JP2002031774A

JP2002031774A - 車両用ヘッドアップディスプレイ

Info

Publication number: JP2002031774A
Application number: JP2000216436A
Authority: JP
Inventors: Naoto Kanamori; 直人金森
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】フロントウインドシールドの曲率の変化にあ
わせて凹面鏡の反射面の曲率の変化を適正に設定するこ
とで、歪みの少ない虚像をフロントウインドシールドの
前方に結像するようにした車両用ヘッドアップディスプ
レイを提供する。【解決手段】フロントウインドシールドの運転者の視
界領域に対応する内表面部１０ａのうちその表示中心１
１から２０°乃至３０°の範囲内の所定角度だけ運転者
の眼から見てフロントウインドシールドの中央よりも横
方向に離れる部位は、その曲率において、表示中心１１
の曲率の約１．４倍の変化率を有する。凹面鏡３０の反
射面３１のうちその反射中心３１ａから当該反射面の焦
点から見て上記所定角度だけ上記横方向に離れる部位
は、その曲率において、反射中心３１ａの曲率の１．０
４乃至１．０８の範囲内の倍率の変化率を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用ヘッドアッ
プディスプレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のヘッドアップディスプレ
イとしては、実開昭６２−１９７１７５号公報或いは特
許第２９９１２１４号公報に示すようなものがある。こ
のヘッドアップディスプレイにおいて、表示器は、車両
のフロントウインドシールドの内表面側にて当該フロン
トウインドシールドの下方に配置されている。また、凹
面鏡は、フロントウインドシールドの内表面のうち運転
者の視界領域に対応する内表面部及び表示器の表示面の
双方を臨む凹状反射面を有するように、フロントウイン
ドシールドの下方にて傾斜状に配設されている。

【０００３】そして、このような構成のもと、表示器の
表示面からの表示情報を表す光は凹面鏡によりその反射
面にて反射されてフロントウインドシールドの内表面部
に入射し、この入射光は上記内表面部にて運転者の視線
方向に反射されるとともに当該内表面部の前方に表示情
報を虚像として結像する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ヘッドア
ップディスプレイでは、ウインドシールドの曲率が上記
内表面部内の部位の違いによって異なるために、単に、
上述のように凹面鏡や表示器をフロントウインドシール
ドの位置との関係で配置するだけでは、上記虚像に歪み
が発生し、運転者にとって非常に見難い像として見えて
しまうという不具合がある。

【０００５】そこで、本発明は、このようなことに対処
するため、フロントウインドシールドの曲率の変化にあ
わせて凹面鏡の反射面の曲率の変化を適正に設定するこ
とで、歪みの少ない虚像をフロントウインドシールドの
前方に結像するようにした車両用ヘッドアップディスプ
レイを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、請求項１に記載の発明に係る車両用ヘッドアップデ
ィスプレイは、車両のフロントウインドシールド（１
０）の内表面側にて当該フロントウインドシールドの下
方に配置されて車両の前方に向く表示面（２０ａ）を有
する表示器（２０）と、フロントウインドシールドの内
表面のうち運転者の視界領域に対応する内表面部（１０
ａ）及び表示器の表示面の双方を臨む凹状反射面（３
１）を有するようにフロントウインドシールドの下方に
て傾斜状に配設された凹面鏡（３０）とを備えて、表示
器の表示面からの表示情報を表す光を凹面鏡によりその
反射面にて反射してフロントウインドシールドの内表面
部に入射させ、この入射光を内表面部にて運転者の視線
方向に反射するとともに当該内表面部の前方に表示情報
を虚像として結像する。

【０００７】ここで、フロントウインドシールドの内表
面部のうちその中心（以下、表示中心という）から２０
°乃至３０°の範囲内の所定角度だけ運転者の眼から見
てフロントウインドシールドの中央よりも横方向に離れ
る部位は、その曲率において、表示中心の曲率の約１．
４倍の変化率を有している。また、凹面鏡の反射面のう
ちその反射中心から当該反射面の焦点から見て上記所定
角度だけ横方向に離れる部位は、その曲率において、反
射中心の曲率の１．０４乃至１．０８の範囲内の倍率の
変化率を有する。

【０００８】これにより、凹面鏡の反射面の曲率は、フ
ロントウインドシールドの内表面部の曲率の変化にあわ
せて変化するので、凹面鏡により反射されてフロントウ
インドシールドの内表面部に入射する表示器の光が、当
該内表面部の前方において虚像として結像するとき、当
該虚像は、歪みの少ない像として結像し得る。

【０００９】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の発明において、上記所定角度は約２５°であ
り、上記倍率の変化率は約１．０６であることを特徴と
する。これにより、請求項１に記載の発明の作用効果を
より一層精度よく達成できる。

【００１０】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も
のである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
により説明する。図１は本発明に係るセダン型乗用車用
ヘッドアップディスプレイを模式的に示したものであ
る。当該乗用車の車室内前壁上部にはフロントウインド
シールド１０が設けられている。なお、当該乗用車の運
転席は、車室内の右側に位置している。

【００１２】当該ヘッドアップディスプレイは、表示器
２０と、凹面鏡３０とを備えている。表示器２０は、フ
ロントウインドシールド１０の内表面側（車室内側）に
てフロントウインドシールド１０の下方に配置されてお
り、この表示器２０は、その表示面２０ａにて、当該乗
用車の前方に向いている。

【００１３】凹面鏡３０は、フロントウインドシールド
１０の内表面のうち運転者の視界領域に対応する内表面
部１０ａ及び表示器２０の表示面２０ａの双方を臨む凹
状反射面３１を有するようにフロントウインドシールド
１０の下方にて傾斜状に配設されている。

【００１４】しかして、表示器２０の表示面２０ａから
の表示情報を表す光は凹面鏡３０によりその反射面３１
にて反射されてフロントウインドシールド１０の内表面
部１０ａに入射される。また、この入射光は内表面部１
０ａにて運転者の視線方向に反射されるとともに当該内
表面部１０ａの前方に上記表示情報を虚像４０として結
像される。

【００１５】但し、本実施形態において、フロントウイ
ンドシールド１０の内表面部１０ａのうちその中心（以
下、表示中心１１という）から２０°乃至３０°の範囲
内の所定角度だけ運転者の眼から見て右方向に離れる部
位は、その曲率において、表示中心１１の曲率の約１．
４倍の変化率を有している。

【００１６】また、凹面鏡３０の反射面３１のうちその
反射中心３１ａから当該反射面３１の焦点から見て上記
所定角度だけ右方向に離れる部位は、その曲率におい
て、反射中心３１ａの曲率の約１．０６の倍率の変化率
を有する。

【００１７】次に、このように凹面鏡３０の反射面３１
の曲率の変化率を選定した根拠について説明する。

【００１８】まず、凹面鏡３０の曲率の変化を考慮して
反射面３１を光学的にシミュレートする。その一例が図
２にて示されている。この図２において、点Ｐは凹面鏡
３０の焦点を示す。また、中心線Ｈは、凹面鏡３０の反
射面３１の反射中心３１ａを通る水平方向の中心線を示
し、中心線Ｖは、反射面３１の反射中心３１ａを通る鉛
直方向の中心線を示す。また、各符号ｆｖ０、ｆｖ１及
びｆｖ２は、放物曲線をそれぞれ示しており、放物曲線
ｆｖ０は、焦点Ｐを中心として、反射中心３１ａを通り
上下方向に描いた放物曲線である。放物曲線ｆｖ１は、
焦点Ｐを中心として、中心線Ｈ上において反射中心３１
ａの左側へ角度θだけずれた点Ｑ１を通るように上下方
向に描いた放物曲線である。また、放物曲線ｆｖ２は、
焦点Ｐを中心として、中心線Ｈ上において反射中心３１
ａの右側へ角度θだけずれた点Ｑ２を通るように上下方
向に描いた放物曲線である。なお、点Ｑ１と焦点Ｐとの
間の距離Ｌｆｖ１＜反射中心３１ａと焦点Ｐとの間の距
離Ｌｆｖ０＜点Ｑ２と焦点Ｐとの間の距離Ｌｆｖ２であ
る。

【００１９】また、運転者の両眼間の中心（以下、視点
という）が変位することで、虚像の結像範囲が変化す
る。そこで、図１において、運転者が正常な姿勢のとき
の視点の中心が図１にて示すような長方形５０の中心点
５１に一致するものとする。また、長方形５０のうち各
辺上において、図１にて示すごとく、各点５２乃至５９
をとる。ここで、両点５２、５３は、中心点５１に対し
対称的に上下に位置する。両点５５、５６は、点５５に
対し対称的に上下に位置する。また、両点５７、５９
は、点５８に対し対称的に上下に位置する。また、中心
点５１は、各点５２乃至５９の間の中心に位置する。な
お、各点５２乃至５９は、運転者の視点の各移動位置に
対応する。

【００２０】また、虚像４０は、図１にて示すように長
方形（以下、長方形４０という）により模式的に表す
と、この長方形４０の中心点４１は、光学経路上、表示
中心１１を通り、長方形５０の中心点５１に対応する。
また、長方形４０の各辺上の各点４２乃至４９は、光学
経路上、長方形５０の各辺上の各点５２乃至５９にそれ
ぞれ対応する。なお、長方形４０は歪みのない理想的な
場合の形状に相当する。

【００２１】また、表示器２０の表示面２０ａも図１に
て示すごとく長方形（以下、長方形２０ａという）模式
的に表すとすると、この長方形２０の中心点２１は、光
学経路上、長方形４０の中心点４１に対応する。また、
長方形２０ａの各辺上の各点２２乃至２９は、光学経路
上、長方形４０の各辺上の各点４２乃至４９にそれぞれ
対応する。

【００２２】以上の前提のもと、距離Ｌｆｖ１を固定し
て、距離Ｌｆｖ２を変化させたところ、図３乃至図５に
て示す結果が歪みデータとして得られた。図３では、
（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ、長方形５０の各点５
２、５１、５３に対応する歪みデータを示す。図４で
は、（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ、長方形５０の各点
５４、５５、５６に対応する歪みデータを示す。また、
図５では、（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ、長方形５０
の各点５７、５８、５９に対応する歪みデータを示す。

【００２３】これらの歪みデータを整理したところ、図
６及び図７にて示す各グラフが得られた。図６のグラフ
は、鉛直方向（Ｖ方向）の歪みとＬｆｖ２との関係を示
す。図７のグラフは、水平方向（Ｈ方向）の歪みとＬｆ
ｖ２との関係を示す。これら両グラフからすれば、距離
Ｌｆｖ２＝１．０６近傍で、Ｖ方向歪み及びＨ方向歪み
が、集中した状態で小さくなっていることが分かる。こ
れによれば、例えば、Ｌｆｖ１＝０．９７×Ｌｆｖ１と
したとき、Ｌｆｖ２＝１．０６×Ｌｖ０が最適であるこ
とが分かった。なお、図６及び図７において、各符号５
３乃至５９は、長方形５０上の各点に対応する。

【００２４】また、図６及び図７の各グラフを整理した
ところ、図９にて示すようなグラフが得られた。図７
は、反射面３１の曲率の変化率と当該反射面上の角度θ
との関係を示す。これにより、曲率の変化率１．４倍と
なる角度θは、２０度乃至３０度の範囲であればよいこ
とが分かった。これに伴い、凹面鏡３０の反射面３１の
曲率の変化率は、好ましくは、約ｌ．０６の倍率の変化
率、やや好ましくは、１．０４乃至１．０８の範囲内の
倍率の変化率であればよいことも分かった。

【００２５】このようなことから、フロントウインドシ
ールド１０の上記部位の曲率の変化率にあわせて凹面鏡
３０の反射面３１の曲率の変化率を上述のように設定し
た。

【００２６】これにより、凹面鏡３０の反射面３１の上
記部位の曲率は、フロントウインドシールド１０の内表
面部１０ａの上記部位の曲率の変化率にあわせて変化す
るので、凹面鏡３０により反射されてフロントウインド
シールド１０の内表面部１０ａに入射する表示器２０の
光が、当該内表面部１０ａの前方において虚像として結
像するとき、当該虚像は、歪みの少ない像として結像し
得る。その結果、運転者は表示器２０の表示像を歪みの
ない虚像として精度よく視認できる。

【００２７】なお、上述した凹面鏡３０についての図３
（ｂ）、図４及び図５のデータと同様のデータを球面鏡
について調べたところ、図９、図１０及び図１１にて示
すような歪みデータが得られた。これらによれば、上記
凹面鏡３０の場合、球面鏡の場合に比べて、非常に歪み
が少ないことが分かる。

【００２８】なお、本発明の実施にあたり、運転席が車
室の左側にある乗用車に本発明を適用してもよい。この
場合、上記実施形態にて述べたフロントウインドシール
ド１０及び凹面鏡３０の曲率の変化率は、当該乗用車の
左右方向中心軸を基準に逆の対称関係を有するように設
定する。これにより、上記実施形態と同様の作用効果を
達成できる。

【００２９】また、本発明の実施にあたり、セダン型乗
用車に限ることなく、フロントウインドシールド１０と
同様の曲率の変化率を有するフロントウインドシールド
を備えた各種の乗用車、トラック等の自動車その他の車
両に本発明を適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヘッドアップディスプレイの模式
図である。

【図２】凹面鏡の反射面をシミュレートするための図で
ある。

【図３】（ａ）乃至（ｃ）は、長方形５０上の各点５
３、５１、５２に対応する反射面上の歪みデータを示す
図である。

【図４】（ａ）乃至（ｃ）は、長方形５０上の各点５
４、５５、５６に対応する反射面上の歪みデータを示す
図である。

【図５】（ａ）乃至（ｃ）は、長方形５０上の各点５
７、５８、５９に対応する反射面上の歪みデータを示す
図である。

【図６】Ｖ方向の歪みとＬｆｖ２との関係を示すグラフ
である。

【図７】Ｈ方向の歪みとＬｆｖ２との関係を示すグラフ
である。

【図８】凹面鏡の反射面の曲率の変化率と角度θとの関
係を示すグラフである。

【図９】凹面鏡を球面鏡とした場合の長方形５０上の点
５１に対応する反射面上の歪みデータを示す図である。

【図１０】（ａ）乃至（ｃ）は、凹面鏡を球面鏡とした
場合の長方形５０上の各点５４、５５、５６に対応する
反射面上の歪みデータを示す図である。

【図１１】（ａ）乃至（ｃ）は、凹面鏡を球面鏡とした
場合の長方形５０上の各点５７、５８、５９に対応する
当該球面鏡の反射面上の歪みデータを示す図である。

【符号の説明】

１０…フロントウインドシールド、１０ａ…内表面部、
２０…表示器、２０ａ…表示面、３０…凹面鏡、３１…
反射面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両のフロントウインドシールド（１
０）の内表面側にて当該フロントウインドシールドの下
方に配置されて車両の前方に向く表示面（２０ａ）を有
する表示器（２０）と、前記フロントウインドシールドの内表面のうち運転者の
視界領域に対応する内表面部（１０ａ）及び前記表示器
の表示面の双方を臨む凹状反射面（３１）を有するよう
に前記フロントウインドシールドの下方にて傾斜状に配
設された凹面鏡（３０）とを備えて、前記表示器の表示面からの表示情報を表す光を前記凹面
鏡によりその反射面にて反射して前記フロントウインド
シールドの前記内表面部に入射させ、この入射光を前記
内表面部にて運転者の視線方向に反射するとともに当該
内表面部の前方に前記表示情報を虚像として結像するよ
うにしたヘッドアップディスプレイであって、前記フロントウインドシールドの前記内表面部のうちそ
の中心（以下、表示中心という）から２０°乃至３０°
の範囲内の所定角度だけ運転者の眼から見て前記フロン
トウインドシールドの中央よりも横方向に離れる部位
は、その曲率において、前記表示中心の曲率の約１．４
倍の変化率を有しており、前記凹面鏡の反射面のうちその反射中心から当該反射面
の焦点から見て前記所定角度だけ前記横方向に離れる部
位は、その曲率において、前記反射中心の曲率の１．０
４乃至１．０８の範囲内の倍率の変化率を有する車両用
ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】前記所定角度は約２５°であり、前記倍
率の変化率は約１．０６であることを特徴とする請求項
１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ。