JP6520675B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

この明細書による開示は、移動体の乗員によって視認可能な虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、表示器から射出された画像の光が投影されるコンバイナを備える車両用のヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置）が開示されている。このＨＵＤ装置には、コンバイナの位置決め作業を容易にするため、車両の横方向におけるコンバイナの位置を調整可能にする横方向位置調整機構と、車両の縦方向におけるコンバイナの位置を調整可能にする縦方向位置調整機構とが設けられている。

特開平９−６６７５７号公報

さて、近年のＨＵＤ装置には、多種多様な情報を虚像表示によって乗員に通知することが求められてきている。ここで、特許文献１のＨＵＤ装置では、横方向及び縦方向の位置調整機構によってコンバイナの位置が調整されても、虚像の結像位置及び大きさは、微調整される程度である。このように、特許文献１のＨＵＤ装置では、情報を通知する虚像の結像位置、又は虚像を表示可能な範囲の大きさを顕著に変更することは、実質的に不可能である。そのため、乗員は、ＨＵＤ装置によって提示された情報を認識し損ねる虞があった。

本開示は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、情報を通知する画像を、乗員によって的確に気づかれるように虚像表示することが可能なＨＵＤ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、開示された第一の態様は、移動体（Ａ）に搭載され、移動体の乗員（Ｄ）によって視認可能な虚像（６０）を表示するＨＵＤ装置であって、虚像として結像される画像（７０）の光を射出する表示器（４０，２４０）と、凹面状に形成されることで投影された画像を拡大した虚像を表示させる投影面部（３０，２３０，３３０）を複数有し、各投影面部の拡大率が互いに異なっている投影部材（２０，２２０，３２０）と、投影部材を変位させることにより、表示器から射出された光が投影される投影範囲（ＰＡ１）に配置する投影面部を変更する変位機構（９０，２９０）と、を備えるＨＵＤ装置とされている。

この態様における投影部材には、拡大率の異なる投影面部が複数設けられている。故に、投影範囲に配置されて表示器から射出された光の投影される投影面部が変更機構による投影部材の変位によって変更されれば、虚像の拡大率の変更により、ひいては虚像の結像位置が明確に変更され得る。

このようなＨＵＤ装置であれば、投影面部の変更により、画像の光が虚像として結像される結像位置を、この画像によって乗員に通知される情報の特性に応じて、切り替えることが可能となる。したがって、ＨＵＤ装置は、情報を通知する画像を、乗員によって的確に気づかれるように虚像表示することができる。

また、開示された第二の態様は、移動体（Ａ）に搭載され、移動体の乗員（Ｄ）によって視認可能な虚像（６０）を表示するＨＵＤ装置であって、虚像として結像される画像（７０）の光を射出する表示器（２４０）と、画像の光が投影される投影面部（４３０）を有し、画像の虚像を表示させる複数設けられた投影部材（４２１〜４２３）と、投影部材を変位させることにより、表示器から射出された光が投影される投影範囲（ＰＡ１）に位置する投影面部の面積を増減させる変位機構（４９０）と、を備え、変位機構（４９０）は、複数の投影部材を個別に変位させることにより、投影範囲内に位置する各投影面部の面積の総和を増減させ、表示器によって投影される画像に関連付けられた面積が投影範囲内に位置するように、投影部材を変位させるＨＵＤ装置とされている。

この態様によれば、変位機構による投影部材の変位により、投影範囲に配置されて表示器から射出された光の投影される投影面部の面積が増減される。こうした投影面部の面積の拡縮により、虚像を表示可能な範囲の大きさが明確に変更され得る。このようなＨＵＤ装置であれば、虚像として結像される画像の大きさ又は表示位置を、この画像によって乗員に通知される情報の特性に応じて、変更することが可能となる。したがって、ＨＵＤ装置は、情報を通知する画像を、乗員によって的確に気づかれるように虚像表示することができる。

尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。

第一実施形態のＨＵＤ装置において、運転席から見た第一表示モードによる虚像表示を示す正面図である。 ＨＵＤ装置の構成を模式的に示す断面図である。 運転席から見た第二表示モードによる虚像表示を示す正面図である。 コンバイナの構成を示す正面図である。 ＨＵＤ装置の電気系の構成を示すブロック図である。 第二実施形態のＨＵＤ装置において、運転席から見た第一表示モードによる虚像表示を示す正面図である。 運転席から見た第二表示モードによる虚像表示を示す正面図である。 ＨＵＤ装置の構成を模式的に示す断面図である。 第三実施形態のＨＵＤ装置において、運転席から見た第三表示モードによる虚像表示を示す正面図である。 ＨＵＤ装置の構成を模式的に示す断面図である。 第四実施形態のＨＵＤ装置において、運転席から見た第一表示モードによる虚像表示を示す正面図である。 運転席から見た第二表示モードによる虚像表示を示す正面図である。 ＨＵＤ装置の電気系の構成を示すブロック図である。 第五実施形態のＨＵＤ装置において、運転席から見た第一表示モードによる虚像表示を示す正面図である。 運転席から見た第二表示モードによる虚像表示を示す正面図である。 ＨＵＤ装置の構成を模式的に示す断面図である。

以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、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。

（第一実施形態）
図１〜図４に示す本開示の第一実施形態によるＨＵＤ装置１００は、車両Ａに搭載されている。ＨＵＤ装置１００は、車両Ａの乗員である運転者Ｄによって視認可能な種々の虚像６０を表示する。ＨＵＤ装置１００は、運転者Ｄの正面に配置されている。ＨＵＤ装置１００の本体部分は、車両Ａのインシツルメントパネル１１に収容されている。

ＨＵＤ装置１００は、コンバイナ２０、表示器４０、ハウジング５０、回転機構９０、及び制御回路８０（図５参照）等によって構成されている。

コンバイナ２０は、車両Ａのウインドシールド１３から、運転者Ｄの着座する運転席側へ離れた位置に、ウインドシールド１３とは別体で設けられている。コンバイナ２０は、入射する光の一部を透過し、他の一部を反射するハーフミラーである。コンバイナ２０は、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、及びガラス等の透光性材料の板材により、楕円形の板状に形成されている。コンバイナ２０は、凹面状に湾曲している。コンバイナ２０には、回転支持部２５及び複数の投影面部３０が設けられている。

回転支持部２５は、コンバイナ２０の中央（中心）に形成されている。回転支持部２５は、ハウジング５０に取り付けられている。コンバイナ２０は、回転支持部２５によって規定される仮想の回転軸線ＲＡを中心として、ハウジング５０によって回転変位可能に支持されており、ハウジング５０に対して相対回転する。回転軸線ＲＡは、車両Ａの前後方向に沿っており、車両Ａが載置された地面と概ね水平な姿勢とされている。

複数の投影面部３０は、コンバイナ２０の両面のうちで運転席側を向く一方の面に形成されている。各投影面部３０は、それぞれ凹面状に形成されている。複数の投影面部３０のうちの一部には、虚像６０として結像される種々の画像７０の光が投影される。画像７０の光が投影された特定の投影面部３０（以下、選択投影面部３０ｓ）は、この画像７０の光を運転者Ｄへ向けて反射させる。その結果、投影された画像７０を拡大した虚像６０が、選択投影面部３０ｓよりも遠い位置に、運転者Ｄによって視認可能に表示される。

コンバイナ２０は、複数（四つ）の近傍投影面部３２と、複数（二つ）の遠方投影面部３１とを、投影面部３０として有している。各近傍投影面部３２は、コンバイナ２０の内周面うちで、回転支持部２５を中心とした真円状の領域に形成されている。各近傍投影面部３２は、回転支持部２５を中心として、周方向に９０°ずつずらされた配置にて、コンバイナ２０に並んで規定されている。各近傍投影面部３２の各隅部分は、互いに重なっている。一対の近傍投影面部３２は、コンバイナ２０の短軸方向において、回転支持部２５を挟んで位置している。残りの一対の近傍投影面部３２は、コンバイナ２０の長軸（長手）方向において、回転支持部２５を挟んで位置している。一対の遠方投影面部３１は、コンバイナ２０の長軸方向において、回転支持部２５を挟んで、各近傍投影面部３２の外周側に位置している。

近傍投影面部３２及び遠方投影面部３１は、互いに異なった曲率で凹面状に湾曲している。そのため、近傍投影面部３２及び遠方投影面部３１は、互いに異なった拡大率を備えた凹面鏡として機能する。具体的に、遠方投影面部３１の曲率は、近傍投影面部３２の曲率よりも大きい値に規定されている。故に、遠方投影面部３１の拡大率は、近傍投影面部３２の拡大率よりも大きい。

以上のコンバイナ２０は、ハウジング５０に対する回転により、投影範囲ＰＡ１に配置させる選択投影面部３０ｓを、複数の近傍投影面部３２及び遠方投影面部３１のうちで変更する。投影範囲ＰＡ１にある選択投影面部３０ｓは、インシツルメントパネル１１の上面から突き出した状態で、運転席側を向いている。選択投影面部３０ｓには、表示器４０から射出された画像７０の光が投影される。近傍投影面部３２に投影される画像７０の光と、遠方投影面部３１に投影される画像７０の光は、互いに異なる結像位置にて、虚像６０として結像される。

具体的には、コンバイナ２０が車両Ａの上下方向に短軸を沿わせた姿勢で固定されている場合（図１参照）、投影範囲ＰＡ１には、一つの近傍投影面部３２が配置されている。この近傍投影面部３２に投影された画像７０の光は、例えば近傍投影面部３２から０．５メートル程度前方に、近傍虚像６２として結像される。

一方、コンバイナ２０が車両Ａの上下方向に長軸を沿わせた姿勢で固定されている場合（図３参照）、一つの近傍投影面部３２に加えて一つの遠方投影面部３１が投影範囲ＰＡ１に配置されている。遠方投影面部３１に投影された画像７０の光は、例えば遠方投影面部３１から１．５メートル程度前方に、遠方虚像６１として結像される。

尚、ＨＵＤ装置１００において、コンバイナ２０の短軸が車両Ａの上下方向に沿った状態を「第一表示モード」といい、コンバイナ２０の長軸が車両Ａの上下方向に沿った状態を「第二表示モード」という。第二表示モードにおいて、ＨＵＤ装置１００は、遠方虚像６１及び近傍虚像６２を共に運転者に視認させることが可能となる。遠方虚像６１は、運転者Ｄからの見かけ上において、近傍虚像６２よりも上方に表示される。

表示器４０は、投影範囲ＰＡ１に配置された選択投影面部３０ｓへ向けて、画像７０の光を射出する構成である。表示器４０は、車両Ａの前後方向において、コンバイナ２０の後方に配置されている。表示器４０は、液晶パネル４１及び投影光源４３等によって構成されている。

液晶パネル４１は、表示面４２を有している。表示面４２は、矩形の平板状に形成されている。表示面４２には、多数の画素が二次元状に配列されている。各画素には、赤色、緑色、及び青色のサブ画素が設けられている。液晶パネル４１は、サブ画素の光の透過率を制御することにより、表示面４２上に種々の画像７０をカラー表示可能である。尚、以下の説明では、表示面４２上に形成された画像７０を、特に「中間画像７０ｂ」と記載する。

投影光源４３は、白色の光源光を放射する複数のＬＥＤと、各ＬＥＤから放射された光を液晶パネル４１へ導光するプリズムとを有している。各ＬＥＤから放射された光は、表示面４２の背面側に導光され、表示面４２に形成された中間画像７０ｂを透過照明する。表示面４２を通過した光は、投影範囲ＰＡ１にある選択投影面部３０ｓに投影される。

ハウジング５０は、樹脂材料によって箱状に形成されたＨＵＤ装置１００の筐体である。ハウジング５０は、表示器４０及び制御回路８０（図５参照）等を収容している。ハウジング５０は、運転者Ｄから視認され難いように、インシツルメントパネル１１に収容されている。ハウジング５０の上面は、インシツルメントパネル１１の上面と一体的に視認されるよう、インシツルメントパネル１１と色及び質感を揃えられている。ハウジング５０には、投射開口５１及びコンバイナ支持部５３が設けられている。

投射開口５１は、ハウジング５０を構成する複数の壁部のうちで、表示面４２から選択投影面部３０ｓへ向けて射出される光の照射範囲に形成された貫通開口である。投射開口５１には、透光性の樹脂材料によって板状に形成された蓋部材５２が嵌め込まれている。蓋部材５２は、画像７０の光の透過を許容しつつ、投射開口５１を物理的に塞ぐことにより、ハウジング５０内への塵及び埃の侵入を防いでいる。

コンバイナ支持部５３は、ハウジング５０の壁部に形成された軸受部である。コンバイナ支持部５３は、コンバイナ２０の回転軸線ＲＡを車両Ａの前後方向に沿わせた姿勢にて、回転支持部２５の軸方向の両端を軸受支持している。コンバイナ支持部５３による回転支持部２５の支持により、コンバイナ２０は、ハウジング５０に対して回転変位可能となる。その結果、複数の投影面部３０のうちで、投影範囲ＰＡ１から退避した位置にある各投影面部（以下、退避投影面部）３０ｒは、少なくとも一部がハウジング５０に収容される。

回転機構９０は、回転軸線ＲＡを中心にコンバイナ２０を回転変位させる機構である。回転機構９０は、コンバイナ２０を回転変位させることで、投影範囲ＰＡ１に配置する選択投影面部３０ｓを、複数の投影面部３０のうちで切り替えることができる。加えて回転機構９０は、コンバイナ２０を回転変位させることにより、投影範囲ＰＡ１に配置する投影面部３０の数を増減させることができる。回転機構９０は、ステッピングモータ９１及び減速ギア部９２等によって構成されている。

ステッピングモータ９１は、例えば永久磁石型モータであり、コンバイナ２０を変位させるための回転力を出力軸から出力する。減速ギア部９２は、一つ又は複数の伝達ギアを噛合させた構成である。減速ギア部９２は、ステッピングモータ９１の回転を減速させつつ、回転支持部２５に伝達する。回転機構９０は、ステッピングモータ９１の出力軸の回転により、コンバイナ２０を、９０°ずつ回転変位させて、第一表示モードと第二表示モードとを順に切り替える。

制御回路８０は、図５及び図２に示すように、ＨＵＤ装置１００による表示を制御する回路である。制御回路８０は、プロセッサ、ＲＡＭ、及び記憶媒体等を有するマイクロコントローラ８１を主体に構成されている。制御回路８０は、液晶パネル４１及び投影光源４３、並びにステッピングモータ９１に加えて、車両Ａに搭載された表示制御装置８８と接続されている。

表示制御装置８８は、車両Ａに搭載された通信バス８９と接続されている。通信バス８９には、種々の搭載センサによる検出結果に基づいた車両Ａの情報が出力されている。表示制御装置８８は、通信バス８９を通じて車両Ａの情報を取得する。表示制御装置８８は、取得した車両Ａの情報を運転者Ｄに通知するための画像７０を選定する。加えて表示制御装置８８は、取得した車両Ａの情報の特性に基づき、選定した画像７０の投影に適した投影面部３０が投影範囲ＰＡ１に配置されるよう、第一表示モード及び第二表示モードのいずれを用いるのかを設定する。表示制御装置８８は、選択した投影面部３０に、選定した画像７０を投影させるための制御信号を、制御回路８０へ出力する。

制御回路８０は、表示制御装置８８から出力された制御信号に従い、液晶パネル４１の表示制御、及び投影光源４３の発光制御を実施する。加えて制御回路８０は、回転機構９０によるコンバイナ２０の回転制御を実施する。これにより回転機構９０は、表示器４０によって投影される画像７０に関連付けられた選択投影面部３０ｓを選択し、この選択投影面部３０ｓが投影範囲ＰＡ１に配置されるよう、ステッピングモータ９１の作動を制御する。

以上の制御回路８０及び表示制御装置８８による制御に基づき、ＨＵＤ装置１００が表示する虚像６０の詳細をさらに説明する。

図３に示すように、緊急度及び重要度の少なくとも一方が高く、運転者Ｄ（図２参照）に直ちに認識して欲しい情報がある場合、ＨＵＤ装置１００は、第二表示モードとされる。そして、緊急度又は重要度の高い情報を通知する画像７０が、遠方虚像６１として表示される。例えば、道案内表示及び予防安全表示等に係る画像７０が、遠方投影面部３１と関連付けられており、この遠方投影面部３１に投影される。具体的には、右左折するポイントを通知するターンバイターン画像７１等が、道案内表示の遠方虚像６１として表示される。また、車両Ａに搭載された衝突被害軽減（自動）ブレーキの作動を通知するＡＥＢ（Autonomous Emergency Braking）インジケータ画像等が、予防安全表示の遠方虚像６１として表示される。これらの画像７０は、通知する情報が有効な期間に限って一時的に表示され、有効な期限の経過によって消灯される。こうして遠方虚像６１の表示が終了すると、ＨＵＤ装置１００は、第一表示モードへと戻される。

一方で、緊急度又は重要度の高い情報が無い場合、ＨＵＤ装置１００装置は、第一表示モードとされる。そして、図１及び図３にそれぞれ示す第一表示モード及び第二表示モードの両方において、主に車両Ａの状態を通知する画像７０が、近傍虚像６２として表示される。例えば、車両Ａの走行速度を示す車速画像７２、及び車両Ａの瞬間燃費に基づくエコドライブインジケータ画像等が、近傍投影面部３２と関連付けられており、投影範囲ＰＡ１に配置された近傍投影面部３２に投影される。

ここまで説明した第一実施形態のコンバイナ２０には、拡大率の異なる投影面部３０が複数設けられている。故に、投影範囲ＰＡ１に配置される選択投影面部３０ｓが回転機構９０によるコンバイナ２０の回転変位によって変更されれば、虚像６０の拡大率の変更により、ひいては虚像６０の結像位置が明確に変更され得る。

このようなＨＵＤ装置１００であれば、投影面部３０の変更により、画像７０の光が虚像６０として結像される結像位置を、この画像７０によって乗員に通知される情報の特性に応じて、切り替えることが可能となる。したがって、ＨＵＤ装置１００は、情報を通知する画像７０を、乗員によって的確に気づかれるように虚像表示することができる。

加えて第一実施形態では、画像７０の光が投影されない退避投影面部３０ｒは、少なくとも一部がハウジング５０に収容される。以上によれば、虚像表示に使用されていない退避投影面部３０ｒが目立ち難くなるので、複数の投影面部３０をコンバイナ２０に規定する構成であっても、見映えの悪化は防止され得る。

また第一実施形態のＨＵＤ装置１００は、緊急度又は重要度の高い情報を報知する場合に、第二表示モードへの切り替えによって、投影範囲ＰＡ１に遠方投影面部３１を追加配置することが可能である。こうした構成のＨＵＤ装置１００は、運転者Ｄの中心視野又はその近傍に遠方虚像６１を出現させる表示により、運転者Ｄの注意を惹いて、運転者Ｄに的確に情報を伝えることができる。

さらに第一実施形態では、回転機構９０は、コンバイナ２０を回転させるという単純な動きだけで、虚像６０の拡大率、ひいては虚像６０の結像位置の変更を実現している。このように、回転軸線ＲＡ周りに複数の投影面部３０を並べて、回転機構９０で回転させる形態であれば、ＨＵＤ装置１００は、構成の複雑化を回避しつつ、運転者Ｄに的確に気づかれるような虚像表示を行うことができる。

加えて第一実施形態では、多種の画像７０と各投影面部３０とがそれぞれ関連付けられているため、運転者Ｄに情報を通知する各画像７０の結像位置は、その情報を通知するのに好適な位置となり得る。故に、ＨＵＤ装置１００は、情報を通知する画像７０を、運転者によって的確に気づかれるように表示可能となる。

尚、第一実施形態において、コンバイナ２０が「投影部材」に相当し、回転機構９０が「変位機構」に相当し、車両Ａが「移動体」に相当し、運転者Ｄが「乗員」に相当する。

（第二実施形態）
図６〜図８に示す第二実施形態のＨＵＤ装置２００は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態によるＨＵＤ装置２００は、コンバイナ２２０、表示器２４０、ハウジング２５０、及び昇降機構２９０と、第一実施形態と実質同一の制御回路８０（図５参照）等とによって構成されている。コンバイナ２２０、表示器２４０、ハウジング２５０、及び昇降機構２９０は、第一実施形態の各要素２０，４０，５０，９０（図２参照）に相当する構成である。

コンバイナ２２０は、三つの楕円形を長軸方向に繋ぎ合わせた形状に形成されている。各楕円形状の部分は、それぞれ凹面状に湾曲している。コンバイナ２２０には、スライド嵌合部２２５及び複数（三つ）の投影面部２３０が設けられている。スライド嵌合部２２５は、車両Ａの上下方向に沿ってスライド変位可能に、ハウジング２５０に取り付けられている。コンバイナ２２０は、ハウジング２５０及びインシツルメントパネル１１から上方へのせり出し量を変化させることができる。

複数の投影面部２３０には、正面投影面部２３１、左方投影面部２３２、及び右方投影面部２３３が含まれている。正面投影面部２３１は、車両Ａの幅方向に並ぶ三つの楕円形状の部分のうちで、最も面積の大きい中央の楕円形状の部分に形成されている。左方投影面部２３２は、運転者Ｄから見て、正面投影面部２３１の左側に位置する楕円板状の部分に形成されている。右方投影面部２３３は、運転者Ｄから見て、正面投影面部２３１の右側に位置する楕円板状の部分に形成されている。左方投影面部２３２及び右方投影面部２３３の各面積は、互いに実質同一であり、正面投影面部２３１の面積よりも小さい。左方投影面部２３２及び右方投影面部２３３の各中心は、正面投影面部２３１の中心よりも下方に位置している。

正面投影面部２３１と左方投影面部２３２及び右方投影面部２３３とは、互いに異なった曲率で凹面状に湾曲しており、互いに異なった拡大率を備えた凹面鏡として機能する。第二実施形態では、正面投影面部２３１の拡大率は、左方投影面部２３２及び右方投影面部２３３の各拡大率よりも大きい値に設定されている。一方、左方投影面部２３２及び右方投影面部２３３は、実質同一の曲率で凹面状に湾曲しており、実質同一の拡大率を備えている。

コンバイナ２２０は、ハウジング２５０に対する上下方向へのスライド変位により、投影範囲ＰＡ１に配置させる選択投影面部２３０ｓを変更すると共に、投影範囲ＰＡ１に位置する正面投影面部２３１の面積を増減させる。具体的に、コンバイナ２２０が最も下方に降下している場合（図６参照）、三つの投影面部２３０のうちで正面投影面部２３１のみが選択投影面部２３０ｓとして投影範囲ＰＡ１に配置されている。この場合、左方投影面部２３２及び右方投影面部２３３は、退避投影面部２３０ｒとして、ハウジング２５０に収容されている。加えて正面投影面部２３１は、上方の領域のみをハウジング２５０から上方へ突出させており、投影範囲ＰＡ１から外れた位置にある下方の領域を退避領域２３１ｒとして、ハウジング２５０に収容させた状態としている。

以上のような第一表示モードにおいて、正面投影面部２３１に投影された画像７０の光は、例えば正面投影面部２３１から１．５メートル程度前方に、正面虚像２６１として結像される。例えば車速画像７２等の車両Ａの状態を通知する画像７０が、正面虚像２６１として表示される。

一方、コンバイナ２２０が最も上方に上昇している場合（図７参照）、正面投影面部２３１、左方投影面部２３２、及び右方投影面部２３３の全てが選択投影面部２３０ｓとして投影範囲ＰＡ１に配置されている。加えて正面投影面部２３１の概ね全体が、ハウジング２５０から上方へせり出した状態とされ、投影範囲ＰＡ１内に配置されている。

以上のような第二表示モードでは、正面投影面部２３１の面積の増加により、ウインドシールド１３前方の空間において正面虚像２６１を表示可能な範囲が上方に拡大される。その結果、正面虚像２６１として同時に表示する画像７０の数を増やす、又は正面虚像２６１として表示する画像７０のサイズを拡大することが可能になる。例えば、車速画像７２に加えて、ターンバイターン画像７１等が正面虚像２６１として表示される。

また、左方投影面部２３２及び右方投影面部２３３に投影された画像７０の光は、それぞれ左方虚像２６３及び右方虚像２６４として結像される。左方虚像２６３は、運転者Ｄの正面から左方向へずれた位置であって、左方投影面部２３２から０．７メートル程度の位置に、前後の奥行きを持って結像される。右方虚像２６４は、運転者Ｄの正面から右方向へずれた位置であって、右方投影面部２３３から０．７メートル程度の位置に、前後の奥行きを持って結像される。

左方虚像２６３及び右方虚像２６４としては、例えば、運転支援システムにて区画線が正しく認識されているか否かを示す区画線インジケータ画像７４ａが表示される。加えて、前側方から接近する歩行者を通知する歩行者警告画像７４ｂ、及び隣接車線を走行する後続車の接近を通知するブラインドスポットモニタ（ＢＳＭ）画像７４ｃ等が、左方虚像２６３及び右方虚像２６４として表示される。

表示器２４０は、第一実施形態の表示器４０（図１参照）よりも幅方向に広角に画像７０の光を照射することが可能である。こうした構成により、第二表示モードにおいて、正面投影面部２３１に加えて、インシツルメントパネル１１から上方へ突き出した左方投影面部２３２及び右方投影面部２３３にも、表示器２４０は、画像７０の光を照射することが可能である。

ハウジング２５０には、投射開口２５１及びスライド支持部２５３が形成されている。投射開口２５１は、表示器２４０から射出された光がインシツルメントパネル１１からせり出した左方投影面部２３２及び右方投影面部２３３に照射されるように、ハウジング２５０の壁部に形成された貫通開口である。投射開口２５１は、透光性の蓋部材２５２によって塞がれている。

スライド支持部２５３は、コンバイナ２２０を上下方向に沿って変位可能に支持している。スライド支持部２５３には、上下方向に沿って延伸する一対のガイド溝２５４が形成されている。各ガイド溝２５４は、コンバイナ２２０の幅方向の両側に位置するハウジング２５０の側壁に一つずつ設けられている。コンバイナ２２０は、ガイド溝２５４に沿って上下方向に昇降可能である。

昇降機構２９０は、コンバイナ２２０を上下方向に昇降させることで、投影範囲ＰＡ１に配置する投影面部２３０の変更と、投影範囲ＰＡ１に配置される正面投影面部２３１の面積の増減とを実現する機構である。昇降機構２９０は、制御回路８０（図５参照）からの出力信号に従い、表示器２４０によって投影される画像７０に関連付けられた選択投影面部２３０ｓが投影範囲ＰＡ１に配置されるように、コンバイナ２２０を上下方向へスライド変位させる。加えて昇降機構２９０は、表示器２４０によって投影される画像７０に関連付けられた面積が投影範囲ＰＡ１内に位置するように、コンバイナ２２０を上下方向へスライド変位させる。

昇降機構２９０は、例えば一組の螺子軸及び螺子ナットと、モータ２９１等とによって構成されている。螺子軸は、ガイド溝２５４に沿って上下方向に延伸している。螺子ナットは、螺子軸と螺合しており、コンバイナ２２０に固定されている。螺子ナットは、回転する螺子軸に沿って、コンバイナ２２０と一体的に移動可能である。モータ２９１は、サーボモータ又はステッピングモータ等であり、螺子軸に回転を伝えることができる。昇降機構２９０は、モータ２９１によって螺子軸を回転させることにより、ガイド溝２５４に沿ったコンバイナ２２０のスライド変位を可能にしている。

ここまで説明した第二実施形態でも、昇降機構２９０によるコンバイナ２２０のスライド変位によって選択投影面部２３０ｓが変更されるため、第一実施形態と同様に、虚像６０の結像位置は、明確に変更され得る。したがって、ＨＵＤ装置２００は、情報を通知する画像７０を、乗員によって的確に気づかれるように虚像表示することができる。

加えて第二実施形態では、昇降機構２９０によるコンバイナ２２０のスライド変位により、投影範囲ＰＡ１に配置される正面投影面部２３１の面積が増減される。こうした正面投影面部２３１の面積の拡縮によれば、虚像６０を表示可能な範囲の大きさが明確に変更され得る。このようなＨＵＤ装置２００であれば、虚像６０として結像される画像７０の大きさ又は表示位置を、この画像７０によって乗員に通知される情報の特性に応じて、変更することが可能となる。したがって、ＨＵＤ装置２００は、情報を通知する画像７０を、乗員によって的確に気づかれるように虚像表示することができる。

また第二実施形態では、正面投影面部２３１のうちで画像７０の光が投影されない退避領域２３１ｒは、ハウジング２５０に収容されている。以上によれば、虚像表示に使用されていない退避領域２３１ｒが目立ち難くなる。故に、投影範囲ＰＡ１に配置する正面投影面部２３１の面積を増減させる構成であっても、見映えの悪化は防止され得る。尚、第二実施形態において、コンバイナ２２０が「投影部材」に相当し、昇降機構２９０が「変位機構」に相当する。

（第三実施形態）
図９及び図１０に示す第三実施形態のＨＵＤ装置３００は、第一実施形態の別の変形例である。第三実施形態によるＨＵＤ装置３００は、第一実施形態のコンバイナ２０（図１参照）に相当する構成として、円板状に形成されたコンバイナ３２０を備えている。コンバイナ３２０は、ハウジング５０によって回転変位可能に支持される回転支持部２５と、複数（四つ）の投影面部３３０とを有している。

複数の投影面部３３０には、遠方投影面部３３１及び近傍投影面部３３２が二つずつ含まれている。遠方投影面部３３１及び近傍投影面部３３２は、回転支持部２５によって規定される回転軸線ＲＡ周りの周方向に、交互に並んでいる。遠方投影面部３３１及び近傍投影面部３３２は、互いに重ならないように規定されている。遠方投影面部３３１及び近傍投影面部３３２の各面積は、互いに実質同一である。遠方投影面部３３１と近傍投影面部３３２とは、互いに異なった曲率で凹面状に湾曲しており、互いに異なった拡大率を備えた凹面鏡として機能する。

回転機構９０は、各投影面部３３０の中心が回転軸線ＲＡの直上に位置するようコンバイナ３２０を９０°ずつ回転変位させることにより、第一表示モードと第二表示モードとを順に切り替えることができる。故に、四つの投影面部３３０のうちで回転軸線ＲＡの直上に位置する一つが選択投影面部３３０ｓとして投影範囲ＰＡ１内に位置し、回転軸線ＲＡの直下に位置する他の一つが退避投影面部３３０ｒとしてハウジング５０に収容された状態となる。第一表示モードでは、選択投影面部３３０ｓとされた近傍投影面部３３２への画像７０の光の投影により、近傍虚像６２が表示される。また第二表示モードでは、選択投影面部３３０ｓとされた遠方投影面部３３１への画像７０の光の投影により、遠方虚像６１が表示される。

さらに回転機構９０は、コンバイナ３２０を継続的に回転させる第三表示モードを実現する。第三表示モードにおいて、表示器４０は、制御回路８０（図５参照）の出力信号に基づき、コンバイナ３２０の回転に合わせて、画像７０の光を投影範囲ＰＡ１へ向けて照射する。詳記すると、表示器４０は、遠方投影面部３３１及び近傍投影面部３３２の各中心が回転軸線ＲＡの直上に位置するタイミングで、投影光源４３をパルス発光させることにより、投影範囲ＰＡ１に位置する投影面部３３０に画像７０の光を投影する。画像７０の光は、拡大率の異なった遠方投影面部３３１及び近傍投影面部３３２に交互に投影される。その結果、一つの画像７０が、遠方虚像６１及び近傍虚像６２として交互に表示される。このような原理により、第三表示モードでは、周期的に結像位置の変化する虚像６０の表示が実現される。結像位置の変化する虚像６０としては、車両Ａに搭載された衝突被害軽減（自動）ブレーキの作動を通知又は予告するＡＥＢ（Autonomous Emergency Braking）インジケータ画像７１ａ等、予防安全に係る画像７０が表示される。

ここまで説明した第三実施形態でも、コンバイナ３２０の回転変位によって選択投影面部３３０ｓが変更されるため、第一実施形態と同様に、虚像６０の結像位置は、明確に変更され得る。したがって、ＨＵＤ装置３００は、情報を通知する画像７０を、乗員によって的確に気づかれるように虚像表示することができる。

加えて第三実施形態の第三表示モードでは、運転者Ｄの見かけ上において、虚像６０が奥行き方向に移動する。このような虚像６０の動きによれば、ＨＵＤ装置３００は、運転者Ｄの注意を引いて、緊急性の高い情報を運転者Ｄに確実に気づかせることができる。尚、第三実施形態では、コンバイナ３２０が「投影部材」に相当する。

（第四実施形態）
図１１〜図１３に示す第四実施形態のＨＵＤ装置４００は、第二実施形態の変形例である。第四実施形態によるＨＵＤ装置４００には、複数（三つ）のコンバイナ４２１〜４２３が設けられている。加えてＨＵＤ装置４００は、各コンバイナ４２１〜４２３を個別に昇降させる昇降機構４９０と、各コンバイナ４２１〜４２３及び昇降機構４９０を収容するハウジング４５０とを備えている。各コンバイナ４２１〜４２３、昇降機構４９０、及びハウジング４５０は、それぞれ第二実施形態のコンバイナ２２０、昇降機構２９０、及びハウジング２５０（図８参照）に相当する構成である。

センタコンバイナ４２１、サイドコンバイナ４２２、及びサイドコンバイナ４２３は、それぞれ投影面部４３０を有するハーフミラーである。各投影面部４３０の曲率は、実質同一とされている。故に、各投影面部４３０は、実質的に同一の拡大率を備えた凹面鏡として機能する。各コンバイナ４２１〜４２３は、各投影面部４３０を運転席側へ向けた姿勢で、インシツルメントパネル１１の上縁に沿って車両Ａの幅方向に並べられている。各コンバイナ４２１〜４２３は、個別に昇降可能な状態でハウジング４５０に取り付けられている。

センタコンバイナ４２１は、二つのサイドコンバイナ４２２，４２３の間に配置されており、運転者Ｄ（図８参照）の正面に位置している。センタコンバイナ４２１には、正面投影面部４３１が投影面部４３０として規定されている。正面投影面部４３１に投影された画像７０の光は、正面虚像４６１として正面投影面部４３１の前方に結像される。

サイドコンバイナ４２２，４２３は、車両Ａの幅方向において、センタコンバイナ４２１の両側に一つずつ配置されている。運転者Ｄ（図８参照）から見てセンタコンバイナ４２１の左側に位置するサイドコンバイナ４２２には、左方投影面部４３２が投影面部４３０として規定されている。運転者Ｄから見てセンタコンバイナ４２１の右側に位置するサイドコンバイナ４２３には、右方投影面部４３３が投影面部４３０として規定されている。左方投影面部４３２及び右方投影面部４３３に投影された画像７０の光は、それぞれ左方虚像４６３及び右方虚像４６４として、正面虚像４６１から左右にずれた位置に結像される。

昇降機構４９０は、各コンバイナ４２１〜４２３を上下方向へ個別にスライド変位させることにより、ハウジング４５０からせり出して投影範囲ＰＡ１内に位置する各投影面部４３０の面積の総和を増減させる。昇降機構４９０による昇降により、各投影面部４３０のうちで投影範囲ＰＡ１から外れた位置にある退避領域４３０ｒは、ハウジング４５０に収容される。昇降機構４９０は、例えば螺子軸、螺子ナット、及びモータ４９１ａ〜４９１ｃ等によって構成された螺子機構部を三組有している。各螺子機構部は、三つのコンバイナ４２１〜４２３のうちの一つを、各モータ４９１ａ〜４９１ｃの回転により、それぞれスライド変位させることができる。

昇降機構４９０は、制御回路８０からの出力信号に基づき、センタコンバイナ４２１を昇降させ、投影範囲ＰＡ１内に配置される正面投影面部４３１の面積を増減させる。以上により、正面投影面部４３１は、表示器２４０によって投影される画像７０に関連付けられた面積を、投影範囲ＰＡ１内に位置させるようになる。こうした正面投影面部４３１には、例えば、車速画像４７２の光が投影される。

車速画像４７２は、現在の車両Ａの走行速度を、走行中の道路の制限速度と対比して示す画像７０である。車速画像４７２が表示される場合、投影範囲ＰＡ１内に位置する正面投影面部４３１の面積は、車両Ａの走行速度に関連付けられる。故に、昇降機構４９０は、インシツルメントパネル１１からの正面投影面部４３１のせり出し量を、車両Ａの走行速度に応じて、連続的に増減させる。車速画像４７２には、走行速度に応じて上方へ向けて伸びる一対のバー画像部４７２ａ，４７２ｂが含まれている。走行速度の上昇に合わせて正面投影面部４３１が上方へ拡張されるため、正面虚像４６１を表示可能な範囲の大きさも、空間中にて上方へ拡大される。故に、走行速度に応じて上方へ延伸するバー画像部４７２ａ，４７２ｂの虚像表示が可能になる。

加えて昇降機構４９０は、左方虚像４６３及び右方虚像４６４を表示する場合に、各サイドコンバイナ４２２，４２３を上昇させる作動を行い、左方投影面部４３２及び右方投影面部４３３を投影範囲ＰＡ１内に位置させる。以上の作動によれば、投影面部４３０が幅方向に沿って左右に拡張されるため、虚像６０を表示可能な範囲の大きさも、空間中にて左右へ拡大される。その結果、例えば、交差点での右左折及び車線変更を実施する際に、歩行者警告画像７４ｂ及びＢＳＭ画像７４ｃ等が、左方虚像４６３又は右方虚像４６４として表示可能となる。

ここまで説明した第四実施形態でも、昇降機構４９０による各コンバイナ４２１〜４２３のスライド変位によって投影面部４３０が拡縮されるため、第二実施形態と同様に、虚像６０として結像される画像７０の大きさ又は表示位置が明確に変更可能となる。したがって、ＨＵＤ装置４００は、情報を通知する画像７０を、乗員によって的確に気づかれるように虚像表示することができる。

加えて第四実施形態のＨＵＤ装置４００は、複数のコンバイナ４２１〜４２３をスライド変位させることにより、投影範囲ＰＡ１に位置する投影面部４３０の面積の増減をさらに顕著に生じさせることができる。故に、ＨＵＤ装置４００は、さらに乗員に的確に気づかれるように虚像６０を表示することができる。

また第四実施形態では、正面虚像４６１が運転者Ｄの中心視野の範囲に向けて拡大されるため、速度の超過が運転者Ｄに気づかれ易くなる。このように、車両Ａの走行速度に合わせて車速画像４７２を上下方向に伸縮させる表示を行えば、運転者Ｄに気構えを促すことが可能になる。尚、第四実施形態では、コンバイナ４２１〜４２３がそれぞれ「投影部材」に相当し、昇降機構４９０が「変位機構」に相当する。

（第五実施形態）
図１４〜図１６示す第五実施形態のＨＵＤ装置５００は、第四実施形態の変形例である。第五実施形態によるＨＵＤ装置５００では、第四実施形態の各サイドコンバイナ４２２，４２３（図１２参照）に相当する構成が省略されている。ＨＵＤ装置５００は、センタコンバイナ５２０を昇降機構５９０によって昇降させることにより、センタコンバイナ５２０を降下させた第一表示モード（図１４参照）と、センタコンバイナ５２０を上昇させた第二表示モード（図１５参照）とを切り替える。

ＨＵＤ装置５００の制御回路８０（図１３参照）は、表示制御装置８８（図１３参照）からの制御信号に基づき、車両Ａのシフトポジションに応じて、第一表示モードと第二表示モードとを切り替える。具体的には、シフトポジションがパーキング「Ｐ」の位置にある場合、ＨＵＤ装置５００は、第一表示モードとされる。第一表示モードでは、投影面部５３０の下方の領域は、退避領域５３０ｒとして、ハウジング５５０に収容されている。そして、投影面部５３０のうちでインシツルメントパネル１１からせり出した領域に投影されるシフトポジション画像５７１の光が、正面虚像５６１として運転者Ｄの正面に結像される。

シフトポジションがドライブ「Ｄ」の位置に変更されると、ＨＵＤ装置５００は、第一表示モードから第二表示モードへと切り替わる。このとき、昇降機構５９０によってセンタコンバイナ５２０が持ち上げられることにより、投影範囲ＰＡ１に位置する投影面部５３０が上方へ拡張される。そして、シフトポジション画像５７１に替えて、当該画像５７１よりもサイズの大きい車速画像５７２が、正面虚像５６１として結像される。

ここまで説明した第五実施形態でも、投影面部５３０の拡縮により、第四実施形態と同様の効果を奏する。故に、ＨＵＤ装置５００は、情報を通知する画像７０を、乗員によって的確に気づかれるように虚像表示することができる。

加えて第五実施形態では、シフトポジションの変更によって正面虚像５６１として表示される画像７０が明確に変化する。故に、ＨＵＤ装置５００は、シフトの誤操作を運転者Ｄに確実に気づかせることができる。尚、第五実施形態では、センタコンバイナ５２０が「投影部材」に相当し、昇降機構５９０が「変位機構」に相当する。

（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、上記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。

上記実施形態において、虚像６０の表示に用いられない退避投影面部及び退避領域は、乗員に視認されないように、ハウジング内に収容されていた。しかし、コンバイナのうちで画像の光が投影されない領域は、ハウジングの外部に露出していてもよい。また、上記実施形態において、ハウジングは、インスツルメントパネルと別体であり、インスツルメントパネル内に収容されていた。しかし、インスツルメントパネルとハウジングとが一体的に構成され、表示器及び制御回路等の構成は、インスツルメントパネルに設けられたハウジング部に収容されていてもよい。

上記実施形態の各投影面部の曲率は、例えば各投影面部の中心の曲率を基準とする。各投影面部全体の曲率は、中心の曲率で一定であってもよく、或いは中心から離れるに従って徐々に変化していてもよい。各投影面部の拡大率も、各中心の曲率に基づいて規定される。尚、各投影面部の中心は、便宜的に投影面部の重心位置とする。また、コンバイナは、複数に分割された湾曲面が板厚方向にずらして配置されたフレネルレンズ形状の凹面により、投影面部を形成していてもよい。

上記実施形態では、画像の光を射出する表示器として、液晶パネル及び投影光源を組み合わせたプロジェクタが用いられていた。しかし、表示器の構成は、適宜変更可能である。例えば、多数のマイクロミラーを有するデジタルマイクロデバイス（ＤＭＤ）と、ＤＭＤへ向けて光を投射する投射光源とを有するＤＬＰ（Digital Light Processing，登録商標）方式のプロジェクタが、表示器として採用可能である。さらに、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーと、ＭＥＭＳミラーへ向けて光を投射するレーザ光源とを有するレーザスキャナが、表示器として採用可能である。

上記実施形態では、虚像表示器から射出された画像の光は、各投影面に直接的に入射していた。しかし、表示面から各投影面までの光路距離を拡大させるために、ハウジング内にて画像の光を屈折させる一つ又は複数の凹面鏡又は平面鏡、或いはレンズ等を含む光学系が設けられていてもよい。

上記実施形態における表示制御装置８８の機能は、ＨＵＤ装置の制御回路８０に組み込まれていてもよい。又は、車両Ａに搭載された他の車載機器の制御回路が、表示制御装置８８の機能を兼ねていてもよい。例えば、コンビネーションメータに設けられた制御回路が、当該メータの表示と共に、ＨＵＤ装置の虚像表示を制御可能である。或いは、運転者への情報提示を統合的に制御するＨＣＵ（HMI（Human Machine Interface）Control Unit）が、表示制御装置８８の機能を兼ねていてもよい。さらに、運転者によって車室内に持ち込まれた携帯端末の制御回路が、表示制御装置８８の機能を兼ねていてもよい。

上記実施形態のような車両Ａでは、運転者の眼の位置の分布を統計的に表したアイレンジに基づき、右眼及び左眼のそれぞれに対してアイリプスが設定可能である。ＨＵＤ装置は、アイリプス内に左右の眼を位置させた運転者によって視認可能となるよう、各虚像を表示させることが望ましい。尚、本開示の特徴構成は、車両以外の船舶及び航空機等の各種移動体（輸送機器）に搭載されたＨＵＤ装置にも、適用可能である。

Ａ 車両（移動体）、Ｄ 運転者（乗員）、ＰＡ１ 投影範囲、ＲＡ 回転軸線、２０，２２０，３２０ コンバイナ（投影部材）、４２１，５２０ センタコンバイナ（投影部材）、４２２，４２３ サイドコンバイナ（投影部材）、３０，２３０，３３０，４３０，５３０， 投影面部、３０ｒ，２３０ｒ，３３０ｒ 退避投影面部、２３１ｒ，４３０ｒ，５３０ｒ 退避領域、４０，２４０ 表示器、５０，２５０，４５０，５５０ ハウジング、６０ 虚像、７０ 画像、９０ 回転機構（変位機構）、２９０，４９０，５９０ 昇降機構（変位機構）、１００，２００，３００，４００，５００ ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）

Claims (8)

1. 移動体（Ａ）に搭載され、前記移動体の乗員（Ｄ）によって視認可能な虚像（６０）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記虚像として結像される画像（７０）の光を射出する表示器（４０，２４０）と、
   凹面状に形成されることで投影された前記画像を拡大した前記虚像を表示させる投影面部（３０，２３０，３３０）を複数有し、各前記投影面部の拡大率が互いに異なっている投影部材（２０，２２０，３２０）と、
   前記投影部材を変位させることにより、前記表示器から射出された光が投影される投影範囲（ＰＡ１）に配置する前記投影面部を変更する変位機構（９０，２９０）と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記投影部材を変位可能に支持するハウジング（５０，２５０）、をさらに備え、
   複数の前記投影面部のうちで、前記投影範囲から退避した位置にある退避投影面部（３０ｒ，２３０ｒ，３３０ｒ）は、前記ハウジングに収容される請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記変位機構は、前記投影部材を変位させることにより、前記投影範囲に配置する前記投影面部の数を増減させる請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記投影部材（２０，３２０）は、前記ハウジング（５０）によって回転変位可能に支持されており、
   複数の前記投影面部（３０，３３０）は、前記投影部材に規定された仮想の回転軸線（ＲＡ）周りの周方向に並んでいる請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記変位機構（９０）は、前記投影部材を継続的に回転させ、
   前記表示器（４０）は、前記投影部材の回転に合わせて、拡大率の異なった各前記投影面部（３３０）に順に前記画像の光を投影することにより、結像位置が変化する前記虚像を表示させる請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記変位機構は、前記表示器によって投影される前記画像に関連付けられた前記投影面部が前記投影範囲に配置されるように前記投影部材を変位させる請求項１〜５のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
7. 移動体（Ａ）に搭載され、前記移動体の乗員（Ｄ）によって視認可能な虚像（６０）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記虚像として結像される画像（７０）の光を射出する表示器（２４０）と、
   前記画像の光が投影される投影面部（４３０）を有し、前記画像の前記虚像を表示させる複数設けられた投影部材（４２１〜４２３）と、
   前記投影部材を変位させることにより、前記表示器から射出された光が投影される投影範囲（ＰＡ１）に位置する前記投影面部の面積を増減させる変位機構（４９０）と、を備え、
   前記変位機構（４９０）は、複数の前記投影部材を個別に変位させることにより、前記投影範囲内に位置する各前記投影面部の面積の総和を増減させ、前記表示器によって投影される前記画像に関連付けられた面積が前記投影範囲内に位置するように、前記投影部材を変位させるヘッドアップディスプレイ装置。
8. 前記投影部材を変位可能に支持するハウジング（４５０）、をさらに備え、
   前記投影面部のうちで、前記投影範囲から外れた位置にある退避領域（４３０ｒ）は、前記ハウジングに収容される請求項７に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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