JP2009120080A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストのシステムであり、かつ、モニターとミラーの近接配置によりモニターの小型画面化を図りながら、走行中の視点移動に伴う乗員の眼への負担軽減や乗員に与える違和感低減を達成することができる車両用表示装置を提供すること。
【解決手段】画像を映し出すモニター２と、モニター画像を反射させて車両乗員へ反射画像を見せるミラーと、を備えた車両用表示装置Ａ１において、ミラーに結像される反射画像までの距離を延長する結像距離延長手段を設けた。結像距離延長手段は、車両乗員の視点Ｅからミラーに結像された反射画像までの距離を、車両乗員の視点からモニター画像までの実際の距離より遠くになるように延長する手段である。具体例としては、ミラーを凹面鏡３とし、モニター２の画面２ａを、凹面鏡３の焦点距離より内側の位置に設定する幾何光学的な結像構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両後方画像や車両側方画像やDVD再生画像やNAVI画像やメータ画像等の画像を映し出すモニターと、モニター画像を反射させて車両乗員へ反射画像を見せるミラーと、を備えた車両用表示装置に関する。

従来、パネルバンなどのインナーミラーによって車両後方の視界を確保することが困難な車両において、車両の後方視界を確保する車両の後方監視装置が知られている。この車両の後方監視装置は、車体と、車体後方を撮影するテレビカメラと、テレビカメラによって撮影された後方映像を映し出すモニターとからなり、運転室内に設置されたインナーミラーに前記モニターの画面を映し、インナーミラーによって直接後方を見るときと同じように後方を見るようにする（例えば、特許文献１参照）。

従来、夜間における車両後方の視界を広範囲かつ鮮明に確保することができる車両用夜間後方視界支援システムが知られている。この車両用夜間後方視界支援システムは、夜間の車両運転中に、バックライトから車両後方に赤外線を照射し、赤外線が照射された後方背景を赤外線カメラにて撮像する。この撮像された画像を、ヘッドアップディスプレイ装置により、リアウィンドウに映し出すようにする。そして、このリアウィンドウに映し出された画像を運転者がルームミラーを通して視認できるようにする（例えば、特許文献２参照）。
特開平8-207661号公報 特開2004-350228号公報

しかしながら、引用文献１に記載された従来の車両の後方監視装置にあっては、インナーミラーの映像反射面が平面であり、運転者の視点からインナーミラーに結像された反射画像までの距離が、運転者の視点からモニター画像までの実際の距離と一致する。このため、走行中、運転者が車外からインナーミラーに眼を移すと、遠くに合わせていた眼の焦点距離がインナーミラーの反射画像に合わず瞬間的に焦点ぼけした像が見える。さらに、インナーミラーの反射画像に焦点を合わせた後、再び、車外に眼を移すと、近くに合わせていた眼の焦点距離が車外視界像に合わず瞬間的に焦点ぼけした像が見える。
これに対し、モニターとインナーミラーの離間距離を長く設定すると、ミラー反射画像と車外視界像の焦点距離の差が少し縮むものの、離間距離が長いほど画面の大きなモニターを要し、車室内にてモニターが占有する空間が拡大してしまう。
したがって、車室内搭載性を考慮し、小型画面のモニターをインナーミラーに近づけて配置すると、視点移動を繰り返す走行中、運転者の眼に大きな負担や違和感を与えることになる、という問題があった。

また、引用文献２に記載された車両用夜間後方視界支援システムにあっては、車両後方に赤外線を照射するバックライトやヘッドアップディスプレイ装置が必要であり、部品点数や設置スペースを増大させる高価なシステムになる、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、低コストのシステムであり、かつ、モニターとミラーの近接配置によりモニターの小型画面化を図りながら、走行中の視点移動に伴う乗員の眼への負担軽減や乗員に与える違和感低減を達成す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。

上記目的を達成するため、本発明では、画像を映し出すモニターと、モニター画像を反射させて車両乗員へ反射画像を見せるミラーと、を備えた車両用表示装置において、車両乗員の視点から前記ミラーに結像された反射画像までの距離を延長する結像距離延長手段を設けた。
前記結像距離延長手段は、前記車両乗員の視点から前記ミラーに結像された反射画像までの距離を、車両乗員の視点からモニター画像までの実際の距離より遠くになるように幾何光学的な結像構成により延長する。

よって、本発明の車両用表示装置にあっては、結像距離延長手段において、車両乗員の視点からミラーに結像された反射画像までの距離を、車両乗員の視点からモニター画像までの実際の距離より遠くになるように延長することができる。
すなわち、モニターとミラーの実離間距離の設定によるレイアウト構成ではなく、幾何光学的な構成を採用し、車両乗員の視点からミラーに結像された反射画像までの距離を延長する。このため、モニターの画面とミラーの近接配置が許容され、モニターの小型画面化を図ることができる。そして、車両乗員の視点と車外視界像までの焦点距離と、車両乗員の視点とミラー反射画像までの焦点距離の差が小さく抑えられる。このため、走行中に車外とミラーの間で視点移動を行っても、乗員の眼による焦点距離の調整するための負担を軽減できる。また、車外とミラーの間での視点移動の過渡期、焦点合わせに要する僅かな時間、焦点ぼけした像が眼に入るが、焦点距離の差が小さい分、焦点合わせに要する時間が極めて短くなり、乗員に与える違和感を低減できる。
この結果、モニターとミラーを基本構成要素とする低コストのシステムであり、かつ、モニターとミラーの近接配置によりモニターの小型画面化を図りながら、走行中の視点移動に伴う乗員の眼への負担軽減や乗員に与える違和感低減を達成することができる。

以下、本発明の車両用表示装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両用表示装置Ａ１を示す図であり、(a)は車両用表示装置Ａ１を搭載した車両の平面レイアウト図を示し、(b)は車両用表示装置Ａ１のみの平面レイアウト図を示す。

実施例１の車両用表示装置Ａ１は、図１に示すように、リアカメラ１と、モニター２と、凹面鏡３（ミラー）と、を備えている。

前記リアカメラ１は、車両100の後部位置、例えば、図１(a)に示すように、リアウィンドウ101の上部位置に、レンズを車両後方に向けて搭載され、車両後方映像データを取得する。

前記モニター２は、車室内のうち運転席と助手席の間の天井位置に設けられ、前記リアカメラ１からの車両後方映像データに基づく車両後方画像を映し出す。このモニター２によりリアカメラ１からの車両後方映像データによる画像をそのまま映し出すと、凹面鏡３の反射画像が左右逆になるので、リアカメラ１からの車両後方映像データの左右置き換えデータをモニター画像データとする。なお、モニター２としては、例えば、液晶モニターや有機ELモニター等が用いられる。

前記凹面鏡３は、図１(a)に示すように、運転席と助手席の間のフロントウィンドウ102の上部位置に設定され、モニター画像を反射させて運転者（車両乗員）へ車両後方画像（反射画像）を見せる。この凹面鏡３は、運転者が車両後方を確認するためのインナーミラーが取り付けられる位置に、インナーミラーに代えて設定している。

ここで、実施例１の車両用表示装置Ａ１では、運転者の視点Ｅから凹面鏡３に結像された反射画像までの距離を、運転者の視点Ｅからモニター画像までの実際の距離より遠くになるように幾何光学的な結像構成により延長する結像距離延長手段を設けている。

実施例１では、前記結像距離延長手段を、ミラーの画像反射面を凹面３ａに形成した凹面鏡３とし、前記モニター２の画面２ａを、前記凹面鏡３の焦点距離より内側の位置に設定することで構成している。

図２は、実施例１の車両用表示装置Ａ１が搭載された車両の車室内部を示す斜視図である。図３は、実施例１の車両用表示装置Ａ１の構成要素であるモニターを内蔵するオーバーヘッドコンソールボックスを示す斜視図である。図４は、実施例１の車両用表示装置Ａ１の構成要素であるモニターを内蔵するオーバーヘッドコンソールボックスを正面から視た図である。以下、図２〜図４に基づき、車室内に設定されたモニターの設定構成を説明する。

前記モニター２は、図２に示すように、運転席と助手席の間の天井103の位置であって、前記凹面鏡３と対向する位置に設定されたオーバーヘッドコンソールボックス４に設けられている。

前記オーバーヘッドコンソールボックス４は、図２に示すように、運転席と助手席の間のフロア位置に設けられたセンタコンソールボックスの真上位置に設定されている。そして、このオーバーヘッドコンソールボックス４は、図２及び図３に示すように、前記モニター２を収納するモニター収納部４ａと、モニター２の画面２ａを前記凹面鏡３に向ける画面開口部４ｂと、小物を収納する第１収納ボックス部４ｃ，第２収納ボックス部４ｄ，第３収納ボックス部４ｅと、を有する。前記画面開口部４ｂは、四角筒を斜めに切り取った斜め開口構造であり、外光から画面２ａを遮光すると共に、運転者や助手席乗員から直接、画面２ａが眼に入らぬように、両側位置も覆っている。前記各収納ボックス部４ｃ，４ｄ，４ｅは、プッシュオープンタイプであり、モニター収納部４ａの車両後部側に配置されている。

ここで、モニター２の画面２ａは、図４に示すように、凹面鏡３に映し出されるモニター画像を運転者から見やすくするように、凹面鏡３を少し斜めにして設定していることに対応し、凹面鏡３の枠内でモニター画像が斜め画像とならないように斜めに設定している。

前記車両100の天井103の位置には、図２に示すように、運転席サンバイザ104が設けられる。また、車室内には、図２に示すように、助手席シート105やインスツルメントパネル106が配置される。さらに、助手席側ドア107の車室外側には、ドアミラー108が設けられる。

図５は、実施例１の車両用表示装置Ａ１の構成要素である凹面鏡を示す図で、(a)は凹面鏡の正面図を示し、(b)は凹面鏡のＢ−Ｂ線断面図を示し、(c)は凹面鏡のＣ−Ｃ線断面図を示す。図６は、実施例１の車両用表示装置Ａ１の構成要素である凹面鏡での左右方向の曲率半径の決定例を示す説明図である。以下、図５及び図６に基づき、車室内に設定された凹面鏡の構成を説明する。

前記凹面鏡３は、合成樹脂等により構成されたミラー枠５に嵌め込み設定されていて、図５(c)に示すように、上下方向が平坦で、図５(b)に示すように、左右方向に凹曲面とした二次凹曲面形状に設定している。

このように、上下方向に平坦で、左右方向に凹曲面の凹面鏡３を使うと、上下方向には平面鏡のように働き、左右方向には凹面鏡として機能する。この凹面鏡３を用いると、視点Ｅから見て、モニター２のモニター画像は、横方向に引き伸ばされた状態で凹面鏡３に映る。この場合、モニター２に、表示画面の縦横比を調整するアスペクト比調整機能を付加し、凹面鏡３の横方向の拡大率を調整することで、凹面鏡３に映る像を補正する。つまり、従来の車両用ルームミラーの外形形状の縦横比と、一般的なモニターの縦横比が異なり、ルームミラーの方が横に長いので、上下方向が平坦で左右方向に凹面な凹面鏡３を使うことで、モニター２の画素をより有効に使うことができる。

さらに、左右方向に凹曲面として、曲率一定の凹面鏡を使った場合、運転者の視点から凹面鏡に映るモニター画像は、右側が圧縮され、左側が引き伸ばされるような見え方となる。そこで、凹面鏡の左右方向の曲率を、一定ではなく、右側の曲率をゆるく（＝曲率半径を長く）、左側の曲率をきつい（＝曲率半径を短く）ように設定する。

これに対応し、実施例１では、凹面鏡３の左右方向の曲率半径を、左右方向の凹面位置に応じて異ならせた左右非対称凹曲面形状に設定している。つまり、左右非対称凹曲面形状を、モニター２の位置と凹面鏡３の位置と運転者の視点Ｅの位置によって、図６に示すように、運転者の視点Ｅから見たモニター画像の歪みを抑えるように、左右方向の各位置での曲率半径を光学的に決定している。具体的には、凹面鏡３の右側半分のａ領域は、モニター２のＡ領域に対応した一定曲率としている。そして、凹面鏡３の左側半分のａ’領域のうち、ａ領域端からの長さを示すｂと、モニター２のＡ’領域のうち、Ａ領域端からの長さを示すＢを用いる。関係式としては、０≦ｂ≦ａ’および０≦Ｂ≦Ａ’のときに、凹面鏡３の傾斜がｂ／ａ’＝Ｂ／Ａ’を満たす関係の集合となるように曲率を決定している。

次に、作用を説明する。
実施例１の車両用表示装置Ａ１における作用を、「凹面鏡による結像距離延長メカニズム」、「モニターの小型化作用」、「車両乗員による視点移動作用」、「凹面鏡の二次元曲面作用」、「凹面鏡によるモニター画像の歪み抑制作用」に分けて説明する。

［凹面鏡による結像距離延長メカニズム］
図７は、凹面鏡の焦点距離より内側に被写体を設定した場合の結像を示す凹面鏡結像図である。

図７に示すように、被写体が凹面鏡の焦点距離ｆ以内にあるとき（ｃ＜ｆ）、凹面鏡の奥の位置ｄ（ｄ＞ｃ）に正立拡大虚像を作る。このとき、凹面鏡を覗く人の眼からも、被写体の像があたかも凹面鏡の奥にあるように見える。

このときの関係式は、
(１／ｃ)＋(１／ｄ)＝(１／ｆ)
で表される。
したがって、例えば、被写体を凹面鏡の焦点距離に一致させると、上記関係式により、凹面鏡の奥の位置ｄは、無限遠（∞）にすることができる。
ちなみに、被写体が凹面鏡の焦点距離ｆより遠くにあるときは、像は被写体側にできる。しかも、その像は、被写体の内側位置にでき、とても小さな倒立の縮小虚像となる。

そこで、この関係を実施例１にあてはめると、被写体の位置（凹面鏡３の焦点距離ｆ以内の位置）にモニター２を配置すると、モニター２から凹面鏡３までの距離をｃとした場合、運転者により見える正立拡大虚像から凹面鏡３までの距離はｄとなる。すなわち、運転者の視点Ｅから凹面鏡３に結像された反射画像までの距離は、運転者の視点Ｅからモニター画像までの実際の距離より（ｄ−ｃ）だけ遠くになる。

したがって、実施例１の車両用表示装置Ａ１における結像距離を延長する幾何光学的な結像構成は、ミラーの画像反射面を凹面３ａに形成した凹面鏡３とし、モニター２の画面２ａを、凹面鏡３の焦点距離より内側の位置に設定することで達成される。

［モニターの小型化作用］
小さな被写体を凹面鏡で見た場合、図７に示すように、被写体が拡大された正立拡大虚像となる。つまり、運転者の視点Ｅから見た場合における凹面鏡３により結像されるモニター画像は、モニター２の画面２ａに映し出される実画像より拡大したものとなり、あたかも、凹面鏡３から距離ｄだけ離れた位置に拡大した画面を有するモニターを設定したものとなる。

このため、ミラーが平面鏡である場合に比べ、ミラーが凹面鏡３である場合は、モニター２の画面２ａと凹面鏡３の近接配置が許容され、モニター２の小型画面化を図ることができる。

［車両乗員による視点移動作用］
実施例１では、モニターとミラーの実離間距離の設定によるレイアウト構成ではなく、ミラーの画像反射面を凹面３ａに形成した凹面鏡３とし、モニター２の画面２ａを、凹面鏡３の焦点距離より内側の位置に設定するという幾何光学的な構成を採用し、運転者の視点Ｅから凹面鏡３に結像されたモニター画像までの距離を延長している。

このため、運転者の視点Ｅと車外視界像までの焦点距離と、運転者の視点Ｅとミラー反射によるモニター画像までの焦点距離の差が、ミラーが平面鏡である場合に比べて小さく抑えられる。

したがって、走行中に運転者が車外とミラーの間で視点移動を行っても、運転者の眼による焦点距離の調整量が小さく抑えられ、視点移動の際に運転者の眼に与える焦点距離の調整負担を軽減することができる。

また、走行中に運転者が車外とミラーの間での視点移動の過渡期、焦点合わせに要する僅かな時間、焦点ぼけした像が眼に入るが、焦点距離の差が小さい分、焦点合わせに要する時間が極めて短くなり、乗員に与える違和感を低減できる。

すなわち、モニター２に車両100の後方を撮影するリアカメラ１からの車両後方映像を表示すると、運転者は従来のルームミラーを見るのと同じ感覚で、後方視界の映像を見ることが可能になる。

［凹面鏡の二次元曲面作用］
実施例１では、凹面鏡３として、上下方向に平坦で平面鏡のように働き、左右方向に凹曲面で凹面鏡として機能する二次凹曲面形状に設定したものを用いている。

したがって、運転者の視点Ｅの位置から見て、モニター画像は横方向に引き伸ばされた状態で凹面鏡３に映ることになる。しかし、この場合、モニター２に、表示画面の縦横比を調整するアスペクト比調整機能を付加し、凹面鏡３の横方向の拡大率を考え、表示画面の縦横比を調整することで、凹面鏡３に映る像を、横方向に引き伸ばされることのない像に補正することができる。

すなわち、従来の車両用ルームミラーの外形形状の縦横比と、一般的なモニターの縦横比は異なる。この場合、ルームミラーの方が横に長いので、上下方向が平坦で左右方向に凹面な凹面鏡３を使うことで、従来の車両用ルームミラーの外形形状の縦横比と同等の縦横比を持つ凹面鏡３を用いても、モニター２の画素をより有効に使うことができる。
また、凹面鏡３は、二次凹曲面形状に設定したため、三次元で曲率が変化する三次元曲面形状の凹面鏡を製造する場合に比べ、製造が容易である。
さらに、通常の三次元凹面鏡と比較して、上下方向の視点移動に対して、凹面鏡３の中でのモニター画像の移動量が小さくなるので、正面を向いた状態から斜め上方に仰角を持って視点Ｅを移動している運転者にとって、凹面鏡３に結像されるモニター画像が見やすくなる。

［凹面鏡によるモニター画像の歪み抑制作用］
実施例１の車両用表示装置Ａ１は、図１のようなレイアウトを採用している。つまり、モニター２と視点Ｅの位置は、凹面鏡３に対して正対しておらず、斜め方向から凹面鏡３を見ることになる。

図１に示すようなレイアウトで、曲率一定の凹面鏡３を使った場合、凹面鏡３に映るモニター画像は、右側が圧縮され、左側が引き伸ばされるような見え方となる。そこで、凹面鏡３の曲率を、一定ではなく、右側の曲率がゆるく、左側の曲率がきついように設定する。この左右非対称凹曲面形状の曲率は、図６に示すように、モニター２の位置と凹面鏡３の位置と運転者の視点Ｅの位置によって光学的に求めることができる。

このような左右非対称凹曲面形状を持つ凹面鏡３を用いることで、運転者の視点Ｅから見たモニター画像の右側が圧縮され左側が引き伸ばされるような見え方となる歪みが抑えられ、歪みを抑えたモニター画像を運転者の視点Ｅから見ることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用表示装置Ａ１にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 画像を映し出すモニター２と、モニター画像を反射させて車両乗員へ反射画像を見せるミラーと、を備えた車両用表示装置Ａ１において、前記車両乗員の視点Ｅから前記ミラーに結像された反射画像までの距離を、車両乗員の視点からモニター画像までの実際の距離より遠くになるように幾何光学的な結像構成により延長する結像距離延長手段を設けたため、低コストのシステムであり、かつ、モニター２とミラーの近接配置によりモニター２の小型画面化を図りながら、走行中の視点移動に伴う乗員の眼への負担軽減や乗員に与える違和感低減を達成することができる。

(2) 前記結像距離延長手段は、前記ミラーの画像反射面を凹面３ａに形成した凹面鏡３とし、前記モニター２の画面２ａを、前記凹面鏡３の焦点距離より内側の位置に設定することで構成したため、部品点数が増えず、軽量化・コスト面で有利にすることができると共に、レイアウトの自由度を増大させることができる。

(3) 前記凹面鏡３は、上下方向が平坦で、左右方向に凹曲面とした二次凹曲面形状に設定したため、三次元曲面形状の凹面鏡を製造する場合に比べ製造が容易であると共に、運転者の上下方向の眼の移動に対して、モニター画像の動きが小さく抑えられ、見やすくすることができる。

(4) 前記凹面鏡３は、左右方向の曲率半径を、左右方向の凹面位置に応じて異ならせた左右非対称凹曲面形状に設定したため、モニター２と凹面鏡３と視点Ｅの位置関係を原因として生じる視点Ｅから見たモニター画像の歪みを抑えることができる。
言い換えると、モニター２と凹面鏡３と視点Ｅの位置関係を規定することなく、モニター画像の歪みを抑えることができることで、モニター２および凹面鏡３のレイアウト自由度を増すことができる。

(5) 前記凹面鏡３は、左右非対称凹曲面形状を、前記モニター２の位置と前記凹面鏡３の位置と前記運転者の視点Ｅの位置によって、運転者の視点Ｅから見た画像の歪みを抑えるように、左右方向の各位置での曲率半径を光学的に決定したため、運転者から見た際の凹面鏡３内のモニター画像の歪みを最小に抑えることができる。

(6) 前記モニター２は、入力された画像の縦横比を調整するアスペクト比調整機能を有するため、上下方向と左右方向の曲率が異なる凹面鏡３を用いた場合も、凹面鏡３内のモニター画像の縦横比を正しく保つことができる。また、モニター２の解像度を有効に使いながら、凹面鏡３の縦横比を、通常車両のインナーミラーの縦横比と同等にすることができる。

(7) 車両後方映像データを取得するリアカメラ１を搭載し、前記モニター２は、運転席と助手席の間の天井位置に設定され、前記リアカメラ１からの車両後方映像データに基づく車両後方画像を映し出し、前記ミラーは、運転席と助手席の間のフロントウィンドウ102の上部位置に設定され、モニター画像を反射させて運転者へ車両後方画像を見せるため、運転者は従来のルームミラーを見るのと同じ感覚で、後方視界の映像を見ることができる。

(8) 前記モニター２は、運転席と助手席の間の天井103の位置であって、前記凹面鏡３と対向する位置に設定されたオーバーヘッドコンソールボックス４に設けられ、前記オーバーヘッドコンソールボックス４は、前記モニター２を収納するモニター収納部４ａと、モニター２の画面２ａを前記凹面鏡３に向ける画面開口部４ｂと、小物を収納する各収納ボックス部４ｃ，４ｄ，４ｅと、を有するため、車室内デザイン性を損なうことなく、モニター２を天井103の位置に設定することができると共に、モニター２を収納するオーバーヘッドコンソールボックス４に、画面遮光機能や画面直視防止機能や小物収納機能等の付加機能を持たせることができる。

実施例２は、実施例１での凹面鏡３の代わりに、凸レンズと平面鏡を用いて結像距離を延長するようにした例である。

まず、構成を説明する。
図８は、実施例２の車両用表示装置Ａ２を示す図であり、(a)は車両用表示装置Ａ２を搭載した車両の平面レイアウト図を示し、(b)は車両用表示装置Ａ２のみの平面レイアウト図を示す。

実施例２の車両用表示装置Ａ２は、図８に示すように、リアカメラ１と、モニター２と、平面鏡６（ミラー）と、凸レンズ７と、を備えている。

前記平面鏡６は、図８(a)に示すように、運転席と助手席の間のフロントウィンドウ102の上部位置に設定され、モニター画像を反射させて運転者（車両乗員）へ車両後方画像（反射画像）を見せる。この平面鏡６は、運転者が車両後方を確認するためのインナーミラーをそのまま用いるか、インナーミラーに代えて設定している。

前記凸レンズ７は、図８(b)に示すように、モニター２の画面２ａと前記平面鏡６の画像反射面（平面６ａ）の間の位置に設定している。

ここで、実施例２の車両用表示装置Ａ２では、運転者の視点Ｅから平面鏡６に結像された反射画像までの距離を、運転者の視点Ｅからモニター画像までの実際の距離より遠くになるように幾何光学的な結像構成により延長する結像距離延長手段を設けている。

実施例２では、前記結像距離延長手段を、前記ミラーを、画像反射面を平面６ａに形成した平面鏡６とし、前記モニター２の画面２ａと前記平面鏡６の画像反射面の間の位置に凸レンズ７を設定し、前記モニター２の画面２ａを、前記凸レンズ７の焦点距離より内側の位置に設定することで構成している。
なお、リアカメラ１およびモニター２等、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明する。
実施例２の車両用表示装置Ａ２における作用として、「凸レンズによる結像距離延長メカニズム」の説明をする。なお、「モニターの小型化作用」、「車両乗員による視点移動作用」については、実施例１の車両用表示装置Ａ１と同様の作用を示すので、説明を省略する。

［凸レンズによる結像距離延長メカニズム］
図９は、凸レンズの焦点距離より内側に被写体を設定した場合の結像を示す凸レンズ結像図である。

図９に示すように、被写体が凸レンズの焦点距離ｆ以内にあるとき（ｃ＜ｆ）、凸レンズの被写体と同じ側の位置ｄ（ｄ＞ｃ）に正立拡大虚像を作る。このとき、凸レンズを覗く人の眼からも、被写体の像があたかも凸レンズの奥にあるように見える。

このときの倍率ｍの式は、
ｍ＝ｆ／(ｃ−ｆ)
で表される。
したがって、例えば、被写体を凹面鏡の焦点距離に近づけるほど、上記倍率ｍの式により、被写体の倍率を高めることができる。

そこで、この関係を実施例２にあてはめると、被写体の位置（凸レンズ７の焦点距離ｆ以内の位置）にモニター２を配置すると、モニター２から凸レンズ７までの距離をｃとした場合、運転者により見える正立拡大虚像から凸レンズ７までの距離はｄとなる。すなわち、運転者の視点Ｅから平面鏡６に結像された反射画像までの距離は、運転者の視点Ｅからモニター画像までの実際の距離より（ｄ−ｃ）だけ遠くになる。

したがって、実施例２の車両用表示装置Ａ２における結像距離を延長する幾何光学的な結像構成は、ミラーを、画像反射面を平面６ａに形成した平面鏡６とし、モニター２の画面２ａと平面鏡６の画像反射面の間の位置に凸レンズ７を設定し、モニター２の画面２ａを、凸レンズ７の焦点距離より内側の位置に設定することで達成される。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用表示装置Ａ２にあっては、実施例１の(1),(6)〜(8)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(9) 前記結像距離延長手段は、前記ミラーを、画像反射面を平面６ａに形成した平面鏡とし、前記モニター２の画面２ａと前記平面鏡６の画像反射面の間の位置に凸レンズ７を設定し、前記モニター２の画面２ａを、前記凸レンズ７の焦点距離より内側の位置に設定することで構成したため、凸レンズ７の構成が追加されるものの、凹面鏡３に比べ平面鏡６の場合、製造が容易であるという利点を有する。

実施例３は、実施例１での凹面鏡３と実施例２の凸レンズ７との組み合わせにより結像距離を延長するようにした例である。

まず、構成を説明する。
図１０は、実施例３の車両用表示装置Ａ３を示す図であり、(a)は車両用表示装置Ａ３を搭載した車両の平面レイアウト図を示し、(b)は車両用表示装置Ａ３のみの平面レイアウト図を示す。

実施例３の車両用表示装置Ａ３は、図１０に示すように、リアカメラ１と、モニター２と、凹面鏡３（ミラー）と、凸レンズ７と、を備えている。

前記凹面鏡３は、図１０(a)に示すように、運転席と助手席の間のフロントウィンドウ102の上部位置に設定され、モニター画像を反射させて運転者（車両乗員）へ車両後方画像（反射画像）を見せる。この凹面鏡３の凹面３ａ’は、実施例１の凹面３ａに比べて大きな曲率に設定している。

前記凸レンズ７は、図１０(b)に示すように、モニター２の画面２ａと前記凹面鏡３の画像反射面（凹面３ａ’）の間の位置に設定している。

ここで、実施例３の車両用表示装置Ａ３では、運転者の視点Ｅから凹面鏡３に結像された反射画像までの距離を、運転者の視点Ｅからモニター画像までの実際の距離より遠くになるように幾何光学的な結像構成により延長する結像距離延長手段を設けている。

実施例３では、前記結像距離延長手段を、モニター２の画面２ａと凹面鏡３の画像反射面の間の位置に設定した凸レンズ７と、前記ミラーの画像反射面を凹面３ａ’に形成した凹面鏡３と、の組み合わせとし、前記モニター２の画面２ａを、前記凸レンズ７と前記凹面鏡３の焦点距離より内側の位置に設定することで構成している。
なお、リアカメラ１およびモニター２等、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。また、作用についても、実施例１及び実施例２と同様な作用を示すので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例３の車両用表示装置Ａ３にあっては、実施例１の(1),(3)〜(8)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(10) 前記結像距離延長手段は、前記モニター２の画面２ａと前記凹面鏡３の画像反射面の間の位置に設定した凸レンズ７と、前記ミラーの画像反射面を凹面３ａ’に形成した凹面鏡３と、の組み合わせとし、前記モニター２の画面２ａを、前記凸レンズ７と前記凹面鏡３の焦点距離より内側の位置に設定することで構成したため、凸レンズ７と凹面鏡３の相乗効果による結像距離延長作用により、それぞれの結像距離延長負担分が軽減され、凹面鏡３の曲率を低く抑えることができ、凹面鏡３の製造をより容易にすることができると共に、製品品質（クオリティ）を保つことが容易になる。

以上、本発明の車両用表示装置を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、凹面鏡を用いる例を示し、実施例２では、凸レンズを用いる例を示し、実施例３では、凹面鏡と凸レンズの組み合わせの例を示した。しかし、結像距離延長手段としては、横方向にだけ光線が屈折作用するかまぼこ型のプリズムやシリンドリカルレンズ等による屈折収束系レンズや反射収束系鏡を、単独、あるいは、組み合わせにより用いても良い。

実施例１では、モニターに画像の縦横比を調整するアスペクト比調整機能を持たせた例を示した。しかし、リアカメラ（カメラ）に、出力映像の縦横比を調整する機能を持たせても同じである。

実施例１〜３では、車両乗員を運転者とし、運転者視点からの結像距離を延長する例を示したが、車両乗員を助手席乗員や後席乗員とし、これらの乗員視点からの結像距離を延長する例としても良い。

要するに、車両乗員の視点とミラーの反射面とモニターの画面を結ぶ光軸上での幾何光学的な結像構成により、車両乗員の視点からミラーに結像された反射画像までの距離を、車両乗員の視点からモニター画像までの実際の距離より遠くになるように延長するものであれば、実施例１〜３に限られることはない。

実施例１〜３では、リアカメラを用いた車両後方画像を映し出すモニターを備えた車両用表示装置への適用例を示した。しかし、サイドカメラを用いた車両側方画像、DVD再生機によるDVD再生画像、NAVIシステムによるNAVI画像、アナログ表示やデジタル表示によるメータ画像等の様々な画像入力ソースからの画像を映し出すモニターを備えた車両用表示装置に適用することができる。要するに、画像を映し出すモニターと、モニター画像を反射させて車両乗員へ反射画像を見せるミラーと、を備えた車両用表示装置であれば適用できる。

実施例１の車両用表示装置Ａ１を示す図であり、(a)は車両用表示装置Ａ１を搭載した車両の平面レイアウト図を示し、(b)は車両用表示装置Ａ１のみの平面レイアウト図を示す。 実施例１の車両用表示装置Ａ１が搭載された車両の車室内部を示す斜視図である。 実施例１の車両用表示装置Ａ１の構成要素であるモニターを内蔵するオーバーヘッドコンソールボックスを示す斜視図である。 実施例１の車両用表示装置Ａ１の構成要素であるモニターを内蔵するオーバーヘッドコンソールボックスを正面から視た図である。 実施例１の車両用表示装置Ａ１の構成要素である凹面鏡を示す図で、(a)は凹面鏡の正面図を示し、(b)は凹面鏡のＢ−Ｂ線断面図を示し、(c)は凹面鏡のＣ−Ｃ線断面図を示す。 実施例１の車両用表示装置Ａ１の構成要素である凹面鏡での左右方向の曲率半径の決定例を示す説明図である。 凹面鏡の焦点距離より内側に被写体を設定した場合の結像を示す凹面鏡結像図である。 実施例２の車両用表示装置Ａ２を示す図であり、(a)は車両用表示装置Ａ２を搭載した車両の平面レイアウト図を示し、(b)は車両用表示装置Ａ２のみの平面レイアウト図を示す。 凸レンズの焦点距離より内側に被写体を設定した場合の結像を示す凸レンズ結像図である。 実施例３の車両用表示装置Ａ３を示す図であり、(a)は車両用表示装置Ａ３を搭載した車両の平面レイアウト図を示し、(b)は車両用表示装置Ａ３のみの平面レイアウト図を示す。

符号の説明

Ａ１，Ａ２，Ａ３ 車両用表示装置
１ リアカメラ
２ モニター
２ａ 画面
３ 凹面鏡（ミラー）
３ａ，３ａ’ 凹面
４ オーバーヘッドコンソールボックス
４ａ モニター収納部
４ｂ 画面開口部
４ｃ 第１収納ボックス部
４ｄ 第２収納ボックス部
４ｅ 第３収納ボックス部
５ ミラー枠
６ 平面鏡（ミラー）
７ 凸レンズ

Claims (11)

1. 画像を映し出すモニターと、モニター画像を反射させて車両乗員へ反射画像を見せるミラーと、を備えた車両用表示装置において、
   前記車両乗員の視点から前記ミラーに結像された反射画像までの距離を、車両乗員の視点からモニター画像までの実際の距離より遠くになるように幾何光学的な結像構成により延長する結像距離延長手段を設けたことを特徴とする車両用表示装置。
2. 請求項１に記載された車両用表示装置において、
   前記結像距離延長手段は、前記ミラーの画像反射面を凹面に形成した凹面鏡とし、前記モニターの画面を、前記凹面鏡の焦点距離より内側の位置に設定することで構成したことを特徴とする車両用表示装置。
3. 請求項２に記載された車両用表示装置において、
   前記凹面鏡は、上下方向が平坦で、左右方向に凹曲面とした二次凹曲面形状に設定したことを特徴とする車両用表示装置。
4. 請求項２または請求項３に記載された車両用表示装置において、
   前記凹面鏡は、左右方向の曲率半径を、左右方向の凹面位置に応じて異ならせた左右非対称凹曲面形状に設定したことを特徴とする車両用表示装置。
5. 請求項４に記載された車両用表示装置において、
   前記凹面鏡は、左右非対称凹曲面形状を、前記モニターの位置と前記凹面鏡の位置と前記車両乗員の視点位置によって、車両乗員の視点から見た画像の歪みを抑えるように、左右方向の各位置での曲率半径を光学的に決定したことを特徴とする車両用表示装置。
6. 請求項２乃至請求項５の何れか１項に記載された車両用表示装置において、
   前記モニターは、入力された画像の縦横比を調整するアスペクト比調整機能を有することを特徴とする車両用表示装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載された車両用表示装置において、
   車両後方映像データを取得するリアカメラを搭載し、
   前記モニターは、運転席と助手席の間の天井位置に設定され、前記リアカメラからの車両後方映像データに基づく車両後方画像を映し出し、
   前記ミラーは、運転席と助手席の間のフロントウィンドウの上部位置に設定され、モニター画像を反射させて運転者へ車両後方画像を見せることを特徴とする車両用表示装置。
8. 請求項７に記載された車両用表示装置において、
   前記モニターは、運転席と助手席の間の天井位置であって、前記ミラーと対向する位置に設定されたオーバーヘッドコンソールボックスに設けられ、
   前記オーバーヘッドコンソールボックスは、前記モニターを収納するモニター収納部と、モニターの画面を前記ミラーに向ける画面開口部と、小物を収納する収納ボックス部と、を有することを特徴とする車両用表示装置。
9. 請求項１および請求項６乃至請求項８の何れか１項に記載された車両用表示装置において、
   前記結像距離延長手段は、前記ミラーを、画像反射面を平面に形成した平面鏡とし、前記モニターの画面と前記平面鏡の画像反射面の間の位置に凸レンズを設定し、前記モニターの画面を、前記凸レンズの焦点距離より内側の位置に設定することで構成したことを特徴とする車両用表示装置。
10. 請求項１および請求項３乃至請求項８の何れか１項に記載された車両用表示装置において、
    前記結像距離延長手段は、前記モニターの画面と前記ミラーの画像反射面の間の位置に設定した凸レンズと、前記ミラーの画像反射面を凹面に形成した凹面鏡と、の組み合わせとし、前記モニターの画面を、前記凸レンズと前記凹面鏡の焦点距離より内側の位置に設定することで構成したことを特徴とする車両用表示装置。
11. 画像を映し出すモニターと、モニター画像を反射させて車両乗員へ反射画像を見せるミラーと、を備えた車両用表示装置において、
    前記車両乗員の視点と前記ミラーの反射面と前記モニターの画面を結ぶ光軸上での幾何光学的な結像構成により、前記車両乗員の視点から前記ミラーに結像された反射画像までの距離を、車両乗員の視点からモニター画像までの実際の距離より遠くになるように延長することを特徴とする車両用表示装置。

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