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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-13
(45)【発行日】2024-08-21
(54)【発明の名称】車両用表示装置
(51)【国際特許分類】
G02B 27/01 20060101AFI20240814BHJP
H04N 5/64 20060101ALI20240814BHJP
【ＦＩ】
G02B27/01
H04N5/64 521Z
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2022034523
(22)【出願日】2022-03-07
(65)【公開番号】P2023130073
(43)【公開日】2023-09-20
【審査請求日】2023-07-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000006895
【氏名又は名称】矢崎総業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001771
【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】青木 邦光
(72)【発明者】
【氏名】高橋 伸幸
(72)【発明者】
【氏名】中村 剛
【審査官】山本 貴一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１０９４５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１２６０９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０６０１８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／２２１０７０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２１／１３２０８９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２１－１４４０６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０１２３５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０２－０１５５２４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０２１－１０３２７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０２６７１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１３９８１３（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ２７／０１
Ｂ６０Ｋ ３５／２３
Ｈ０４Ｎ ５／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の被投影部材に投影され、車室内の運転者に虚像として視認させる表示情報を表示光として出射する表示ユニットと、前記表示ユニットから入射した前記表示光を前記被投影部材に向けて反射する反射体と、
前記運転者のアイポイントを取得するアイポイント取得部と、
前記表示ユニットを駆動し、当該表示ユニットから前記反射体に向かう前記表示光の向きを変更するユニット駆動部と、
前記反射体を駆動し、当該反射体から前記被投影部材に向かう前記表示光の向きを変更する反射体駆動部と、
取得された前記アイポイントに基づいて、前記ユニット駆動部及び前記反射体駆動部を駆動制御する制御部と、を備え、
前記表示ユニットは、
複数の運転者のアイポイントの分布範囲に基づいた配光範囲であるアイレンジより狭く、かつ前記アイポイント取得部により取得された前記運転者のアイポイントに基づいた配光範囲であるアイボックスに対応する前記表示光を出射し、
前記制御部は、
前記ユニット駆動部及び前記反射体駆動部を連動して駆動制御することにより前記表示ユニットから前記アイポイントまでの前記表示光の光路を、取得された前記アイポイントに基づいて変更し、
前記ユニット駆動部は、
前記表示光の向きを変更する方向が、前記アイポイントの左右方向に対応する前記表示情報の左右方向となるように、前記表示ユニットをＡ方向または前記Ａ方向と反対方向であるＢ方向に駆動し、
前記制御部は、
取得された前記アイポイントの基準アイポイントに対する位置が右方向である場合、前記ユニット駆動部により前記表示ユニットを前記Ａ方向に駆動させ、
取得された前記アイポイントの基準アイポイントに対する位置が左方向である場合、前記ユニット駆動部により前記表示ユニットを前記Ｂ方向に駆動させる、
ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項2】
車両の被投影部材に投影され、車室内の運転者に虚像として視認させる表示情報を表示光として出射する表示ユニットと、
前記表示ユニットから入射した前記表示光を前記被投影部材に向けて反射する反射体と、
前記運転者のアイポイントを取得するアイポイント取得部と、
前記表示ユニットを駆動し、当該表示ユニットから前記反射体に向かう前記表示光の向きを変更するユニット駆動部と、
前記反射体を駆動し、当該反射体から前記被投影部材に向かう前記表示光の向きを変更する反射体駆動部と、
取得された前記アイポイントに基づいて、前記ユニット駆動部及び前記反射体駆動部を駆動制御する制御部と、を備え、
前記表示ユニットは、
複数の運転者のアイポイントの分布範囲に基づいた配光範囲であるアイレンジより狭く、かつ前記アイポイント取得部により取得された前記運転者のアイポイントに基づいた配光範囲であるアイボックスに対応する前記表示光を出射し、
前記制御部は、
前記ユニット駆動部及び前記反射体駆動部を連動して駆動制御することにより前記表示ユニットから前記アイポイントまでの前記表示光の光路を、取得された前記アイポイントに基づいて変更し、
前記ユニット駆動部は、
前記表示光の向きを変更する方向が、前記アイポイントの上下方向に対応する前記表示情報の上下方向となるように、前記表示ユニットを第一方向または前記第一方向と反対方向である第二方向に駆動する第一ユニット駆動部と、
前記表示光の向きを変更する方向が、前記アイポイントの左右方向に対応する前記表示情報の左右方向となるように、前記表示ユニットをＡ方向または前記Ａ方向と反対方向であるＢ方向に駆動する第二ユニット駆動部と、を有し、
前記反射体駆動部は、
前記表示光の向きを変更する方向が、前記アイポイントの上下方向に対応する前記表示情報の上下方向となるように、前記反射体を第三方向または前記第三方向と反対方向である第四方向に駆動する第一反射体駆動部を有し、
前記制御部は、
取得された前記アイポイントの基準アイポイントに対する位置が上方向である場合、前記第一ユニット駆動部により前記表示ユニットを前記第一方向に駆動させ、かつ前記第一反射体駆動部により前記反射体を前記第三方向に駆動させ、
取得された前記アイポイントの基準アイポイントに対する位置が下方向である場合、前記第一ユニット駆動部により前記表示ユニットを前記第二方向に駆動させ、かつ前記第一反射体駆動部により前記反射体を前記第四方向に駆動させ、
取得された前記アイポイントの基準アイポイントに対する位置が右方向である場合、前記第二ユニット駆動部により前記表示ユニットを前記Ａ方向に駆動させ、
取得された前記アイポイントの基準アイポイントに対する位置が左方向である場合、前記第二ユニット駆動部により前記表示ユニットを前記Ｂ方向に駆動させる、
ことを特徴とする車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車等の車両に搭載されるＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）には、例えば、表示ユニットから出射された表示光を反射ミラーで反射してウインドシールドに投影することで車両前方に虚像を表示し、当該虚像を運転者に視認させるものがある（例えば、特許文献１，２参照）。
【0003】
従来のＨＵＤでは、例えば、ＪＩＳ等で定められている複数のアイポイントの分布を示すアイレンジに合わせて表示ユニットから出射される表示光の配光範囲を相対的に広く設定し、かつ運転者の上下方向の姿勢変化に応じて反射ミラーを軸回りに回動させることで虚像の視認性低下を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１６－１４８６１号公報
【文献】特開２０２１－８４４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、アイレンジに合わせて表示光の配光範囲を相対的に広くすると、光源に複数の高輝度ＬＥＤを用いられ、光源の熱対策としてヒートシンクが大型化する。そこで、アイレンジに合わせた表示光の配光範囲を、一人の運転者のアイポイントに応じてアイボックスのように相対的に狭くした場合、反射ミラーの回動範囲を広くするだけでは、例えばアイレンジから外れる運転者に対応することが容易でないことから、改善の余地がある。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、表示ユニットの低消費電力化を図ることができる車両用表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用表示装置は、車両の被投影部材に投影され、車室内の運転者に虚像として視認させる表示情報を表示光として出射する表示ユニットと、前記表示ユニットから入射した前記表示光を前記被投影部材に向けて反射する反射体と、前記運転者のアイポイントを取得するアイポイント取得部と、前記表示ユニットを駆動し、当該表示ユニットから前記反射体に向かう前記表示光の向きを変更するユニット駆動部と、前記反射体を駆動し、当該反射体から前記被投影部材に向かう前記表示光の向きを変更する反射体駆動部と、取得された前記アイポイントに基づいて、前記ユニット駆動部及び前記反射体駆動部を駆動制御する制御部と、を備え、前記表示ユニットは、複数の運転者のアイポイントの分布範囲に基づいた配光範囲であるアイレンジより狭く、かつ前記アイポイント取得部により取得された前記運転者のアイポイントに基づいた配光範囲であるアイボックスに対応する前記表示光を出射し、前記制御部は、前記ユニット駆動部及び前記反射体駆動部を連動して駆動制御することにより前記表示ユニットから前記アイポイントまでの前記表示光の光路を、取得された前記アイポイントに基づいて変更し、前記ユニット駆動部は、前記表示光の向きを変更する方向が、前記アイポイントの左右方向に対応する前記表示情報の左右方向となるように、前記表示ユニットをＡ方向または前記Ａ方向と反対方向であるＢ方向に駆動し、前記制御部は、取得された前記アイポイントの基準アイポイントに対する位置が右方向である場合、前記ユニット駆動部により前記表示ユニットを前記Ａ方向に駆動させ、取得された前記アイポイントの基準アイポイントに対する位置が左方向である場合、前記ユニット駆動部により前記表示ユニットを前記Ｂ方向に駆動させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る車両用表示装置によれば、表示ユニットの低消費電力化を図ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明に係る車両用表示装置の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記実施形態における構成要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【0011】
［実施形態］
車両用表示装置１は、図１に示すように、例えば自動車等の車両１００に搭載され、車両１００の速度等を含む各種情報を表示し、運転者Ｄに対する運転支援を行うものである。本実施形態の車両用表示装置１は、装置本体１０と、車内撮影カメラ２０と、前方撮影カメラ３０とを含んで構成される。車両用表示装置１は、装置本体１０から車両１００のウインドシールド１０３に表示情報に基づく表示画像を投影し、ウインドシールド１０３に投影された表示画像に対応する虚像Ｓを、車両１００の運転者Ｄの視点位置（アイポイントＥＰ）から視認させるものである。ウインドシールド１０３は、半透過性を有し、装置本体１０から入射する表示光Ｌを運転者ＤのアイポイントＥＰに向けて反射する。アイポイントＥＰは、運転席１０４に着座した運転者Ｄの視点位置である。運転者Ｄは、ウインドシールド１０３に投影される表示画像を車両１００の進行方向における前方に存在する虚像Ｓとして視認することができる。
車両用表示装置１は、図１に示すように、例えば自動車等の車両１００に搭載され、車両１００の速度等を含む各種情報を表示し、運転者Ｄに対する運転支援を行うものである。本実施形態の車両用表示装置１は、装置本体１０と、車内撮影カメラ２０と、前方撮影カメラ３０とを含んで構成される。車両用表示装置１は、装置本体１０から車両１００のウインドシールド１０３に表示情報に基づく表示画像を投影し、ウインドシールド１０３に投影された表示画像に対応する虚像Ｓを、車両１００の運転者Ｄの視点位置（アイポイントＥＰ）から視認させるものである。ウインドシールド１０３は、半透過性を有し、装置本体１０から入射する表示光Ｌを運転者ＤのアイポイントＥＰに向けて反射する。アイポイントＥＰは、運転席１０４に着座した運転者Ｄの視点位置である。運転者Ｄは、ウインドシールド１０３に投影される表示画像を車両１００の進行方向における前方に存在する虚像Ｓとして視認することができる。
【0012】
なお、以下の説明において、図示のＸ方向は、車両１００の前後方向である。Ｙ方向は、車両１００の左右方向であり、前後方向と直交する方向である。Ｚ方向は、車両１００の上下方向であり、前後方向及び左右方向と直交する方向である。
【0013】
ここで、アイポイントＥＰは、車両１００におけるいわゆるアイレンジＥＲ内に設定されるアイボックスＥＢ内に位置するものとして予め想定される。アイレンジＥＲは、車両１００において複数の運転者Ｄのアイポイントの分布範囲であり、例えば、運転者Ｄが運転席１０４に着座した状態で所定割合（例えば、９５％）の運転者Ｄのアイポイントが含まれる領域に相当する。本実施形態のアイボックスＥＢは、上記アイレンジＥＲより狭く、かつ後述するアイポイント取得部１４により取得された運転者ＤのアイポイントＥＰに基づいた配光範囲であり、例えば、運転者Ｄが運転席１０４に着座した状態で運転しながら虚像Ｓを適正に視認可能な範囲である。アイポイントＥＰは、例えば、後述するアイポイント取得部１４により運転者画像に基づいて取得される。
【0014】
車内撮影カメラ２０は、車両１００の車室内に配置され、運転者Ｄの顔部を連続して撮像するものである。車内撮影カメラ２０は、例えば単眼式のカメラであり、車室内のステアリングコラム１０５の上部で、かつ運転者Ｄから見てステアリングホイール１０１の背後に配置される。車内撮影カメラ２０は、通信線等を介して装置本体１０に接続され、撮像した画像を運転者画像として装置本体１０に逐次出力する。運転者画像は、例えば、運転者Ｄの顔部を正面視した静止画である。なお、運転者画像は、動画であってもよい。
【0015】
前方撮影カメラ３０は、車両１００の車室内に配置され、ウインドシールド１０３を通して車両前方の実風景を連続して撮像するものである。前方撮影カメラ３０は、例えば、いわゆるステレオカメラであり、車室内のルーフ１０６やバックミラー（不図示）に配置される。前方撮影カメラ３０は、通信線等を介して装置本体１０に接続され、撮像した画像を前方画像として装置本体１０に逐次出力する。前方画像は、例えば車両前方の実風景を撮像して得られる静止画である。なお、前方画像は、動画であってもよい。なお、車両用表示装置１は、前方撮影カメラ３０を備えていなくともよい。
【0016】
装置本体１０は、インストルメントパネル１０２の内側に配置され、被投影部材であるウインドシールド１０３に表示画像を投影するものである。インストルメントパネル１０２の上面には、開口１０２ａが設けられている。装置本体１０は、開口１０２ａを介してウインドシールド１０３に向けて表示光Ｌを照射することで表示画像を投影する。本実施形態の装置本体１０は、表示ユニット１１と、反射ミラーユニット１２と、アイポイント取得部１４と、制御部１５とを含んで構成される。制御部１５は、装置本体１０において、通信線等を介して表示ユニット１１、反射ミラーユニット１２、及びアイポイント取得部１４に接続されている。
【0017】
表示ユニット１１は、図５及び図６に示すように、ウインドシールド１０３に投影される表示画像を反射ミラーユニット１２に向けて表示光Ｌとして出射するものである。表示ユニット１１は、複数の運転者ＤのアイポイントＥＰの分布範囲に基づいた配光範囲であるアイレンジＥＲより狭く、かつアイポイント取得部１４により取得された運転者ＤのアイポイントＥＰに基づいた配光範囲であるアイボックスＥＢに対応する表示光Ｌを出射する。表示ユニット１１は、左右方向から視た場合に、上下方向における配光範囲Ｐａを有し（図５）、上下方向から視た場合に、左右方向における配光範囲Ｐｂを有する（図６）。配光範囲Ｐａは、アイレンジＥＲに対応する配光範囲Ｐｒａよりも狭く、配光範囲Ｐｂは、アイレンジＥＲに対応する配光範囲Ｐｒｂよりも狭い。表示ユニット１１は、図５に示す光源１６、表示デバイス１７、筐体６１、光学レンズ６２、及びヒートシンク６３、図７の（Ａ）及び図７の（Ｂ）に示す第一ユニット駆動部４１、第二ユニット駆動部４２を含んで構成される。
【0018】
光源１６は、例えば、光源基板６５に実装された１つの発光素子で構成される。発光素子は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。光源基板６５は、いわゆる実装面に光源１６が実装されており、筐体６１に固定されている。光源１６は、車両１００に搭載されたバッテリー（不図示）等から供給される電力により点灯する。また、光源１６は、制御部１５の制御信号に応じて点灯制御がなされる。
【0019】
表示デバイス１７は、いわゆる液晶パネルであり、例えば光透過型または光半透過型のＴＦＴ液晶（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等から成る。表示デバイス１７は、複数の画素を含む表示エリアを有する。表示エリアにおいて、複数の画素は、マトリクス状に配列されている。表示デバイス１７は、制御部１５の制御信号に応じて数字や文字、図形等を含む表示画像を表示情報として表示する。表示デバイス１７は、光源１６から出射された光の光路上に配置され、光源１６側から照明されることで、光軸方向における光源１６と反対側の表示面が発光する。表示デバイス１７は、デバイスフォルダ６４に固定されており、デバイスフォルダ６４を介して筐体６１に連結されている。
【0020】
筐体６１は、例えば、光源１６及びヒートシンク６３が装着された光源基板６５、光学レンズ６２等を収容し、後述する駆動機構６８Ａ，６８Ｂ等により所定方向に回動自在に支持されている。以下の説明では、筐体６１は、表示デバイス１７が固定されたデバイスフォルダ６４を含むものとする。
【0021】
光学レンズ６２は、光源１６と表示デバイス１７との間の光路上に配置され、光源１６から入射する光を表示デバイス１７に向けて偏光する。光学レンズ６２は、例えばガラスや透明樹脂等の高屈折率材料で成形され、外側に向かおうとする光を内側に屈折させる。光学レンズ６２は、１つに限らず、複数のレンズで構成されていてもよい。
【0022】
ヒートシンク６３は、光源基板６５における実装面の反対側の面に固定されており、筐体６１の外部に露出している。ヒートシンク６３は、光源１６で発生して光源基板６５や筐体６１に蓄積された熱を表示ユニット１１の外部に放出するものである。ヒートシンク６３は、例えば熱伝導性が高い金属製平板で構成され、複数の放熱板を有する。
【0023】
第一ユニット駆動部４１は、ユニット駆動部の一例であり、表示光Ｌの向きを変更する方向が、アイポイントＥＰの上下方向に対応する表示情報の上下方向となるように、表示ユニット１１を第一方向または第一方向と反対方向である第二方向に駆動するものである。本実施形態の第一ユニット駆動部４１は、図３、図５に示すように、アイポイントＥＰの上下方向の移動に応じて筐体６１を回動軸６６周りに回動させる。ここで、第一方向及び第二方向は、回動軸６６周りの筐体６１の回動方向の一方及び他方である。例えば、第一ユニット駆動部４１は、表示ユニット１１を第一方向に駆動した場合、筐体６１が回動軸６６周りに一方に回動し、表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路を変更する。一方、第一ユニット駆動部４１は、表示ユニット１１を第二方向に駆動した場合、筐体６１が回動軸６６周りに他方に回動し、表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路を変更する。
【0024】
第一ユニット駆動部４１は、図７の（Ａ）、図７の（Ｂ）に示すように、駆動機構６８Ａと、モータ６９Ａとを含んで構成される。駆動機構６８Ａは、モータ６９Ａの回転を動力として、筐体６１を回動軸Ｏｘ周りに回動させる。回動軸Ｏｘは、回動軸６６に沿うものである。モータ６９Ａは、例えばサーボモータやステッピング等である。モータ６９Ａは、通信線等を介して制御部１５に接続され、制御部１５からの制御信号に基づいて駆動する。
【0025】
第二ユニット駆動部４２は、ユニット駆動部の他の一例であり、表示光Ｌの向きを変更する方向が、アイポイントＥＰの左右方向に対応する表示情報の左右方向となるように、表示ユニット１１をＡ方向またはＡ方向と反対方向であるＢ方向に駆動するものである。本実施形態の第二ユニット駆動部４２は、図４、図６に示すように、アイポイントＥＰの左右方向の移動に応じて筐体６１を回動軸６７周りに回動させる。ここで、Ａ方向及びＢ方向は、回動軸６７周りの筐体６１の回動方向の一方及び他方である。例えば、第一ユニット駆動部４１は、表示ユニット１１をＡ方向に駆動した場合、筐体６１が回動軸６７周りに一方に回動し、表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路を変更する。一方、第一ユニット駆動部４１は、表示ユニット１１をＢ方向に駆動した場合、筐体６１が回動軸６７周りに他方に回動し、表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路を変更する。
【0026】
第二ユニット駆動部４２は、図７の（Ａ）、図７の（Ｂ）に示すように、駆動機構６８Ｂと、モータ６９Ｂとを含んで構成される。駆動機構６８Ｂは、モータ６９Ｂの回転を動力として、筐体６１を回動軸Ｏｚ周りに回動させる。回動軸Ｏｚは、回動軸６７に沿うものである。駆動機構６８Ｂは、例えば、ウォーム８０と、ウォームホイール８１とで構成されるウォームギアである。モータ６９Ｂは、例えばサーボモータやステッピング等である。モータ６９Ｂは、通信線等を介して制御部１５に接続され、制御部１５からの制御信号に基づいて駆動する。
【0027】
反射ミラーユニット１２は、表示ユニット１１から入射した表示光Ｌをウインドシールド１０３に向けて反射するものである。反射ミラーユニット１２は、非球面ミラー１８と、第一反射体駆動部５１と、第二反射体駆動部５２とを含んで構成される。
【0028】
非球面ミラー１８は、反射体の一例であり、凹状の反射面１８ａを有する。反射面１８ａの形状は、自由曲面である。反射面１８ａは、表示画像を拡大しながらウインドシールド１０３に向けて反射する。
【0029】
第一反射体駆動部５１は、反射体駆動部の一例であり、表示光Ｌの向きを変更する方向が、アイポイントＥＰの上下方向に対応する表示情報の上下方向となるように、非球面ミラー１８を第三方向または第三方向と反対方向である第四方向に駆動するものである。本実施形態の第一反射体駆動部５１は、図３、図５に示すように、アイポイントＥＰの上下方向の移動に応じて非球面ミラー１８を、左右方向の回動軸（不図示）周りに回動させる。ここで、第三方向及び第四方向は、左右方向の回動軸周りの非球面ミラー１８の回動方向の一方及び他方である。例えば、第一反射体駆動部５１は、反射ミラーユニット１２を第三方向に駆動した場合、非球面ミラー１８が左右方向の回動軸周りに一方に回動し、表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路を変更する。一方、第一反射体駆動部５１は、反射ミラーユニット１２を第四方向に駆動した場合、非球面ミラー１８が左右方向の回動軸周りに他方に回動し、表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路を変更する。
【0030】
第一反射体駆動部５１は、例えばモータと歯車とを組み合わせた構造を有し、非球面ミラー１８の上下方向の向きを変更するものである。第一反射体駆動部５１は、例えば、モータの回転軸に取り付けられた歯車と、非球面ミラー１８の反射面１８ａの反対側に設けられた複数の歯とが噛み合う構造を有する。第一反射体駆動部５１は、通信線等を介して制御部１５に接続され、制御部１５からの制御信号に基づいて駆動する。第一反射体駆動部５１は、制御部１５から制御信号を受信すると、モータの回転軸が回転し、モータ側の歯車と非球面ミラー１８側の複数の歯との噛み合わせによってモータの動力が非球面ミラー１８に伝達して非球面ミラー１８が回動し、当該非球面ミラー１８の上下方向の向きを変更する。
【0031】
第二反射体駆動部５２は、反射体駆動部の一例であり、表示光Ｌの向きを変更する方向が、アイポイントＥＰの左右方向に対応する表示情報の左右方向となるように、非球面ミラー１８をＣ方向またはＣ方向と反対方向であるＤ方向に駆動するものである。本実施形態の第二反射体駆動部５２は、図４、図６に示すように、アイポイントＥＰの左右方向の移動に応じて非球面ミラー１８を上下方向の回動軸（不図示）周りに回動させる。ここで、Ｃ方向及びＤ方向は、上下方向の回動軸周りの非球面ミラー１８の回動方向の一方及び他方である。例えば、第二反射体駆動部５２は、反射ミラーユニット１２をＣ方向に駆動した場合、非球面ミラー１８が上下方向の回動軸周りに一方に回動し、表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路を変更する。一方、第二反射体駆動部５２は、反射ミラーユニット１２をＤ方向に駆動した場合、非球面ミラー１８が上下方向の回動軸周りに他方に回動し、表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路を変更する。
【0032】
第二反射体駆動部５２は、例えばモータと歯車とを組み合わせた構造を有し、非球面ミラー１８の左右方向の向きを変更するものである。第二反射体駆動部５２は、例えば、モータの回転軸に取り付けられた歯車と、非球面ミラー１８の反射面１８ａの反対側に設けられた複数の歯とが噛み合う構造を有する。第二反射体駆動部５２は、通信線等を介して制御部１５に接続され、制御部１５からの制御信号に基づいて駆動する。第二反射体駆動部５２は、制御部１５から制御信号を受信すると、モータの回転軸が回転し、モータ側の歯車と非球面ミラー１８側の複数の歯との噛み合わせによってモータの動力が非球面ミラー１８に伝達して非球面ミラー１８が回動し、当該非球面ミラー１８の左右方向の向きを変更する。
【0033】
アイポイント取得部１４は、運転者ＤのアイポイントＥＰを取得するものである。アイポイント取得部１４は、車内撮影カメラ２０により入力された運転者画像に対して画像処理を行い、運転者ＤのアイポイントＥＰを検出する。具体的には、アイポイント取得部１４は、例えば、運転者画像における顔部の眼球の虹彩や眉間の位置に基づいて運転者Ｄの実アイポイントＥＰを検出する。アイポイント取得部１４は、検出した運転者Ｄの実アイポイントＥＰを示すアイポイント情報を制御部１５に出力する。アイポイント情報は、例えば３次元の直交座標で表される。
【0034】
制御部１５は、表示ユニット１１を制御して表示情報を表示させる。制御部１５は、例えば、基板に実装されたＩＣチップ等で構成され、車両１００に搭載されたバッテリーから得られる電力により駆動する。本実施形態の制御部１５は、アイポイント取得部１４により取得されたアイポイントＥＰに基づいて、第一ユニット駆動部４１、第二ユニット駆動部４２、第一反射体駆動部５１、及び第二反射体駆動部５２を駆動制御する。また、制御部１５は、ユニット駆動部（第一ユニット駆動部４１、第二ユニット駆動部４２）及び反射体駆動部（第一反射体駆動部５１、第二反射体駆動部５２）を連動して駆動制御することにより表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路を、取得されたアイポイントＥＰに基づいて変更する。
【0035】
また、制御部１５は、前方画像が入力された場合、当該前方画像に基づいて、公知の画像解析手法により、車両前方の実風景における重畳対象情報を検出する。この重畳対象情報は、例えば、車両前方の実風景における周辺車両（対向車、先行車を含む）、歩行者、信号機、標識、車線等が含まれる。制御部１５は、検出した重畳対象情報に基づいて表示ユニット１１を制御し、重畳対象に重畳させる重畳虚像を表示することで実風景における重畳対象に当該虚像Ｓを重畳させる表示画像制御を行う。
【0036】
次に、車両用表示装置１の動作例について図３から図６を参照して説明する。表示ユニット１１の表示デバイス１７から出射された表示光Ｌは、非球面ミラー１８に向かう。非球面ミラー１８は、表示ユニット１１から入射する表示光Ｌを、凹状の反射面１８ａにより、ウインドシールド１０３に向けて反射させる。これにより、ウインドシールド１０３に表示光Ｌに対応する表示画像が投影され、運転者ＤのアイポイントＥＰの前方に虚像Ｓが表示される。
【0037】
制御部１５は、図３、図５に示すように、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が上方向である場合、第一ユニット駆動部４１により筐体６１を第一方向（例えば下方向）に駆動させ、かつ第一反射体駆動部５１により非球面ミラー１８を第三方向（例えば上方向）に駆動させる。また、制御部１５は、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が下方向である場合、第一ユニット駆動部４１により筐体６１を第二方向（例えば下方向）に駆動させ、かつ第一反射体駆動部５１により非球面ミラー１８を第四方向（例えば上方向）に駆動させる。具体的には、制御部１５は、基準アイポイントＥＰｓと実アイポイントＥＰｕ，ＥＰｄの位置変化に合わせて、筐体６１を回動軸６６周りに第一方向または第二方向に回動させると共に、非球面ミラー１８を回動軸周りに第三方向または第四方向に回動させる。ここで、基準アイポイントＥＰｓは、基準アイポイントＥＰｓに基づいた配光範囲である基準アイボックスＥＢｓに含まれる。また、実アイポイントＥＰｕは、取得された運転者Ｄの実アイポイントＥＰｕに基づいた配光範囲である実アイボックスＥＢｕに含まれ、実アイポイントＥＰｄは、取得された運転者Ｄの実アイポイントＥＰｄに基づいた配光範囲である実アイボックスＥＢｄに含まれる。
【0038】
制御部１５は、ユニット駆動部（第一ユニット駆動部４１、第二ユニット駆動部４２）及び反射体駆動部（第一反射体駆動部５１、第二反射体駆動部５２）を連動して駆動制御することにより表示光Ｌの光路Ｌｓを、取得された実アイポイントＥＰｕに基づいて変更する。例えば、取得されたアイポイントＥＰが実アイポイントＥＰｕである場合、筐体６１を回動軸６６周りに前方下方側に向かせ、かつ非球面ミラー１８の反射面１８ａを回動軸周りに後方下方側に向かせる。これにより、表示光Ｌの光路Ｌｓが光路Ｌｕに変更される。一方、取得されたアイポイントＥＰが実アイポイントＥＰｄである場合、筐体６１を回動軸６６周りに前方上方側に向かせ、かつ非球面ミラー１８の反射面１８ａを回動軸周りに後方上方側に向かせる。これにより、表示光Ｌの光路Ｌｓが光路Ｌｄに変更される。
【0039】
制御部１５は、図４、図６に示すように、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が右方向である場合、第二ユニット駆動部４２により筐体６１をＡ方向（例えば左方向）に駆動させ、かつ第二反射体駆動部５２により非球面ミラー１８をＣ方向（例えば右方向）に駆動させる。また、制御部１５は、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が左方向である場合、第二ユニット駆動部４２により筐体６１をＢ方向（例えば右方向）に駆動させ、かつ第二反射体駆動部５２により非球面ミラー１８をＤ方向（例えば左方向）に駆動させる。具体的には、制御部１５は、基準アイポイントＥＰｓと実アイポイントＥＰｒ，ＥＰｌの位置変化に合わせて、筐体６１を回動軸６７周りにＡ方向またはＢ方向に回動させると共に、非球面ミラー１８を回動軸周りにＣ方向またはＤ方向に回動させる。ここで、実アイポイントＥＰｒは、取得された運転者Ｄの実アイポイントＥＰｒに基づいた配光範囲である実アイボックスＥＢｒに含まれ、実アイポイントＥＰｌは、取得された運転者Ｄの実アイポイントＥＰｌに基づいた配光範囲である実アイボックスＥＢｌに含まれる。
【0040】
制御部１５は、ユニット駆動部（第一ユニット駆動部４１、第二ユニット駆動部４２）及び反射体駆動部（第一反射体駆動部５１、第二反射体駆動部５２）を連動して駆動制御することにより表示光Ｌの光路Ｌｓを、取得された実アイポイントＥＰｒに基づいて変更する。例えば、取得されたアイポイントＥＰが実アイポイントＥＰｒである場合、筐体６１を回動軸６７周りに前方左方側に向かせ、かつ非球面ミラー１８の反射面１８ａを回動軸周りに後方右方側に向かせる。これにより、表示光Ｌの光路Ｌｓが光路Ｌｒに変更される。一方、取得されたアイポイントＥＰが実アイポイントＥＰｌである場合、筐体６１を回動軸６７周りに前方右方側に向かせ、かつ非球面ミラー１８の反射面１８ａを回動軸周りに後方左方側に向かせる。これにより、表示光Ｌの光路Ｌｓが光路Ｌｌに変更される。
【0041】
以上のように、本実施形態に係る車両用表示装置１は、表示ユニット１１が、アイレンジＥＲより狭く、かつ運転者ＤのアイポイントＥＰに基づいた配光範囲であるアイボックスＥＢに対応する表示光を出射する。これにより、表示ユニット１１が、複数の運転者ＤのアイポイントＥＰの分布範囲に基づいた配光範囲であるアイレンジＥＲより狭く、かつアイポイント取得部１４より取得された運転者ＤのアイポイントＥＰに基づいた配光範囲であるアイボックスＥＢに対応する表示光Ｌを出射する。これにより、表示ユニット１１内の光源１６の光量を抑えて発熱を抑制し、低消費電力化を図ることができる。この結果、光源１６を冷却するためのヒートシンク６３を小型化することができ、表示ユニット１１の軽量化を図ることができる。また、光源１６の光量を抑えることができるので、例えば、ＬＥＤの数を減らすことでコストを削減することが可能となる。例えば、運転者のアイポイントＥＰを取得することで、通常のアイボックスＥＢのサイズに対して、面積比が約５０％以下となるので、ＬＥＤの数を減らすことができる（例えば、ＬＥＤを３個使用している場合、１または２個に減らせることができる）。
【0042】
また、本実施形態に係る車両用表示装置１は、制御部１５が、ユニット駆動部及び反射体駆動部を連動して駆動制御することにより表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路を、取得されたアイポイントＥＰに基づいて変更する。具体的には、制御部１５は、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が上方向である場合、第一ユニット駆動部４１により表示ユニット１１を第一方向に駆動させ、かつ第一反射体駆動部５１により非球面ミラー１８を第三方向に駆動させ、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が下方向である場合、第一ユニット駆動部４１により表示ユニット１１を第二方向に駆動させ、かつ第一反射体駆動部５１により非球面ミラー１８を第四方向に駆動させる。さらに、制御部１５は、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が右方向である場合、第二ユニット駆動部４２により表示ユニット１１をＡ方向に駆動させ、かつ第二反射体駆動部５２により非球面ミラー１８をＣ方向に駆動させ、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が左方向である場合、第二ユニット駆動部４２により表示ユニット１１をＢ方向に駆動させ、かつ第二反射体駆動部５２により非球面ミラー１８をＤ方向に駆動させる。
【0043】
上記構成により、車両１００に乗車した運転者Ｄから取得されたアイポイントＥＰに基づいて、第一及び第二ユニット駆動部４１，４２及び第一及び第二反射体駆動部５１，５２を連動して駆動制御して、表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路が変更される。これにより、例えばアイポイントＥＰが上下方向に異なる運転者Ｄが車両１００に乗車した場合、視認性を低下させることなく運転者Ｄに対して虚像Ｓを視認させることができる。
【0044】
次に、実施形態の変形例に係る車両用表示装置について説明する。図８（Ａ）は、実施形態の第１変形例に係る表示ユニットの概略構成を示す模式図、図８（Ｂ）は、実施形態の第２変形例に係る表示ユニットの概略構成を示す模式図である。図９は、実施形態の第３変形例に係る表示ユニットの概略構成を示す模式図である。図１０（Ａ）は、実施形態の第４変形例に係る表示ユニットの概略構成であって正面から視たときの模式図、図１０（Ｂ）は、実施形態の第４変形例に係る表示ユニットの概略構成であって下方から視たときの模式図である。
【0045】
図８（Ａ）に示す実施形態の第１変形例に係る表示ユニット１１Ａは、筐体６１と形状が異なる筐体６１Ａと、光学レンズ６２と表示デバイス１７との間の光路上に配置され、光学レンズ６２から入射する光を表示デバイス１７に向けて偏光するプリズム７０とを有する。プリズム７０は、不図示の駆動部により回動軸６６周りに回動可能に構成される。表示ユニット１１Ａは、表示光Ｌの向きを変更する方向が、アイポイントＥＰの上下方向に対応する表示情報の上下方向となるように、プリズム７０を第一方向または第一方向と反対方向である第二方向に駆動するものである。表示ユニット１１Ａは、アイポイントＥＰの上下方向の移動に応じてプリズム７０を回動軸６６周りに回動させる。ここで、第一方向及び第二方向は、回動軸６６周りのプリズム７０の回動方向の一方及び他方である。例えば、表示ユニット１１Ａは、プリズム７０を第一方向または第二方向に駆動した場合、当該プリズム７０が回動軸６６周りに一方または他方に回動し、表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路を変更する。これにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0046】
図８（Ｂ）に示す実施形態の第２変形例に係る表示ユニット１１Ｂは、筐体６１と形状が異なる筐体６１Ｂと、光学レンズ６２と表示デバイス１７との間の光路上に配置され、光学レンズ６２から入射する光を表示デバイス１７に向けて反射する折返しミラー７１とを有する。折返しミラー７１は、不図示の駆動部により回動軸６６周りに回動可能に構成される。表示ユニット１１Ｂは、表示光Ｌの向きを変更する方向が、アイポイントＥＰの上下方向に対応する表示情報の上下方向となるように、折返しミラー７１を第一方向または第一方向と反対方向である第二方向に駆動するものである。表示ユニット１１Ｂは、アイポイントＥＰの上下方向の移動に応じて折返しミラー７１を回動軸６６周りに回動させる。ここで、第一方向及び第二方向は、回動軸６６周りの折返しミラー７１の回動方向の一方及び他方である。例えば、表示ユニット１１Ｂは、折返しミラー７１を第一方向または第二方向に駆動した場合、当該折返しミラー７１が回動軸６６周りに一方または他方に回動し、表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路を変更する。これにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0047】
図９に示す実施形態の第３変形例に係る表示ユニット１１Ｃは、筐体６１Ａと、光学レンズ６２と表示デバイス１７との間の光路上に配置され、光学レンズ６２から入射する光を表示デバイス１７に向けて偏光するフレネルレンズ７２とを有する。フレネルレンズ７２は、不図示の駆動部により回動軸６６周りに回動可能に構成される。表示ユニット１１Ｃは、表示光Ｌの向きを変更する方向が、アイポイントＥＰの上下方向に対応する表示情報の上下方向となるように、フレネルレンズ７２を第一方向または第一方向と反対方向である第二方向に駆動するものである。表示ユニット１１Ｃは、アイポイントＥＰの上下方向の移動に応じてフレネルレンズ７２を回動軸６６周りに回動させる。ここで、第一方向及び第二方向は、回動軸６６周りのフレネルレンズ７２の回動方向の一方及び他方である。例えば、表示ユニット１１Ｃは、フレネルレンズ７２を第一方向または第二方向に駆動した場合、当該フレネルレンズ７２が回動軸６６周りに一方または他方に回動し、表示ユニット１１からアイポイントＥＰまでの表示光Ｌの光路を変更する。これにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0048】
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に示す実施形態の第４変形例に係る表示ユニット１１Ｄは、第二ユニット駆動部４２と構成が異なる第二ユニット駆動部４２Ａを有する。第二ユニット駆動部４２Ａは、駆動機構６８Ｂａと、モータ６９Ｂとを含んで構成される。駆動機構６８Ｂａは、モータ６９Ｂの回転を動力として、ねじ軸８３を回転させる。ねじ軸８３は、左右方向に沿って延在する。駆動機構６８Ｂａは、例えば、ねじ軸８３と、ナット８４とで構成されるボールねじである。モータ６９Ｂの回転によりねじ軸８３が一方に回転すると、筐体６１が左右方向の一方に移動し、ねじ軸８３が他方に回転すると、筐体６１が左右方向の他方に移動する。これにより、表示ユニット１１Ｄから出射される表示光Ｌの左右方向の向きを変更することができる。
【0049】
なお、上記実施形態の車両用表示装置１は、制御部１５が、第一及び第二ユニット駆動部４１，４２及び第一及び第二反射体駆動部５１，５２を連動して駆動制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、実施形態の他の変形例に係る車両用表示装置１は、制御部１５が、第一ユニット駆動部４１と第一反射体駆動部５１を連動して駆動制御するものであってもよい。この場合、制御部１５は、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が上方向である場合、第一ユニット駆動部４１により表示ユニット１１を第一方向に駆動させ、かつ第一反射体駆動部５１により非球面ミラー１８を第三方向に駆動させる。一方、制御部１５は、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が下方向である場合、第一ユニット駆動部４１により表示ユニット１１を第二方向に駆動させ、かつ第一反射体駆動部５１により非球面ミラー１８を第四方向に駆動させる。
【0050】
上記構成により、アイポイントＥＰが上下方向に異なる運転者Ｄが車両１００に乗車した場合、当該運転者ＤのアイポイントＥＰが上下方向においてアイレンジＥＲの範囲内になくとも、視認性を低下させることなく運転者Ｄに対して虚像Ｓを視認させることが可能となる。
【0051】
また、上記実施形態の車両用表示装置１は、制御部１５が、第一及び第二ユニット駆動部４１，４２及び第一及び第二反射体駆動部５１，５２を連動して駆動制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、実施形態の他の変形例に係る車両用表示装置１は、制御部１５が、第一及び第二ユニット駆動部４１，４２及び第一反射体駆動部５１を連動して駆動制御するものであってもよいし、第一ユニット駆動部４１のみを駆動制御するものであってもよい。前者の場合、制御部１５は、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が上方向である場合、第一ユニット駆動部４１により表示ユニット１１を第一方向に駆動させ、かつ第一反射体駆動部５１により非球面ミラー１８を第三方向に駆動させる。また、制御部１５は、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が下方向である場合、第一ユニット駆動部４１により表示ユニット１１を第二方向に駆動させ、かつ第一反射体駆動部５１により非球面ミラー１８を第四方向に駆動させる。また、制御部１５は、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が右方向である場合、第二ユニット駆動部４２により表示ユニット１１をＡ方向に駆動させ、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が左方向である場合、第二ユニット駆動部４２により表示ユニット１１をＢ方向に駆動させる。後者の場合、制御部１５は、第一及び第二反射体駆動部５１，５２を駆動することなく、取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が右方向である場合、第二ユニット駆動部４２により表示ユニット１１をＡ方向に駆動させる。取得されたアイポイントＥＰの基準アイポイントＥＰｓに対する位置が左方向である場合、第二ユニット駆動部４２により表示ユニット１１をＢ方向に駆動させる。
【0052】
また、上記実施形態では、非球面ミラー１８は、反射面１８ａの形状が自由曲面であるが、これに限定されるものではない。
【0053】
また、上記実施形態では、車両用表示装置１は、表示画像を車両１００のウインドシールド１０３に投影しているが、これに限定されず、例えばコンバイナ等に投影してもよい。
【0054】
また、上記実施形態では、車両用表示装置１は、自動車等の車両１００に適用されているが、これに限定されず、例えば車両１００以外の船舶や航空機等に適用してもよい。
【符号の説明】
【0055】
１ 車両用表示装置
１１ 表示ユニット
１２ 反射ミラーユニット
１４ アイポイント取得部
１５ 制御部
１７ 表示デバイス
１８ 非球面ミラー
２０ 車内撮影カメラ
４１ 第一ユニット駆動部
４２ 第二ユニット駆動部
５１ 第一反射体駆動部
５２ 第二反射体駆動部
１００ 車両
１０３ ウインドシールド
ＥＰ アイポイント
ＥＢ アイボックス
ＥＲ アイレンジ
Ｌ 表示光
Ｓ 虚像
１１ 表示ユニット
１２ 反射ミラーユニット
１４ アイポイント取得部
１５ 制御部
１７ 表示デバイス
１８ 非球面ミラー
２０ 車内撮影カメラ
４１ 第一ユニット駆動部
４２ 第二ユニット駆動部
５１ 第一反射体駆動部
５２ 第二反射体駆動部
１００ 車両
１０３ ウインドシールド
ＥＰ アイポイント
ＥＢ アイボックス
ＥＲ アイレンジ
Ｌ 表示光
Ｓ 虚像
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】