JP2019098832A - 車両用表示装置および車両用表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、歪の発生を抑制すること。【解決手段】映像を表示する表示器であるディスプレイ５と、ディスプレイ５に表示された映像を反射する第一ミラーである第一凹面鏡６と、第一凹面鏡６において反射された映像を反射する第二ミラーである第二凹面鏡７と、を備え、車両の乗員の視点から第二凹面鏡７によって結像された反射映像までの距離が乗員の視点からディスプレイ５の表示面５１までの距離より長くなるように幾何光学的に延長している。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用表示装置および車両用表示システムに関する。

車両の後方の視界を反射して車両の乗員に視認させる従来の光学式のバックミラーに代わって、車両の後方を撮影するカメラからの映像をディスプレイに表示して乗員に視認させる電子ミラーに関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５２８６７５０号公報

電子ミラーは、従来の光学式のバックミラーと同様に車室の前方の中央上部に配置される。これにより、前方の視界を遮らないように小型化することが望まれる。また、視認性をよくするため、歪の発生を抑制することが望まれる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型で、歪の発生が抑制された車両用表示装置および車両用表示システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両用表示装置は、映像を表示する表示器と、前記表示器に表示された前記映像を反射する第一ミラーと、前記第一ミラーにおいて反射された前記映像を反射する第二ミラーと、を備え、車両の乗員の視点から前記第二ミラーによって結像された反射映像までの距離が前記乗員の視点から前記表示器の表示面までの距離より長くなるように幾何光学的に延長している、ことを特徴とする。

本発明に係る車両用表示システムは、上記の車両用表示装置と、前記車両の後方を撮影する後方カメラと、前記後方カメラで撮影された映像を取得し、前記表示器に表示させる制御装置と、を備える。

本発明によれば、小型で、歪の発生を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両用表示装置の構成例を示す概略図である。 図２は、実施形態に係る車両用表示装置の構成例を示す概略図である。 図３は、実施形態に係る車両用表示装置の構成例を示す側面断面図である。 図４は、実施形態に係る車両用表示装置によって運転者に視認される虚像の一例を示す図である。 図５は、実施形態に係る車両用表示装置によって運転者に視認される虚像の他の例を示す図である。 図６は、実施形態に係る車両用表示装置によって運転者に視認される虚像の他の例を示す図である。 図７は、実施例１において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。 図８は、実施例２において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。 図９は、実施例３において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。 図１０は、実施例４において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。 図１１は、比較例１において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。 図１２は、比較例２において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。 図１３は、従来の車両用表示装置の構成例を示す概略図である。 図１４は、従来の車両用表示装置において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る車両用表示システム１の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。

以下の説明においては、前後方向とは、車両直進時の進行方向であり、進行方向前方側を前後方向の「前」、後方側を前後方向の「後」とする。左右方向とは、前後方向に対して水平に直交する方向である。前後方向「前」側へ向かって、左手側が「左」、右手側が「右」である。上下方向とは、前後方向および左右方向に対して直交する方向である。前後方向、左右方向および上下方向は、３次元で直交する。

車両用表示システム１は、車両に搭載され、車両後方を表示する。図１は、実施形態に係る車両用表示装置の構成例を示す概略図である。図２は、実施形態に係る車両用表示装置の構成例を示す概略図である。図３は、実施形態に係る車両用表示装置の構成例を示す側面断面図である。

図１ないし図３に示すように、車両用表示システム１は、いわゆる電子ルームミラーである。車両用表示システム１は、後方カメラ２と、制御装置３と、車両用表示装置４とを有する。本実施形態では、車両の乗員を、運転者として説明する。

後方カメラ２は、車両の後方に配置され、車両の後方を撮影する。後方カメラ２は、車両用表示装置４による確認範囲を含んだ範囲を撮影する。後方カメラ２は、車両用表示装置４に表示されない範囲を含んで撮影している。後方カメラ２は、水平方向の画角が例えば３０〜６０°、上下方向の画角が例えば５〜２０°である。後方カメラ２は、撮影した撮影映像データを制御装置３の映像取得部３１へ出力する。

制御装置３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などで構成された演算処理装置である。制御装置３は、図示しない記憶部に記憶されているプログラムに含まれる命令を実行する。制御装置３は、映像取得部３１と、表示制御部３２とを有する。

映像取得部３１は、車両の後方を撮影した映像を取得する。映像取得部３１が取得する撮影映像データは、例えば、毎秒６０フレームの画像が連続した映像データである。本実施形態では、映像取得部３１は、後方カメラ２が出力した撮影映像データを取得する。映像取得部３１は、撮影映像データから、車両用表示装置４に表示させる範囲を切出す。撮影映像データのどの範囲を切出すかは、あらかじめ記憶部に記憶されている。切出す範囲は、従来の光学式のバックミラーで運転者が視認する範囲を含む。映像取得部３１は、切出した映像データを映像信号として表示制御部３２に出力する。

表示制御部３２は、映像取得部３１から出力された映像信号を車両用表示装置４に表示させる。

車両用表示装置４は、車両の後方を運転者に視認させる。本実施形態では、車両用表示装置４は、虚像表示を視認することと、光学式のバックミラーとして使用することとを切り替え可能である。本実施形態では、車両用表示装置４は、車室の前方の中央上部に配置されている。車両用表示装置４は、ディスプレイ（表示器）５と、第一凹面鏡（第一ミラー）６と、第二凹面鏡（第二ミラー）７と、ハーフミラー８と、これらを収容する筐体１０とを有する。車両用表示装置４は、運転者の視点Ｅから第二凹面鏡７によって結像された反射映像までの距離、言い換えると、運転者の視点Ｅから虚像までの虚像距離が、運転者の視点Ｅからディスプレイ５の表示面５１までの距離より長くなるように幾何光学的に延長している。本実施形態では、車両用表示装置４は、虚像距離を例えば８００ｍｍ程度以上とする。

上記の虚像距離は、前提条件の一つである。上記の虚像距離は、運転者が虚像を視認する際の眼の負担を軽減するための条件である。上記の虚像距離は、運転中に数１０ｍ前方を視認している運転者が、虚像を視認しやすい距離である。

ディスプレイ５は、表示制御部３２から出力された映像信号に基づき、車両の後方の映像を表示する。ディスプレイ５は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）または有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどを含む。ディスプレイ５は、平面状の表示面５１を有する。

表示面５１は、横長の矩形状に形成されている。本実施形態では、表示面５１は、有効エリアの左右方向である長辺方向の幅が、例えば、１８０ｍｍ、上下方向である短辺方向の幅が４５ｍｍである。表示面５１は、車両用表示装置４が車両に取り付けられた状態で、上方を向いて配置されている。表示面５１は、第一凹面鏡６の反射面６１と向かい合って配置されている。

ディスプレイ５の光軸Ａ１は、表示面５１の中央部から表示面５１と直交する方向に延びている。本実施形態では、映像が表示されたときのディスプレイ５の中心光線は、光軸Ａ１に対して、図３に示すＹＺ平面内で、例えば、１４°の角度で射出して第一凹面鏡６へ入射する。言い換えると、本実施形態では、表示面５１は、第一凹面鏡６へ入射する中心光線に対して傾いて配置されている。

ディスプレイ５は、表示面５１が第一凹面鏡６の焦点距離より内側の位置に配置されている。ディスプレイ５は、表示面５１が第二凹面鏡７の焦点距離より内側の位置に配置されている。ディスプレイ５は、表示面５１が第一凹面鏡６と第二凹面鏡７との合成焦点距離より内側の位置に配置されている。

第一凹面鏡６は、ディスプレイ５に表示された映像を反射する。より詳しくは、第一凹面鏡６は、ディスプレイ５から入射する光を第二凹面鏡７に向けて反射する。第一凹面鏡６は、映像を反射する反射面６１が凹面状に形成されている。第一凹面鏡６は、前下方を向いて凹状に湾曲している。第一凹面鏡６は、ディスプレイ５に対して上方に配置されている。第一凹面鏡６の反射面６１は、ディスプレイ５の表示面５１と第二凹面鏡７の反射面７１と向かい合って配置されている。

第二凹面鏡７は、ディスプレイ５に表示され、第一凹面鏡６で反射された光を反射する。より詳しくは、第二凹面鏡７は、第一凹面鏡６で反射された光をハーフミラー８に向けて反射する。第二凹面鏡７は、映像を反射する反射面７１が凹面状に形成されている。第二凹面鏡７は、後上方を向いて凹状に湾曲している。第二凹面鏡７は、車両用表示装置４が車両に取り付けられた状態で、ハーフミラー８に対して前方に配置されている。第二凹面鏡７の反射面７１は、第一凹面鏡６の反射面６１とハーフミラー８と向かい合って配置されている。

ハーフミラー８は、第一凹面鏡６と第二凹面鏡７とにおいて反射された映像を透過し、第二凹面鏡７と反対側から入射する光を反射する。ハーフミラー８は、平面状に形成されている。ハーフミラー８は、入射光の透過率が５０％である。言い換えると、ハーフミラー８は、入射光の５０％を透過し、残りの５０％を反射する。ハーフミラー８は、第二凹面鏡７の反射面７１と向かい合って配置されている。ハーフミラー８は、車両用表示装置４が車両に取り付けられた状態で、ディスプレイ５と第一凹面鏡６と第二凹面鏡７とより後方に配置されている。また、このようなハーフミラー８は、車両用表示装置４が車両に取り付けられた状態で、運転者と向かい合って配置されている。

筐体１０は、開口を有する箱型に形成されている。筐体１０は、内部の空間に、ディスプレイ５と第一凹面鏡６と第二凹面鏡７とが組み付けられている。筐体１０は、ハーフミラー８によって開口が覆われている。このように構成された筐体１０は、車両に取り付けられる。本実施形態において、筐体１０は、運転者が見上げる位置に配置される。

さらに、車両用表示装置４は、以下の条件（ｉ）ないし条件（ｖ）の少なくとも一つを満たすことが好ましい。

条件（ｉ）
第一凹面鏡６の反射面６１の曲率半径をＲ１、第二凹面鏡７の反射面７１の曲率半径をＲ２とすると、Ｒ１とＲ２とが、以下の数式１、
１．１＜Ｒ２／Ｒ１＜２ ・・・（１）
を満たす。

条件（ｉ）は、第一凹面鏡６と第二凹面鏡７との曲率半径の比を規定する。条件（ｉ）を満たすことで、運転者が視認する虚像の光学的な歪を良好に補正可能である。

図４ないし図６を参照して、運転者が視認する虚像について説明する。図４は、実施形態に係る車両用表示装置によって運転者に視認される虚像の一例を示す図である。図５は、実施形態に係る車両用表示装置によって運転者に視認される虚像の他の例を示す図である。図６は、実施形態に係る車両用表示装置によって運転者に視認される虚像の他の例を示す図である。ディスプレイ５の表示面５１に矩形状の映像を表示したものとして説明する。

図４に示すように、光学的な歪が発生していない虚像は、ディスプレイ５の表示面５１に表示された映像と同様に矩形状である。

図５に示すように、Ｒ２／Ｒ１が条件（ｉ）の下限を下回ると、湾曲歪が増大する。この場合、円弧の中心点を上方に有する扇形の歪形状となり、光学的な歪の補正が困難になる。湾曲歪は、（Ｂ／Ａ）×１００［％］で算出する。図５に示すように、円弧の中心点が上方にあるような歪の形状の場合、湾曲歪は正の値となる。円弧の中心点が下方にあるような歪の形状の場合、湾曲歪は負の値となる。

図６に示すように、Ｒ２／Ｒ１が条件（ｉ）の上限を上回ると、台形歪が増大する。この場合、台形の底辺の長さは、下底＜上底となる。台形歪を補正するには、前提条件である条件（ｖ）を外れてディスプレイ５の設置方向を調整しなければならず、車両用表示装置４の小型化が困難になる。台形歪は、（Ｃ／Ａ）×１００［％］で算出する。図６に示すように、台形の上底と下底の長さが、下底＜上底となるような歪の形状の場合、台形歪は正の値となる。台形の上底と下底の長さが、上底＜下底となるような歪の形状の場合、台形歪は負の値となる。

条件（ｉｉ）
中心光線がディスプレイ５から第一凹面鏡６へ入射する角度をｉ１、中心光線が第一凹面鏡６から第二凹面鏡７へ入射する角度をｉ２として、ｉ１とｉ２とが、以下の数式２、
３０°≦ｉ１＋ｉ２≦７０° ・・・（２）
を満たす。
さらに、ｉ１とｉ２とは、以下の数式３、
４５°≦ｉ１＋ｉ２≦５９° ・・・（３）
を満たすことが好ましい。

条件（ｉｉ）は、第一凹面鏡６と第二凹面鏡７とによる光路の折り曲げ構成を規定する。条件（ｉｉ）を満たすことで、車両用表示装置４の全体、言い換えると、筐体１０の小型化が実現するとともに、第一凹面鏡６と第二凹面鏡７とへの斜め入射による画質の劣化が抑制される。ｉ１＋ｉ２が条件（ｉｉ）の下限を下回ると、車両用表示装置４の小型化が難しくなる。また、第一凹面鏡６と第二凹面鏡７との光線束を確保するためのミラー配置によって、筐体１０の体積が増加する。ｉ１＋ｉ２が条件（ｉｉ）の上限を上回ると、第一凹面鏡６と第二凹面鏡７とによる収差が増大する。

条件（ｉｉｉ）
第一凹面鏡６の反射面６１の曲率半径Ｒ１が、以下の数式４、
３００ｍｍ≦Ｒ１≦６００ｍｍ ・・・（４）
を満たす。
さらに、第一凹面鏡６の反射面６１の曲率半径Ｒ１は、以下の数式５、
３６０ｍｍ≦Ｒ１≦４７０ｍｍ ・・・（５）
を満たすことが好ましい。

条件（ｉｉｉ）は、第一凹面鏡６の曲率半径を規定する。条件（ｉｉｉ）と条件（ｉｖ）とを満たすことで、光学系全体の小型化を実現しながら、収差を良好に補正可能である。Ｒ１が条件（ｉｉｉ）の下限を下回ると、光学系全体の焦点距離が小さくなり、収差が増大するとともに、光学部品の誤差による画質の変動が大きくなる。Ｒ１が条件（ｉｉｉ）の上限を上回ると、条件（ｉ）の下限を下回って、円弧の中心点を上方に持つ扇形の歪が増大する。また、光学系全体の焦点距離が大きくなるので、筐体１０の小型化が困難になる。

条件（ｉｖ）
運転者が視認する虚像の垂直方向の大きさをＹｖ、虚像の垂直方向に対応するディスプレイ５の表示面５１に表示された映像の高さ方向の大きさをＹｐとすると、ＹｖとＹｐとが、以下の数式６、
１＜Ｙｖ／Ｙｐ＜１０ ・・・（６）
を満たす。
さらに、ＹｖとＹｐとは、以下の数式７、
２＜Ｙｖ／Ｙｐ＜５ ・・・（７）
を満たすことが好ましい。

条件（ｉｖ）は、映像の倍率を規定する。条件（ｉｖ）を満たすことで、光学系全体の小型化を実現しながら、収差を良好に補正することが可能になる。Ｙｖ／Ｙｐが条件（ｉｖ）の下限を下回ると、十分な拡大映像、言い換えると、虚像が得られなくなる。Ｙｖ／Ｙｐが条件（ｉｖ）の上限を上回ると、虚像の収差が増大し、特に歪の補正が困難になる。

条件（ｖ）
ディスプレイ５の表示面５１は、運転者の視点Ｅと虚像とを結ぶ光軸Ａ２と平行に配置されている。

条件（ｖ）は、筐体１０内におけるディスプレイ５の設置方向を規定する。条件（ｖ）は、筐体１０を小型化するための前提条件となる。従来の光学式のバックミラーに代わって車両用表示システム１を設置する場合、筐体１０が大型化すると前方視界の妨げとなるおそれがある。そこで、筐体１０は、小型化することが好ましい。

条件（ｖ）は、言い換えると、ディスプレイ５の表示面５１は、矩形状の表示面５１の短辺の延びる方向が、運転者の視点Ｅと虚像とを結ぶ光軸Ａ２と平行に配置されている。ディスプレイ５の表示面５１は、矩形状の表示面５１の短辺方向が、運転者の視点Ｅと虚像とを結ぶ光軸Ａ２と平行に配置されている。短辺方向は、筐体１０の開口側から第二凹面鏡７側に向かう方向とする。ディスプレイ５の表示面５１は、上方を向いて、第二凹面鏡７から運転者の視点Ｅへ向かう光軸Ａ２と平行な方向に沿って配置され、ディスプレイ５の表示面５１から第一凹面鏡６へ入射する中心光線に対して傾いて配置されている。

このように構成された、車両用表示装置４は、上下方向に対する角度を変えることで、虚像表示を視認する場合と光学式のバックミラーとして使用する場合とを切り替え可能である。より詳しくは、車両用表示システム１によって虚像表示を視認するとき、運転者からは、第二凹面鏡７で反射され、ハーフミラー８を透過したディスプレイ５の映像を虚像として視認することができる。ハーフミラー８が後上方を向いているため、運転者から見たハーフミラー８の反射映像は、車室内後上方となり、ディスプレイ５の映像の視認性への影響は少ない。このとき、運転者は、ディスプレイ５が表示した映像に基づく虚像を視認可能である。車両用表示システム１を光学式のバックミラーとして使用するとき、車両用表示装置４の筐体１０の角度を虚像表示を視認するときに対して変えることで、ハーフミラー８は、車両の後方から入射した光を反射する。このとき、光学式のバックミラーと同様に、車両の後方の景色を映す。

次に、車両用表示システム１における虚像表示の表示方法およびその作用について説明する。まず、後方カメラ２は、撮影した車両後方の映像データを制御装置３の映像取得部３１に出力する。映像取得部３１は、後方カメラ２から映像データを取得し、表示制御部３２に出力する。表示制御部３２は、映像データを映像信号として車両用表示装置４のディスプレイ５に出力する。

そして、ディスプレイ５は、映像信号に基づいて車両後方の映像を表示面５１で表示させる。映像が表示されたディスプレイ５は、光を発する。そして、発せられた光は、第一凹面鏡６へ入射する。そして、第一凹面鏡６へ入射した光は、第二凹面鏡７に向けて反射される。そして、第一凹面鏡６によって反射された光は、第二凹面鏡７へ入射する。そして、第二凹面鏡７へ入射した光は、ハーフミラー８に向けて反射される。そして、第二凹面鏡７によって反射された光は、ハーフミラー８へ入射する。そして、ハーフミラー８へ入射した光は、ハーフミラー８を透過して運転者に到達する。運転者は、虚像表示を視認する。

［実施例１］
表１に示すように、第一凹面鏡６の反射面６１の曲率半径Ｒ１は４１０．７４７ｍｍ、第二凹面鏡７の反射面７１の曲率半径Ｒ２は６１１．７６１ｍｍ、入射角度ｉ１は２４．５°、入射角度ｉ２は２７．６°である。

表２に示すように、ｉ１＋ｉ２は５２．１、Ｒ２／Ｒ１は１．４９、Ｙｖ／Ｙｐは３．７１とすると、虚像から視点Ｅまでの距離は８３６．０２８ｍｍである。

図７を用いて、実施例１における歪みについて説明する。図７は、実施例１において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。この場合、湾曲歪が０．６５％であり、台形歪が−０．１６％である。

［実施例２］
表３に示すように、第一凹面鏡６の反射面６１の曲率半径Ｒ１は４２０．０００ｍｍ、第二凹面鏡７の反射面７１の曲率半径Ｒ２は６００．０００ｍｍ、入射角度ｉ１は２４．５°、入射角度ｉ２は２７．６°である。

表４に示すように、ｉ１＋ｉ２は５２．１、Ｒ２／Ｒ１は１．４３、Ｙｖ／Ｙｐは３．７１とすると、虚像から視点Ｅまでの距離は８２８．６０６ｍｍである。

図８を用いて、実施例２における歪みについて説明する。図８は、実施例２において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。この場合、湾曲歪が０．７９％であり、台形歪が０．０１％である。

［実施例３］
表５に示すように、第一凹面鏡６の反射面６１の曲率半径Ｒ１は４５０．０００ｍｍ、第二凹面鏡７の反射面７１の曲率半径Ｒ２は５６８．１３０ｍｍ、入射角度ｉ１は２４．５°、入射角度ｉ２は２７．６°である。

表６に示すように、ｉ１＋ｉ２は５２．１、Ｒ２／Ｒ１は１．２６、Ｙｖ／Ｙｐは３．７１とすると、虚像から視点Ｅまでの距離は８４０．７５５ｍｍである。

図９を用いて、実施例３における歪みについて説明する。図９は、実施例３において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。この場合、湾曲歪が１．１８％であり、台形歪が０．５２％である。

［実施例４］
表７に示すように、第一凹面鏡６の反射面６１の曲率半径Ｒ１は３７０．０００ｍｍ、第二凹面鏡７の反射面７１の曲率半径Ｒ２は６７９．８１０ｍｍ、入射角度ｉ１は２４．５°、入射角度ｉ２は２７．６°である。

表８に示すように、ｉ１＋ｉ２は５２．１、Ｒ２／Ｒ１は１．８４、Ｙｖ／Ｙｐは３．７２とすると、虚像から視点Ｅまでの距離は８３０．５９８ｍｍである。

図１０を用いて、実施例４における歪みについて説明する。図１０は、実施例４において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。この場合、湾曲歪が−０．０４％であり、台形歪が−１．０６％である。

［比較例１］
表９に示すように、第一凹面鏡６の反射面６１の曲率半径Ｒ１は３１０．０００ｍｍ、第二凹面鏡７の反射面７１の曲率半径Ｒ２は８４０．８８９ｍｍ、入射角度ｉ１は２４．５°、入射角度ｉ２は２７．６°である。

表１０に示すように、ｉ１＋ｉ２は５２．１、Ｒ２／Ｒ１は２．７１、Ｙｖ／Ｙｐは３．７１とすると、虚像から視点Ｅまでの距離は８２９．９９９ｍｍである。

図１１を用いて、比較例１における歪みについて説明する。図１１は、比較例１において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。この場合、湾曲歪が−１．３０％であり、台形歪が−２．９８％である。比較例１は、湾曲歪と台形歪とが、実施例１ないし実施例４に対して増大する。

［比較例２］
表１１に示すように、第一凹面鏡６の反射面６１の曲率半径Ｒ１は５１８．５９７ｍｍ、第二凹面鏡７の反射面７１の曲率半径Ｒ２は５１８．５９７ｍｍ、入射角度ｉ１は２４．５°、入射角度ｉ２は２７．６°である。

表１２に示すように、ｉ１＋ｉ２は５２．１、Ｒ２／Ｒ１は１．００、Ｙｖ／Ｙｐは３．７１とすると、虚像から視点Ｅまでの距離は８４７．２９８ｍｍである。

図１２を用いて、比較例１における歪みについて説明する。図１２は、比較例２において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。この場合、湾曲歪が１．８６％であり、台形歪が１．４４％である。比較例２は、湾曲歪と台形歪とが、実施例１ないし実施例４に対して増大する。

上述したように、本実施形態は、二つの第一凹面鏡６と第二凹面鏡７とを配置することによって、筐体１０内における光路長を上下方向に確保する。これにより、本実施形態は、筐体１０の奥行方向である運転者の視点Ｅと虚像とを結ぶ光軸Ａ２方向の長さを短くして筐体１０を小型化することができる。

これに対して、図１３、図１４を参照して、一つの凹面鏡１０３を有する車両用表示装置１００について説明する。図１３は、従来の車両用表示装置の構成例を示す概略図である。図１４は、従来の車両用表示装置において運転者に視認される虚像の一例を示す図である。車両用表示装置１００は、ディスプレイ１０１とハーフミラー１０２と凹面鏡１０３とを有する。ディスプレイ１０１において発せられた光は、ハーフミラー１０２において反射して凹面鏡１０３へ入射する。そして、凹面鏡１０３に入射した光は、ハーフミラー１０２に向けて反射される。そして、ハーフミラー１０２へ入射した光は、ハーフミラー１０２を透過して運転者に到達する。図１４に示すように、車両用表示装置１００は、虚像の歪が抑制されている。しかしながら、図１３に示すように、筐体１１０内における光路長を上下方向に確保することができないため、筐体１１０の奥行方向の長さが長くなり筐体１１０が大型化する。

本実施形態は、二つの第一凹面鏡６と第二凹面鏡７とによって、光学系を反射する際の収差の影響を分担し低減することができる。本実施形態によれば、歪を低減することができる。

また、本実施形態は、条件（ｉ）ないし条件（ｖ）を満たすことによって、筐体１０の小型化を実現するとともに、歪の発生を抑制することができる。

本実施形態は、条件（ｉ）を満たすことにより、運転者が視認する虚像の光学的な歪を良好に補正することができる。本実施形態は、Ｒ２／Ｒ１が条件（ｉ）の下限を満たし、Ｒ１≦Ｒ２を満たすことで、湾曲歪を抑制することができる。本実施形態は、Ｒ２／Ｒ１が条件（ｉ）の上限を満たすことで、台形歪を抑制することができる。

本実施形態は、条件（ｉｉ）を満たすことで、車両用表示装置４の全体、言い換えると、筐体１０の小型化が実現するとともに、第一凹面鏡６と第二凹面鏡７とへの斜め入射による画質の劣化を抑制することができる。本実施形態は、ｉ１＋ｉ２が条件（ｉｉ）の下限を満たすことで、車両用表示装置４を小型化することができる。本実施形態は、ｉ１＋ｉ２が条件（ｉｉ）の上限を満たすことで、第一凹面鏡６と第二凹面鏡７とによる収差を抑制することができる。

本実施形態は、条件（ｉｉｉ）と条件（ｉｖ）とを満たすことで、光学系全体の小型化を実現しながら、収差を良好に補正することができる。本実施形態は、Ｒ１が条件（ｉｉｉ）の下限を満たすことで、収差を抑制して、光学部品の誤差による画質の変動を低減することができる。本実施形態は、Ｒ１が条件（ｉｉｉ）の上限を満たすことで、扇形の歪を抑制することができる。

本実施形態は、ディスプレイ５の表示面５１が、表示面５１から第一凹面鏡６へ入射する中心光線に対して傾いて配置されている。本実施形態によれば、車両用表示装置４に対して後方から太陽光が入射したとき、第一凹面鏡６と第二凹面鏡７とにおいて反射した太陽光線が、表示面５１に入射する。そして表示面５１に入射する光の一部を入射とは異なる方向へ反射するため戻り光として運転者に到達しない。従って、戻り光による表示像の視認性劣化を抑制することができる。

これに対して、ディスプレイ５の表示面５１が、表示面５１から第一凹面鏡６へ入射する中心光線に対して直交して配置されていると、車両用表示装置４に対して後方から入射した太陽光線が表示面５１に入射して、表示面５１で一部反射する。反射光は入射の光路を逆行し第二凹面鏡７と第一凹面鏡６の順番で反射し、ハーフミラー８を透過して運転者に到達する戻り光となる。これにより、表示像の視認性劣化をまねくおそれがある。

上記に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものを含む。さらに、上記に記載した構成は適宜組み合わせが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において構成の種々の省略、置換または変更が可能である。

ハーフミラー８に代えて、同様の機能を有する偏光板を備えたガラスプレートを配置してもよい。

ディスプレイ５とハーフミラー８と第一凹面鏡６と第二凹面鏡７と筐体１０とは光学ユニットとして、車両の前方の天井部またはダッシュボードに埋め込まれて配置されていてもよい。

１ 車両用表示システム
２ 後方カメラ
３ 制御装置
４ 車両用表示装置
５ ディスプレイ（表示器）
５１ 表示面
６ 第一凹面鏡（第一ミラー）
６１ 反射面
７ 第二凹面鏡（第二ミラー）
７１ 反射面
８ ハーフミラー
１０ 筐体
Ｅ 視点
ｉ１ 入射角度
ｉ２ 入射角度
Ｒ１ 第一凹面鏡の反射面の曲率半径（第一ミラーの反射面の曲率半径）
Ｒ２ 第二凹面鏡の反射面の曲率半径（第二ミラーの反射面の曲率半径）

Claims (10)

1. 映像を表示する表示器と、
   前記表示器に表示された前記映像を反射する第一ミラーと、
   前記第一ミラーにおいて反射された前記映像を反射する第二ミラーと、
   を備え、
   車両の乗員の視点から前記第二ミラーによって結像された反射映像までの距離が前記乗員の視点から前記表示器の表示面までの距離より長くなるように幾何光学的に延長している、
   車両用表示装置。
2. 前記第一ミラーは、前記映像を反射する反射面が凹面状に形成された凹面鏡であり、
   前記表示器は、前記表示面が、前記第一ミラーの焦点距離より内側の位置に配置されている、
   請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記第二ミラーは、前記映像を反射する反射面が凹面状に形成された凹面鏡であり、
   前記表示器は、前記表示面が、前記第二ミラーの焦点距離より内側の位置に配置されている、
   請求項１に記載の車両用表示装置。
4. 前記第一ミラーは、前記映像を反射する反射面が凹面状に形成された凹面鏡であり、
   前記第二ミラーは、前記映像を反射する反射面が凹面状に形成された凹面鏡であり、
   前記表示器は、前記表示面が、前記第一ミラーと前記第二ミラーとの合成焦点距離より内側の位置に配置されている、
   請求項１に記載の車両用表示装置。
5. 前記第一ミラーの反射面の曲率半径をＲ１、前記第二ミラーの反射面の曲率半径をＲ２とすると、Ｒ１とＲ２とが、
   １．１＜Ｒ２／Ｒ１＜２
   を満たす、
   請求項４に記載の車両用表示装置。
6. 中心光線が前記表示器から前記第一ミラーへ入射する角度をｉ１、中心光線が前記第一ミラーから前記第二ミラーへ入射する角度をｉ２として、ｉ１とｉ２とが、
   ３０°≦ｉ１＋ｉ２≦７０°
   を満たす、
   請求項５に記載の車両用表示装置。
7. 前記第一ミラーの反射面の曲率半径Ｒ１が、
   ３００ｍｍ≦Ｒ１≦６００ｍｍ
   を満たす、
   請求項５または６に記載の車両用表示装置。
8. 前記乗員が視認する映像の垂直方向の大きさをＹｖ、前記表示面に表示された映像の垂直方向に対応する高さ方向の大きさをＹｐとすると、ＹｖとＹｐとが、
   １＜Ｙｖ／Ｙｐ＜１０
   を満たす、
   請求項５から７のいずれか一項に記載の車両用表示装置。
9. 前記表示面は、上方を向いて、前記第二ミラーから前記乗員の視点へ向かう光軸と平行な方向に沿って配置され、前記表示面から前記第一ミラーへ入射する中心光線に対して傾いて配置されている、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の車両用表示装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の車両用表示装置と、
    前記車両の後方を撮影する後方カメラと、
    前記後方カメラで撮影された映像を取得し、前記表示器に表示させる制御装置と、
    を備えた車両用表示システム。

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