JP2006065092A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 コンバイナと折り返しミラーとを備えるＨＵＤにおいて、コンバイナで入反射する光の入反射角が大きくなる場合であっても、表示像の歪みを抑制できるようにする。
【解決手段】 コンバイナ３の表示部３ａと、折り返しミラー４とを曲面にして、表示部３ａと折り返しミラー４とにおいて、表示像１０の下部の光線９ａ、９ｂが当たる側のＲ値を、表示像１０の上部の光線８ａ、８ｂが当たる側のＲ値よりも小さくする。すなわち、コンバイナ３では、表示部３ａの下側３ｄでの縦Ｒ値を、上側３ｃでの縦Ｒ値よりも小さくする。一方、折り返しミラー４では、上側４ａでの横Ｒ値を、下側での横Ｒ値よりも小さくする。これにより、Ｒ値が小さいほど拡大率が大きいことから、表示像１０の下側の折り返しミラー４およびコンバイナ３での拡大率を、表示像１０の上側よりも大きくする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、コンバイナを用いて運転者に情報を表示するヘッドアップディスプレイ（以下では、ＨＵＤと呼ぶ）に関するものである。

従来、ＨＵＤの１つとして、フロントガラスとは別のコンバイナと、表示器とを有する構成のものがある。これは、ハーフミラー等により構成されたコンバイナをインストルメントパネル（ダッシュボード）の上面に配置し、このコンバイナに対して、コンバイナよりも下方に位置する液晶表示器等の表示器から投射された光を入射させることで、コンバイナに虚像を表示するものである（例えば、特許文献１、２参照）。

さらに、このようなＨＵＤとしては、非使用時ではコンバイナを倒し、使用時ではコンバイナに像が表示されるように、コンバイナを起きあがらせる、いわゆるポップアップタイプのものや、コンバイナが常に起きあがった状態のタイプのものがある。
特開平１１−８５０５２号公報 特開平１１−９１４０３号公報

図１４に本発明者が検討したＨＵＤの構成を示す。図１４に示すように、このＨＵＤは、ケース１と、表示器２と、コンバイナ３と、折り返しミラー４とを備えている。なお、図中左側が、車両前方側であり、図中右側が運転者側である。

ＨＵＤの非使用時では、表示器２、コンバイナ３および折り返しミラー４は、ケース１の内部に収納されており、ＨＵＤの使用時では、コンバイナ３が起き上がるようになっている。コンバイナ３は表示部３ａを有しており、表示部３ａはハーフミラーにより構成されている。表示部３ａは、凹面鏡であり、凹面鏡の曲率は均一である。また、折り返しミラー４は平面鏡である。

そして、ＨＵＤの使用時では、図１４に示すように、表示器２から、車両の前方（図中左方向）に向かって、光（映像）６ａ、８ａ、９ａが投射される。その光６ａ、８ａ、９ａは、折り返しミラー４で上方向に反射されて、その反射光６ｂ、８ｂ、９ｂがコンバイナ３の表示部３ａに入射する。そして、表示部３ａで反射した反射光６ｃ、８ｃ、９ｃが運転者の目に入るようになっている。なお、図中の光線６、６ａ、６ｂ、６ｃが中心光軸である。

これにより、運転者は、図１４に示すように、コンバイナ３の表示部３ａで、拡大された像１０を、前方の景色と重ねて、視認することができる。

このように、折り返しミラー４で表示器２から投射された光（映像）を折り返すようにしているのは、例えば、ＨＵＤの車両への搭載スペースの制約上、ＨＵＤをコンパクト化する必要があるからである。

しかし、上記した構造のＨＵＤでは、図１４に示すように、折り返しミラー４で反射した光７ｂ、８ｂ、９ｂがコンバイナ３の表示部３ａの表面に対して直角ではなく、斜めに入射している。すなわち、表示部３ａで入反射する光の入反射角α、βが大きくなっている。

このため、図１５に示すように、例えば、表示像１０が上底よりも下底が大きな台形（逆台形）となり、表示像１０の歪みが生じるという問題が発生する。なお、図１５は、像１０が表示されている場合における表示部３ａの正面図である。

これは、図１４に示すように、表示器２からコンバイナ３までの光路長をみると、像１０の上部の光路長と８ａ、８ｂと、像１０の下部の光路長９ａ、９ｂとが異なっているためである。

この結果、像１０の上下で、著しく拡大率が異なってしまい、図１５に示すように、像１０の中心点１０ａの上側と下側とで、像１０の上下左右における拡大率が異なり、像１０の形状が、逆台形となる。

なお、このような問題は、ＨＵＤが図１４に示すような構造の場合に限らず、コンバイナ３に入反射する表示器２からの光の入反射角α、βが大きく、コンバイナ３の表示部３ａの上端３ｃ、下端３ｄから表示器２までの光路長が異なる場合に、発生する問題である。

本発明は、上記点に鑑み、コンバイナと折り返しミラーとを備えるＨＵＤであって、コンバイナで入反射する光の入反射角が大きくなる場合であっても、表示像の歪みを抑制できるＨＵＤを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ＨＵＤは、表示器（２）から投射された光を反射させて、コンバイナ（３）に入射させる反射鏡（４）を有している。また、コンバイナ（３）の光が入射する面（３ａ）および反射鏡（４）は曲面である。

そして、コンバイナ（３）と反射鏡（４）のどちらか一方は、曲面の上側（３ｃ、４ａ）と下側（３ｄ、４ｂ）とにおいて、像（１０）の上下方向での曲率半径が異なる大きさであり、コンバイナ（３）と反射鏡（４）の他方は、曲面の上側（３ｃ、４ａ）と下側（３ｄ、４ｂ）とにおいて、像（１０）の左右方向での曲率半径が異なる大きさであることを特徴としている。

具体的には、光路長が短い方と長い方とでは、短い方が表示像の拡大率が小さい。また、曲面の曲率半径が小さいほど拡大率が大きい。そこで、コンバイナと反射鏡において、上側と下側とにおいて、光路長が短い方の曲率半径を小さくする。

これにより、コンバイナと折り返しミラーとを備える場合であって、コンバイナで入反射する光の入反射角が大きくなる場合であっても、表示像の上側と下側とにおいて、拡大率が異なるのを抑制することができる。この結果、表示像の歪みを抑制することができる。

請求項１に記載の発明においては、請求項２に示すように、コンバイナ（３）では、曲面の上側（３ｃ）と下側（３ｄ）とにおいて、像（１０）の上下方向での曲率半径が異なる大きさであり、反射鏡（４）では、曲面の上側（４ａ）と下側（４ｂ）とにおいて、像（１０）の左右方向での曲率半径が異なる大きさであることが好ましい。

これは、コンバイナの曲面の上側と下側とにおいて、像の左右方向での曲率半径を異なる大きさとするよりも、像の上下方向での曲率半径を異なる大きさとした場合の方が、同じ大きさの像をコンバイナに表示する場合では、反射鏡の大きさを小さくすることができるからである。

この結果、ヘッドアップディスプレイを、表示器および反射鏡をケースの内部に収納する構成とした場合に、ケースを低くすることができ、ヘッドアップディスプレイをよりコンパクトにすることができる。

また、請求項１、２に記載の発明は、コンバイナが常に起き上がっている状態のタイプや、請求項３に示すように、コンバイナ（３）を起こした状態や、コンバイナ（３）を倒した状態とするように、コンバイナ（３）を回動させる回動手段（１２、１３、１４、１５、１６、１７）を備えるポップアップタイプのＨＵＤに適用することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
図１〜６に、本発明の第１実施形態におけるＨＵＤの構成を示す。図１は、非使用時におけるＨＵＤの側面図であり、図５、６は、使用時におけるＨＵＤの側面図であり、図２〜４は、非使用時から使用時に至るまでの各段階におけるＨＵＤの側面図である。

本実施形態のＨＵＤは、いわゆるポップアップ式のＨＵＤであり、例えば、インストルメントパネルの上面に設けられた凹部に埋め込むように設置される。なお、各図の右側が運転者側であり、左側が車両の前方側である。

ＨＵＤは、各図に示すように、ケース１と、シャッター１ａ、１ｂと、表示器２と、コンバイナ３と、反射鏡としての折り返しミラー４と、防塵カバー５とを備えている。

ケース１は、直方体の箱であり、図１に示すように、ＨＵＤの非使用時に、表示器２、コンバイナ３、折り返しミラー４、防塵カバー５を収納するものである。ケース１は、例えば、ケース１の上面と、インストルメントパネルの上面とが一致するように、配置される。

シャッター１ａ、１ｂは、ケース１の上面に設けられており、図１に示すように、非使用時では、ケース１の蓋をし、図５に示すように、使用時では、後述する図示しない可動機構部によって、開くようになっている。シャッター１ａ、１ｂは、遮光性のものである。

表示器２は表示像を映し出すものであり、例えば、液晶表示器が用いられる。表示器２は、図１に示すように、ケース１の底面に設置されており、取り付けピン２ａ等により固定されている。取り付けピン２ａは、ケース１に設けられた穴１ｃに差し込むようになっており、ケース１の複数の位置に穴１ｃが設けられている。これにより、表示器２の固定位置が変えられるようになっている。なお、この固定位置の可変方向は、図５に示すように、ＨＵＤの使用時において、表示器２から投射される光６ａの光軸と平行な方向である。

コンバイナ３は、フロントガラスよりも運転者側に位置し、表示器２から投射された光が入射されることで、虚像を表示するものである。コンバイナ３は、像を表示する表示部３ａと、表示部３ａを支持する支持部３ｂとを有している。表示部３ａは、ハーフミラーであり、曲面を有する凹面鏡で構成されている。この表示部３ａに表示器２から投射された光が入射される。この表示部３ａの面が本発明のコンバイナ３の光が入射する面に相当する。

表示部３ａおよび支持部３ｂは、透明な樹脂により一体的に形成されている。なお、表示部３ａおよび支持部３ｂは、一体成形でなくても良い。

また、図１に示すように、コンバイナ３は、非使用時では、倒れた状態でケース１に収納される。このとき、表示部３ａの表示面は略水平となっている。また、コンバイナ３は、図５に示すように、使用時では、後述する図示しない可動機構部によって、倒れた状態から起き上がるようになっている。

折り返しミラー４は、光路を折り返すためのものであり、ケース１の底面に設置されている。本実施形態では、折り返しミラー４全体がミラーとなっている。また、図５に示すように、表示器２から水平方向（図中左右方向）に投射された光を、折り返しミラー４が、上方向に反射させて、反射させた光をコンバイナ３に入射させるように配置されている。

また、折り返しミラー４は、平面でなく、曲面となっている。また、折り返しミラー４は、後述する図示しない可動機構部によって、前後（図中左右方向）に移動可能となっている。

防塵カバー５は、図５に示すように、コンバイナ３が起きあがった状態のときに、ケース１内に埃やゴミなどが入るのを防ぐものである。防塵カバー５は、非使用時では、図１に示すように、ケース１の内部に収納され、使用時では、図５に示すように、後述する図示しない可動機構部によってケース１の上面上に位置する。

また、防塵カバー５は、図５に示すように、表示器２からの光が透過する面５ａと、透過しない面５ｂと、三角形状の側面５ｃとを有している。表示器２からの光が透過する面５ａは透明であり、透過しない面５ｂは不透明となっている。これらの面５ａ、５ｂは、例えば、アクリルなどのあらかじめ透明な材料で一体に成型され、表示器２からの光が透過しない面５ｂが黒色に塗装されることで形成される。透過しない面５ｂが不透明なのは、外光が折り返しミラー４で反射して、運転者の目に入ることを防ぐためである。

また、防塵カバー５は、図５に示すように、透明な面５ａと、不透明な面５ｂとにより、山型形状となっている。すなわち、表示器２からの光が透過する面５ａは、水平方向に対して斜めになっている。これは、外光が防塵カバー５に反射して、運転者の目に入ることを防ぐためである。

また、ＨＵＤは、図示しないが、上記した各可動機構部を制御するための制御部を有している。ＨＵＤは、この制御部により、各可動機構部が制御されることで、以下のように作動する。

まず、図２に示すように、シャッター１ａ、１ｂが開く。これにより、ケース１の上面に、コンバイナ３と防塵カバー５とをせり上げるための開口部が形成される。このとき、シャッター１ａは起き上がった状態で保持される。ＨＵＤの使用時において、外光が防塵カバー５に反射して、運転者の目に入るのを防ぐためである。

その後、図３に示すように、開口部からコンバイナ３が起き上がり、所望の角度になる。この所望の角度とは、コンバイナ３に表示される虚像を運転者が視認できる角度である。

続いて、図４に示すように、コンバイナ３が上昇する。この上昇方向は、ＨＵＤの使用時において、コンバイナ３に入射する光（後述する折り返しミラー４で反射された表示器２からの光６ｂ）の光軸上、すなわち、光軸方向と平行な方向である。また、上昇する高さは、表示部３ａの位置が、表示像の視認性の良い位置となるように、車種毎にあらかじめ設定されている。なお、図示しないが、コンバイナ３が上昇する高さに応じて、コンバイナ３と表示器２との間の光路長が所定の長さとなるように、表示器２の固定位置が設定されている。

その後、図５に示すように、防塵カバー５が開口部からせり上げられる。このようにして、ＨＵＤが使用状態となる。

ＨＵＤの使用時では、上記発明が解決しようとする課題の欄で説明した図１４に示すＨＵＤと同様に、表示器２から、車両の前方（図中左方向）に向かって、光（映像）６ａ、８ａ、９ａが投射される。その光６ａ、８ａ、９ａは、折り返しミラー４で上方向に反射されて、その反射光６ｂ、８ｂ、９ｂがコンバイナ３の表示部３ａに入射する。そして、表示部３ａで反射した反射光６ｃ、８ｃ、９ｃが運転者の目に入るようになっている。

これにより、運転者は、コンバイナ３の表示部３ａで、反射光６ｃの進む方向の延長線上に、拡大された像１０を、前方の景色と重ねて、視認することができる。ここで、図６に、表示部３ａの正面図を示す。本実施形態では、図６に示すように、像１０の中心点１０ａの上側と下側とにおいて、略同一の拡大率で、像１０が表示部３ａに表示される。なお、図６では、像１０全体（表示領域）における輪郭を示している。

このとき、本実施形態では、表示器２からコンバイナ３までの光路長が、例えば、以下のようになっている。

像１０の上部の光線８ａ、８ｂでは、表示器２と折り返しミラー４との間の光路長８ａが４２ｍｍ、折り返しミラー４とコンバイナ３との間での光路長８ｂが１６７ｍｍであり、光路長８ａ、８ｂの合計は２０９ｍｍである。

像１０の中央の光線（中心光軸）６ａ、６ｂでは、表示器２と折り返しミラー４との間の光路長６ａが５４ｍｍ、折り返しミラー４とコンバイナ３との間での光路長６ｂが１３６ｍｍであり、光路長８ａ、８ｂの合計は１９０ｍｍである。

像１０の下部の光線９ａ、９ｂでは、表示器２と折り返しミラー４との間の光路長９ａが６８ｍｍ、折り返しミラー４とコンバイナ３との間での光路長９ｂが１０２ｍｍであり、光路長９ａ、９ｂの合計は１７０ｍｍである。

また、コンバイナ３の表示部３ａおよび折り返しミラー４のＲ値（曲率半径）は、例えば、以下のようになっている。

表示部３ａでは、像１０の上部の光線８ｂが当たる部分（表示部３ａの上側）３ｃでの縦Ｒ値は９５０であり、像１０の下部の光線９ｂが当たる部分（表示部３ａの下側）３ｄでの縦Ｒ値は６９６である。

折り返しミラー４では、像１０の上部の光線８ａが当たる部分（折り返しミラー４の下側）４ｂの横Ｒ値は３４５であり、像１０の下部の光線９ａが当たる部分（折り返しミラー４の上側）４ａの横Ｒ値は３００である。

ここで、縦Ｒ値とは像１０の上下方向（図５では上下方向）におけるＲ値のことであり、横Ｒ値とは、像１０の左右方向（図５では紙面垂直方向）におけるＲ値のことである。

また、本実施形態では、表示部３ａでの入反射する光（映像）の入反射角α、βは、例えば、４３°である。

なお、上記した光６ａ、６ｂ、６ｃの進む方向（中心光軸）は、アイレンジ７の中心７ａと、表示器２の表示中心と、コンバイナ３、折り返しミラー４とによって、決定されるものである。アイレンジ７は、一般的な運転者の目が位置する範囲のことであり、アイレンジの中心７ａは標準的な運転者の目の高さに相当する。アイレンジは、車両のシートの高さで定まるものである。

また、運転者の目の高さが標準よりも低かったり、高かったりする場合では、運転者の視域を満足するために、運転者の目の高さに応じて、図７中の破線で示すように、折り返しミラー４が平行移動する。図７は、折り返しミラー４を移動させる場合のＨＵＤの側面図である。

次に、上記した作動を可能とする各可動機構部の構造について説明する。図８にコンバイナ３の可動機構部の側面図を示す。上記したように、コンバイナ３の動作としては、「コンバイナ３が起き上がり、所望の角度になる第１の動作」と、「所望の角度に起き上がっているコンバイナ３が上昇する第２の動作」とがある。

そこで、まず、第１の動作を実現するための第１の機構部について説明する。この第１の機構部が本発明の回動手段に相当する。図に示すように、第１の機構部は、ハウジング１１と、モータ１２と、減速ギヤ１３と、回転中心軸１４と、コンバイナ側ギヤ１５とを有している。

ハウジング１１は、その内側に、モータ１２と、減速ギヤ１３と、回転中心軸１４とがマウントされている。モータ１２はコンバイナ３を回動させるためのものである。ハウジング１１は樹脂や金属等により構成される。

減速ギヤ１３はモータ１２の回転を減速させるためのものである。なお、本実施形態では、減速ギヤ１３を２つ用いているが、減速ギヤ１３の数を他の数とすることもできる。

回転中心軸１４は、コンバイナ３の支持部３ｂに設けられており、コンバイナ３を回動させるときに中心となる軸である。コンバイナ側ギヤ１５は減速ギヤ１３からの動力をコンバイナ３に伝えるものであり、コンバイナ３の支持部３ｂと一体となっている。なお、コンバイナ側ギヤ１５と支持部３ｂは一体でなくても良く、これらを貼り合わせることもできる。

また、ハウジング１１内には、コンバイナ３が起き上がったときに、コンバイナ３の回動を停止させる停止部１６とリミットスイッチ１７とが設けられている。

このような構成の第１の機構部では、モータ１２が回転するとその動力が減速ギヤ１３とコンバイナ側ギヤ１５とを介してコンバイナ３に伝達する。これにより、回転中心軸１４を中心にして、コンバイナ３を回動させ、コンバイナ３を倒れている状態から所望の角度にまで起き上がらせることができる。

次に、第２の動作を実現するための第２の機構部について説明する。第２の機構部は、ハウジング１１と、モータ２１と、減速ギヤ２２と、送りねじ２３と、案内ガイド２４と、案内用ピン２５とを有している。

モータ２１はハウジング１１全体を上昇させるための動力源である。減速ギヤ２２はモータ２１の回転を減速させるためのものである。送りねじ２３は、直接、ハウジング１１全体を上昇させるものである。

案内ガイド２４は、ハウジング１１の上昇方向を定めるものであり、ケース１の内側に設けられている。案内ガイド２４は、直線状であり、ＨＵＤの使用時において、コンバイナ３に入射する光６ｂの光軸と平行な方向に延びている。案内用ピン２５はハウジング１１に設けられており、案内ガイド２４に沿ってハウジング１１が移動するためのピンである。

このような構成の第２の機構部では、モータ２１が回転するとその動力が減速ギヤ２２を伝達し、送りねじ２３が回転する。この結果、送りねじ２３の動作に連動して、ハウジング１１全体が、案内ガイド２４に沿って、移動し、図示しないリミットスイッチにより、所望の位置で停止する。

これにより、ハウジング１１にマウントされているコンバイナ３を、コンバイナ３に入射する光６ｂの光軸と平行な方向に移動させることができる。

図９にシャッター１ａ、１ｂの可動機構部と防塵カバー５の可動機構部の側面図を示す。まず、シャッター１ａの可動機構部について説明する。この可動機構部は、シャッター１ａの可動動力源としてのモータ３１と、減速ギヤ３２と、シャッター１ａ側のギヤ３３と、シャッター１ａを回転させる際の軸となる回転軸３４とを有している。

モータ３１、減速ギヤ３２、回転軸３４は、ケース１の内部にマウントされている。シャッター１ａ側のギヤ３３は、シャッター１ａの支持部３５のシャッター１ａから離れた側の端部に位置し、シャッター１ａと一体である。回転軸３４は、支持部３５に設けられている。

このような構成のシャッター１ａの可動機構部では、モータ３１が回転すると、その動力が減速ギヤ３２、シャッター１ａ側のギヤ３３を伝達する。これにより、シャッター１ａが回転軸３４を中心として、反時計回りに回転することで、シャッター１ａが開く。このとき、シャッター１ａが所定の位置に達したときに、リミットスイッチ３６により、シャッター１ａの可動が停止する。

次に、シャッター１ｂの可動機構部について説明する。この可動機構部は、シャッター１ｂの可動動力源としてのモータ４１と、減速ギヤ４２と、シャッター１ｂ側のギヤ４３と、シャッター１ｂを回転させる際の軸となる回転軸４４とを有している。

モータ４１、減速ギヤ４２、回転軸４４は、ケース１の内部にマウントされている。シャッター１ｂ側のギヤ４３は、シャッター１ｂの端部に位置し、シャッター１ｂと一体である。回転軸４４は、シャッター１ｂの端部近傍に設けられている。

このような構成により、シャッター１ｂは、回転軸４４を中心として、時計回りに回転することで、開くようになっており、図示しないリミットスイッチや回転のカウンターを制御することで、所定の位置で止まるようになっている。

次に、防塵カバー５の可動機構部について説明する。この可動機構部は、防塵カバー５の可動動力源としてのモータ５１と、減速ギヤ５２と、防塵カバー５側のギヤ５３と、防塵カバー５を回転させる際の軸となる回転軸５４とを有している。

モータ５１、減速ギヤ５２、回転軸５４は、ケース１の内部にマウントされている。防塵カバー５側のギヤ５３は、防塵カバー５の透明な面５ａの端部に位置し、防塵カバー５と一体である。回転軸５４も、透明な面５ａの端部に設けられている。また、ケース１の内部に図示しないリミットスイッチが設けられており、防塵カバー５には、防塵カバー５が所定の位置に達したとき、リミットスイッチに接触するように、突起部５５が設けられている。

このような構成により、モータ５１が回転すると、動力が減速ギヤ５２、防塵カバー５側のギヤ５３を伝達して、防塵カバー５が回転軸５４を中心に回転し、所定の位置に達すると停止する。これにより、非使用時には、ケース１内に収納されていた防塵カバー５が、使用時では、所望の位置までせり上がるようになっている。

図１０に、折り返しミラー４の可動機構部の側面図を示す。折り返しミラー４の可動機構部は、ハウジング６１と、送りねじ６２と、折り返しミラー４を稼働させるためのモータ６３と、減速ギヤ６４と、案内ガイド６５と、ガイド用ピン６６とを有している。

送りねじ６２と、折り返しミラー４を稼働させるためのモータ６３と、減速ギヤ６４と、案内ガイド６５とは、ケース１の内部にマウントされている。

ハウジング６１は折り返しミラー４を保持するためのものである。送りねじ６２および案内ガイド６５は、折り返しミラー４とハウジング６１とを直線動作させるためのものである。送りねじ６２および案内ガイド６５は、折り返しミラー４と表示器２との距離を短くしたり長くしたりする方向（折り返しミラー４から表示器２に向かう方向）と平行である。ガイド用ピン６６は、ハウジング６１に設けられており、ハウジング６１が案内ガイド６５に沿って移動するためのピンである。

このような構成により、モータ６３が回転すると、減速ギヤ６４を伝達して、送りねじ６２が回転する。これにより、折り返しミラー４がハウジング６１ごと、図中左右方向に平行移動するようになっている。

以上説明したように、本実施形態のＨＵＤでは、表示器２と、コンバイナ３と、折り返しミラー４とを有している。

そして、コンバイナ３の表示部３ａに入反射する表示器２の光（映像）の入反射角が例えば４３°と大きいため、表示像１０の下部の光線９ａ、９ｂの光路長（１７０ｍｍ）の方が、表示像１０の上部の光線８ａ、８ｂの光路長（２０９ｍｍ）よりも短くなっている。 光路長が短い方と長い方とでは、短い方が表示像１０ｂの拡大率が小さくなってしまう。

そこで、本実施形態では、コンバイナ３の表示部３ａと、折り返しミラー４とを曲面にして、表示部３ａと折り返しミラー４とにおいて、表示像１０の下部の光線９ａ、９ｂが当たる側のＲ値を、表示像１０の上部の光線８ａ、８ｂが当たる側のＲ値よりも小さくしている（図５参照）。

すなわち、コンバイナ３では、表示部３ａの下側３ｄでの縦Ｒ値（６９６）を、上側３ｃでの縦Ｒ値（９５０）よりも小さくしている。一方、折り返しミラー４では、上側４ａでの横Ｒ値（３００）を、下側での横Ｒ値（３４５）よりも小さくしている。

これにより、Ｒ値が小さいほど拡大率が大きいことから、表示像１０の下側部分における折り返しミラー４およびコンバイナ３での拡大率を、表示像１０の上側部分よりも大きくしている。

このように、本実施形態では、コンバイナ３の表示部３ａでは、上側３ｃと下側３ｄとにおいて、縦Ｒ値を異なる大きさとし、折り返しミラー４では、上側４ａと下側４ｂとにおいて、横Ｒ値を異なる大きさとしている。

この結果、コンバイナ３と折り返しミラー４とを備える場合であって、コンバイナ３の表示部３ａで入反射する光の入反射角α、βが大きくなる場合であっても、表示像１０の上側と下側とにおいて、拡大率が異なるのを抑制することができる。この結果、表示像の歪みを抑制することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、ＨＵＤが防塵カバー５を有する場合を例として説明したが、防塵カバー５を有しない構造とすることもできる。図１１、１２、１３に、本実施形態におけるＨＵＤの断面図を示す。図１１〜１３に示すＨＵＤは、図１〜６に示すＨＵＤに対して、防塵カバー５を省略したものであり、他の構成は図１〜６に示すＨＵＤと同じである。

非使用時では、図１１に示すように、ケース１の内部に、第１実施形態と同様に、コンバイナ３が収納されている。

そして、使用時では、まず、図１２に示すように、第１実施形態と同様に、シャッター１ａ、１ｂが開いた後、コンバイナ３が起き上がり、図１３に示すように、コンバイナ３が上昇する。

本実施形態では、コンバイナ３が上昇した後、図１３に示すように、シャッター１ｂが開いた状態から、少し、戻って、所定の位置で停止するようになっている。

これにより、第１実施形態での防塵カバー５の不透明な面５ｂの代わりに、外光が折り返しミラー４に反射して、運転者の目に入るのを防ぐことができる。

（他の実施形態）
（１）上記した各実施形態では、折り返しミラー４を１つだけ用いた場合を例として説明したが、折り返しミラー４を複数用いることもできる。この場合、少なくとも、１つの折り返しミラーにおいて、上側と下側の横Ｒ値を異なる値とする。例えば、コンバイナのすぐ隣に位置する折り返しミラー、もしくは、その折り返しミラーと表示器との間に位置する折り返しミラーにおいて、上側と下側の横Ｒ値を異なる値とすることができる。

（２）上記した各実施形態では、コンバイナ３において、表示部３ａの上側３ｃと下側３ｄでの縦Ｒ値を異なる大きさとし、折り返しミラー４において、上側４ａと下側４ｂでの横Ｒ値を異なる大きさとする場合を例として説明したが、コンバイナ３において、表示部３ａの上側３ｃと下側３ｄでの横Ｒ値を異なる大きさとし、折り返しミラー４において、上側４ａと下側４ｂでの縦Ｒ値を異なる大きさとすることもできる。

このように、コンバイナ３と折り返しミラー４とのどちらか一方で、縦Ｒ値を異なる大きさとし、他方で横Ｒ値を異なる大きさとすることで、表示像１０に歪みが生じるのを抑制することができる。

ただし、コンバイナ３の表示部３ａの上側３ｃと下側３ｄとにおいて、横Ｒ値を異なる大きさとするよりも、第１、第２実施形態のように、縦Ｒ値を異なる大きさとする場合の方が好ましい。

これは、同じ大きさの像１０をコンバイナ３の表示部３ａに表示する場合では、折り返しミラー４の大きさを小さくすることができ、折り返しミラー４が収納されているケース１を低くして、ＨＵＤをよりコンパクトにすることができるからである。

（３）上記した各実施形態では、コンバイナ３が倒れた状態から起き上がる、いわゆるポップアップタイプのＨＵＤを例として説明したが、コンバイナ３が常に起き上がった状態に固定されているタイプのＨＵＤに対しても、本発明を適用することができる。

本発明の第１実施形態における非使用時のヘッドアップディスプレイの側面図である。 図１のヘッドアップディスプレイが使用状態になる前段階における側面図である。 図１のヘッドアップディスプレイが使用状態になる前段階における側面図である。 図１のヘッドアップディスプレイが使用状態になる前段階における側面図である。 図１のヘッドアップディスプレイが使用状態になったときの側面図である。 使用時における図１中のコンバイナ３の表示部３ａの正面図である。 図１のヘッドアップディスプレイが使用状態になったときの側面図である。 コンバイナ３の可動機構部の側面図である。 シャッター１ａ、１ｂの可動機構部と防塵カバー５の可動機構部の側面図である。 折り返しミラー４の可動機構部の側面図である。 本発明の第２実施形態における非使用時のヘッドアップディスプレイの側面図である。 図９のヘッドアップディスプレイが使用状態になる前段階における側面図である。 図９のヘッドアップディスプレイが使用状態になったときの側面図である。 本発明者が検討したヘッドアップディスプレイの構成を示す側面図である。 使用時における図１４中のコンバイナ３の表示部３ａの正面図である。

符号の説明

１…ケース、２…表示器、
３…コンバイナ、３ａ…表示部、３ｂ…支持部、
３ｃ…表示部の上部、３ｄ…表示部の下部、
４…折り返しミラー、５…防塵カバー、
６ａ、６ｂ、６ｃ…中心光軸、
７…アイレンジ、７ａ…アイレンジの中心、
８、８ａ、８ｂ、８ｃ…像１０の上部の光線、
９、９ａ、９ｂ、９ｃ…像１０の下部の光線、
１１、６１…ハウジング、
１２、２１、３１、４１、５１、６３…モータ、
１３、２２、３２、４２、５２、６４…減速ギヤ、
１４、３４、４４、５４…回転中心軸、
１５…コンバイナ側ギヤ、
２３、６２…送りねじ、
２４、６５…案内ガイド、
２５、６６…案内用ピン、
３３…シャッター１ａ側のギヤ、
４３…シャッター１ｂ側のギヤ、
５３…防塵カバー５側のギヤ。

Claims (3)

1. 光を投射する表示器（２）と、
   車両のフロントガラスよりも運転者側に配置され、前記光が入射されることで、虚像（１０）を表示するコンバイナ（３）とを備えるヘッドアップディスプレイにおいて、
   前記表示器（２）から投射された前記光を反射させて、前記コンバイナ（３）に入射させる反射鏡（４）を有し、
   前記コンバイナ（３）の光が入射する面（３ａ）および前記反射鏡（４）は曲面であり、
   前記コンバイナ（３）と前記反射鏡（４）のどちらか一方は、前記曲面の上側（３ｃ、４ａ）と下側（３ｄ、４ｂ）とにおいて、前記像（１０）の上下方向での曲率半径が異なる大きさであり、前記コンバイナ（３）と前記反射鏡（４）の他方は、前記曲面の上側（３ｃ、４ａ）と下側（３ｄ、４ｂ）とにおいて、前記像（１０）の左右方向での曲率半径が異なる大きさであることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
2. 前記コンバイナ（３）は、前記曲面の上側（３ｃ）と下側（３ｄ）とにおいて、前記像（１０）の上下方向での曲率半径が異なる大きさであり、前記反射鏡（４）は、前記曲面の上側（４ａ）と下側（４ｂ）とにおいて、前記像（１０）の左右方向での曲率半径が異なる大きさであ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。
3. 前記コンバイナ（３）を起こした状態や、前記コンバイナ（３）を倒した状態とするように、前記コンバイナ（３）を回動させる回動手段（１２、１３、１４、１５、１６、１７）を有することを特徴とする請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ。
   
   

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