、こうした電子回路を主体として構築されている機能ブロックとして、表示位置調整部７３を有している。

表示位置調整部７３は、調整スイッチ７１からの信号に応じて、図１０に示すように虚像ＶＲＩの表示位置を調整する。具体的に、表示位置調整部７３は、例えばダウン操作部材７１ａのプッシュ操作時間に基づいて虚像ＶＲＩの下方への移動量を算出し、当該移動量に対応した反射面３２の変更角度を実現するための回転軸３５の回転量から逆算されたステッピングモータ４６の出力量を出力するための電気信号を、当該ステッピングモータ４６に出力する。虚像ＶＲＩを下方に移動させるためには、反射面３２の向きがより上方を向くように、すなわち反射面３２が寝るように変更すればよいので、このときの回転軸３５の回転方向は、軸要素３５ａ側から軸要素３５ｂ側を見た場合の反時計回り方向となる。

また、表示位置調整部７３は、例えばアップ操作部材７１ｂのプッシュ操作時間に基づいて虚像ＶＲＩの上方への移動量を算出し、当該移動量に対応した反射面３２の変更角度を実現するための回転軸３５の回転量から逆算されたステッピングモータ４６の出力量を出力するための電気信号を、当該ステッピングモータ４６に出力する。虚像ＶＲＩを上方に移動させるためには、反射面３２の向きがより車両の後方を向くように、すなわち反射面３２が起きるように変更すればよいので、このときの回転軸３５の回転方向は、軸要素３５ａ側から軸要素３５ｂ側を見た場合の時計回り方向となる。すなわち、虚像ＶＲＩを下方に移動させる場合と、上方に移動させる場合とでは、逆方向の回転が出力される。

回転軸３５の回転と連動して、延伸ガイド条３８の軸方向ＡＤの変位に応じた回転軸３５の平行移動が実現されている。本実施形態の延伸ガイド条３８は、一端部３８ａから上述の反時計回り方向に進む程、軸方向ＡＤのうち反射面３２側に変位している。換言すると、延伸ガイド条３８は、他端部３８ｂから上述の時計回り方向に進む程、軸方向ＡＤのうち反射面３２とは反対側に変位している。そして、延伸ガイド条３８の軸方向ＡＤの変位量は、投影部４の形状、例えば投影傾斜角θｐの除変の態様に合わせて設定されており、特に本実施形態の当該変位量は、回転軸３５まわりの変位（すなわち位相変位）に対して、一次関数的に変化するように設定されている。

したがって、仮に回転軸３５が軸方向ＡＤに固定されているとすれば虚像ＶＲＩの下方への移動に伴って当該虚像ＶＲＩが左方にも横ずれしてしまうところ、本実施形態では反射面３２の向きがより上方を向くように変更されることに連動して、反射体３１自体が軸要素３５ｂ側、すなわち軸方向ＡＤに沿って略右方に平行移動するので、当該横ずれは相殺される。故に乗員がダウン操作部材７１ａを操作した場合に、虚像ＶＲＩは、下方へ略真直ぐ移動する。同時に、虚像ＶＲＩが回転してしまうことも抑制される。

同様に、仮に回転軸３５が軸方向ＡＤに固定されているとすれば虚像ＶＲＩの上方への移動に伴って当該虚像ＶＲＩが右方にも横ずれしてしまうところ、本実施形態では反射面３２の向きがより後方を向くように変更されることに連動して、反射体３１自体が軸要素３５ａ側、すなわち軸方向ＡＤに沿って略左方に平行移動するので、当該横ずれは相殺される。故に乗員がアップ操作部材７１ｂを操作した場合に、虚像ＶＲＩは、上方へ略真直ぐ移動する。同時に、虚像ＶＲＩが回転してしまうことも抑制される。

なお、第１実施形態では、駆動出力部４５、出力軸側ギヤ４９及び回転軸側ギヤ４０が主体となり、反射体３１に設けられた回転軸３５まわりに当該反射体３１を回動させることにより、反射面３２の向きを変更する「回動部」が構成されている。また、第１実施形態では、延伸ガイド条３８及び係合部５３が主体となり、反射面３２の向きが変更されることに連動して、反射体３１自体を移動させる「移動部」が構成されている。

（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、反射面３２の向きが変更されることに連動して、当該反射面３２を保持する反射体３１自体が移動する。このようにすると、投射器２０からの表示光を投影部４側へ反射する反射面３２の向きが変更されたとき、意図した方向とは異なる方向への虚像ＶＩのずれ（いわゆる横ずれ）を、反射体３１自体の移動により補正することができる。こうしてより精度良く横ずれを補正することにより、虚像ＶＲＩが意図した方向へ直線的に移動させることができる。したがって、虚像ＶＲＩを位置調整する場合の乗員への違和感が低減され、虚像ＶＲＩの視認における快適性を高めることができる。

また、第１実施形態によると、移動部は、回転軸３５を軸方向ＡＤに移動させることにより、反射体３１自体を軸方向ＡＤに沿って平行移動させる。このようにすると、回動部による軸方向ＡＤまわりの反射面３２の向きの変更による虚像ＶＲＩの表示状態への相互干渉を抑制しつつ、反射体３１自体の移動により横ずれを補正することができる。したがって、反射体３１の平行移動量を調整して正確に横ずれを補正することが可能となり、虚像ＶＲＩの視認における快適性は、より格別なものとなる。

また、第１実施形態によると、延伸ガイド条３８と係合することで当該延伸ガイド条３８にガイドされる係合部５３が、回転軸３５の回転に従って、延伸ガイド条３８の延伸方向に沿うように当該延伸ガイド条３８をスライドする。こうした構造が採用されることにより、回転軸３５を回転させる際に、自動的に、回転軸３５が支持体５１に対して延伸ガイド条３８の軸方向ＡＤの変位に応じて相対移動する。したがって、反射面３２の向き変更されることに連動して反射体３１自体を移動させる移動部を、容易に実現することができる。

また、第１実施形態によると、係合部５３は、溝状の延伸ガイド条３８の内部に挿入された状態の突起状に形成されている。このようにすると、回転軸３５が回転しても、延伸ガイド条３８又は係合部５３に無理な応力が加わることを抑制して、反射体３１を移動させることができる。したがって、ＨＵＤ装置１００の耐久性が高まり、虚像ＶＲＩの視認における高い快適性を長きに亘って維持することができる。

また、第１実施形態によると、回転軸側ギヤ４０の軸方向ＡＤに沿った歯幅Ｗｔは、延伸ガイド条３８の両端部３８ａ，３８ｂの間の軸方向ＡＤの総変位量Ｄｓｐよりも大きい。このようにすると、反射体３１の軸方向ＡＤ移動と共に、回転軸側ギヤ４０の出力軸側ギヤ４９との噛合箇所が軸方向ＡＤに移動しても、回転軸側ギヤ４０と出力軸側ギヤ４９との噛合状態を維持することができる。

そして、軸方向ＡＤと交差する方向に延伸する出力軸４８に設けられた出力軸側ギヤ４９を用いて、回転軸側ギヤ４０に駆動出力部４５の回転を伝達する本構成では、駆動出力部４５を支持体５１側に固定した状態で、回転軸３５を軸方向ＡＤに沿って移動させることが可能となる。故に、固定状態の駆動出力部４５から安定した回転を出力できるので、虚像ＶＲＩが意図した方向への移動が安定的に実現される。したがって、虚像ＶＲＩの視認における快適性を高めることができる。

また、第１実施形態によると、出力軸側ギヤ４９は、ヘリカルギヤである。したがって、出力軸側ギヤ４９の向きと回転軸側ギヤ４０の向きとが異なっていても、出力軸側ギヤ４９からの回転を、回転軸側ギヤ４０を通じて回転軸３５に伝達することが、容易となる。

（第２実施形態）
図１１，１２に示すように、第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第２実施形態の反射ユニット２３０は、図１０に示すように、第１実施形態と同様に、投射器２０からの表示光を反射することにより、当該表示光を投影部４へと導光するユニットである。反射ユニット２３０は、反射体２３１、第１駆動出力部２４５ａ、一対の支持体２５１，２５５、ステージ２６０、送りねじ２６１、及び第２駆動出力部２４５ｂ等により構成されている。

反射体２３１は、当該反射体２３１の略中心を長手方向に貫通する如く設けられた回転軸であって、反射体２３１の両端部にて突出する一対の軸要素２３５ａ，２３５ｂにより位置づけられた回転軸２３５を有している。第２実施形態の軸要素２３５ａ，２３５ｂには、ガイド部３７及び回転軸側ギヤ４０等が設けられておらず、単純に円柱状の円柱部２３６，２３９がそれぞれ突出した形状となっている。

一方の軸要素２３５ａの円柱部２３６は、第１駆動出力部２４５ａの出力軸２４８ａと共通化されている。すなわち、出力軸２４８ａは、軸方向ＡＤに延伸することで回転軸２３５と連結されており、特に本実施形態では当該回転軸２３５と実施的に一体化されている。第１駆動出力部２４５ａのケーシング内部の構造は、第１実施形態の駆動出力部４５と同様となっている。

こうして第１駆動出力部２４５ａは、出力軸２４８ａを通じて回転軸２３５に回転を出力し、反射体２３１を回動駆動する。こうした回転軸２３５まわりの回動駆動によって、反射体２３１に保持された反射面３２の向きが変更される。

一対の支持体２５１，２５５は、第１実施形態と同様に、回転軸２３５における各軸要素２３５ａ，２３５ｂに個別に対応して設けられている。各支持体２５１，２５５は、例えばビスにより、ステージ２６０に締結されている。各支持体２５１，２５５は、第１実施形態の支持体５５と同様、上側に開口するＵ字状の支持溝２５２，２５６を有している。支持溝２５２，２５６において半円状に形成された溝底部２５２ａ，２５６ａに、各円柱部２３６，２３９が接触した状態で載せられていることにより、各軸要素２３５ａ，２３５ｂによる回転軸２３５は、反射体２３１と一体回転可能に支持されている。第２実施形態では、延伸ガイド条３８が設けられていないので、回転軸２３５は、回転しても、それだけでは支持体２５１，２５５に対して軸方向ＡＤに移動するようにはなっていない。

ステージ２６０は、例えば合成樹脂により矩形平板状に形成されており、一対の支持体２５１，２５５を介して、反射体２３１を保持している。ステージ２６０には、軸方向ＡＤに沿って当該ステージ２６０を貫通する貫通穴２６０ａが設けられている。貫通穴２６０ａの内部には、送りねじ２６１と嵌合するナット２６０ｂがステージ２６０に固定された状態で配置されている。

送りねじ２６１は、ハウジング１０に対して固定されたステージ台２６２に回転可能に支持され、軸方向ＡＤに沿って延伸している。送りねじ２６１は、当該貫通穴２６０ａを貫通した状態でナット２６０ｂと嵌合している。送りねじ２６１は、第２駆動出力部２４５ｂの出力軸２４８ｂと連結又は一体化されている。第２駆動出力部２４５ｂのケーシング内部の構造は、第１駆動出力部２４５ａと同様となっている。

こうして第２駆動出力部２４５ｂは、出力軸２４８ｂを通じて送りねじ２６１に回転を出力し、送りねじ２６１を回動させる。送りねじ２６１が回動すると、ステージ２６０が軸方向ＡＤに沿って平行移動し、これにより、ステージ２６０と連結された反射体２３１自体も、軸方向ＡＤに沿って平行移動することとなる。こうして反射体２３１をハウジング１０に対して相対移動させることができる。

図１２に示すように、第２実施形態の制御ユニット２７０において、表示位置調整部２７３は、より細分化された機能ブロックとして、上下移動設定部２７４、ずれ補正設定部２７５、及び駆動制御部２７６を有している。

上下移動設定部２７４は、虚像ＶＲＩの上下方向の移動方向及び移動量に対応した第１駆動出力部２４５ａのステッピングモータ２４６ａに出力する出力量を、設定する。上下移動設定部２７４は、例えば操作部材７１ａ，７１ｂのプッシュ操作時間に基づいて虚像ＶＲＩの上方又は下方への移動量を算出し、当該移動量に対応した反射面３２の変更角度を実現するための回転軸２３５の回転量から逆算されたステッピングモータ２４６ａの出力量を設定する。

ずれ補正設定部２７５は、上下移動設定部２７４による上下移動設定に対応して、第２駆動出力部２４５ｂのステッピングモータ２４６ｂに出力する出力量を、設定する。ずれ補正設定部２７５は、現在の反射面３２の向き及び上下移動設定部２７４により設定された移動方向及び移動量に基づいて、仮に反射体２３１自体を移動しなかった場合の虚像ＶＲＩの横ずれ方向及び横ずれ量を予測し、予測された横ずれを相殺することを目的とした反射体２３１の平行移動を実現するための平行移動量から逆算されたステッピングモータ２４６ｂの出力量を設定する。

駆動制御部２７６は、第１駆動出力部２４５ａと第２駆動出力部２４５ｂとを、互いに連動して駆動するように同時制御する。すなわち、駆動制御部２７６は、第１駆動出力部２４５ａのステッピングモータ２４６ａに、上下移動設定部２７４が設定した出力量に基づいた電気信号を出力する。これと同時に、駆動制御部２７６は、第２駆動出力部２４５ｂのステッピングモータ２４６ｂに、ずれ補正設定部２７５が設定した出力量に基づいた電気信号を出力する。こうして、反射面３２の向きが変動されることに連動して、反射体２３１自体が移動されるのである。

なお、第２実施形態では、第１駆動出力部２４５ａ等が主体となり、反射体２３１に設けられた回転軸２３５まわりに当該反射体２３１を回動させることにより、反射面３２の向きを変更する「回動部」が構成されている。また、第２実施形態では、第２駆動出力部２４５ｂ、送りねじ２６１及びステージ２６０等が主体となり、反射面３２の向きが変更されることに連動して、反射体２３１自体を移動させる「移動部」が構成されている。

以上説明した第２実施形態によると、反射体２３１を回転軸２３５まわりに回動させる第１駆動出力部２４５ａと、反射体２３１自体を移動させる第２駆動出力部２４５ｂとが、駆動制御部２７６によって、互いに連動して駆動している。このようにすると、反射面３２の向きが変更されることに連動して、反射体２３１自体を移動させることを容易に実現できるだけでなく、投影部４の形状に合わせた反射体２３１自体の移動量の微調整も制御的に実現されるので容易となる。この結果、より精度良く横ずれを補正することが可能となるのである。

（他の実施形態）
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの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及び組み合わせに適用することができる。

具体的に変形例１としては、表示位置調整部７３，２７３は、プロセッサによるプログラム処理に代えて、より単純な電気回路等により実現されていてもよい。

変形例２としては、表示位置調整部７３，２７３としては、調整スイッチ７１の操作に基づくことに代えて、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、当該眼の位置に基づいて、虚像ＶＲＩの表示位置を自動で調整する構成が採用されていてもよい。

変形例３としては、投射器２０から投影部４へ至る光路ＯＰ上において、反射ユニット３０の反射面３２とは別の反射鏡又はレンズ等を配置してもよい。

変形例４としては、反射面３２は、平面状又は凸面状に形成されていてもよい。

第１実施形態に関する変形例５としては、下方から上方への変位に対して投影傾斜角θｐが非線形的に増大するように除変する投影部４に対応して、延伸ガイド条３８における軸方向ＡＤの変位量は、回転軸３５まわりの変位（位相変位）に対して、非線形的に変化するように設定されていてもよい。

第１実施形態に関する変形例６としては、ガイド部３７において、延伸ガイド条３８は１つだけ設けられていてもよく、３つ以上設けられていてもよい。

第１実施形態に関する変形例７としては、延伸ガイド条３８は、突条であってもよく、係合部５３は、延伸ガイド条３８とスライド可能に噛合わさることにより、当該延伸ガイド条３８と係合していてもよい。

第１実施形態に関する変形例８としては、延伸ガイド条３８は、支持体５１側に設けられ、係合部５３は、回転軸３５側に設けられていてもよい。

第１実施形態に関する変形例９としては、出力軸側ギヤ４９及び回転軸側ギヤ４０を設けずに、駆動出力部４５の出力軸４８を回転軸３５に直結させた構成としてもよい。

第１実施形態に関する変形例１０としては、投影部４は、車両１のウインドシールド以外のコンバイナ等に設けられてもよい。

変形例１１としては、移動部としては、反射体３１を軸方向ＡＤに沿って平行移動させる構成に限られず、反射体３１を軸方向ＡＤと交差する方向に平行移動させる構成、又は曲線的に延伸するレールに沿って反射体３１を移動させる構成等を採用することができる。

変形例１２としては、回転軸３５の軸方向ＡＤは、水平面ＨＰに沿って配置されていなくてもよく、回転軸３５がいわゆるチルト軸であってもよい。

変形例１３としては、虚像表示装置は、航空機、船舶、あるいは移動しない筐体等の各種の乗り物に適用することができる。

１００ ＨＵＤ装置（虚像表示装置）、４ 投影部、２０ 投射器、３１，２３１ 反射体、３２ 反射面、３５，２３５ 回転軸、３８ 延伸ガイド条、４０ 回転軸側ギヤ、４５ 駆動出力部、４９ 出力軸側ギヤ、５３ 係合部、２４５ａ 第１駆動出力部、２４５ｂ 第２駆動出力部、２６０ ステージ、２６１ 送りねじ、ＯＰ 光路

Claims (7)

1. 投影部（４）へ画像を投影することにより、前記画像を視認可能に虚像表示する虚像表示装置であって、
   前記画像の表示光を投射する投射器（２０）と、
   前記投射器から前記投影部へと至る光路（ＯＰ）上において、前記投射器側からの前記表示光を前記投影部側へ反射する反射面（３２）を保持する反射体（３１，２３１）と、
   前記反射体に設けられた回転軸（３５，２３５）まわりに、前記反射体を回動させることにより、前記反射面の向きを変更することによって前記画像の虚像表示位置を上下方向に移動させる回動部と、
   前記反射面の向きが変更されることに連動して、上下方向の移動に伴う前記虚像表示位置の横ずれを補正するように、前記回転軸の位相変位に対応した変位量だけ前記回転軸の軸方向（ＡＤ）に沿って前記反射体自体を平行移動させる移動部と、を備える虚像表示装置。
2. 前記反射体を、前記回転軸を介して支持する支持体（５１，５５）を、さらに備え、
   前記移動部は、
   前記回転軸及び前記支持体のうち一方の側に設けられ、前記軸方向の変位を伴って前記回転軸まわりに延伸する延伸ガイド条（３８）と、
   前記回転軸及び前記支持体のうち他方の側に設けられ、前記延伸ガイド条と係合することで前記延伸ガイド条にガイドされる係合部であって、前記回転軸の回転に従って、前記延伸ガイド条の延伸方向に沿うように前記延伸ガイド条をスライドする係合部（５３）と、を有する請求項１に記載の虚像表示装置。
3. 前記延伸ガイド条は、溝状に形成され、
   前記係合部は、前記延伸ガイド条の内部に挿入された状態の突起状に形成されている請求項２に記載の虚像表示装置。
4. 前記回動部は、
   前記軸方向と交差する方向に延伸する出力軸（４８）を有し、前記出力軸を回動可能に形成された駆動出力部（４５）と、
   前記出力軸に設けられた出力軸側ギヤ（４９）と、
   前記回転軸側に設けられ、前記出力軸側ギヤと噛合し、前記出力軸側ギヤからの回転を前記回転軸に伝達する回転軸側ギヤ（４０）と、を有し、
   前記回転軸側ギヤの前記軸方向に沿った歯幅（Ｗｔ）は、前記延伸ガイド条の両端部（３８ａ，３８ｂ）の間の前記軸方向の変位量よりも大きい請求項２又は３に記載の虚像表示装置。
5. 投影部（４）へ画像を投影することにより、前記画像を視認可能に虚像表示する虚像表示装置であって、
   前記画像の表示光を投射する投射器（２０）と、
   前記投射器から前記投影部へと至る光路（ＯＰ）上において、前記投射器側からの前記表示光を前記投影部側へ反射する反射面（３２）を保持する反射体（３１，２３１）と、
   前記反射体に設けられた回転軸（３５，２３５）まわりに、前記反射体を回動させることにより、前記反射面の向きを変更する回動部と、
   前記反射面の向きが変更されることに連動して、前記反射体自体を移動させる移動部と、
   前記反射体を、前記回転軸を介して支持する支持体（５１，５５）と、を備え、
   前記移動部は、
   前記回転軸を軸方向（ＡＤ）に移動させることにより、前記反射体自体を前記軸方向に沿って平行移動させ、
   前記回転軸及び前記支持体のうち一方の側に設けられ、前記軸方向の変位を伴って前記回転軸まわりに延伸する延伸ガイド条（３８）と、
   前記回転軸及び前記支持体のうち他方の側に設けられ、前記延伸ガイド条と係合することで前記延伸ガイド条にガイドされる係合部であって、前記回転軸の回転に従って、前記延伸ガイド条の延伸方向に沿うように前記延伸ガイド条をスライドする係合部（５３）と、を有し、
   前記回動部は、
   前記軸方向と交差する方向に延伸する出力軸（４８）を有し、前記出力軸を回動可能に形成された駆動出力部（４５）と、
   前記出力軸に設けられた出力軸側ギヤ（４９）と、
   前記回転軸側に設けられ、前記出力軸側ギヤと噛合し、前記出力軸側ギヤからの回転を前記回転軸に伝達する回転軸側ギヤ（４０）と、を有し、
   前記回転軸側ギヤの前記軸方向に沿った歯幅（Ｗｔ）は、前記延伸ガイド条の両端部（３８ａ，３８ｂ）の間の前記軸方向の変位量よりも大きい虚像表示装置。
6. 前記出力軸側ギヤは、ヘリカルギヤである請求項４又は５に記載の虚像表示装置。
7. 前記回動部は、前記回転軸と連結された出力軸（２４８ａ）を通じて、前記反射体を前記回転軸まわりに回動させる第１駆動出力部（２４５ａ）を有し、
   前記移動部は、前記反射体と連結されたステージ（２６０）を、平行移動させることにより、前記反射体自体を移動させる第２駆動出力部（２４５ｂ）を有し、
   前記第１駆動出力部と、前記第２駆動出力部とが、互いに連動して駆動するように制御する駆動制御部（２７６）を、さらに備える請求項１に記載の虚像表示装置。

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