JP2010179918A - Display device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のダッシュボード内の表示源に表示された重畳用画像をダッシュボードの上方のフロントガラスやコンバイナ上に投影させることで、これらフロントガラスやコンバイナを透して視認される車両の前景と重畳用画像の虚像とを重畳視認させる車両用表示装置に関する。 The present invention projects an image for superimposition displayed on a display source in a dashboard of a vehicle onto a windshield and a combiner above the dashboard, so that the vehicle visually recognized through the windshield and the combiner. The present invention relates to a vehicular display device that superimposes a foreground and a virtual image of an image for superimposition.
ヘッドアップディスプレイと呼ばれるこの種の車両用表示装置は、運転に必要な補助情報等を車両の前景と重畳視認させるもので、運転中に大きな視線移動を行うことなく補助情報等を認識できるという特徴を有している。 This type of vehicle display device, called a head-up display, makes it possible to superimpose the auxiliary information necessary for driving on the foreground of the vehicle, and recognizes auxiliary information etc. without performing a large line of sight movement during driving. have.
そして、このような車両用表示装置については、運転者の体格やドライビングポジション等によるアイポイントの上下方向の相違を補償するものとして、種々の提案(例えば、特許文献1ないし特許文献7参照)が、既に公知となっている。 And about such a display apparatus for vehicles, various proposals (for example, refer patent documents 1 thru / or patent documents 7) as what compensates for a difference of the up-and-down direction of an eyepoint by a driver's physique, a driving position, etc. Already known.
そして、これらの特許文献1ないし特許文献4の各提案では、表示源からの重畳用画像の像光をフロントガラスやコンバイナに向けて反射させる反射ミラーの傾斜角を調整可能とすることで、フロントガラスやコンバイナ上の重畳用画像の投影点を上下に調整できるようにしている。 And in each proposal of these patent documents 1 thru / or patent documents 4, the inclination angle of the reflective mirror which reflects the image light of the image for superimposition from a display source towards a windshield or a combiner is made adjustable, and a front is adjusted. The projection point of the superimposed image on the glass or combiner can be adjusted up and down.
但し、反射ミラーの傾斜角を調整すると、反射ミラーによる反射光のフロントガラスやコンバイナに対する入射角が変化し、当然、フロントガラスやコンバイナによる反射光の出射角も変化するので、アイポイントが上下方向に変化しても重畳用画像の虚像を引き続き視認できるようにするためには、フロントガラスやコンバイナ上における重畳用画像の投影点の上下変位量を、アイポイントの上下変位量に対して微妙に異ならせなる必要がある。 However, adjusting the tilt angle of the reflecting mirror changes the incident angle of the reflected light from the reflecting mirror to the windshield and combiner, and of course, the outgoing angle of the reflected light from the windshield and combiner also changes. To make it possible to continue to visually recognize the virtual image of the image for superimposition even if it changes to, the amount of vertical displacement of the projection point of the image for superimposition on the windshield or combiner is subtly relative to the amount of vertical displacement of the eyepoint. It needs to be different.
ところで、一般に運転者の視線の目標点は、車両の走行速度等による若干の相違こそあれ、車両の前方だいたい10〜20m程度先のところにあると言われており、そうとすると、アイポイントからフロントガラスやコンバイナまでの距離に比べて、フロントガラスやコンバイナから路面の目標点までの距離の方が圧倒的に長いことから、アイポイントに上下方向の相違があっても路面に対する視線の傾斜角は殆ど変わらないことになる。 By the way, in general, the target point of the driver's line of sight is said to be about 10 to 20 meters ahead of the vehicle, although there are some differences depending on the traveling speed of the vehicle. Since the distance from the windshield or combiner to the target point on the road surface is overwhelmingly longer than the distance to the windshield or combiner, even if there is a difference in the vertical direction of the eyepoint, the inclination angle of the line of sight with respect to the road surface Will be almost unchanged.
したがって、アイポイントが上下方向に変化した場合の、フロントガラスやコンバイナ上における重畳用画像の投影点の上下変位量は、アイポイントの上下変位量と同じであることが望ましいことになる。 Therefore, it is desirable that the vertical displacement amount of the projection point of the superimposed image on the windshield or combiner when the eye point changes in the vertical direction is the same as the vertical displacement amount of the eye point.
しかしながら、上述したように特許文献1ないし特許文献4の各提案では、フロントガラスやコンバイナ上における重畳用画像の投影点の上下変位量を、アイポイントの上下変位量に対して微妙に異ならせなければならないので、反射ミラーの傾斜角の調整によりアイポイントの上下方向の相違を補償しようとすると、仮に或るアイポイントでは必要なくても、そこから上下にずれた他のアイポイントでは、車両の前景を視認する際と重畳用画像の虚像を視認する際とで視線を移動しなければならなくなり、その点で、従来の各提案にはさらなる改良の余地があった。 However, as described above, in each proposal of Patent Documents 1 to 4, the vertical displacement amount of the projection point of the image for superimposition on the windshield or combiner must be slightly different from the vertical displacement amount of the eye point. Therefore, if you try to compensate for the difference in the vertical direction of the eye point by adjusting the tilt angle of the reflecting mirror, even if it is not necessary for one eye point, It is necessary to move the line of sight between when the foreground is visually recognized and when the virtual image of the superimposed image is visually recognized. In this respect, each of the conventional proposals has room for further improvement.
尚、この種の車両用表示装置における他の従来の提案として、特許文献5に示されたような、車両の前景と重畳視認させる補助情報の内容及びその時点での視線の方向に合わせて、フロントガラスやコンバイナ上の重畳用画像の投影点を上下に調整するものや、特許文献6、及び、特許文献7に代表される、車両の走行速度等による注視点の遠近の相違を補償するものがある。
In addition, as another conventional proposal in this type of vehicle display device, as shown in
しかし、先に述べたような、アイポイントの上下位置の変化に対する視線方向の不変性を確保するような提案や、その必要性を想起させるような提案は、従来には存在しなかった。 However, there has never been a proposal for ensuring the invariance of the line-of-sight direction with respect to the change in the vertical position of the eye point, as described above, or a proposal for recalling the necessity.
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、運転者の体格やドライビングポジション等によりアイポイントの上下位置が変化しても、フロントガラスやコンバイナを透して車両の前景を視認する際の視線方向と、フロントガラスやコンバイナを透して重畳用画像の虚像を視認する際の視線方向とを、大きく変えずに済むとともに、車両の前景を視認する際と重畳用画像の虚像を視認する際とで視線を移動する際の焦点合わせを容易にすることができる車両用表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to provide a vehicle foreground through a windshield and a combiner even if the vertical position of the eyepoint changes due to the physique of the driver or the driving position. It is not necessary to change the line-of-sight direction when visually recognizing and the line-of-sight direction when visually recognizing the virtual image of the image for superimposition through the windshield or combiner. An object of the present invention is to provide a vehicular display device capable of facilitating focusing when moving the line of sight when visually recognizing a virtual image.
前記目的を達成するため請求項1に記載した本発明の車両用表示装置は、車両のダッシュボード内の表示源に表示された重畳用画像を、前記ダッシュボードの上方に配置されて前記車両の前後方向に対して上下方向に傾斜して延在する被投影部材上に投影させることで、該被投影部材を透して視認される前記車両の前景と前記重畳用画像の虚像とを重畳視認させる車両用表示装置において、前記ダッシュボード内に前記車両の前後方向に沿って互いに間隔をあけて順に配設された前記表示源と、半透過反射鏡と、第2の反射鏡と、を備え、前記表示源から出射された前記重畳用画像の像光の一部が前記半透過反射鏡を透過して、前記第2の反射鏡により反射された後、前記半透過反射鏡により前記被投影部材に向けて反射されるとともに、前記半透過反射鏡が、前記ダッシュボード内の前記前後方向において異なる複数の位置に配置可能に構成されているものとした。 In order to achieve the above object, the vehicle display device according to the first aspect of the present invention is configured such that an image for superimposition displayed on a display source in a dashboard of the vehicle is arranged above the dashboard and is displayed on the vehicle. By projecting onto a projection member extending in an up-down direction with respect to the front-rear direction, the foreground of the vehicle visually recognized through the projection member and a virtual image of the superimposing image are superimposed and visually recognized. In the vehicle display device to be provided, the display source, the transflective mirror, and the second reflective mirror, which are sequentially disposed in the dashboard along the front-rear direction of the vehicle and spaced apart from each other, are provided. A part of the image light of the superimposing image emitted from the display source passes through the semi-transmissive reflector and is reflected by the second reflector, and then is projected by the semi-transmissive reflector. Reflected towards the member and front Transflective reflector was assumed to be configured to be disposed in a plurality of different positions in the longitudinal direction in the dashboard.
また、請求項2に記載した本発明の車両用表示装置は、請求項1に記載した本発明の車両用表示装置において、前記半透過反射鏡を前記前後方向に移動可能に支持する移動機構をさらに備えており、該移動機構により前記半透過反射鏡が、前記ダッシュボード内の前記前後方向において異なる複数の位置に配置可能に構成されているものとした。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the display device for a vehicle according to the first aspect of the present invention. The display device for the vehicle according to the first aspect further includes a moving mechanism that supports the transflective mirror so as to be movable in the front-rear direction. Further, the transflective mirror is configured to be arranged at a plurality of different positions in the front-rear direction in the dashboard by the moving mechanism.
さらに、請求項3に記載した本発明の車両用表示装置は、請求項2に記載した本発明の車両用表示装置において、前記被投影部材が、前記前後方向における位置によって該前後方向に対する傾斜角が異なる曲面に形成されており、前記移動機構が、前記半透過反射鏡の前記前後方向への移動による、該半透過反射鏡の上方に位置する前記被投影部材の前記傾斜角の変化に連動して、前記前後方向に対する前記半透過反射鏡の傾斜角を変化させる傾斜角調整機構部を備えているものとした。
Furthermore, the vehicle display device of the present invention described in
また、請求項4に記載した本発明の車両用表示装置は、請求項1に記載した本発明の車両用表示装置において、前記半透過反射鏡が複数設けられており、これら各半透過反射鏡を前記重畳用画像の像光の光軸に対して選択的に進出、退避させる反射鏡進退機構をさらに備えていて、該反射鏡進退機構により前記重畳用画像の像光の光軸上に進出させる前記半透過反射鏡を変更することで、前記ダッシュボード内の前記前後方向において異なる複数の位置に前記反射鏡が配置可能に構成されているものとした。 A vehicle display device according to a fourth aspect of the present invention is the vehicle display device according to the first aspect of the present invention, wherein a plurality of the transflective mirrors are provided. Is further provided with a reflecting mirror advancing / retreating mechanism for selectively advancing and retracting with respect to the optical axis of the image light of the superimposing image, and advancing onto the optical axis of the image light of the superimposing image by the reflecting mirror advancing / retreating mechanism. By changing the semi-transmissive reflecting mirror to be changed, the reflecting mirror can be arranged at a plurality of different positions in the front-rear direction in the dashboard.
さらに、請求項5に記載した本発明の車両用表示装置は、請求項4に記載した本発明の車両用表示装置において、前記被投影部材が、前記前後方向における位置によって該前後方向に対する傾斜角が異なる曲面に形成されており、前記各半透過反射鏡が、前記被投影部材のうち前記各反射鏡の上方に各々位置する被投影部材箇所の前記傾斜角に応じて、前記前後方向に対する傾斜角が各々設定されているものとした。
Further, the vehicle display device of the present invention described in
さらに、請求項6に記載した本発明の車両用表示装置は、請求項1ないし請求項5のうちいずれか一項に記載した本発明の車両用表示装置において、前記ダッシュボード内に配設され、前記重畳用画像を拡大して前記半透過反射鏡に入射させる像拡大用光学素子をさらに備えるものとした。 Furthermore, the vehicle display device of the present invention described in claim 6 is arranged in the dashboard in the vehicle display device of the present invention described in any one of claims 1 to 5. The image enlarging optical element that enlarges the superimposing image and enters the translucent reflecting mirror is further provided.
また、請求項7に記載した本発明の車両用表示装置は、請求項6に記載した本発明の車両用表示装置において、前記像拡大用光学素子は、前記重畳用画像の像光の光軸方向における一方の面を平坦面に形成して前記反射鏡に対向させると共に他方の面をフレネル面に形成したフレネルレンズであるものとした。 The vehicle display device of the present invention described in claim 7 is the vehicle display device of the present invention described in claim 6, wherein the image enlarging optical element is an optical axis of image light of the superimposing image. One surface in the direction was formed into a flat surface and opposed to the reflecting mirror, and the other surface was formed into a Fresnel surface.
さらに、請求項8に記載した本発明の車両用表示装置は、請求項1ないし請求項7のうちいずれか一項に記載した本発明の車両用表示装置において、前記ダッシュボードの上面に、前記像光の一部の前記半透過反射鏡による反射光を前記被投影部材に向けて前記ダッシュボード内から出射させるための開口窓と、該開口窓を前記前後方向に移動させるための開口窓移動機構とが設けられているものとした。 Furthermore, the vehicle display device of the present invention described in claim 8 is the vehicle display device of the present invention described in any one of claims 1 to 7, wherein the dashboard is provided on the upper surface of the dashboard. An opening window for emitting a part of image light reflected by the transflective mirror from the dashboard toward the projection member, and an opening window movement for moving the opening window in the front-rear direction And a mechanism.
また、請求項9に記載した本発明の車両用表示装置は、請求項8に記載した本発明の車両用表示装置において、前記開口窓を開閉する窓開閉部材をさらに備えるものとした。 The vehicle display device of the present invention described in claim 9 is the vehicle display device of the present invention described in claim 8, further comprising a window opening / closing member that opens and closes the opening window.
請求項1に記載した本発明の車両用表示装置によれば、ダッシュボード内での半透過反射鏡の位置を前後方向において変化させると、半透過反射鏡により反射される表示源からの重畳用画像の像光の、被投影部材に対する向き自体は変わらず、被投影部材に対する投影箇所のみが上下方向に移動することになる。 According to the vehicle display device of the present invention described in claim 1, when the position of the semi-transmissive reflector in the dashboard is changed in the front-rear direction, the superimposition from the display source reflected by the semi-transmissive reflector is performed. The direction of the image light of the image with respect to the projection member itself does not change, and only the projection location on the projection member moves in the vertical direction.
また、表示源から出射される重畳用画像の像光が、半透過反射鏡を半透過して第2の反射鏡に到達し、さらに、第2の反射鏡により反射された後に半透過反射鏡に到達してこの半透過反射鏡による反射で被投影部材上に投影されるので、被投影部材を透して重畳用画像の虚像を視認する際の焦点が、表示源から第2の反射鏡及び半透過反射鏡を経て被投影部材に至る重畳用画像の光路長の分だけ被投影部材の前方に離れた箇所となり、表示源と被投影部材との間隔に比べて格段に長くなることになる。 Further, the image light of the superimposing image emitted from the display source reaches the second reflecting mirror by being semi-transmitted through the semi-transmissive reflecting mirror, and further reflected by the second reflecting mirror and then the semi-transmissive reflecting mirror. Since the light is projected onto the projection member by reflection by the transflective mirror, the focal point when viewing the virtual image of the superimposing image through the projection member is from the display source to the second reflecting mirror. In addition, it becomes a place far ahead of the projection member by an amount corresponding to the optical path length of the superimposing image passing through the transflective mirror to the projection member, and becomes much longer than the distance between the display source and the projection member. Become.
また、請求項2に記載した本発明の車両用表示装置によれば、請求項1に記載した本発明の車両用表示装置において、移動機構により支持された半透過反射鏡の位置を前後方向に移動させることにより、ダッシュボード内での半透過反射鏡の位置が前後方向において変化することになる。 According to the vehicle display device of the present invention described in claim 2, in the vehicle display device of the present invention described in claim 1, the position of the transflective mirror supported by the moving mechanism is set in the front-rear direction. By moving it, the position of the transflective mirror in the dashboard changes in the front-rear direction.
さらに、請求項3に記載した本発明の車両用表示装置によれば、請求項2に記載した本発明の車両用表示装置において、車両の前後方向に半透過反射鏡を移動させると、その移動後の前後位置での、半透過反射鏡の上方に位置する被投影部材の前後方向に対する傾斜角に応じた角度に、半透過反射鏡の前後方向に対する傾斜角が調整されることから、被投影部材が、前後方向における位置によって傾斜角の異なる曲面である場合であっても、半透過反射鏡により被投影部材に投影されて重畳用画像の虚像を視認する側に反射される重畳用画像の光路は、車両の前後方向における反射鏡の位置に拘わらず、車両の前後方向或は上下方向に対して常に同じ角度になることになる。
Further, according to the vehicle display device of the present invention described in
また、請求項4に記載した本発明の車両用表示装置によれば、請求項1に記載した本発明の車両用表示装置において、反射鏡進退機構により重畳用画像の像光の光軸上に進出させる半透過反射鏡を変更することで、ダッシュボード内での半透過反射鏡の位置が前後方向において変化することになる。 According to the vehicle display device of the present invention described in claim 4, in the vehicle display device of the present invention described in claim 1, on the optical axis of the image light of the image for superimposition by the reflecting mirror advance / retreat mechanism. By changing the transflective mirror to be advanced, the position of the transflective mirror in the dashboard changes in the front-rear direction.
さらに、請求項5に記載した本発明の車両用表示装置によれば、請求項4に記載した本発明の車両用表示装置において、重畳用画像の像光の光軸上に進出させる半透過反射鏡を変更すると、その変更後の前後位置での、半透過反射鏡の上方に位置する被投影部材の前後方向に対する傾斜角に応じた角度に、半透過反射鏡の前後方向に対する傾斜角が調整されることから、被投影部材が、前後方向における位置によって傾斜角の異なる曲面である場合であっても、半透過反射鏡により被投影部材に投影されて重畳用画像の虚像を視認する側に反射される重畳用画像の光路は、車両の前後方向における反射鏡の位置に拘わらず、車両の前後方向或は上下方向に対して常に同じ角度になることになる。
Further, according to the vehicle display device of the present invention described in
さらに、請求項6に記載した本発明の車両用表示装置によれば、請求項1ないし請求項5のうちいずれかに記載した本発明の車両用表示装置において、被投影部材を透して重畳用画像の虚像を視認する際の焦点を長くするために、遠近法の原理から被投影部材に投影される重畳用画像の大きさが相対的に小さくなる、表示源から被投影部材に至る重畳用画像の光路を反射鏡や半透過反射鏡によって長く設定する構成を採用しても、途中で像拡大用光学素子により重畳用画像が拡大されることから、被投影部材に投影されてこの被投影部材を透して視認される重畳用画像の虚像について、ある程度の大きさが確保されることになる。 Furthermore, according to the vehicle display device of the present invention described in claim 6, in the vehicle display device of the present invention described in any one of claims 1 to 5, the projection target member is transparently superimposed. In order to lengthen the focal point when viewing the virtual image of the image for use, the size of the image for superimposition projected onto the projection member becomes relatively small from the perspective principle, and the superimposition from the display source to the projection member Even if a configuration in which the optical path of the image for the image is set longer by a reflecting mirror or a transflective mirror is used, the image for superimposition is enlarged by the image enlarging optical element on the way, so that the projected image is projected onto the projection member. A certain amount of size is ensured for the virtual image of the superimposing image that is viewed through the projection member.
また、請求項7に記載した本発明の車両用表示装置によれば、請求項6に記載した本発明の車両用表示装置において、フレネルレンズが第2の反射鏡と半透過反射鏡との間に配置される場合、平坦面に形成された一方の面に第2の反射鏡を密着させると、半透過反射鏡の前後方向への移動を阻害しないようにフレネルレンズが配置されることになる。 According to the vehicle display device of the present invention described in claim 7, in the vehicle display device of the present invention described in claim 6, the Fresnel lens is provided between the second reflecting mirror and the semi-transmissive reflecting mirror. When the second reflecting mirror is brought into close contact with one surface formed on the flat surface, the Fresnel lens is disposed so as not to hinder the movement of the transflective mirror in the front-rear direction. .
さらに、請求項8に記載した本発明の車両用表示装置によれば、請求項1ないし請求項7のうちいずれかに記載した本発明の車両用表示装置において、半透過反射鏡により反射されて被投影部材に向かう重畳用画像の像光をダッシュボードの外側に出射させる開口窓の前後方向位置を、半透過反射鏡の前後方向位置に応じて調整することで、半透過反射鏡の位置に応じたダッシュボードの上面箇所に、被投影部材に向かう重畳用画像の像光をダッシュボードの外側に出射させる開口が、常に最小限の寸法で確保されることになる。 Furthermore, according to the vehicle display device of the present invention described in claim 8, the vehicle display device of the present invention described in any one of claims 1 to 7 is reflected by the transflective mirror. By adjusting the front-rear direction position of the aperture window that emits the image light of the image for superimposing toward the projection member to the outside of the dashboard according to the front-rear direction position of the transflective mirror, the position of the transflective mirror is adjusted. An opening for emitting the image light of the image for superimposing toward the projection member to the outside of the dashboard is always secured with a minimum dimension at the upper surface portion of the corresponding dashboard.
また、請求項9に記載した本発明の車両用表示装置によれば、請求項8に記載した本発明の車両用表示装置において、半透過反射鏡により反射されて被投影部材に向かう重畳用画像の像光をダッシュボードの外側に出射させる開口窓が、窓開閉部材を開放させることで、必要に応じて確保されることになる。 According to the vehicle display device of the present invention described in claim 9, in the vehicle display device of the present invention described in claim 8, the superimposed image that is reflected by the transflective mirror and travels toward the projection target member. An opening window for emitting the image light to the outside of the dashboard is ensured as necessary by opening the window opening and closing member.
以上説明したように請求項1に記載した本発明の車両用表示装置によれば、運転者の体格やドライビングポジション等によりアイポイントの上下位置が変化しても、フロントガラスやコンバイナを透して車両の前景を視認する際の視線方向に、フロントガラスやコンバイナを透して重畳用画像の虚像を視認する際の視線方向を略一致させて、前景と重畳用画像との間での視線移動を極力抑えることができる。 As described above, according to the vehicle display device of the present invention described in claim 1, even if the vertical position of the eyepoint changes due to the driver's physique, driving position, etc., the windshield and combiner are passed through. Move the line of sight between the foreground and the image for superimposition by making the line of sight when viewing the virtual image of the image for superimposition through the windshield or combiner substantially the same as the line of sight when viewing the foreground of the vehicle. Can be suppressed as much as possible.
また、被投影部材を透して重畳用画像の虚像を視認する際の焦点を、表示源から第2の反射鏡及び半透過反射鏡を経て被投影部材に至る重畳用画像の光路長の分だけ被投影部材の前方に離れた箇所とし、表示源と被投影部材との間隔に比べて格段に長くなるようにして、前景と重畳用画像との間で視線を移動する際の焦点合わせを容易にすることができる。 Further, the focal point when the virtual image of the superimposing image is viewed through the projection member is divided by the optical path length of the superimposing image from the display source to the projection member through the second reflecting mirror and the semi-transmissive reflecting mirror. Focusing is performed when moving the line of sight between the foreground and the superimposed image so that the distance between the display source and the projection member is much longer than the distance between the projection source and the projection member. Can be easily.
また、請求項2に記載した本発明の車両用表示装置によれば、移動機構により支持された半透過反射鏡の位置を前後方向に移動させることにより、ダッシュボード内における半透過反射鏡の前後方向位置の変更を容易に行うことができる。 According to the vehicle display device of the present invention described in claim 2, the position of the transflective mirror supported by the moving mechanism is moved in the front-rear direction, so that the front and rear of the transflective mirror in the dashboard The direction position can be easily changed.
さらに、請求項4に記載した本発明の車両用表示装置によれば、反射鏡進退機構により重畳用画像の像光の光軸上に進出させる半透過反射鏡を変更することにより、ダッシュボード内における半透過反射鏡の前後方向位置の変更を容易に行うことができる。 Furthermore, according to the display device for a vehicle of the present invention described in claim 4, by changing the transflective mirror that advances on the optical axis of the image light of the superimposing image by the reflecting mirror advance / retreat mechanism, It is possible to easily change the position of the transflective mirror in the front-rear direction.
このため、請求項3及び請求項5に記載した本発明の車両用表示装置によれば、いずれも、被投影部材が、前後方向における位置によって傾斜角の異なる曲面である場合であっても、半透過反射鏡により被投影部材に投影されて重畳用画像の虚像を視認する側に反射される重畳用画像の光路を、車両の前後方向における反射鏡の位置に拘わらず、車両の前後方向或は上下方向に対して常に同じ角度になるようにして、運転者の体格やドライビングポジション等によりアイポイントの上下位置が変化しても、前景と重畳用画像との間での視線移動を確実に抑制することができる。
Therefore, according to the vehicle display device of the present invention described in
また、請求項6に記載した本発明の車両用表示装置によれば、被投影部材を透して重畳用画像の虚像を視認する際の焦点を、被投影部材を透して視認される車両の前景の焦点に近づくように長くするために、表示源から被投影部材に至る重畳用画像の光路を第2の反射鏡や半透過反射鏡によって長く設定する構成を採用しても、被投影部材を透して視認される重畳用画像の虚像をある程度の大きさに保って視認性を維持することができる。 According to the vehicle display device of the present invention described in claim 6, the vehicle in which the focal point when visually recognizing the virtual image of the image for superimposition through the projection member is viewed through the projection member. Even if a configuration is adopted in which the optical path of the superimposing image from the display source to the projection member is set longer by the second reflecting mirror or the semi-transmissive reflecting mirror in order to make the foreground focal length longer. Visibility can be maintained by keeping the virtual image of the image for superimposition visually recognized through the member in a certain size.
さらに、請求項7に記載した本発明の車両用表示装置によれば、第2の反射鏡と半透過反射鏡との間にフレネルレンズを、半透過反射鏡の前後方向への移動を阻害しないように配置させて、重畳用画像の拡大と、前景及び重畳用画像間での視線移動の抑制とを、両立させることができる。 Furthermore, according to the vehicle display device of the present invention described in claim 7, the Fresnel lens is not hindered from moving in the front-rear direction of the transflective mirror between the second reflective mirror and the transflective mirror. Thus, the enlargement of the superimposing image and the suppression of the line-of-sight movement between the foreground and the superimposing image can both be achieved.
さらに、請求項8に記載した本発明の車両用表示装置によれば、半透過反射鏡の位置に応じたダッシュボードの上面箇所に、被投影部材に向かう重畳用画像の像光をダッシュボードの外側に出射させる開口が、常に最小限の寸法で確保されるようにして、異物のダッシュボード内への進入や外光の表示源への照射を抑制しつつ、重畳用画像の被投影部材への投影を確実に行わせることができる。 Further, according to the vehicle display device of the present invention described in claim 8, the image light of the superimposing image directed to the projection target member is applied to the upper surface portion of the dashboard corresponding to the position of the transflective mirror. An opening to be emitted to the outside is always ensured with a minimum size, and the entry of the foreign object into the dashboard and the irradiation of the external light to the display source are suppressed, while the superimposed image is applied to the projection target member. Can be reliably projected.
また、請求項9に記載した本発明の車両用表示装置によれば、重畳用画像の被投影部材への投影を行わない際に、開口窓を窓開閉部材により閉塞させて、異物のダッシュボード内への進入や外光の表示源への照射をより一層抑制することができる。 According to the vehicle display device of the present invention described in claim 9, when the superimposed image is not projected onto the projection target member, the opening window is closed by the window opening / closing member, and the dashboard of foreign matter is obtained. It is possible to further suppress the entry into the inside and the irradiation of the display source of external light.
以下、本発明による車両用表示装置の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of a display device for a vehicle according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態に係る車両用表示装置の原理的な概略構成を示す断面図で、図1中引用符号5で示す本実施形態の車両用表示装置は、ダッシュボード1の上面1aの上方に位置し車両の前後又は上下方向に対して略均一な傾斜のフロントガラス3(被投影部材に相当)上に、このフロントガラス3を透して視認される前景と重畳視認させる重畳用画像を投影させるもので、車両のダッシュボード1の内部に収容されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a basic schematic configuration of a vehicular display device according to an embodiment of the present invention. The vehicular display device indicated by
そして、前記車両用表示装置5は、表示源51、拡大反射鏡53、半透過反射鏡55、移動機構57(図3参照)、カバーユニット59等を有している。
The
このうち、前記表示源51は、蛍光表示管やEL(エレクトロルミネッセンス)、バックライト付きの液晶ディスプレイ等からなり、車両の後方に向けて配置された表示面51a上に、ナビゲーション装置の進行方向情報や走行速度といった、運転に必要な補助情報等の重畳用画像(図示せず)を発光表示させるように構成されている。
Among these, the
また、前記拡大反射鏡53は、図2に拡大説明図で示すように、フレネルレンズ53a(像拡大用光学素子に相当)の平坦面53bと反射鏡53d(第2の反射鏡に相当)の反射面53eとを蒸着により密着させて構成されており、フレネルレンズ53aにおける平坦面53bの反対側に形成されたフレネル面53cが、図1に示すように、表示源51の表示面51aに正対するように、表示源51から車両の後方に間隔をおいて配置されている。
Further, as shown in the enlarged explanatory diagram of FIG. 2, the
前記半透過反射鏡55は、前記移動機構57により保持されて、表示源51から拡大反射鏡53に向かう不図示の重畳用画像の像光の光軸L上に配設されている。
The
この移動機構57は、詳しくは、図3に拡大斜視図で示すように、車両の前後方向に延在して平行に配置された2本のガイドシャフト57a,57aと、これらガイドシャフト57a,57aにより車両の前後方向にスライド可能に支持されたスライダ57bと、このスライダ57bに形成されたホルダー57cとを有している。
Specifically, as shown in an enlarged perspective view in FIG. 3, the moving
そして、前記ホルダー57cに半透過反射鏡55を取り付けることで、図1に示すように、前記不図示の重畳用画像の像光の光軸Lに対する傾斜角が所定の角度となるように上端を表示源51側に傾けた状態で、表示源51と拡大反射鏡53との間の前記像光の光軸L上に、この光軸Lに沿った方向に、即ち、車両の前後方向に移動可能な状態で、半透過反射鏡55が配置される。
Then, by attaching the
尚、図3に示すように、前記移動機構57は、ダッシュボード1側に設けられたピニオン57dと、このピニオン57dに噛合しスライダ57bに固着されたラック57eとをさらに有しており、前記ピニオン57dを電動(モータの作動等による)又は手動(操作ツマミの操作等による)で回転させることで、半透過反射鏡55共々スライダ57bが、図1に示すアイポイントI1 ,I3 の位置の後述する上下方向の変化幅に応じた範囲で、車両の前後方向に移動するように構成されている。
As shown in FIG. 3, the moving
前記カバーユニット59は、ダッシュボード1の上面1aに形成された開口1bを覆うカバー本体59aと、このカバー本体59aに形成された開口窓59bとを有している。
The
そして、本実施形態では、ダッシュボード1の上面1aの前記開口1bが、上述した車両の前後方向へのスライダ57bの移動範囲に応じた前後方向幅で形成されており、ダッシュボード1の開口1b内に開口窓59bが位置する範囲に移動範囲が制限されるように、カバー本体59aがカバー支持機構59cによって車両の前後方向に移動可能に支持されている。
In the present embodiment, the
即ち、図4に裏側(内側)から見たダッシュボード1の上面1aの斜視図で示すように、前記カバー支持機構59c(開口窓移動機構に相当)は、ダッシュボード1の上面1aの裏面に開口1bを挟んで各々取着された略L字状の左右のガイドレール59d,59dを有しており、これら左右のガイドレール59d,59dによってカバー本体59aの左右両側が、前後方向にのみ移動可能に支持されている。
That is, as shown in the perspective view of the upper surface 1a of the dashboard 1 as viewed from the back side (inside) in FIG. 4, the
尚、各ガイドレール59dの前後両端にはストッパ片59e,59eが折曲形成されており、このストッパ片59eによりカバー本体59aの前後方向への移動が、ダッシュボード1の開口1bから開口窓59bが前後にはみ出さない範囲に規制されている。
次に、上述のように構成された本実施形態の車両用表示装置5の作用について説明する。
Next, the operation of the
まず、図1中実線で示す半透過反射鏡55の車両の前後方向における位置に開口窓59bの位置が合うように、カバーユニット59のカバー本体59aの前後方向位置が既に調整されているものとして、運転に必要な補助情報等の不図示の重畳用画像が表示源51に表示されてその像光が表示源51の表示面51aから出射されると、その像光は、表示面51aに対向する拡大反射鏡53との間に配置された半透過反射鏡55に到達する。
First, it is assumed that the front-rear direction position of the cover
ここで、半透過反射鏡55は、重畳用画像の像光の光軸Lに対する傾斜角が所定の角度となるように上端を表示源51側に傾けて配置されていることから、半透過反射鏡55に到達した重畳用画像の像光の一部はダッシュボード1の下方に向けて反射され、他の一部は、半透過反射鏡55を透過して拡大反射鏡53に到達する。
Here, since the
そして、拡大反射鏡53に到達した重畳用画像の像光は、拡大反射鏡53の表示源51側に位置するフレネルレンズ53aのフレネル面53cから平坦面53bに向けてフレネルレンズ53aを透過し、平坦面53bに密着している反射鏡53dの反射面53eに到達して反射され、この反射された重畳用画像の像光は、平坦面53bからフレネル面53cに向けてフレネルレンズ53aを再び透過し、表示源51に向けて拡大反射鏡53から出射される。
Then, the image light of the superimposing image that has reached the magnifying
以上のようにして重畳用画像の像光がフレネルレンズ53a内を往復透過すると、像光の収束作用により重畳用画像が実質的に拡大され、この拡大された状態の重畳用画像の像光が、表示源51に向かう途中で再び半透過反射鏡55に到達する。
As described above, when the image light of the superimposing image is reciprocally transmitted through the
そして、半透過反射鏡55に到達した重畳用画像の像光の一部は半透過反射鏡55を透過し、他の一部は、ダッシュボード1の上方に向けて反射され、カバー本体59aの開口窓59bを通過してフロントガラス3に到達し、これにより、重畳用画像が投影される。
Then, a part of the image light of the superimposing image that has reached the
すると、フロントガラス3上の重畳用画像の投影点P1 の真後ろのアイポイントI1 からフロントガラス3を透して、一般に運転者の視線の目標点と言われている車両の前方だいたい10〜20m程度先の前景を視認した際の視線L1 上の結像点に、フロントガラス3の投影点P1 に投影された重畳用画像の虚像S1 が視認されることになる。
Then, through the
また、半透過反射鏡55を図1中実線で示す位置から想像線で示す位置、即ち、後方に移動させると共に、これに開口窓59bの位置が合うようにカバーユニット59のカバー本体59aを後方に移動させて、重畳用画像を表示源51の表示面51aに表示させると、重畳用画像の像光が半透過反射鏡55を透過しフレネルレンズ53a内を往復透過した後、表示源51に向かう途中で再び半透過反射鏡55に到達して、実質的に拡大された重畳用画像の像光の一部が、半透過反射鏡55によりダッシュボード1の上方に向けて反射され、カバー本体59aの開口窓59bを通過してフロントガラス3に投影される。
Further, the
すると、半透過反射鏡55が後方に移動していることから、フロントガラス3上の重畳用画像の投影点P3 は、半透過反射鏡55が図1中実線で示す位置に位置していた時の投影点P1 よりも上方に移動し、したがって、アイポイントI1 よりも上方に位置する投影点P3 の真後ろのアイポイントI3 からフロントガラス3を透して、車両の前方だいたい10〜20m程度先の前景を視認した際の視線L3 上の結像点に、フロントガラス3の投影点P3 に投影された重畳用画像の虚像S3 が視認されることになる。
Then, since the
したがって、アイポイントが上方に移動した場合は半透過反射鏡55を後方に移動させ、アイポイントが下方に移動した場合は半透過反射鏡55を前方に移動させることで、それぞれのアイポイントから車両の前方だいたい10〜20m程度先の前景を視認した際の視線上の結像点に、重畳用画像の虚像が視認されることになる。
Therefore, when the eye point moves upward, the
尚、図1では図面の見易さのために虚像S1 と虚像S3 とを前後方向に若干ずらして記載しているが、虚像S1 と虚像S3 との前後方向位置は実際には同じである。 In FIG. 1, the virtual image S1 and the virtual image S3 are slightly shifted in the front-rear direction for ease of viewing, but the positions of the virtual image S1 and the virtual image S3 are actually the same.
このように本実施形態の車両用表示装置5によれば、表示源51の表示面51aに表示させた重畳用画像の像光を半透過反射鏡55により反射させてフロントガラス3に重畳用画像を投影させ、フロントガラス3を透した車両の前景に重畳用画像の虚像S1 ,S3 を重畳して視認させるに当たり、半透過反射鏡55を車両の前後方向に移動可能に構成した。
As described above, according to the
このため、運転者の体格やドライビングポジション等によりアイポイントI1 ,I3 の上下位置が変化しても、フロントガラス3を透して車両の前景を視認する際の視線L1 ,L3 の方向に、フロントガラス3を透して重畳用画像の虚像S1 ,S3 を視認する際の視線方向を略一致させて、前景と重畳用画像との間での視線移動を極力抑えることができる。
Therefore, even if the vertical positions of the eye points I1, I3 change depending on the driver's physique, driving position, etc., the front of the vehicle looks in the direction of the lines of sight L1, L3 when viewing the foreground of the vehicle through the
尚、カバー本体59aの開口窓59bは、本実施形態のように常時開放であってもよく、或は、開閉蓋(図示せず、窓開閉部材に相当)を設け重畳用画像の重畳視認を行わないときに開閉蓋により開口窓59bを閉じるように構成してもよく、そのように構成すれば、外部からダッシュボード1内への塵埃や異物等の進入を防ぐことができ、或は、不図示の開閉蓋を遮光性部材により構成すれば、不使用時の表示源51に車外からの光が射し込んで熱による故障等を引き起こさないようにすることができる等、有利である。
The
また、開口窓59bに開閉蓋を設ける代わりに、図5に拡大斜視図で示すように、開口窓59bの周囲のカバー本体59a部分に遮光壁59fを立設し、遮光壁59fの内側に透光性の曲面カバー59gを嵌合して、この曲面カバー59gに照射される車外からの光を遮光壁59fに反射させてダッシュボード1内に差し込むのを防ぐ構成としてもよく、或は、図6に要部断面図で示すように、曲面カバー59gの代わりに、表面にアンチリフレクション(AR)処理を施した透光性のカバー59hを嵌合する構成としてもよい。
Further, instead of providing an opening / closing lid on the
さらに、カバー本体59aは、その移動範囲がダッシュボード1の上面1aに収まらない場合には、図7に模式的な斜視図で示すように、多数の帯状板59jをつなげて任意の箇所にて折り曲げ可能に構成することが望ましい。
Further, when the movement range of the cover
ちなみに、本実施形態では、フロントガラス3が車両の前後又は上下方向に対して略均一な傾斜であるものとしたが、実際には、図8に模式図で示すように、車両の前後方向における位置によって傾斜が異なる場合もあるので、その場合には、図9に模式図で示すように、傾斜角調整式移動機構58(傾斜角調整機構部に相当)を採用するとよい。
Incidentally, in the present embodiment, the
この傾斜角調整式移動機構58は、半透過反射鏡55の左右両側縁に各々嵌合されるホルダー58a,58aと、各ホルダー58aの上下方向略中央と下端付近に各々突設されたガイドピン58b,58cと、上下方向略中央のガイドピン58bが挿入される水平なガイド孔58dと、ガイドピン58b,58cの間隔よりもガイド孔58dとの間隔が短く、かつ、車両の前方に向かうにつれてガイド孔58dとの間隔が小さくなるように傾斜して延在し、下端付近のガイドピン58cが挿入されるガイド孔58eとを有している。
The tilt angle adjusting
また、傾斜角調整式移動機構58は、電動(モータの作動等による)又は手動(操作ツマミの操作等による)によりガイドピン58bをガイド孔58dに対して前後に移動させる動力源(図示せず)とを有している。
Further, the tilt angle adjusting
この傾斜角調整式移動機構58によれば、不図示の動力源によりガイドピン58bをガイド孔58dに対して前後に移動させると、ガイドピン58bの位置する箇所におけるガイド孔58dとガイド孔58eとの間隔が変わる分だけ、ガイド孔58eにおけるガイドピン58cの位置がガイド孔58dにおけるガイドピン58bの位置に対して車両の前後方向にずれ、詳しくは、車両の前方に移動すればするほど、半透過反射鏡55の上端が車両の前方側により傾斜するようになる。
According to the tilt angle adjusting
したがって、図8に示すようにフロントガラス3が曲面状に形成されていても、運転者の体格やドライビングポジション等によるアイポイントI1 ,I3 の上下位置の変化に応じて、フロントガラス3を透して車両の前景を視認する際の視線L1 ,L3 の方向に、フロントガラス3を透して重畳用画像の虚像を視認する際の視線方向を常に略一致させて、前景と重畳用画像との間での視線移動を極力抑えることができる。
Therefore, even if the
また、本実施形態では、半透過反射鏡55を移動機構57により車両の前後方向に移動可能とした場合を例に取って説明したが、半透過反射鏡55を車両の前後方向に間隔をおいて複数準備し、それらのうち単一の半透過反射鏡55を選択的に、表示源51と拡大反射鏡53との間の重畳用画像の光路上に進出させ、他の半透過反射鏡55は光路から退避させることのできるように、各半透過反射鏡55に反射鏡進退機構(図示せず)を設けるように構成してもよい。
In the present embodiment, the case where the
さらに、図8に示すようにフロントガラス3が曲面状に形成されている場合には、各半透過反射鏡55を車両の前後方向におけるそれらの配置に応じて各々異なる傾斜角に設定するようにしてもよい。
Further, when the
尚、拡大反射鏡53のフレネルレンズ53aによる重畳用画像の拡大は、設計上不要であれば省略してもよく、その場合には、単なる反射鏡を拡大反射鏡53に変えて配置すればよいが、重畳用画像の虚像S1 ,S3 の結像点をなるべくフロントガラス3から前方に離して前景と焦点を一致させたいのであれば、表示源51からフロントガラス3までの重畳用画像の光路を長くして重畳用画像を相対的に小さくせざるを得ないので、フレネルレンズ53aにより重畳用画像を拡大する構成は、設けておいた方が有利である。
Note that enlargement of the superimposing image by the
そして、重畳用画像の拡大を行うのは、本実施形態で説明したフレネルレンズ53aに限らず球面鏡や非球面鏡等の曲面鏡であってもよく、その場合には、反射鏡53dの反射機能を上記の曲面鏡で賄うことができるので、曲面鏡単独で拡大反射鏡を実質的に構成することができる。
The enlargement of the superimposing image is not limited to the
さらに、重畳用画像の拡大は、フレネルレンズ53aの代わりに通常の凸レンズを用いて行ってもよく、その場合、凸レンズの片面が平坦面であれば反射鏡53dに蒸着により密着させて拡大反射鏡を構成することになり、一方、凸レンズの両面が曲面であれば反射鏡53dと構造的に分離して拡大反射鏡を構成することになる。
Furthermore, the image for superimposition may be enlarged using a normal convex lens instead of the
また、本実施形態で所定の角度として説明した半透過反射鏡55の傾斜角は、実際には、フロントガラス3の投影点P1 ,P3 における傾斜角や、車両の前後方向及び上下方向におけるフロントガラス3の投影点P1 ,P3 と半透過反射鏡55との位置関係、アイポイントI1 ,I3 からの運転者の視線L1 ,L3 の方向等を、総合的に加味して決定される。
The tilt angle of the
さらに、本実施形態では、被投影部材がフロントガラス3である場合を例に取って説明したが、本発明は、フロントガラス3の手前に配設したコンバイナを被投影部材として用いてこれに重畳用画像を投影する車両用表示装置についても、同様に適用可能であることは言うまでもない。
Further, in the present embodiment, the case where the projection member is the
1 ダッシュボード
3 フロントガラス(被投影部材)
5 車両用表示装置
51 表示源
53a フレネルレンズ(像拡大用光学素子)
53b 平坦面
53c フレネル面
53d 反射鏡(第2の反射鏡)
55 半透過反射鏡
57 移動機構
58 傾斜角調整式移動機構(傾斜角調整機構部)
59b 開口窓
59c カバー支持機構(開口窓移動機構)
L 光軸
1
DESCRIPTION OF
53b
55
L Optical axis
Claims (9)
前記ダッシュボード内に前記車両の前後方向に沿って互いに間隔をあけて順に配設された前記表示源と、半透過反射鏡と、第2の反射鏡と、を備え、
前記表示源から出射された前記重畳用画像の像光の一部が前記半透過反射鏡を透過して、前記第2の反射鏡により反射された後、前記半透過反射鏡により前記被投影部材に向けて反射されるとともに、
前記半透過反射鏡が、前記ダッシュボード内の前記前後方向において異なる複数の位置に配置可能に構成されている、
ことを特徴とする車両用表示装置。 An image for superimposition displayed on a display source in a dashboard of a vehicle is projected on a projection member that is disposed above the dashboard and extends in a vertical direction with respect to the front-rear direction of the vehicle. Thus, in the vehicle display device that causes the foreground of the vehicle to be visually recognized through the projection target member and the virtual image of the superimposing image to be visually confirmed,
The display source, the transflective mirror, and the second reflective mirror, which are sequentially disposed in the dashboard along the front-rear direction of the vehicle and spaced apart from each other,
A part of the image light of the superimposing image emitted from the display source passes through the semi-transmissive reflecting mirror and is reflected by the second reflecting mirror, and then is projected by the semi-transmissive reflecting mirror. Is reflected toward the
The transflective mirror is configured to be arranged at a plurality of different positions in the front-rear direction in the dashboard.
A display device for a vehicle.
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