JP2021113903A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適正に表示を行う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。【解決手段】車両用表示装置１は、車両Ｖに搭載され表示光Ｌ１を出射する出射部３と、出射部３から出射された表示光Ｌ１を車両Ｖに設けられた反射面ＷＳに向けて回折し当該反射面ＷＳで予め想定される目視位置ＥＰ側に反射させるホログラム５とを備え、反射面ＷＳは、水平方向に対する目視位置ＥＰ側の立ち上がり角度αが４５°以下であり、かつ、目視位置ＥＰ側に反射させた表示光Ｌ１による表示像ＶＩに対する目視位置ＥＰにおける俯角βが０°より大きく、ホログラム５は、反射面ＷＳの鉛直方向下側に位置し、反射面ＷＳに向けて回折する表示光Ｌ１の出射角θｏｕｔが当該表示光Ｌ１の入射角θｉｎより小さいことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用表示装置に関する。

車両に適用される従来の車両用表示装置として、例えば、特許文献１には、中間像形成光学部材と、表示デバイスと、ＨＵＤ光学系とを有する車両用投影表示装置が開示されている。中間像形成光学部材は、光学レンズ、凸面鏡、および凹面鏡の少なくとも１つを含み、光を透過もしくは反射する面を有する。表示デバイスは、 表示像を含む光を中間像形成光学部材に向けて投射する。ＨＵＤ光学系は、中間像形成光学部材により結像された中間像の光を、中間像形成光学部材を介して受光し、車両のウインドシールド、もしくはその近傍の光反射部材の反射面に導き、反射面で反射した光の表示像が所定のアイポイントで虚像として視認できるように投影する。そして、中間像形成光学部材は、中間像を平面に対して少なくとも一部分が湾曲した状態で結像する。

特開２０１７−１８１６４４号公報

ところで、上述のような車両用表示装置は、例えば、低背化を実現しつつ、適正に表示を行うことができる構成が望まれている。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、適正に表示を行う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に、本発明に係る車両用表示装置は、車両に搭載され表示光を出射する出射部と、前記出射部から出射された前記表示光を前記車両に設けられた反射面に向けて回折し当該反射面で予め想定される目視位置側に反射させるホログラムとを備え、前記反射面は、水平方向に対する前記目視位置側の立ち上がり角度が４５°以下であり、かつ、前記目視位置側に反射させた前記表示光による表示像に対する前記目視位置における俯角が０°より大きく、前記ホログラムは、前記反射面の鉛直方向下側に位置し、前記反射面に向けて回折する前記表示光の出射角が当該表示光の入射角より小さいことを特徴とする。

また、上記車両用表示装置では、前記ホログラムは、表面が保護層によって保護されており、当該保護層の表面で反射した前記表示光が前記目視位置外に向かう位置関係で配置されるものとすることができる。

また、上記車両用表示装置では、前記ホログラムは、表面が保護層によって保護されており、当該保護層の表面で反射した外光が前記目視位置外に向かう位置関係で配置されるものとすることができる。

本発明に係る車両用表示装置は、出射部から出射されホログラムで反射面に向けて回折された表示光を当該反射面で目視位置側に反射させることで、当該反射面に対して表示光による表示を行うことができる。ここで、この車両用表示装置は、水平方向に対する目視位置側の立ち上がり角度が４５°以下であり、かつ、目視位置側に反射させた表示光による表示像に対する目視位置における俯角が０°より大きくなる反射面に対して、上記表示光による表示を行うものである。このような構成にあって、車両用表示装置は、反射面の鉛直方向下側に位置するホログラムにおいて、反射面に向けて回折する表示光の出射角が当該表示光の入射角より小さくなるように構成される。この構成により、車両用表示装置は、上記のような反射面の立ち上がり角度、俯角となる幾何学的位置関係でホログラムを相対的に水平に近い姿勢で配置しても、反射面に対して目視位置から視認可能なように適正に表示光による表示を行うことができる。この結果、車両用表示装置は、低背化を図りつつ、適正に表示を行うことができる、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概略構成を表す模式図である。 図２は、実施形態に係る車両用表示装置のホログラムを説明する模式的な断面図である。 図３は、実施形態に係る車両用表示装置における迷光について説明する模式図である。 図４は、実施形態に係る車両用表示装置における外光について説明する模式図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１に示す本実施形態に係る車両用表示装置１は、車両Ｖに適用され、いわゆるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）を構成するものである。車両用表示装置１は、例えば、車両Ｖのダッシュボードに設けられたインストルメントパネル内に搭載される。車両用表示装置１は、車両ＶのウインドシールドＷＳ等に向けて表示光Ｌ１を出射し当該ウインドシールドＷＳで目視位置ＥＰ側に向けて反射する表示像ＶＩによって運転者ＤＲ等に種々の可視情報を提示するものである。車両用表示装置１は、ウインドシールドＷＳに映る表示像ＶＩによって車両Ｖに関する車両情報を目視位置ＥＰで目視可能に表示する。

ここで、目視位置（アイポイント）ＥＰは、典型的には、車両ＶにおけるいわゆるアイレンジＥＲ内に設定されるアイボックスＥＢ内に位置するものとして予め想定される。アイレンジＥＲとは、「自動車の運転者アイレンジ」であり、車両Ｖに応じて予め定まる運転者ＤＲの視点が位置する領域に相当する。アイレンジＥＲは、典型的には、車両Ｖにおいて運転者ＤＲの目の位置の分布を統計的に表したものであり、例えば、運転者ＤＲが運転席に座った状態で所定割合（例えば、９５％）の運転者ＤＲの目の位置が含まれる領域に相当する。アイボックスＥＢは、アイレンジＥＲ内に位置し、かつ、運転者ＤＲが運転席に座った状態で運転しながら表示像ＶＩを適正に視認可能である空間領域として予め想定される。

また、ウインドシールドＷＳは、車両Ｖにおいて、車両用表示装置１から出射された表示光Ｌ１を上記目視位置ＥＰ側に反射させる反射面を構成するものである。ウインドシールドＷＳは、少なくとも可視光域成分の光（可視光線）を透過する光透過性の透過部材である。ここで、可視光域成分の光とは、人が視認できる可視光領域の波長成分の光であり、例えば、波長が３６０〜８３０ｎｍの範囲の成分の光である。本実施形態のウインドシールドＷＳは、車両Ｖが水平面に位置した状態で、立ち上がり角度αが４５°以下（α≦４５°）であり、かつ、表示像ＶＩに対する目視位置ＥＰにおける俯角βが０°より大きくなる（β＞０°）ように構成されている。ここで、立ち上がり角度αとは、水平方向に対するウインドシールドＷＳの目視位置ＥＰ側の立ち上がりの角度である。一方、俯角βとは、ウインドシールドＷＳによって目視位置ＥＰ側に反射させた表示光Ｌ１による表示像ＶＩに対する目視位置ＥＰにおける俯角であり、典型的には、目視位置ＥＰから水平面の下側にある表示像ＶＩを見る視線と、水平面とが成す角度である。ここでは、ウインドシールドＷＳは、典型的には、車両Ｖの車両前後方向Ｘの前部に設けられ、いわゆるフロントガラスとも呼ばれる。

そして、本実施形態の車両用表示装置１は、上記のようなウインドシールドＷＳの立ち上がり角度α、俯角βとなる幾何学的位置関係において、光学系にホログラム５を適用したものである。この構成により、本実施形態の車両用表示装置１は、低背化を実現しつつ、ウインドシールドＷＳに対して適正に表示光Ｌ１による表示像ＶＩの表示を行うことができるように構成されたものである。

例えば、表示光の光路を形成する従来の非球面ミラー等は、典型的には、幾何光学（スネルの法則）に基づくため、表示光（光線）の入射角と反射角とが同等になる。このため、従来の車両用表示装置は、像の表示画角やアイボックスＥＢのサイズ、車両用表示装置を設置するスペース等が決定した時点で、要求される非球面ミラーの大きさ、光路の高さ等が決まってしまう傾向にある。この結果、従来の車両用表示装置は、像の表示範囲を大きくしようとすると必然的に非球面ミラーの外形、ひいては車両用表示装置の外形が大きくなってしまう傾向にある。

これに対して、本実施形態の車両用表示装置１に適用されるいわゆる反射型のホログラム５は、表示光Ｌ１（光線）の出射方向を任意の角度に調整することができる。このことを利用し、本実施形態の車両用表示装置１は、表示デバイス（出射部３）の出射光線（表示光Ｌ１）をホログラム５によって、幾何光学に基づく出射角よりも小さくなる角度で回折させる。これにより、本実施形態の車両用表示装置１は、例えば、従来から使用されていた拡大用の非球面ミラーを、設置角度が非球面ミラーよりも水平に近いホログラム５によって置き換えることができる。この結果、本実施形態の車両用表示装置１は、光路の高さが非球面ミラー使用時と比較して、相対的に低くなり、車両用表示装置１の外形を低背化することが可能となる。以下、各図を参照して車両用表示装置１の構成について詳細に説明する。

なお、本実施形態の車両用表示装置１が適用される車両Ｖは、上記のようにウインドシールドＷＳの立ち上がり角度αが４５°以下の車両であれば、一般的な乗用車両、各種輸送車両、各種作業車両等のいずれであってもよい。また、ウインドシールドＷＳの立ち上がり角度αの下限値は、少なくても０°より大きく（α＞０°）、典型的には、車両Ｖとして実用上問題ない範囲であればよい。同様に、目視位置ＥＰにおける俯角βの上限値は、ウインドシールドＷＳと目視位置ＥＰとの幾何学的位置関係に基づき車両Ｖとして実用上問題ない範囲であればよい。

また、以下の説明では、車両用表示装置１が適用される車両Ｖにおいて、「車両前後方向Ｘ」とは、典型的には、車両Ｖの全長方向に相当し、さらに言えば、車両Ｖの前後直進方向に沿った方向に相当する。「車両幅方向Ｙ」とは、典型的には、車両Ｖの全幅方向に相当し、車両Ｖの車両左右方向に相当する。「車両高さ方向Ｚ」とは、典型的には、車両Ｖの車高方向に相当する。第１方向である車両前後方向Ｘと第２方向である車両幅方向Ｙと第３方向である車両高さ方向Ｚとは、相互に直交し、車両Ｖが水平面に位置する状態で、車両前後方向Ｘ、車両幅方向Ｙが水平方向に沿い、車両高さ方向Ｚが鉛直方向に沿う。また、以下の説明では、車両前後方向Ｘにおいて、車両Ｖが前進する側を「前側」、車両Ｖが後進する側を「後側」という場合がある。車両幅方向Ｙにおいて、車両前後方向Ｘの前側に向かって左側を「左側」、車両前後方向Ｘの前側に向かって右側を「右側」という場合がある。車両高さ方向Ｚにおいて、鉛直方向上側を「上側」、鉛直方向下側を「下側」という場合がある。以下の説明で用いる各方向は、特に断りのない限り、各部が相互に組み付けられた状態での方向を表すものとする。

具体的には、本実施形態の車両用表示装置１は、図１に示すように、車両前後方向Ｘに対してウインドシールドＷＳと目視位置ＥＰとの間で、かつ、ウインドシールドＷＳの鉛直方向下側に位置して配置される。車両用表示装置１は、反射面を構成するウインドシールドＷＳに表示光Ｌ１を出射し当該ウインドシールドＷＳで目視位置ＥＰ側に反射した表示光Ｌ１による表示像ＶＩをウインドシールドＷＳに表示することで、車両Ｖに関する車両情報を表示する。車両用表示装置１が表示する車両情報は、例えば、車両の速度、走行用動力源の出力回転数、積算走行距離、冷却水温、燃料残量、バッテリ蓄電量、各種の警告灯、シフトポジション、方向指示方向、ナビゲーション情報等を含んでいてもよい。加えて、車両用表示装置１が表示する車両情報は、目視位置ＥＰからウインドシールドＷＳ越しに目視される背景に重畳させて表示する車両Ｖの周辺の注意対象情報（例えば、歩行者、周辺車両、障害物、荷物等に関する情報）等を含んでいてもよい。

より具体的には、車両用表示装置１は、筐体２と、出射部３と、反射ミラー４と、ホログラム５とを備える。車両用表示装置１は、出射部３から出射された表示光Ｌ１を、反射ミラー４、ホログラム５等の光学系を介してウインドシールドＷＳに向けて出射し当該ウインドシールドＷＳで表示光Ｌ１を目視位置ＥＰ側に反射させることで、ウインドシールドＷＳに表示像ＶＩを表示させる。

筐体２は、出射部３、反射ミラー４、ホログラム５等を内部に収容するものである。筐体２は、例えば、絶縁性の合成樹脂等によって形成される。筐体２は、例えば、複数の部材が組み合わせられることで中空箱状に形成され、この中空状の内部空間部に出射部３、反射ミラー４、ホログラム５等を収容する。筐体２は、この他、車両用表示装置１の各部の動作を制御する制御回路基板等も内部に収容する。

そして、筐体２は、車両高さ方向Ｚの上側の面に、光路開口部２ａが形成される。光路開口部２ａは、筐体２の内外を連通する。光路開口部２ａは、出射部３が出射した表示光Ｌ１を筐体２の外部に導出するための光路開口を構成する。さらに言えば、光路開口部２ａは、筐体２の内部からウインドシールドＷＳに向かう表示光Ｌ１を当該筐体２の外部に導出する。ここでは、筐体２は、光路開口部２ａが車両高さ方向Ｚの上側を向いており、かつ、当該光路開口部２ａが透明カバー部材２ｂによって覆われている。透明カバー部材２ｂは、少なくとも出射部３が出射した表示光Ｌ１を透過する光透過性の部材によって構成される。

出射部３は、車両Ｖに搭載され表示光Ｌ１を出射可能な表示デバイスである。出射部３は、筐体２の内部に設けられる。出射部３が出射する表示光Ｌ１は、ウインドシールドＷＳに表示させる表示像ＶＩを表す光であり、少なくとも可視光域成分の光を含む。出射部３は、表示光Ｌ１を出射するデバイスとして、例えば、レーザプロジェクタ、薄型の液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、光インジケータ、蛍光表示管等を用いることができる。ここでは、出射部３は、筐体２の内部において、車両前後方向Ｘの後側でかつ車両高さ方向Ｚの下側の位置に設けられる。そして、出射部３は、出射する表示光Ｌ１の光軸方向が車両前後方向Ｘのやや前側でかつ車両高さ方向Ｚの略直上側を向くように筐体２の内部に支持され、表示光Ｌ１を車両前後方向Ｘのやや前側でかつ車両高さ方向Ｚの略直上側に向けて出射（投射）する。

反射ミラー４は、出射部３が出射した表示光Ｌ１の光路を変更する光路変更光学系を構成する光学素子である。反射ミラー４は、出射部３から出射された表示光Ｌ１をホログラム５に向けて全反射する。反射ミラー４は、いわゆる平面ミラーであってもよいし、拡大ミラーであってもよいし、自由曲面ミラーであってもよい。拡大ミラーは、凹面、又は、凸面のミラーとして形成され、反射する前の表示光Ｌ１が表す像と比較して反射した後の表示光Ｌ１が表す像が相対的に大きくなるように当該像を拡大して反射するものである。また、自由曲面ミラーは、球面、放物面と異なり、光軸に対して非対称な形状のミラーとして形成され、非球面ミラーとも呼ばれる。つまり、自由曲面ミラーは、凹面、又は、凸面で、かつ、光軸に対して非対称な形状のミラーとして形成される。自由曲面ミラーは、ウインドシールドＷＳの表面形状や反射ミラー４、ホログラム５等の各光学反射系の幾何学的な位置関係等に応じた形状に形成される。そして、自由曲面ミラーは、表示光Ｌ１を反射する際に、最終的にウインドシールドＷＳに映る表示光Ｌ１が表す表示像ＶＩが所望の形状となるように光学的に歪みを補正して反射する。ここでは一例として、反射ミラー４は、平面ミラーを構成するものとして図示しているがこれに限らない。

反射ミラー４は、筐体２の内部に設けられる。ここでは、反射ミラー４は、筐体２の内部において、車両前後方向Ｘの後側でかつ車両高さ方向Ｚの上側で当該車両高さ方向Ｚに沿って出射部３と対向する位置に設けられる。そして、反射ミラー４は、反射する表示光（反射光）Ｌ１の光軸方向が車両前後方向Ｘの略前側を向くように筐体２の内部に支持され、表示光Ｌ１を車両前後方向Ｘの略前側に向けて反射する。

ホログラム５は、出射部３が出射した表示光Ｌ１の光路を変更する光路変更光学系を構成する光学素子である。ホログラム５は、出射部３から出射され反射ミラー４で反射された表示光Ｌ１をウインドシールドＷＳに向けて回折し当該ウインドシールドＷＳで目視位置ＥＰ側に反射させる。

本実施形態のホログラム５は、いわゆる反射型のホログラム（ＨＯＥ：Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）である。ホログラム５は、所望の回折特性を有する干渉縞が施された透明な膜である。ホログラム５は、透明な膜に干渉縞を記録させた際の光と同等の波長、入射角の光が当該干渉縞に対して照射されると、当該干渉縞によって当該光を所望の回折特性に応じた特定の方向に回折する作用を呈する。つまり、ホログラム５は、反射ミラー４と対向する面に入射する光を、干渉縞に応じた回折特性で回折させ、当該回折させた回折光を当該反射ミラー４と対向する面から出射する。ホログラム５は、典型的には、出射部３から出射され反射ミラー４で反射された表示光Ｌ１をウインドシールドＷＳに向かう回折光として出力し、かつ、ウインドシールドＷＳで反射した表示光Ｌ１をアイレンジＥＲに集光させる回折特性を有している。

本実施形態のホログラム５は、筐体２の内部に設けられる。ここでは、ホログラム５は、筐体２の内部において、車両前後方向Ｘの前側で当該車両前後方向Ｘに沿って反射ミラー４と対向する位置に設けられる。ホログラム５は、回折する表示光（回折光）Ｌ１の光軸方向が車両前後方向Ｘのやや後側でかつ車両高さ方向Ｚの略直上側を向くように筐体２の内部に支持され、表示光Ｌ１を車両前後方向Ｘのやや後側でかつ車両高さ方向Ｚの略直上側に向けて回折する。

より具体的には、本実施形態のホログラム５は、筐体２の内部において、ウインドシールドＷＳの車両高さ方向Ｚの下側、すなわち、ウインドシールドＷＳの鉛直方向下側に位置する。

そして、本実施形態のホログラム５は、図１、図２に示すように、車両幅方向Ｙに沿って視た車幅方向視において、このウインドシールドＷＳに向けて回折する表示光Ｌ１の出射角θｏｕｔが当該表示光Ｌ１の入射角θｉｎより小さい（θｏｕｔ＜θｉｎ）。言い換えれば、このホログラム５は、当該ホログラム５に対して入射する表示光（入射光）Ｌ１の入射角θｉｎと当該ホログラム５から出射される表示光（出射光）Ｌ１の出射角θｏｕｔとの和が９０°未満（θｉｎ＋θｏｕｔ＜９０°）となる回折特性を有している。

つまり、本実施形態のホログラム５は、反射ミラー４と対向する面に入射角θｉｎで表示光Ｌ１が入射すると、当該表示光Ｌ１を入射角θｉｎより小さい出射角（回折角）θｏｕｔでウインドシールドＷＳに向けて回折し出射する回折特性を有している。そして、出射角θｏｕｔは、当該ホログラム５の回折特性においては、ホログラム５で回折した表示光Ｌ１がウインドシールドＷＳで反射し目視位置ＥＰ側（典型的にはアイレンジＥＲ側）に向かうように定められている。言い換えれば、本実施形態のホログラム５は、ウインドシールドＷＳの立ち上がり角度αが４５°以下で、かつ、目視位置ＥＰにおける俯角βが０°より大きくなるように各部が配置された構成において、上記のような回折特性を有する干渉縞が施されたものである。

ここでは、ホログラム５は、この回折特性により、上述したように、表示光Ｌ１を車両前後方向Ｘのやや後側でかつ車両高さ方向Ｚの略直上側に向けて回折することとなる。ホログラム５で回折した表示光Ｌ１は、筐体２の内部から光路開口部２ａ、及び、透明カバー部材２ｂを介して筐体２の外部に導出されウインドシールドＷＳに向かう。そして、ウインドシールドＷＳで反射した表示光Ｌ１は、目視位置ＥＰ側に向かう。

上記のように構成される車両用表示装置１は、出射部３から出射された表示すべき情報に応じた表示光Ｌ１が反射ミラー４によってホログラム５に向けて反射される。車両用表示装置１は、反射ミラー４で反射された表示光Ｌ１がホログラム５によって上記のような回折特性でウインドシールドＷＳに向けて回折される。そして、車両用表示装置１は、ホログラム５で回折された表示光Ｌ１が光路開口部２ａ、及び、透明カバー部材２ｂを介してウインドシールドＷＳに至り、ウインドシールドＷＳによって目視位置ＥＰ側に反射される。この構成により、車両用表示装置１は、表示光Ｌ１による表示像ＶＩが当該ウインドシールドＷＳに表示される。

この表示像ＶＩは、ウインドシールドＷＳで目視位置ＥＰ側に反射した表示光Ｌ１による反射像であり、目視位置ＥＰから視認可能ないわゆる虚像である。このようにして、車両用表示装置１は、ウインドシールドＷＳに表示光Ｌ１によって車両情報に関する表示像ＶＩを虚像表示することができる。

車両用表示装置１は、車両Ｖに据え付けられた状態で、このようにウインドシールドＷＳで反射した表示光Ｌ１が目視位置ＥＰに至り、表示像ＶＩに対する目視位置ＥＰにおける俯角βが０°より大きくなるように各部の幾何学的位置関係や光学系が調整されている。

またここでは、ホログラム５は、表示光Ｌ１をアイレンジＥＲに集光させる回折特性を有している。例えば、図１に示すように、アイレンジＥＲに向かう表示光Ｌ１の幅は、ウインドシールドＷＳからアイレンジＥＲへ向かうに従って狭くなる。これにより、本実施形態の車両用表示装置１は、目視位置ＥＰにおいて、表示像ＶＩを拡大させて視認させることができる。

なお、本実施形態のホログラム５は、図２に示すように、表面が保護層５ａ、５ｂによって保護されている。本実施形態のホログラム５は、主面（干渉縞が設けられた回折面）の両面がそれぞれ保護層５ａ、５ｂによって保護されている。言い換えれば、ホログラム５は、保護層５ａと保護層５ｂとの間にホログラム層として封止されている。保護層５ａ、５ｂは、ホログラム５の主面を熱、衝撃等から保護する層であり、少なくとも出射部３が出射した表示光Ｌ１を透過する光透過性の部材によって構成される。

そして、本実施形態のホログラム５は、図２、図３に示すように、当該保護層５ａ等の表面で反射した表示光（反射光）Ｌ１が目視位置ＥＰ外、典型的には、アイレンジＥＲ外に向かう位置関係で配置される。

ここで、出射部３から出射され反射ミラー４によってホログラム５側に向けて反射された表示光Ｌ１は、ホログラム５で回折する成分（図中実線で図示）とは別に、保護層５ａ等の表面で正反射する成分（図中点線で図示）が含まれる。この保護層５ａの表面での反射は、幾何光学（スネルの法則）に基づく。このため、当該保護層５ａの表面によって反射された表示光Ｌ１の反射角θｒｅｆは、ホログラム５、及び、保護層５ａに対する表示光Ｌ１の入射角θｉｎと同等となる。つまり、保護層５ａは、ホログラム５、及び、保護層５ａに入射角θｉｎで表示光Ｌ１が入射すると、当該表示光Ｌ１を入射角θｉｎと同等の反射角θｒｅｆで正反射する。

本実施形態のホログラム５は、上記のような保護層５ａの表面反射による表示光Ｌ１の正反射成分を踏まえて、保護層５ａ等の表面で反射しウインドシールドＷＳで反射した表示光Ｌ１がアイレンジＥＲ外に向かう位置関係、設置角度となるように配置される。つまり、本実施形態のホログラム５は、保護層５ａ等の表面で反射した表示光Ｌ１がアイレンジＥＲ外に向かうように配置された上で、このように配置された状態で、上記で説明したような回折特性を有するように構成される。

この構成により、車両用表示装置１は、ホログラム５の保護層５ａ等の表面で正反射した表示光Ｌ１が目視位置ＥＰに届かないようにすることができる。この結果、車両用表示装置１は、ホログラム５で回折され拡大された表示光Ｌ１による表示像ＶＩとは別に、保護層５ａ等の表面で正反射した表示光Ｌ１による表示像（いわゆるゴースト）が重複して視認されてしまうことを抑制することができる。

またさらに、本実施形態のホログラム５は、図２、図４に示すように、保護層５ａ等の表面で反射した外光Ｌ２が目視位置ＥＰ外、典型的には、アイレンジＥＲ外に向かう位置関係で配置される。

保護層５ａは、筐体２の外部から光路開口部２ａ、及び、透明カバー部材２ｂを介して外光Ｌ２が入射すると、外光Ｌ２が表面で正反射する。図４中に範囲Ｔで示す領域は、保護層５ａの表面で正反射した外光Ｌ２が照射される範囲の一例である。

本実施形態のホログラム５は、上記のような保護層５ａの表面反射による外光Ｌ２の正反射成分も踏まえて、保護層５ａ等の表面で反射した外光Ｌ２がアイレンジＥＲ外に向かう位置関係、設置角度となるように配置される。つまり、本実施形態のホログラム５は、保護層５ａ等の表面で反射した表示光Ｌ１、及び、当該外光Ｌ２がアイレンジＥＲ外に向かうように配置された上で、このように配置された状態で、上記で説明したような回折特性を有するように構成される。

この構成により、車両用表示装置１は、保護層５ａ等の表面で正反射した外光Ｌ２が目視位置ＥＰに届かないようにすることができ、当該外光Ｌ２がゴーストとして視認されてしまうことを抑制することができる。

以上で説明した車両用表示装置１は、出射部３から出射されホログラム５でウインドシールドＷＳに向けて回折された表示光Ｌ１を当該ウインドシールドＷＳで目視位置ＥＰ側に反射させることで、当該ウインドシールドＷＳに対して表示光Ｌ１による表示を行うことができる。ここで、この車両用表示装置１は、立ち上がり角度αが４５°以下であり、かつ、目視位置ＥＰにおける俯角βが０°より大きくなるウインドシールドＷＳに対して、上記表示光Ｌ１による表示を行うものである。

このような構成にあって、車両用表示装置１は、ウインドシールドＷＳの鉛直方向下側に位置するホログラム５において、ウインドシールドＷＳに向けて回折する表示光Ｌ１の出射角θｏｕｔが当該表示光Ｌ１の入射角θｉｎより小さくなるように構成される。この構成により、車両用表示装置１は、上記のようなウインドシールドＷＳの立ち上がり角度α、俯角βとなる幾何学的位置関係でホログラム５を相対的に水平に近い姿勢で配置しても、ウインドシールドＷＳに対して目視位置ＥＰから視認可能なように適正に表示光Ｌ１による表示を行うことができる。言い換えれば、車両用表示装置１は、上記のような立ち上がり角度αを有するウインドシールドＷＳに対して俯角βが０°より大きくなるように表示光Ｌ１による表示像ＶＩの虚像表示を行った上で、ホログラム５を相対的に水平に近い姿勢でレイアウトとすることができる。

この構成により、車両用表示装置１は、図１に示すように、例えば、ホログラム５のかわりに幾何光学（スネルの法則）に基づいた従来の非球面ミラー１００を用いて光学系を構成した場合等と比較して、相対的に車両高さ方向Ｚの厚みを抑制することができる。言い換えれば、車両用表示装置１は、上記のような立ち上がり角度αを有するウインドシールドＷＳに対して俯角βが０°より大きくなるように表示像ＶＩの虚像表示を行うことができるような光学系の幾何学的位置関係を、より低背化した上で適正に実現することができる。この結果、車両用表示装置１は、低背化を図りつつ、適正に表示を行うことができる。

さらに、以上で説明した車両用表示装置１は、ホログラム５の保護層５ａの表面で反射した表示光Ｌ１が目視位置ＥＰ外に向かう位置関係となるようにホログラム５が配置される。この結果、車両用表示装置１は、保護層５ａの表面で正反射した表示光Ｌ１によるゴーストの発生を抑制することができ、表示像ＶＩの視認性を向上することができる。なお、車両用表示装置１は、保護層５ｂの表面反射による表示光Ｌ１の正反射成分に対しても同様の構成とすることで、同様にゴーストの発生を抑制することができる。この点で、車両用表示装置１は、より適正に表示を行うことができる。

また、以上で説明した車両用表示装置１は、ホログラム５の保護層５ａの表面で反射した外光Ｌ２が目視位置ＥＰ外に向かう位置関係となるようにホログラム５が配置される。この結果、車両用表示装置１は、保護層５ａの表面で正反射した外光Ｌ２によるゴーストの発生を抑制することができ、表示像ＶＩの視認性を向上することができる。なお、車両用表示装置１は、保護層５ｂの表面反射による外光Ｌ２の正反射成分に対しても同様の構成とすることで、同様にゴーストの発生を抑制することができる。この点でも、車両用表示装置１は、より適正に表示を行うことができる。

なお、上述した本発明の実施形態に係る車両用表示装置は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。本実施形態に係る車両用表示装置は、以上で説明した実施形態、変形例の構成要素を適宜組み合わせることで構成してもよい。

ホログラム５によって回折された表示光Ｌ１を目視位置ＥＰ側に向けて反射する反射面は、ウインドシールドＷＳであるものとして説明したがこれに限らず、例えば、ウインドシールドＷＳとは別体に設けられたコンバイナ等であってもよい。

１ 車両用表示装置
２ 筐体
２ａ 光路開口部
２ｂ 透明カバー部材
３ 出射部
４ 反射ミラー
５ ホログラム
５ａ、５ｂ 保護層
ＤＲ 運転者
ＥＢ アイボックス
ＥＰ 目視位置
ＥＲ アイレンジ
Ｌ１ 表示光
Ｌ２ 外光
Ｖ 車両
ＶＩ 表示像
ＷＳ ウインドシールド（反射面）
Ｘ 車両前後方向
Ｙ 車両幅方向
Ｚ 車両高さ方向
α 立ち上がり角度
β 俯角
θｉｎ 入射角
θｏｕｔ 出射角
θｒｅｆ 反射角

Claims (3)

1. 車両に搭載され表示光を出射する出射部と、
   前記出射部から出射された前記表示光を前記車両に設けられた反射面に向けて回折し当該反射面で予め想定される目視位置側に反射させるホログラムとを備え、
   前記反射面は、水平方向に対する前記目視位置側の立ち上がり角度が４５°以下であり、かつ、前記目視位置側に反射させた前記表示光による表示像に対する前記目視位置における俯角が０°より大きく、
   前記ホログラムは、前記反射面の鉛直方向下側に位置し、前記反射面に向けて回折する前記表示光の出射角が当該表示光の入射角より小さいことを特徴とする、
   車両用表示装置。
2. 前記ホログラムは、表面が保護層によって保護されており、当該保護層の表面で反射した前記表示光が前記目視位置外に向かう位置関係で配置される、
   請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記ホログラムは、表面が保護層によって保護されており、当該保護層の表面で反射した外光が前記目視位置外に向かう位置関係で配置される、
   請求項１又は請求項２に記載の車両用表示装置。

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