JP2021063852A - Reflective display device for vehicles - Google Patents

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Hitoshi Kumon
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Abstract

To allow for relatively stable displaying images against vertical change in eyepoint.SOLUTION: A reflective display device provided herein comprises a display 22 disposed on a vehicle's rear side of a windshield 10 and configured to display an image upward, and a mirror 26 erectly installed on an upper surface 12a of an instrument panel located above the display 22 and behind the windshield 10 and configured to reflect a display image 24 of the display 22 toward the rear to form a virtual image 28 on the vehicle's front side, where the mirror 26 is a convex mirror.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車両のウィンドシールドの後方に設けられる車両用反射式表示装置に関する。 The present invention relates to a vehicle reflective display device provided behind a vehicle windshield.

従来、メータ類を比較的遠方に表示するものとして、反射式の表示装置が知られている。例えば、特許文献1には、ディスプレイと、このディスプレイの表示面の表示像を拡大反射する凹面鏡と、ディスプレイと凹面鏡との間に配置されるとともに前記凹面鏡で反射された表示像の光束を乗員に向けて反射させるハーフミラーとを備えている表示装置が示されている。 Conventionally, a reflection type display device is known as a device for displaying meters at a relatively long distance. For example, in Patent Document 1, a display, a concave mirror that magnifies and reflects the display image on the display surface of the display, and a light beam of the display image that is arranged between the display and the concave mirror and reflected by the concave mirror are used as an occupant. A display with a half mirror that reflects towards is shown.

これによって、ディスプレイの虚像をドライバーに見せることができ、メータなどの像を比較的遠方の表示にできる。特に、凹面鏡反射により、ディスプレイの画像をより遠方に元画像より大きな表示とできる。 As a result, the virtual image of the display can be shown to the driver, and the image of the meter or the like can be displayed relatively far away. In particular, the concave mirror reflection allows the display image to be displayed farther and larger than the original image.

特開平8−286625号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-286625

ここで、特許文献1では、凹面鏡反射により、より遠方に元画像より大きな表示を出せる反面、ドライバーの体格や視線の上下動による視点(=アイポイント)の移動により像の上下動が大きくなり、視域を逸脱したり像の一部が欠ける現象が発生しやすい。このため、像位置の調整機能が必要となり、構成が複雑であり、かつ調整作業が必要となる。 Here, in Patent Document 1, while the concave mirror reflection can display a larger display than the original image at a greater distance, the vertical movement of the image becomes large due to the movement of the viewpoint (= eye point) due to the driver's physique and the vertical movement of the line of sight. Phenomena that deviate from the visual range or a part of the image is missing are likely to occur. Therefore, an image position adjustment function is required, the configuration is complicated, and adjustment work is required.

本発明は、アイポイントの上下変動に対し、比較的安定した表示ができる車両用反射式表示装置を提供する。 The present invention provides a vehicle reflective display device capable of relatively stable display against vertical fluctuations of the eye point.

本発明に係る車両用反射式表示装置は、ウィンドシールドの車両後方側に配置され画像を上方に向けて表示するディスプレイと、前記ディスプレイの上方であって前記ウィンドシールド後方のインパネ上面に立設され、前記ディスプレイの表示像を後方に向けて反射し、車両前方側に虚像を形成するミラーと、を含み、前記ミラーは、凸面鏡である。 The vehicle reflective display device according to the present invention is installed on a display arranged on the vehicle rear side of the windshield and displaying an image upward, and on an instrument panel upper surface above the display and behind the windshield. A mirror that reflects the display image of the display toward the rear to form a virtual image on the front side of the vehicle, and the mirror is a convex mirror.

前記ディスプレイは、ウィンドシールド後方のインパネ上面から下方に向けて形成された凹み(穴)の底部に配置されるとよい。 The display may be arranged at the bottom of a recess (hole) formed downward from the upper surface of the instrument panel behind the windshield.

ミラーは、車両上下方向において後方に向けて凸で車両左右方向に平らな2次凸面鏡であるとよい。 The mirror may be a secondary convex mirror that is convex rearward in the vertical direction of the vehicle and flat in the left-right direction of the vehicle.

ミラーは、車両上下方向および左右方向において後方に向けて凸の3次凸面鏡であるとよい。 The mirror may be a tertiary convex mirror that is convex rearward in the vertical and horizontal directions of the vehicle.

本発明によれば、アイポイントの上下変動に対し、広い視認範囲と像自体の動き(揺れ)の少なさが得られることにより、乗員の体格や乗車姿勢などの外乱によらず、安定した表示を得ることができる。 According to the present invention, a wide viewing range and little movement (shaking) of the image itself can be obtained with respect to vertical fluctuations of the eye point, so that a stable display can be obtained regardless of disturbances such as the physique of the occupant and the riding posture. Can be obtained.

実施形態に係る車両用反射式表示装置の構成をドライバーの表示とともに示す図である。It is a figure which shows the structure of the reflection type display device for a vehicle which concerns on embodiment with the display of a driver. 表示像と虚像の関係を示した図であり、(a)が平面鏡、(b)が凹面鏡、(c)が凸面鏡の場合を示す図である。It is a figure which showed the relationship between the display image and a virtual image, (a) is a plane mirror, (b) is a concave mirror, (c) is a figure which shows the case of a convex mirror. 凸面鏡により視認範囲を拡げることができることを説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining that the viewing range can be expanded by a convex mirror. ディスプレイと虚像の関係を説明する図であり、(a)は平面鏡、(b)は2次凸面鏡の場合を示す。It is a figure explaining the relationship between a display and a virtual image, (a) shows the case of a plane mirror, (b) shows the case of a secondary convex mirror. ドライバーから見た場合の表示装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the configuration example of the display device when seen from the driver.

以下、本発明の実施の形態(実施形態)について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments (embodiments) of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described herein.

「全体構成」
図1は、実施形態に係る車両用反射式表示装置の構成をドライバーの表示とともに示す図である。
"overall structure"
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle reflective display device according to an embodiment together with a driver's display.

ウィンドシールド10は、車両ボディーの前面上部に設けられ、前方の視界を確保するためにガラスなどの透明な材料で構成されている。ウィンドシールド10後方側の下方には、インパネ(インストルメントパネル)12が配置され、インパネ上面12aがウィンドシールド10の下端から後方に伸びている。 The windshield 10 is provided on the upper part of the front surface of the vehicle body, and is made of a transparent material such as glass in order to secure a front view. An instrument panel (instrument panel) 12 is arranged below the rear side of the windshield 10, and the upper surface 12a of the instrument panel extends rearward from the lower end of the windshield 10.

インパネ12の車両後方側の面(車室側の面)には、各種の操作用ボタンや、ナビゲーション画面などの表示パネルが配置され、インパネ上面12aは、ほぼ水平方向を向く、比較的平らな面になっている。 Various operation buttons and display panels such as a navigation screen are arranged on the vehicle rear side surface (vehicle interior side surface) of the instrument panel 12, and the instrument panel upper surface 12a faces almost horizontally and is relatively flat. It is a face.

インパネ12の後方側には、ステアリング14が位置する。ステアリング14は、その中心に前方斜め下方に向けて伸びるステアリングシャフト(図示省略)が固定されている。この例では、ステアリング14はリング状である。 The steering wheel 14 is located on the rear side of the instrument panel 12. A steering shaft (not shown) extending diagonally forward and downward is fixed to the center of the steering 14. In this example, the steering 14 is ring-shaped.

ステアリング14の後方には、ドライバーシート(図示省略)が配置され、ここにドライバー16が座る。ドライバー16は、ステアリング14を操作するとともに、アクセル、ブレーキなどを操作して車両を運転する。 A driver seat (not shown) is arranged behind the steering wheel 14, and the driver 16 sits there. The driver 16 operates the steering wheel 14 and also operates the accelerator, the brake, and the like to drive the vehicle.

ウィンドシールド10の後方のインパネ上面12aには、インパネ上面12aを凹ませた穴20が設けられ、穴20の底部にディスプレイ22がその表示面22aを上方に向けて配置される。図においては、表示される表示像24を矢印によって模式的に示しているが、表示像24は例えばスピードメータなどのメータ表示である。 The instrument panel upper surface 12a behind the windshield 10 is provided with a hole 20 in which the instrument panel upper surface 12a is recessed, and the display 22 is arranged at the bottom of the hole 20 with the display surface 22a facing upward. In the figure, the displayed display image 24 is schematically shown by arrows, but the display image 24 is a meter display such as a speedometer.

ディスプレイ22の上方であってインパネ上面12aの上方には、ミラー26が配置されている。このミラー26は、模式的に示すように、下方が車両前方に位置するように鏡面が斜め下向きに配置され、後方面(鏡面)が凸の凸面鏡である。なお、車幅方向は平らな2次の凸面(円筒状面)でもよいし、車幅方向も中央側が凸の3次の凸面(球面)であってもよい。また、鏡面の形状も単純R(円筒面、球面)であっても、各種収差等を吸収するための非単純R(非球面)の凸面鏡であってもよく、またフレネルレンズであってもよい。 A mirror 26 is arranged above the display 22 and above the instrument panel upper surface 12a. As schematically shown, the mirror 26 is a convex mirror whose mirror surface is arranged obliquely downward so that the lower part is located in front of the vehicle and the rear surface (mirror surface) is convex. The vehicle width direction may be a flat secondary convex surface (cylindrical surface), or the vehicle width direction may be a tertiary convex surface (spherical surface) whose center side is convex. Further, the shape of the mirror surface may be a simple R (cylindrical surface, spherical surface), a non-simple R (aspherical surface) convex mirror for absorbing various aberrations, or a Fresnel lens. ..

このようなミラー26を配置することによって、ドライバー16が前方を見た場合に、ディスプレイ22の表示像24の虚像28がミラー26の背面側(車両前方)に見える。すなわち、ドライバーの目(アイポイント)16aからミラー26への直線の延長線上に虚像28が結像する。なお、ミラー26は凸面鏡であるため、ディスプレイ22の表示像24からミラー26までの距離に比べ、ミラー26から虚像28の距離の方が短く、また虚像28の高さはディスプレイ22の表示像24より低くなる。 By arranging such a mirror 26, when the driver 16 looks forward, the virtual image 28 of the display image 24 of the display 22 can be seen on the back side (front of the vehicle) of the mirror 26. That is, the virtual image 28 is formed on the extension of the straight line from the driver's eye (eye point) 16a to the mirror 26. Since the mirror 26 is a convex mirror, the distance from the mirror 26 to the virtual image 28 is shorter than the distance from the display image 24 to the mirror 26 on the display 22, and the height of the virtual image 28 is the display image 24 on the display 22. It will be lower.

このように、本実施形態の反射式表示装置による虚像28は、ミラー26が平面鏡と比べて、ドライバーの視距離はやや縮まり、像の大きさも小さくなる。しかし、ドライバー16のアイポイント16aの上下変動に対し、広い視認範囲と像自体の動き(揺れ)の少なさが得られる。スピードメータのような重要な表示においてはあらゆる体格の人、あらゆる乗車姿勢や外乱による瞬間的なアイポイント16aの移動にも常に視認できることが重要であり、本実施形態の車両用反射式表示装置が表示装置として非常に有利なものとなる。また、乗車時にドライバーの体格に合わせた表示位置の調整などが不要になる可能性もある。 As described above, in the virtual image 28 by the reflection type display device of the present embodiment, the viewing distance of the driver is slightly shorter and the size of the image is smaller than that of the plane mirror in the mirror 26. However, with respect to the vertical fluctuation of the eye point 16a of the driver 16, a wide viewing range and little movement (shaking) of the image itself can be obtained. In an important display such as a speedometer, it is important to always be able to visually recognize people of all physiques, all riding postures, and momentary movements of the eye point 16a due to disturbance, and the vehicle reflective display device of the present embodiment is used. It is very advantageous as a display device. In addition, it may not be necessary to adjust the display position according to the driver's physique when riding.

「表示像と虚像の関係」
図2は、ディスプレイ22の表示像24とミラー26による虚像28の関係を示した図であり、(a)が平面鏡、(b)が凹面鏡、(c)が凸面鏡の場合を示す。
"Relationship between displayed image and virtual image"
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the display image 24 of the display 22 and the virtual image 28 by the mirror 26, in which (a) is a plane mirror, (b) is a concave mirror, and (c) is a convex mirror.

図2(a)は、ミラー26として平面鏡を利用した場合を示す。参考として、直視型のディスプレイ30を用いた場合には、ディスプレイ30はインパネ12の車室側の面に設けられ、表示像32は、ドライバーのアイポイント16aに対し前方下側で、比較的近い位置(距離C)に位置する。 FIG. 2A shows a case where a plane mirror is used as the mirror 26. As a reference, when the direct-view type display 30 is used, the display 30 is provided on the vehicle interior side surface of the instrument panel 12, and the display image 32 is relatively close to the driver's eye point 16a on the front lower side. It is located at the position (distance C).

一方、インパネ上面12a上には、ミラー26が立設されており、アイポイント16aからミラー26までは距離Bである。ミラー26は、平面鏡であり、ディスプレイ22からミラー26までの距離と、ミラー26から形成される虚像28までの距離は同一距離Aである。従って、ドライバーのアイポイント16aから虚像28までの距離は、A+Bとなる。ディスプレイ22の表示像24の虚像28は、ディスプレイ上の像までの距離Aが加わり、実際に目視される。 On the other hand, a mirror 26 is erected on the upper surface 12a of the instrument panel, and the distance B from the eye point 16a to the mirror 26 is B. The mirror 26 is a plane mirror, and the distance from the display 22 to the mirror 26 and the distance from the mirror 26 to the virtual image 28 are the same distance A. Therefore, the distance from the driver's eye point 16a to the virtual image 28 is A + B. The virtual image 28 of the display image 24 of the display 22 is actually visually observed with the addition of the distance A to the image on the display.

このように、平面鏡を用いることによって、虚像28までの視距離はA+Bとなり一般的にCより大きくできる(A+B>C)。また、虚像28の位置は、直視の場合の表示像32に比べ上方となり、前方から虚像28に目を移す際のアイポイントの移動量も、直視の際の表示像32に比べ、小さくなる。 In this way, by using the plane mirror, the viewing distance to the virtual image 28 becomes A + B, which can be generally larger than C (A + B> C). Further, the position of the virtual image 28 is higher than that of the display image 32 in the case of direct viewing, and the amount of movement of the eye point when moving the eyes from the front to the virtual image 28 is also smaller than that of the display image 32 in the case of direct viewing.

なお、平面鏡反射においては、ディスプレイ22上の表示像24の高さH0と虚像28の高さH0は同一となる(H0=H0)。 In the plane mirror reflection, the height H0 of the display image 24 on the display 22 and the height H0 of the virtual image 28 are the same (H0 = H0).

図2(b)では、ミラー26として凹面鏡を用いる。この場合、凹面鏡の拡大効果によりミラーから虚像28の距離はA1に伸びる(A1>A)。すなわち、ドライバーによる虚像28の視距離は、A1+Bとなり平面鏡時の視距離A+Bより大きくなり(A1+B>A+B)、より遠方配置の効果が得られる。 In FIG. 2B, a concave mirror is used as the mirror 26. In this case, the distance from the mirror to the virtual image 28 extends to A1 due to the magnifying effect of the concave mirror (A1> A). That is, the viewing distance of the virtual image 28 by the driver is A1 + B, which is larger than the viewing distance A + B in the plane mirror (A1 + B> A + B), and the effect of distant arrangement can be obtained.

さらに、虚像28も、ディスプレイ22上の表示像24の高さH0よりも大きなH1(H1>H0)とすることができる。なお、凹面鏡については2次(円筒面)の凹面鏡であっても、3次(球面)の凹面鏡であってもよい。両者における差異は高さのみの拡大(偏倍)になるか、幅方向も含めた相似拡大になるかの違いである。 Further, the virtual image 28 can also be H1 (H1> H0) larger than the height H0 of the display image 24 on the display 22. The concave mirror may be a secondary (cylindrical surface) concave mirror or a tertiary (spherical) concave mirror. The difference between the two is whether the enlargement is only the height (partial magnification) or the similar enlargement including the width direction.

図2(c)は、図1に示したミラー26として凸面鏡を用いる場合を示している。凸面鏡を用いるためミラー26から虚像28の距離はA2に縮まる(A2<A)。これによって、ドライバーによる虚像28の視距離は、A2+Bとなり平面鏡時の視距離A+Bより小さくなる(A2+B<A+B)。 FIG. 2C shows a case where a convex mirror is used as the mirror 26 shown in FIG. Since a convex mirror is used, the distance from the mirror 26 to the virtual image 28 is reduced to A2 (A2 <A). As a result, the viewing distance of the virtual image 28 by the driver becomes A2 + B, which is smaller than the viewing distance A + B in the plane mirror (A2 + B <A + B).

また、虚像28の高さH2は、ディスプレイ22上の表示像24の高さH0よりも小さくH2(H2<H0)となる。なお、凸面鏡についても、2次(円筒面)であっても、3次(球面)であってもよい。両者における差異は高さのみの縮小(偏倍)になるか、幅方向も含めた相似縮小になるかの違いである。このように、ドライバーが視認する虚像28は、小さくなるが、直視の場合の表示像32よりは遠方(A2+B>C)、上方への配置が可能であり、ドライバーの視認負荷軽減に貢献できる。 Further, the height H2 of the virtual image 28 is smaller than the height H0 of the display image 24 on the display 22 and becomes H2 (H2 <H0). The convex mirror may be a secondary (cylindrical surface) or a tertiary (spherical surface). The difference between the two is whether the height is reduced (partial magnification) or the similarity is reduced including the width direction. As described above, the virtual image 28 visually recognized by the driver is smaller, but can be arranged farther (A2 + B> C) than the display image 32 in the case of direct viewing, and can contribute to reducing the visual load of the driver.

また、自動運転時における自車および他車の状況を監視するために、表示したい項目が増加している。本実施形態の表示装置は、従来からあるメータやヘッドアップディスプレイ以外の表示手段として非常に有用である。 In addition, the number of items to be displayed is increasing in order to monitor the situation of the own vehicle and other vehicles during automatic driving. The display device of the present embodiment is very useful as a display means other than the conventional meter and head-up display.

「平面鏡、凹面鏡、凸面鏡の比較」
ここで、外乱に対する安定性(ロバスト性)は凹面鏡<平面鏡<凸面鏡の順になり、凸面鏡を用いると、多少の像サイズ、視距離の縮小と引き換えに、アイポイントの上下変動に対し、広い視認範囲と像自体の動き(揺れ)の少なさが得られる。このため、凸面鏡を用いることが車載ディスプレイ(反射式表示装置)として非常に有利なものとなる。
"Comparison of curved mirrors, concave mirrors, and convex mirrors"
Here, the stability against disturbance (robustness) is in the order of concave mirror <plane mirror <convex mirror, and if a convex mirror is used, a wide viewing range is obtained against vertical fluctuations of the eye point in exchange for a slight reduction in image size and viewing distance. And less movement (shaking) of the image itself can be obtained. Therefore, using a convex mirror is very advantageous as an in-vehicle display (reflection type display device).

凹面鏡を用いたヘッドアップディスプレイでは、ほとんどの場合、乗車時にドライバーの体格に合わせた画像表示位置の上下調整が必要になっており、メータなどを表示する反射式表示装置においても凹面鏡や平面鏡を用いた場合には同様の調整機能が必要となる可能性が高い。一方、凸面鏡を用いた反射式表示装置ではそれが不要にできる可能性がある。 In most head-up displays using concave mirrors, it is necessary to adjust the image display position up and down according to the driver's physique when riding, and concave mirrors and plane mirrors are also used in reflective display devices that display meters and the like. If so, it is likely that a similar adjustment function will be required. On the other hand, a reflective display device using a convex mirror may make it unnecessary.

また、メータなどを表示する反射式表示装置のレイアウトにおいては、搭載スペースや意匠性の観点から扁平な縦横(アスペクト)比の表示が望ましい。これは、前方の視認性確保や搭載制約より、上下方向の制約は厳しく、横方向の制約が緩いためである。その反面、一般的なディスプレイのサイズは必要とされる縦横比よりは縦が大きい。平面鏡構成においては扁平なミラーにより上下をカットしたディスプレイの一部が視認範囲になることが多く、上下範囲がムダになる。またはそのムダ部分を用いて表示範囲をずらすなどして、前述の表示位置調整機能を織り込むことになる。凹面鏡によれば、表示像のサイズに対して、ディスプレイの寸法を小さくすることでき、スペース的に有利になる。 Further, in the layout of a reflection type display device for displaying a meter or the like, it is desirable to display a flat aspect ratio from the viewpoint of mounting space and design. This is because the restrictions in the vertical direction are stricter and the restrictions in the horizontal direction are looser than the front visibility and mounting restrictions. On the other hand, the size of a typical display is larger than the required aspect ratio. In a flat mirror configuration, a part of the display whose upper and lower parts are cut by a flat mirror is often in the visible range, and the upper and lower areas are wasted. Alternatively, the above-mentioned display position adjustment function is incorporated by shifting the display range by using the waste portion. According to the concave mirror, the size of the display can be reduced with respect to the size of the display image, which is advantageous in terms of space.

「凸面鏡について」
図3は、凸面鏡を用いた場合に、視認範囲を拡げることができることを説明する模式図である。図3は、簡略化のため視線を水平方向、ミラーを下向き45°に配置し、90°下方に光路を折り曲げている。また、ミラー26は、平面鏡の場合と凸面鏡の場合を合成して描いている。ここで、平面鏡と凸面鏡について、図2では実車構成を想定してミラー26〜ディスプレイ22間の距離Aを同一としたが、図3では作図上、虚像28の位置と大きさを平面鏡と凸面鏡で一致させるよう、凸面鏡時はミラー26〜ディスプレイ22間の距離を長くし(図3)、ディスプレイ22上の表示像24の大きさを拡大している。
"About convex mirrors"
FIG. 3 is a schematic view illustrating that the viewing range can be expanded when a convex mirror is used. In FIG. 3, for simplification, the line of sight is arranged horizontally, the mirror is arranged downward at 45 °, and the optical path is bent 90 ° downward. Further, the mirror 26 is drawn by synthesizing the case of a plane mirror and the case of a convex mirror. Here, regarding the plane mirror and the convex mirror, the distance A between the mirror 26 and the display 22 is the same in FIG. 2 assuming the actual vehicle configuration, but in FIG. 3, the position and size of the virtual image 28 are set by the plane mirror and the convex mirror in the drawing. In order to match, the distance between the mirror 26 and the display 22 is increased during the convex mirror (FIG. 3), and the size of the display image 24 on the display 22 is enlarged.

ミラーの上下端a点、b点を合わせた場合、中点cの位置はわずかに凸面鏡の方が手前に来るが、その差分はわずかなため、直線で近似している。なお、図においては、凸を大きく示しているため、中点cは平面鏡の位置を示してある。上述したように、この凸面鏡は横方向に分割されたいわゆるフレネルミラーの凸面鏡でもよい。この場合、実際に断面はほぼ直線になる。 When the upper and lower ends a and b of the mirror are combined, the position of the midpoint c is slightly closer to the convex mirror, but the difference is small, so it is approximated by a straight line. In the figure, since the convexity is shown large, the midpoint c indicates the position of the plane mirror. As described above, this convex mirror may be a convex mirror of a so-called Fresnel mirror divided in the lateral direction. In this case, the cross section is actually almost straight.

図3において平面鏡の場合ディスプレイ22上の高さHの表示像24(矢印で表記)が高さHの虚像28としてミラー26の先に観察される。虚像28の上端h1とミラー26の上端aを結ぶ線のアイポイント距離での着地点が像が欠けずに視認できる上端e1であり、虚像28の下端h2とミラー下端bを結ぶ線の着地点が、像が欠けずに視認できる下端e2である。従って、アイポイントの自由度はe1〜e2間の距離となる。 In the case of a plane mirror in FIG. 3, a display image 24 (indicated by an arrow) having a height H on the display 22 is observed ahead of the mirror 26 as a virtual image 28 having a height H. The landing point at the eye point distance of the line connecting the upper end h1 of the virtual image 28 and the upper end a of the mirror 26 is the upper end e1 that can be visually recognized without missing the image, and the landing point of the line connecting the lower end h2 of the virtual image 28 and the lower end b of the mirror. However, it is the lower end e2 that can be visually recognized without missing the image. Therefore, the degree of freedom of the eye point is the distance between e1 and e2.

図3において凸面鏡の場合、同じ位置に高さHの虚像28を得るためにはミラー26〜ディスプレイ22間距離は少し長く、表示像24の高さも少し大きなものが必要となる。 In the case of the convex mirror in FIG. 3, in order to obtain the virtual image 28 having a height H at the same position, the distance between the mirror 26 and the display 22 needs to be a little long, and the height of the display image 24 needs to be a little large.

このようにして、虚像28の位置と大きさを合わせた場合、アイポイントeから観察される虚像28は位置も高さも平面鏡の場合と同じものとなる。 When the position and size of the virtual image 28 are matched in this way, the position and height of the virtual image 28 observed from the eye point e are the same as in the case of the plane mirror.

ところが、この状態からアイポイントeを上昇させると反射点上下端a,bを通る光路は凸面鏡の特性により上下に開く。このため、凸面鏡の場合の上端着地点e3は、平面鏡の場合の着地点e1より高く、下端着地点は平面鏡の場合の着地点e2より低いe4の点になる。すなわち、凸面鏡の場合に虚像28が欠けずに視認できる位置はe1〜e2間より、長いe3〜e4間となり、アイポイントの上下に対して広い範囲で像が視認できる。 However, when the eye point e is raised from this state, the optical path passing through the upper and lower ends a and b of the reflection point opens up and down due to the characteristics of the convex mirror. Therefore, the upper end landing point e3 in the case of the convex mirror is higher than the landing point e1 in the case of the plane mirror, and the lower end landing point is the point e4 lower than the landing point e2 in the case of the plane mirror. That is, in the case of the convex mirror, the position where the virtual image 28 can be visually recognized without being chipped is between e3 and e4, which is longer than between e1 and e2, and the image can be visually recognized in a wide range above and below the eye point.

このことは、車両において像位置の調整をせずに広い体格範囲のドライバーを許容することであり、また同一のドライバーの運転中の動的なアイポイント上下動に対しても像が欠けずに安定して見えるという効果になる。 This allows drivers in a wide range of physiques in the vehicle without adjusting the image position, and also without missing the image against dynamic eyepoint up and down movements while driving by the same driver. The effect is that it looks stable.

以上、像を起点とした光路で説明したが、アイポイントを起点とした場合はアイポイントの上昇に伴い虚像28は少し下降し、アイポイントの下降に伴い像は少し上昇する動きとなって、広範囲での視認性が確保される。 As described above, the optical path starting from the image has been described, but when the eye point is the starting point, the virtual image 28 descends a little as the eye point rises, and the image moves a little as the eye point descends. Visibility in a wide range is ensured.

図4は、ディスプレイ22と虚像28の関係を説明する図であり、(a)は平面鏡、(b)は2次凸面鏡の場合を示す。前述のように必要とされる画角がディスプレイ22より扁平な場合、図4(a)の平面鏡構成においては、像の高さはディスプレイ22の表示像24も虚像28も同じであり、画面上下の範囲は反射して視認されない無効部として結果的にトリミングされる。 4A and 4B are views for explaining the relationship between the display 22 and the virtual image 28, where FIG. 4A shows a plane mirror and FIG. 4B shows a case of a secondary convex mirror. When the required angle of view is flatter than that of the display 22 as described above, in the plane mirror configuration of FIG. 4A, the height of the image is the same for both the display image 24 and the virtual image 28 of the display 22, and the top and bottom of the screen are the same. The range of is eventually trimmed as an invisible portion that is reflected and invisible.

一方、図4(b)の凸面鏡構成においてはディスプレイ22の表示像24の高さは虚像28より大きくする必要がある。虚像28のサイズは上下に縮小されるが、凸面鏡で同じ高さの像を構成するために使われている縦方向画素は平面鏡時よりも多くなり、縦方向に高精細な画像となる。同じ解像度のディスプレイ22においては高精細できれいな像が得られ、逆に像の解像度が既に十分な場合においては、解像度の低い安価なディスプレイを選択することが可能になる。 On the other hand, in the convex mirror configuration of FIG. 4B, the height of the display image 24 of the display 22 needs to be larger than that of the virtual image 28. Although the size of the virtual image 28 is reduced vertically, the number of vertical pixels used to form an image of the same height in the convex mirror is larger than that in the case of the plane mirror, resulting in a high-definition image in the vertical direction. A high-definition and clear image can be obtained on the display 22 having the same resolution, and conversely, when the image resolution is already sufficient, it becomes possible to select an inexpensive display having a low resolution.

図5は、ドライバーから見た場合の反射式表示装置の構成例を示す図である。ミラー26は、インパネ上面12aの上部に構成された保持部材12b等で保持されている。ディスプレイ22の表示画像がミラー26で反射され、ドライバーに虚像28が視認できる。ミラー26は、図示のようにインパネ上面12aの上部に形成された保持部材12bによって空中に保持されてもよいし、インパネ上面12a自体が盛り上がってミラー26を囲うような構造であってもよい。また、ウィンドシールド10などから伸びる別の構造体によって空中に保持されてもよい。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a reflection type display device when viewed from the driver. The mirror 26 is held by a holding member 12b or the like formed on the upper surface of the instrument panel upper surface 12a. The display image of the display 22 is reflected by the mirror 26, and the virtual image 28 can be visually recognized by the driver. The mirror 26 may be held in the air by a holding member 12b formed on the upper surface of the instrument panel 12a as shown in the drawing, or may have a structure in which the instrument panel upper surface 12a itself rises and surrounds the mirror 26. Further, it may be held in the air by another structure extending from the windshield 10 or the like.

10 ウィンドシールド、12 インパネ、12a インパネ上面、12b 保持部材、14 ステアリング、16 ドライバー、16a アイポイント、20 穴、22 ディスプレイ、22a 表示面、24 表示像、26 ミラー、28 虚像。
10 windshield, 12 instrument panel, 12a instrument panel top surface, 12b holding member, 14 steering wheel, 16 driver, 16a eye point, 20 holes, 22 display, 22a display surface, 24 display image, 26 mirror, 28 virtual image.

Claims (1)

ウィンドシールドの車両後方側に配置され画像を上方に向けて表示するディスプレイと、
前記ディスプレイの上方であって前記ウィンドシールド後方のインパネ上面に立設され、前記ディスプレイの表示像を後方に向けて反射し、車両前方側に虚像を形成するミラーと、
を含み、
前記ミラーは、凸面鏡である、
車両用反射式表示装置。
A display placed on the rear side of the windshield and displaying the image upward,
A mirror that is erected on the upper surface of the instrument panel above the display and behind the windshield, reflects the display image of the display rearward, and forms a virtual image on the front side of the vehicle.
Including
The mirror is a convex mirror,
Reflective display device for vehicles.
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