JP4395245B2 - 車両用表示装置 - Google Patents
車両用表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4395245B2 JP4395245B2 JP2000242669A JP2000242669A JP4395245B2 JP 4395245 B2 JP4395245 B2 JP 4395245B2 JP 2000242669 A JP2000242669 A JP 2000242669A JP 2000242669 A JP2000242669 A JP 2000242669A JP 4395245 B2 JP4395245 B2 JP 4395245B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- reflecting mirror
- vehicle
- instrument
- dashboard
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 15
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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投影ユニットを、車両のダッシュボードの内部に収容した車両用表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、運転者が運転に際して求める情報の増加や多角化に伴って、メータユニット内ではスペースの関係上表示しきれない情報を、フロントガラスやその手前に配置したコンバイナ上に虚像表示させ、それらを透して視認される車両の前景と重畳視認させる、ヘッドアップディスプレイと呼ばれる投影型の補助表示ユニットが採用されている。
【０００３】
このような投影型補助表示ユニットにおける情報の表示源は、天井に配置される場合もあるが、乗員の頭部に圧迫感を与えることもあることから、ダッシュボード内に収容されることが多く、その場合には、情報表示源を収容するスペースをダッシュボード内に確保する必要が生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特にダッシュボードの車両前方側はエンジンルームと隣接しているため、これをさらに前方に拡張することは事実上不可能であり、また、フロントガラスやコンバイナ上での虚像の視認位置を運転者から車体左右方向にあまりずらすこともできない。
【０００５】
そこで、結局、投影型補助表示ユニットの情報表示源を収容するスペースをダッシュボード内に確保する場合には、ダッシュボードを車両後方側に拡張するしかないことになる。
【０００６】
ところが、ダッシュボードの車両後方側には、走行速度計やタコメータ等の計器類が配置されるので、それらの位置がダッシュボードの拡張に伴って後方にずれて運転者に近づくと、計器類を視認する際の焦点距離が車両の前景を視認する際の焦点距離よりも短くなることから、車両の前景との間で視線移動を行った際の焦点合わせが困難になってしまう。
【０００７】
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、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といった被投影部材上に投影させることで、この被投影部材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投影ユニットを、車両のダッシュボードの内部に収容するのに伴って、ダッシュボードを車体後方に拡張する必要が生じた場合であっても、走行速度計等の計器類を視認する際の焦点距離が車両の前景を視認する際の焦点距離よりも短くなってしまうのを防ぐことができる車両用表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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、表示源に表示された重畳用画像を車両のダッシュボードの上方に配置された被投影部材上に投影させる投影ユニットを、前記ダッシュボードの内部に収容し、前記投影ユニットは、前記重畳用画像の像光を前記被投影部材に向けて反射させる第１の反射鏡を有し、前記投影ユニットは、前記表示源と対向して配置されて前記重畳用画像の像光を前記表示源に向けて反射させる第２の反射鏡をさらに備え、前記第１の反射鏡は、前記表示源から前記第２の反射鏡に向かう前記像光を半透過させると共に、該半透過した前記像光の前記第２の反射鏡による反射光を前記被投影部材に向けて反射させる半透過反射鏡を備えた、車内のアイポイントから前記被投影部材を透して視認される前記車両の前景と、前記被投影部材に投影される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の前記投影ユニットよりも前記アイポイント側の部分に、前記第２の反射鏡に隣接して、または、前記第２の反射鏡と一体化して、前記アイポイントから直接視認可能に配置された計器像用被投影部材と、前記ダッシュボードの前記計器像用被投影部材よりも前記アイポイント側の車両箇所に配置され、前記計器像用被投影部材に投影される前記車両の計器情報像を表示する計器像用表示源とを備え、前記計器像用被投影部材上に投影される前記計器情報像の虚像を前記アイポイントから視認させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
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、記計器像用被投影部材が、反射鏡により構成された計器像用反射鏡で構成され、前記第２の反射鏡が、前記重畳用画像の像光の光軸方向に直交して延在するように配置された基板のうち前記表示源に対向する一方の面上に形成され、そして、前記計器像用反射鏡が、前記基板のうち前記アイポイント側に位置する他方の面上に形成されているものとした。
【００１０】
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１又は２に記載した本発明の車両用表示装置において、前記第1の反射鏡が、前記重畳用画像の像光の光軸方向に移動可能に構成されているものとした。
【００１１】
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ないし３の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、前記第２の反射鏡が、拡大反射鏡であるものとした。
【００１２】
請求項１に記載した本発明の車両用表示装置によれば、アイポイント側のダッシュボード部分に配置される計器像用被投影部材を透して、車両の計器情報像が虚像として視認されるので、投影ユニットを内部に収容することによるダッシュボードの拡張でアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動しても、計器像用表示源や実際の計器をアイポイント側のダッシュボード部分に配置して計器情報像の実像を視認させる場合のように、アイポイントから計器情報像を視認する際の焦点がアイポイント側に近づいて車両の前景を視認する際よりも焦点距離が短くなることはない。また、重畳用画像の像光の被投影部材に対する投影が反射鏡による反射を経て行われるとなると、投影ユニットを収容するのに必要なダッシュボードの内部スペースが、反射鏡を有さない投影ユニットよりも大きくなり、ダッシュボードの拡張に伴ってアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いも増す。さらに、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と被投影部材との間隔に比べて格段に長くなるように、表示源から出射される重畳用画像の像光の被投影部材に至る光路が、半透過反射鏡から第２の反射鏡を経て半透過反射鏡に戻り被投影部材に至るように投影ユニットを構成すると、投影ユニットを収容するのに必要なダッシュボードの内部スペースが第２の反射鏡を有さない投影ユニットよりも大きくなり、ダッシュボードの拡張に伴ってアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いもさらに増す。
【００１３】
しかし、アイポイントから車両の計器に関する情報像を視認する際の焦点は、計器像用表示源から計器像用被投影部材までの計器情報像の光路長によってのみ定まることから、投影ユニットに反射鏡を設けることでアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いが増しても、それに起因して計器情報像の焦点がアイポイント側に近づくことはない。また、計器像用表示源から計器像用被投影部材までの計器情報像の光路長によってのみ定まる、アイポイントから車両の計器に関する情報像を視認する際の焦点は、反射鏡を半透過反射鏡により構成して第２の反射鏡を投影ユニットにさらに設けることで、アイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いがさらに増しても、それに起因してアイポイント側に近づくことはない。
【００１４】
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、計器像用被投影部材が反射鏡により構成された計器像用反射鏡である場合、重畳用画像の像光の光軸方向に直交して延在する基板の表示源と対向する一方の面上に第２の反射鏡を形成し、その基板のアイポイント側に位置する他方の面上に計器像用反射鏡を形成することで、第２の反射鏡と計器像用反射鏡とが単一部材で構成されることになる。
【００１５】
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１又は２に記載した本発明の車両用表示装置において、反射鏡を重畳用画像の像光の項軸方向に移動可能に構成すると、投影ユニットを収容するのに必要なダッシュボードの内部スペースが、反射鏡を移動不能とした投影ユニットよりも大きくなり、ダッシュボードの拡張に伴ってアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いも増す。
【００１６】
しかし、アイポイントから車両の計器に関する情報像を視認する際の焦点は、計器像用表示源から計器像用被投影部材までの計器情報像の光路長によってのみ定まることから、反射鏡を重畳用画像の像光の項軸方向に移動可能に構成することで、アイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いが増しても、それに起因して計器情報像の焦点がアイポイント側に近づくことはない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。
【００１８】
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Ａで示す本実施形態の車両用表示装置は、補助情報用投影ユニット５と計器情報用投影ユニット７とを有している。
【００１９】
このうち、前記補助情報用投影ユニット５（請求項中の投影ユニットに相当）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。
【００２０】
そして、前記補助情報用投影ユニット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）等を有している。
【００２１】
このうち、前記表示源５１は、自発光デバイス（例えば、ＦＥ〔フィールドエミッション〕ディスプレイ、蛍光表示管、ＥＬ〔エレクトロルミネッセンス〕ディスプレイ等）や、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。
【００２２】
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の平坦面５３ｂと反射板５３ｄの一方の面側に形成された反射面５３ｅ（請求項中の第２の反射鏡に相当）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。
【００２３】
前記半透過反射鏡５５（請求項中の反射鏡に相当）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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、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。
【００２７】
尚、ダッシュボード１の上面１ａには、ダッシュボード１の内部からフロントガラス３に向けて前記不図示の重畳用画像の像光を出射させるための開口１ｂが形成されている。
【００２８】
一方、前記計器情報用投影ユニット７は、ダッシュボード１の前面１ｃに配置された反射鏡７１（計器像用反射鏡に相当）と、ダッシュボード１の前面１ｃよりもやや下方の運転者寄り箇所に位置するステアリングコラム９上に配設された計器像用表示源７３とを有している。
【００２９】
そして、前記計器像用表示源７３は、補助情報用投影ユニット５の表示源５１と同様に、自発光デバイス（例えば、ＦＥ〔フィールドエミッション〕ディスプレイ、蛍光表示管、ＥＬ〔エレクトロルミネッセンス〕ディスプレイ等）や、バックライト付きの液晶ディスプレイ等からなり、反射鏡７１に向けて配置されたその表示面７３ａ上に、走行速度やエンジン回転数、燃料の残量、ラジエータ水温といった計器情報の視認用画像（図示せず）を発光表示させるように構成されている。
【００３０】
また、ダッシュボード１の前面１ｃに対して前記反射鏡７１は、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 の位置からこの反射鏡７１を見た際に計器像用表示源７３の表示面７３ａの全体が映り込むように、その上端を車両の前方に所定角度傾けて配置されている。
【００３１】
このように構成された本実施形態の補助情報用投影ユニット５では、図１中実線で示す位置に半透過反射鏡５５が存在する場合、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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を透過して拡大反射鏡５３に到達し、他の一部は、ダッシュボード１の上方に向けて反射され、ダッシュボード１の上面１ａの開口１ｂ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。
【００３６】
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以上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。
【００３７】
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、ダッシュボード１の上面１ａの開口１ｂを通過してフロントガラス３に投影される。
【００３８】
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以上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。
【００３９】
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以上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。
【００４０】
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。
【００４１】
一方、上述のように構成された本実施形態の計器情報用投影ユニット７では、走行速度やエンジン回転数、燃料の残量、ラジエータ水温といった計器情報の不図示の視認用画像が計器像用表示源７３に表示されてその像光が計器像用表示源７３の表示面７３ａから出射されると、その像光は、表示面７３ａが指向する反射鏡７１によって反射されて、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 に到達し、これにより、視認用画像が投影される。
【００４２】
したがって、反射鏡７１を透してその後方に視認用画像の虚像ＳがアイポイントＩ1 ，Ｉ3 から視認されることになる。
【００４３】
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Ａの作用について説明する。
【００４４】
本実施形態の車両用表示装置Ａでは、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 からフロントガラス３を透して重畳用画像の実像でなく虚像Ｓ1 ，Ｓ3 を視認させるために、表示源５１に表示される重畳用画像をフロントガラス３に投影させる補助情報用投影ユニット５をダッシュボード１の内部に収容していることから、この補助情報用投影ユニット５を収容するスペースを確保する分だけ、補助情報用投影ユニット５を内部に収容しないダッシュボード１よりも、内部スペースの拡張を図らなければならない。
【００４５】
しかし、エンジンルームの存在により車両の前方に向けての内部スペースの拡張が事実上不可能であることから、本実施形態では、前面１ｃの位置を車両の後方にずらすことで、ダッシュボード１の内部スペースの拡張を図っている。
【００４６】
よって、仮に、計器情報の表示源（デジタル式ならば計器像用表示源７３と同種のもの、アナログ式ならば指針式計器類）を通常どおりダッシュボード１の前面１ｃに配置すると、前面１ｃの位置が車両の後方にずれるのに伴って、その表示源に表示される計器情報をアイポイントＩ1 ，Ｉ3 から視認する際の焦点も、車両の後方にずれてアイポイントＩ1 ，Ｉ3 に近づくことになり、よって、フロントガラス３を透して視認する車両の前景との焦点距離差が大きくなり、車両の前景と計器情報との間で視線移動を行う際の焦点合わせに苦労することになる。
【００４７】
しかし、本実施形態の車両用表示装置Ａでは、ダッシュボード１の前面１ｃに計器情報の表示源の代わりに反射鏡７１を配置すると共に、ダッシュボード１の前面１ｃよりも運転者寄りのステアリングコラム９上に計器像用表示源７３を配設し、計器像用表示源７３の表示面７３ａに表示される計器情報の視認用画像を反射鏡７１により反射させて、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 から視認する視認用画像を反射鏡７１上の虚像Ｓとする構成としたことから、ダッシュボード１の前面１ｃが車両の後方にずれても、それに起因して計器情報の視認用画像の焦点が運転者寄りにずれることはない。
【００４８】
しかも、本実施形態の車両用表示装置Ａでは、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 からフロントガラス３を透して視認される重畳用画像の虚像Ｓ1 ，Ｓ3 の焦点距離を大きくするために、表示源５１から車両の後方に間隔をおいて拡大反射鏡５３を配置したり、表示源５１からフロントガラス３に至るまでの重畳用画像の像光の光路長を稼ぐために、拡大反射鏡５３と表示源５１との間に配置された半透過反射鏡５５を移動機構５７により重畳用画像の像光の光軸Ｌ方向に移動可能に構成していることから、表示源５１からの重畳用画像の像光を直接フロントガラス３に導くように構成する場合に比べて、車両の前後方向における補助情報用投影ユニット５の寸法が大きくなる。
【００４９】
したがって、本実施形態の車両用表示装置Ａにおいては、補助情報用投影ユニット５を、拡大反射鏡５３や半透過反射鏡５５、移動機構５７を設けず表示源５１からの重畳用画像の像光を直接フロントガラス３に導く構成とする場合に比べて、前面１ｃの位置を車両の後方にずらしてダッシュボード１の内部スペースの拡張を図る度合いが増すことになる。
【００５０】
しかし、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 から視認する視認用画像が反射鏡７１上の虚像Ｓであることから、ダッシュボード１の前面１ｃを車両の後方にずらす度合いが増しても、それに起因して計器情報の視認用画像の焦点がより一層運転者寄りにずれることはない。
【００５１】
このように本実施形態の車両用表示装置Ａ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補助情報用投影ユニット５を、ダッシュボード１の内部に収容するに当たり、ダッシュボード１の前面１ｃに計器情報の表示源の代わりに反射鏡７１を配置すると共に、ダッシュボード１の前面１ｃよりも運転者寄りのステアリングコラム９上に計器像用表示源７３を配設し、計器像用表示源７３の表示面７３ａに表示される計器情報の視認用画像を反射鏡７１により反射させて、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 から視認する視認用画像を反射鏡７１上の虚像Ｓとする構成とした。
【００５２】
このため、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 からダッシュボード１の前面１ｃに視線を向けることで視認される計器情報の視認用画像が、実像でなく虚像Ｓとなるようにして、補助情報用投影ユニット５を内部に収容することでダッシュボード１の前面１ｃの位置が車両の後方にずれても、それに起因して計器情報の視認用画像の焦点が運転者寄りにずれて、フロントガラス３を透して視認する車両の前景との焦点距離差が大きくなることがないようにし、車両の前景と計器情報の視認用画像との間で視線移動を行っても容易に焦点を合わせるようにすることができる。
【００５３】
尚、上述した拡大反射鏡５３の反射板５３ｄを反射鏡７１と共通部品化して、図４に要部拡大説明図で示すように、表示源５１の表示面５１ａに対向する反射板５３ｄの一方の面側に反射面５３ｅを形成すると共に、反対側のアイポイントＩ1 ，Ｉ3 側に位置する面に反射面７１Ａ（計器像用被投影部材、計器像用反射鏡に相当）を形成して反射鏡７１に代える構成としてもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、反射面５３ｅや半透過反射鏡５５での反射により重畳用画像の像光をフロントガラス３に導く構成の補助情報用投影ユニット５を、ダッシュボード１の内部に収容する場合を例に取って説明したが、本発明は、半透過反射鏡５５を単なる反射鏡としてその反射鏡での反射により重畳用画像の像光をフロントガラス３に導く構成としたり、或は、表示源５１の表示面５１ａから重畳用画像の像光をフロントガラス３に直接導く構成とした補助情報用投影ユニットを、ダッシュボード１の内部に収容する場合にも、同様に適用可能である。
【００５５】
さらに、補助情報用投影ユニット５を、反射面５３ｅや半透過反射鏡５５での反射により重畳用画像の像光をフロントガラス３に導く構成とする場合、移動機構５７により半透過反射鏡５５を重畳用画像の像光の光軸Ｌ方向に移動可能とし、運転者の体格やドライビングポジションの相違によるアイポイントＩ1 ，Ｉ3 の上下位置の変化に対応して、フロントガラス３上の重畳用画像の投影点Ｐ1 ，Ｐ3 を上下方向に変位させることができるようにする構成は、省略してもよい。
【００５６】
また、本発明は、フロントガラス３上の重畳用画像の投影点Ｐ1 ，Ｐ3 を上下方向に変位させる構成を、半透過反射鏡５５の傾斜角を調整可能とすることで実現したものにも適用可能である。
【００５７】
さらに、フレネルレンズ５３ａにより重畳用画像を拡大してフロントガラス３に導く構成は、省略してもよい。
【００５８】
また、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。
【００５９】
【発明の効果】
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、表示源に表示された重畳用画像を車両のダッシュボードの上方に配置された被投影部材上に投影させる投影ユニットを、前記ダッシュボードの内部に収容し、前記投影ユニットは、前記重畳用画像の像光を前記被投影部材に向けて反射させる第1の反射鏡を有し、前記投影ユニットは、前記表示源と対向して配置されて前記重畳用画像の像光を前記表示源に向けて反射させる第２の反射鏡をさらに備え、前記第１の反射鏡は、前記表示源から前記第２の反射鏡に向かう前記像光を半透過させると共に、該半透過した前記像光の前記第２の反射鏡による反射光を前記被投影部材に向けて反射させる半透過反射鏡を備えた、車内のアイポイントから前記被投影部材を透して視認される前記車両の前景と、前記被投影部材に投影される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の前記投影ユニットよりも前記アイポイント側の部分に、前記アイポイントから直接視認可能に配置された計器像用被投影部材と、前記ダッシュボードよりも前記アイポイント側の車両箇所に配置され、前記計器像用被投影部材に投影される前記車両の計器情報像を表示する計器像用表示源と、を備え、前記計器像用被投影部材上に投影される前記計器情報像の虚像を前記アイポイントから視認させるように構成した。
【００６０】
このため、投影ユニットに反射鏡を設けることでアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いが増しても、それに起因して計器情報像の焦点がアイポイント側に近づくことがないようにして、計器情報像を視認する際の焦点距離が短くなって車両の前景の焦点距離との間に大きな開きが生じ、車両の前景と計器情報像との間で視線を移動した際に焦点合わせが困難になるのを防ぐことができる。また、前記投影ユニットが、前記重畳用画像の像光を前記被投影部材に向けて反射させる反射鏡を有している構成とした。
【００６１】
このため、投影ユニットに反射鏡を設けることでアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いが増しても、それに起因して計器情報像の焦点がアイポイント側に近づくことがないようにして、計器情報像を視認する際の焦点距離が短くなって車両の前景の焦点距離との間に大きな開きが生じ、車両の前景と計器情報像との間で視線を移動した際に焦点合わせが困難になるのを、より一層防ぐことができる。
【００６２】
さらに、前記投影ユニットが、前記表示源と対向して配置されて前記重畳用画像の像光を前記表示源に向けて反射させる第２の反射鏡をさらに備えており、前記反射鏡が、前記表示源から前記第２の反射鏡に向かう前記像光を半透過させると共に、該半透過した前記像光の前記第２の反射鏡による反射光を前記被投影部材に向けて反射させる半透過反射鏡により構成されているものとした。
【００６３】
このため、反射鏡を半透過反射鏡により構成して第２の反射鏡を投影ユニットにさらに設けることで、アイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いがさらに増しても、それに起因して計器情報像の焦点がアイポイント側に近づくことがないようにして、計器情報像を視認する際の焦点距離が短くなって車両の前景の焦点距離との間に大きな開きが生じ、車両の前景と計器情報像との間で視線を移動した際に焦点合わせが困難になるのを、さらに一層防ぐことができる。
【００６４】
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、前記計器像用被投影部材が、反射鏡により構成された計器像用反射鏡であり、前記第２の反射鏡が、前記重畳用画像の像光の光軸方向に直交して延在するように配置された基板のうち前記表示源に対向する一方の面上に形成されており、前記計器像用反射鏡が、前記基板のうち前記アイポイント側に位置する他方の面上に形成されている構成とした。
【００６５】
このため、計器像用被投影部材が反射鏡により構成された計器像用反射鏡である場合に、第２の反射鏡と計器像用反射鏡とを単一部材で構成して、構成の簡略化を図ることができる。
【００６６】
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１又は２に記載した本発明の車両用表示装置において、前記反射鏡が、前記重畳用画像の像光の光軸方向に移動可能に構成されているものとした。
【００６７】
このため、反射鏡を重畳用画像の像光の項軸方向に移動可能に構成することで、アイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いが増しても、それに起因して計器情報像の焦点がアイポイント側に近づくことがないようにして、計器情報像を視認する際の焦点距離が短くなって車両の前景の焦点距離との間に大きな開きが生じ、車両の前景と計器情報像との間で視線を移動した際に焦点合わせが困難になるのを、さらに一層防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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ある。
【図２】 図１に示す拡大反射鏡の拡大説明図である。
【図３】 図１に示す半透過反射鏡の移動機構の拡大斜視図である。
【図４】 図１に示す補助情報用投影ユニットの反射鏡と計器情報用投影ユニットの反射鏡とを単一部品化する場合を示す、本発明の変形実施形態に係る車両用表示装置の要部拡大説明図である。
【符号の説明】
１ ダッシュボード
３ フロントガラス（被投影部材）
５ 補助情報用投影ユニット（投影ユニット）
５１ 表示源
５３ｄ 反射板（基板）
５３ｅ 反射面（第２の反射鏡）
５５ 半透過反射鏡
７１ 反射鏡（計器像用被投影部材）
７１Ａ 反射面（計器像用被投影部材、計器像用反射鏡）
７３ 計器像用表示源
Ａ 車両用表示装置
Ｉ1 ，Ｉ3 アイポイント
Ｌ 光軸
Ｓ，Ｓ1 ，Ｓ3 虚像
【発明の属する技術分野】
本発明は、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投影ユニットを、車両のダッシュボードの内部に収容した車両用表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、運転者が運転に際して求める情報の増加や多角化に伴って、メータユニット内ではスペースの関係上表示しきれない情報を、フロントガラスやその手前に配置したコンバイナ上に虚像表示させ、それらを透して視認される車両の前景と重畳視認させる、ヘッドアップディスプレイと呼ばれる投影型の補助表示ユニットが採用されている。
【０００３】
このような投影型補助表示ユニットにおける情報の表示源は、天井に配置される場合もあるが、乗員の頭部に圧迫感を与えることもあることから、ダッシュボード内に収容されることが多く、その場合には、情報表示源を収容するスペースをダッシュボード内に確保する必要が生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特にダッシュボードの車両前方側はエンジンルームと隣接しているため、これをさらに前方に拡張することは事実上不可能であり、また、フロントガラスやコンバイナ上での虚像の視認位置を運転者から車体左右方向にあまりずらすこともできない。
【０００５】
そこで、結局、投影型補助表示ユニットの情報表示源を収容するスペースをダッシュボード内に確保する場合には、ダッシュボードを車両後方側に拡張するしかないことになる。
【０００６】
ところが、ダッシュボードの車両後方側には、走行速度計やタコメータ等の計器類が配置されるので、それらの位置がダッシュボードの拡張に伴って後方にずれて運転者に近づくと、計器類を視認する際の焦点距離が車両の前景を視認する際の焦点距離よりも短くなることから、車両の前景との間で視線移動を行った際の焦点合わせが困難になってしまう。
【０００７】
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、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といった被投影部材上に投影させることで、この被投影部材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投影ユニットを、車両のダッシュボードの内部に収容するのに伴って、ダッシュボードを車体後方に拡張する必要が生じた場合であっても、走行速度計等の計器類を視認する際の焦点距離が車両の前景を視認する際の焦点距離よりも短くなってしまうのを防ぐことができる車両用表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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、表示源に表示された重畳用画像を車両のダッシュボードの上方に配置された被投影部材上に投影させる投影ユニットを、前記ダッシュボードの内部に収容し、前記投影ユニットは、前記重畳用画像の像光を前記被投影部材に向けて反射させる第１の反射鏡を有し、前記投影ユニットは、前記表示源と対向して配置されて前記重畳用画像の像光を前記表示源に向けて反射させる第２の反射鏡をさらに備え、前記第１の反射鏡は、前記表示源から前記第２の反射鏡に向かう前記像光を半透過させると共に、該半透過した前記像光の前記第２の反射鏡による反射光を前記被投影部材に向けて反射させる半透過反射鏡を備えた、車内のアイポイントから前記被投影部材を透して視認される前記車両の前景と、前記被投影部材に投影される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の前記投影ユニットよりも前記アイポイント側の部分に、前記第２の反射鏡に隣接して、または、前記第２の反射鏡と一体化して、前記アイポイントから直接視認可能に配置された計器像用被投影部材と、前記ダッシュボードの前記計器像用被投影部材よりも前記アイポイント側の車両箇所に配置され、前記計器像用被投影部材に投影される前記車両の計器情報像を表示する計器像用表示源とを備え、前記計器像用被投影部材上に投影される前記計器情報像の虚像を前記アイポイントから視認させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
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、記計器像用被投影部材が、反射鏡により構成された計器像用反射鏡で構成され、前記第２の反射鏡が、前記重畳用画像の像光の光軸方向に直交して延在するように配置された基板のうち前記表示源に対向する一方の面上に形成され、そして、前記計器像用反射鏡が、前記基板のうち前記アイポイント側に位置する他方の面上に形成されているものとした。
【００１０】
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１又は２に記載した本発明の車両用表示装置において、前記第1の反射鏡が、前記重畳用画像の像光の光軸方向に移動可能に構成されているものとした。
【００１１】
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ないし３の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、前記第２の反射鏡が、拡大反射鏡であるものとした。
【００１２】
請求項１に記載した本発明の車両用表示装置によれば、アイポイント側のダッシュボード部分に配置される計器像用被投影部材を透して、車両の計器情報像が虚像として視認されるので、投影ユニットを内部に収容することによるダッシュボードの拡張でアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動しても、計器像用表示源や実際の計器をアイポイント側のダッシュボード部分に配置して計器情報像の実像を視認させる場合のように、アイポイントから計器情報像を視認する際の焦点がアイポイント側に近づいて車両の前景を視認する際よりも焦点距離が短くなることはない。また、重畳用画像の像光の被投影部材に対する投影が反射鏡による反射を経て行われるとなると、投影ユニットを収容するのに必要なダッシュボードの内部スペースが、反射鏡を有さない投影ユニットよりも大きくなり、ダッシュボードの拡張に伴ってアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いも増す。さらに、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と被投影部材との間隔に比べて格段に長くなるように、表示源から出射される重畳用画像の像光の被投影部材に至る光路が、半透過反射鏡から第２の反射鏡を経て半透過反射鏡に戻り被投影部材に至るように投影ユニットを構成すると、投影ユニットを収容するのに必要なダッシュボードの内部スペースが第２の反射鏡を有さない投影ユニットよりも大きくなり、ダッシュボードの拡張に伴ってアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いもさらに増す。
【００１３】
しかし、アイポイントから車両の計器に関する情報像を視認する際の焦点は、計器像用表示源から計器像用被投影部材までの計器情報像の光路長によってのみ定まることから、投影ユニットに反射鏡を設けることでアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いが増しても、それに起因して計器情報像の焦点がアイポイント側に近づくことはない。また、計器像用表示源から計器像用被投影部材までの計器情報像の光路長によってのみ定まる、アイポイントから車両の計器に関する情報像を視認する際の焦点は、反射鏡を半透過反射鏡により構成して第２の反射鏡を投影ユニットにさらに設けることで、アイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いがさらに増しても、それに起因してアイポイント側に近づくことはない。
【００１４】
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、計器像用被投影部材が反射鏡により構成された計器像用反射鏡である場合、重畳用画像の像光の光軸方向に直交して延在する基板の表示源と対向する一方の面上に第２の反射鏡を形成し、その基板のアイポイント側に位置する他方の面上に計器像用反射鏡を形成することで、第２の反射鏡と計器像用反射鏡とが単一部材で構成されることになる。
【００１５】
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１又は２に記載した本発明の車両用表示装置において、反射鏡を重畳用画像の像光の項軸方向に移動可能に構成すると、投影ユニットを収容するのに必要なダッシュボードの内部スペースが、反射鏡を移動不能とした投影ユニットよりも大きくなり、ダッシュボードの拡張に伴ってアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いも増す。
【００１６】
しかし、アイポイントから車両の計器に関する情報像を視認する際の焦点は、計器像用表示源から計器像用被投影部材までの計器情報像の光路長によってのみ定まることから、反射鏡を重畳用画像の像光の項軸方向に移動可能に構成することで、アイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いが増しても、それに起因して計器情報像の焦点がアイポイント側に近づくことはない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。
【００１８】
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Ａで示す本実施形態の車両用表示装置は、補助情報用投影ユニット５と計器情報用投影ユニット７とを有している。
【００１９】
このうち、前記補助情報用投影ユニット５（請求項中の投影ユニットに相当）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。
【００２０】
そして、前記補助情報用投影ユニット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）等を有している。
【００２１】
このうち、前記表示源５１は、自発光デバイス（例えば、ＦＥ〔フィールドエミッション〕ディスプレイ、蛍光表示管、ＥＬ〔エレクトロルミネッセンス〕ディスプレイ等）や、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。
【００２２】
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の平坦面５３ｂと反射板５３ｄの一方の面側に形成された反射面５３ｅ（請求項中の第２の反射鏡に相当）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。
【００２３】
前記半透過反射鏡５５（請求項中の反射鏡に相当）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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、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。
【００２７】
尚、ダッシュボード１の上面１ａには、ダッシュボード１の内部からフロントガラス３に向けて前記不図示の重畳用画像の像光を出射させるための開口１ｂが形成されている。
【００２８】
一方、前記計器情報用投影ユニット７は、ダッシュボード１の前面１ｃに配置された反射鏡７１（計器像用反射鏡に相当）と、ダッシュボード１の前面１ｃよりもやや下方の運転者寄り箇所に位置するステアリングコラム９上に配設された計器像用表示源７３とを有している。
【００２９】
そして、前記計器像用表示源７３は、補助情報用投影ユニット５の表示源５１と同様に、自発光デバイス（例えば、ＦＥ〔フィールドエミッション〕ディスプレイ、蛍光表示管、ＥＬ〔エレクトロルミネッセンス〕ディスプレイ等）や、バックライト付きの液晶ディスプレイ等からなり、反射鏡７１に向けて配置されたその表示面７３ａ上に、走行速度やエンジン回転数、燃料の残量、ラジエータ水温といった計器情報の視認用画像（図示せず）を発光表示させるように構成されている。
【００３０】
また、ダッシュボード１の前面１ｃに対して前記反射鏡７１は、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 の位置からこの反射鏡７１を見た際に計器像用表示源７３の表示面７３ａの全体が映り込むように、その上端を車両の前方に所定角度傾けて配置されている。
【００３１】
このように構成された本実施形態の補助情報用投影ユニット５では、図１中実線で示す位置に半透過反射鏡５５が存在する場合、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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を透過して拡大反射鏡５３に到達し、他の一部は、ダッシュボード１の上方に向けて反射され、ダッシュボード１の上面１ａの開口１ｂ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。
【００３６】
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以上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。
【００３７】
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、ダッシュボード１の上面１ａの開口１ｂを通過してフロントガラス３に投影される。
【００３８】
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以上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。
【００３９】
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以上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。
【００４０】
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。
【００４１】
一方、上述のように構成された本実施形態の計器情報用投影ユニット７では、走行速度やエンジン回転数、燃料の残量、ラジエータ水温といった計器情報の不図示の視認用画像が計器像用表示源７３に表示されてその像光が計器像用表示源７３の表示面７３ａから出射されると、その像光は、表示面７３ａが指向する反射鏡７１によって反射されて、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 に到達し、これにより、視認用画像が投影される。
【００４２】
したがって、反射鏡７１を透してその後方に視認用画像の虚像ＳがアイポイントＩ1 ，Ｉ3 から視認されることになる。
【００４３】
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Ａの作用について説明する。
【００４４】
本実施形態の車両用表示装置Ａでは、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 からフロントガラス３を透して重畳用画像の実像でなく虚像Ｓ1 ，Ｓ3 を視認させるために、表示源５１に表示される重畳用画像をフロントガラス３に投影させる補助情報用投影ユニット５をダッシュボード１の内部に収容していることから、この補助情報用投影ユニット５を収容するスペースを確保する分だけ、補助情報用投影ユニット５を内部に収容しないダッシュボード１よりも、内部スペースの拡張を図らなければならない。
【００４５】
しかし、エンジンルームの存在により車両の前方に向けての内部スペースの拡張が事実上不可能であることから、本実施形態では、前面１ｃの位置を車両の後方にずらすことで、ダッシュボード１の内部スペースの拡張を図っている。
【００４６】
よって、仮に、計器情報の表示源（デジタル式ならば計器像用表示源７３と同種のもの、アナログ式ならば指針式計器類）を通常どおりダッシュボード１の前面１ｃに配置すると、前面１ｃの位置が車両の後方にずれるのに伴って、その表示源に表示される計器情報をアイポイントＩ1 ，Ｉ3 から視認する際の焦点も、車両の後方にずれてアイポイントＩ1 ，Ｉ3 に近づくことになり、よって、フロントガラス３を透して視認する車両の前景との焦点距離差が大きくなり、車両の前景と計器情報との間で視線移動を行う際の焦点合わせに苦労することになる。
【００４７】
しかし、本実施形態の車両用表示装置Ａでは、ダッシュボード１の前面１ｃに計器情報の表示源の代わりに反射鏡７１を配置すると共に、ダッシュボード１の前面１ｃよりも運転者寄りのステアリングコラム９上に計器像用表示源７３を配設し、計器像用表示源７３の表示面７３ａに表示される計器情報の視認用画像を反射鏡７１により反射させて、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 から視認する視認用画像を反射鏡７１上の虚像Ｓとする構成としたことから、ダッシュボード１の前面１ｃが車両の後方にずれても、それに起因して計器情報の視認用画像の焦点が運転者寄りにずれることはない。
【００４８】
しかも、本実施形態の車両用表示装置Ａでは、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 からフロントガラス３を透して視認される重畳用画像の虚像Ｓ1 ，Ｓ3 の焦点距離を大きくするために、表示源５１から車両の後方に間隔をおいて拡大反射鏡５３を配置したり、表示源５１からフロントガラス３に至るまでの重畳用画像の像光の光路長を稼ぐために、拡大反射鏡５３と表示源５１との間に配置された半透過反射鏡５５を移動機構５７により重畳用画像の像光の光軸Ｌ方向に移動可能に構成していることから、表示源５１からの重畳用画像の像光を直接フロントガラス３に導くように構成する場合に比べて、車両の前後方向における補助情報用投影ユニット５の寸法が大きくなる。
【００４９】
したがって、本実施形態の車両用表示装置Ａにおいては、補助情報用投影ユニット５を、拡大反射鏡５３や半透過反射鏡５５、移動機構５７を設けず表示源５１からの重畳用画像の像光を直接フロントガラス３に導く構成とする場合に比べて、前面１ｃの位置を車両の後方にずらしてダッシュボード１の内部スペースの拡張を図る度合いが増すことになる。
【００５０】
しかし、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 から視認する視認用画像が反射鏡７１上の虚像Ｓであることから、ダッシュボード１の前面１ｃを車両の後方にずらす度合いが増しても、それに起因して計器情報の視認用画像の焦点がより一層運転者寄りにずれることはない。
【００５１】
このように本実施形態の車両用表示装置Ａ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補助情報用投影ユニット５を、ダッシュボード１の内部に収容するに当たり、ダッシュボード１の前面１ｃに計器情報の表示源の代わりに反射鏡７１を配置すると共に、ダッシュボード１の前面１ｃよりも運転者寄りのステアリングコラム９上に計器像用表示源７３を配設し、計器像用表示源７３の表示面７３ａに表示される計器情報の視認用画像を反射鏡７１により反射させて、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 から視認する視認用画像を反射鏡７１上の虚像Ｓとする構成とした。
【００５２】
このため、アイポイントＩ1 ，Ｉ3 からダッシュボード１の前面１ｃに視線を向けることで視認される計器情報の視認用画像が、実像でなく虚像Ｓとなるようにして、補助情報用投影ユニット５を内部に収容することでダッシュボード１の前面１ｃの位置が車両の後方にずれても、それに起因して計器情報の視認用画像の焦点が運転者寄りにずれて、フロントガラス３を透して視認する車両の前景との焦点距離差が大きくなることがないようにし、車両の前景と計器情報の視認用画像との間で視線移動を行っても容易に焦点を合わせるようにすることができる。
【００５３】
尚、上述した拡大反射鏡５３の反射板５３ｄを反射鏡７１と共通部品化して、図４に要部拡大説明図で示すように、表示源５１の表示面５１ａに対向する反射板５３ｄの一方の面側に反射面５３ｅを形成すると共に、反対側のアイポイントＩ1 ，Ｉ3 側に位置する面に反射面７１Ａ（計器像用被投影部材、計器像用反射鏡に相当）を形成して反射鏡７１に代える構成としてもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、反射面５３ｅや半透過反射鏡５５での反射により重畳用画像の像光をフロントガラス３に導く構成の補助情報用投影ユニット５を、ダッシュボード１の内部に収容する場合を例に取って説明したが、本発明は、半透過反射鏡５５を単なる反射鏡としてその反射鏡での反射により重畳用画像の像光をフロントガラス３に導く構成としたり、或は、表示源５１の表示面５１ａから重畳用画像の像光をフロントガラス３に直接導く構成とした補助情報用投影ユニットを、ダッシュボード１の内部に収容する場合にも、同様に適用可能である。
【００５５】
さらに、補助情報用投影ユニット５を、反射面５３ｅや半透過反射鏡５５での反射により重畳用画像の像光をフロントガラス３に導く構成とする場合、移動機構５７により半透過反射鏡５５を重畳用画像の像光の光軸Ｌ方向に移動可能とし、運転者の体格やドライビングポジションの相違によるアイポイントＩ1 ，Ｉ3 の上下位置の変化に対応して、フロントガラス３上の重畳用画像の投影点Ｐ1 ，Ｐ3 を上下方向に変位させることができるようにする構成は、省略してもよい。
【００５６】
また、本発明は、フロントガラス３上の重畳用画像の投影点Ｐ1 ，Ｐ3 を上下方向に変位させる構成を、半透過反射鏡５５の傾斜角を調整可能とすることで実現したものにも適用可能である。
【００５７】
さらに、フレネルレンズ５３ａにより重畳用画像を拡大してフロントガラス３に導く構成は、省略してもよい。
【００５８】
また、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。
【００５９】
【発明の効果】
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、表示源に表示された重畳用画像を車両のダッシュボードの上方に配置された被投影部材上に投影させる投影ユニットを、前記ダッシュボードの内部に収容し、前記投影ユニットは、前記重畳用画像の像光を前記被投影部材に向けて反射させる第1の反射鏡を有し、前記投影ユニットは、前記表示源と対向して配置されて前記重畳用画像の像光を前記表示源に向けて反射させる第２の反射鏡をさらに備え、前記第１の反射鏡は、前記表示源から前記第２の反射鏡に向かう前記像光を半透過させると共に、該半透過した前記像光の前記第２の反射鏡による反射光を前記被投影部材に向けて反射させる半透過反射鏡を備えた、車内のアイポイントから前記被投影部材を透して視認される前記車両の前景と、前記被投影部材に投影される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の前記投影ユニットよりも前記アイポイント側の部分に、前記アイポイントから直接視認可能に配置された計器像用被投影部材と、前記ダッシュボードよりも前記アイポイント側の車両箇所に配置され、前記計器像用被投影部材に投影される前記車両の計器情報像を表示する計器像用表示源と、を備え、前記計器像用被投影部材上に投影される前記計器情報像の虚像を前記アイポイントから視認させるように構成した。
【００６０】
このため、投影ユニットに反射鏡を設けることでアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いが増しても、それに起因して計器情報像の焦点がアイポイント側に近づくことがないようにして、計器情報像を視認する際の焦点距離が短くなって車両の前景の焦点距離との間に大きな開きが生じ、車両の前景と計器情報像との間で視線を移動した際に焦点合わせが困難になるのを防ぐことができる。また、前記投影ユニットが、前記重畳用画像の像光を前記被投影部材に向けて反射させる反射鏡を有している構成とした。
【００６１】
このため、投影ユニットに反射鏡を設けることでアイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いが増しても、それに起因して計器情報像の焦点がアイポイント側に近づくことがないようにして、計器情報像を視認する際の焦点距離が短くなって車両の前景の焦点距離との間に大きな開きが生じ、車両の前景と計器情報像との間で視線を移動した際に焦点合わせが困難になるのを、より一層防ぐことができる。
【００６２】
さらに、前記投影ユニットが、前記表示源と対向して配置されて前記重畳用画像の像光を前記表示源に向けて反射させる第２の反射鏡をさらに備えており、前記反射鏡が、前記表示源から前記第２の反射鏡に向かう前記像光を半透過させると共に、該半透過した前記像光の前記第２の反射鏡による反射光を前記被投影部材に向けて反射させる半透過反射鏡により構成されているものとした。
【００６３】
このため、反射鏡を半透過反射鏡により構成して第２の反射鏡を投影ユニットにさらに設けることで、アイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いがさらに増しても、それに起因して計器情報像の焦点がアイポイント側に近づくことがないようにして、計器情報像を視認する際の焦点距離が短くなって車両の前景の焦点距離との間に大きな開きが生じ、車両の前景と計器情報像との間で視線を移動した際に焦点合わせが困難になるのを、さらに一層防ぐことができる。
【００６４】
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、前記計器像用被投影部材が、反射鏡により構成された計器像用反射鏡であり、前記第２の反射鏡が、前記重畳用画像の像光の光軸方向に直交して延在するように配置された基板のうち前記表示源に対向する一方の面上に形成されており、前記計器像用反射鏡が、前記基板のうち前記アイポイント側に位置する他方の面上に形成されている構成とした。
【００６５】
このため、計器像用被投影部材が反射鏡により構成された計器像用反射鏡である場合に、第２の反射鏡と計器像用反射鏡とを単一部材で構成して、構成の簡略化を図ることができる。
【００６６】
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１又は２に記載した本発明の車両用表示装置において、前記反射鏡が、前記重畳用画像の像光の光軸方向に移動可能に構成されているものとした。
【００６７】
このため、反射鏡を重畳用画像の像光の項軸方向に移動可能に構成することで、アイポイント側のダッシュボード部分の位置がアイポイント寄りに移動する度合いが増しても、それに起因して計器情報像の焦点がアイポイント側に近づくことがないようにして、計器情報像を視認する際の焦点距離が短くなって車両の前景の焦点距離との間に大きな開きが生じ、車両の前景と計器情報像との間で視線を移動した際に焦点合わせが困難になるのを、さらに一層防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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ある。
【図２】 図１に示す拡大反射鏡の拡大説明図である。
【図３】 図１に示す半透過反射鏡の移動機構の拡大斜視図である。
【図４】 図１に示す補助情報用投影ユニットの反射鏡と計器情報用投影ユニットの反射鏡とを単一部品化する場合を示す、本発明の変形実施形態に係る車両用表示装置の要部拡大説明図である。
【符号の説明】
１ ダッシュボード
３ フロントガラス（被投影部材）
５ 補助情報用投影ユニット（投影ユニット）
５１ 表示源
５３ｄ 反射板（基板）
５３ｅ 反射面（第２の反射鏡）
５５ 半透過反射鏡
７１ 反射鏡（計器像用被投影部材）
７１Ａ 反射面（計器像用被投影部材、計器像用反射鏡）
７３ 計器像用表示源
Ａ 車両用表示装置
Ｉ1 ，Ｉ3 アイポイント
Ｌ 光軸
Ｓ，Ｓ1 ，Ｓ3 虚像
Claims (4)
- 表示源に表示された重畳用画像を車両のダッシュボードの上方に配置された被投影部材上に投影させる投影ユニットを、前記ダッシュボードの内部に収容し、前記投影ユニットは、前記重畳用画像の像光を前記被投影部材に向けて反射させる第１の反射鏡を有し、前記投影ユニットは、前記表示源と対向して配置されて前記重畳用画像の像光を前記表示源に向けて反射させる第２の反射鏡をさらに備え、前記第１の反射鏡は、前記表示源から前記第２の反射鏡に向かう前記像光を半透過させると共に、該半透過した前記像光の前記第２の反射鏡による反射光を前記被投影部材に向けて反射させる半透過反射鏡を備えた、車内のアイポイントから前記被投影部材を透して視認される前記車両の前景と、前記被投影部材に投影される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の前記投影ユニットよりも前記アイポイント側の部分に、前記第２の反射鏡に隣接して、または、前記第２の反射鏡と一体化して、前記アイポイントから直接視認可能に配置された計器像用被投影部材と、
前記ダッシュボードの前記計器像用被投影部材よりも前記アイポイント側の車両箇所に配置され、前記計器像用被投影部材に投影される前記車両の計器情報像を表示する計器像用表示源と、を備え、
前記計器像用被投影部材上に投影される前記計器情報像の虚像を前記アイポイントから視認させるようにした、
ことを特徴とする車両用表示装置。 - 前記計器像用被投影部材が、反射鏡により構成された計器像用反射鏡で構成され、前記第２の反射鏡が、前記重畳用画像の像光の光軸方向に直交して延在するように配置された基板のうち前記表示源に対向する一方の面上に形成され、そして、前記計器像用反射鏡が、前記基板のうち前記アイポイント側に位置する他方の面上に形成されている請求項１記載の車両用表示装置。
- 前記第１の反射鏡が、前記重畳用画像の像光の光軸方向に移動可能に構成されている請求項１又は２記載の車両用表示装置。
- 前記第２の反射鏡が、拡大反射鏡である請求項１ないし３のいずれか一項に記載の車両用表示装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000242669A JP4395245B2 (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 車両用表示装置 |
| US09/907,624 US6443573B2 (en) | 2000-08-10 | 2001-07-19 | On-vehicle display unit |
| DE10137905A DE10137905C2 (de) | 2000-08-10 | 2001-08-02 | Anzeigevorrichtung in einem Fahrzeug |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000242669A JP4395245B2 (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 車両用表示装置 |
| DE10137905A DE10137905C2 (de) | 2000-08-10 | 2001-08-02 | Anzeigevorrichtung in einem Fahrzeug |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002052954A JP2002052954A (ja) | 2002-02-19 |
| JP4395245B2 true JP4395245B2 (ja) | 2010-01-06 |
Family
ID=26009855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000242669A Expired - Fee Related JP4395245B2 (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 車両用表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4395245B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6473895B2 (ja) * | 2014-04-14 | 2019-02-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ヘッドアップディスプレイ、およびヘッドアップディスプレイを搭載した移動体 |
| KR102547822B1 (ko) * | 2017-11-24 | 2023-06-26 | 삼성전자주식회사 | Hud 시스템 및 hud를 위한 광학 소자 |
| CN113759564A (zh) | 2020-06-04 | 2021-12-07 | 浙江棱镜全息科技有限公司 | 汽车用空气成像装置及人机交互车载辅助系统 |
-
2000
- 2000-08-10 JP JP2000242669A patent/JP4395245B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002052954A (ja) | 2002-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6443573B2 (en) | On-vehicle display unit | |
| JP4490605B2 (ja) | 車載用ヘッドアップディスプレイ装置 | |
| JP3141081B2 (ja) | 車両用表示装置 | |
| JP6098486B2 (ja) | 車両用表示装置 | |
| JP2006106254A (ja) | 車両用ヘッドアップディスプレイ | |
| JP2009008722A (ja) | ３次元ヘッドアップディスプレイ装置 | |
| WO2014156614A1 (ja) | 車両用表示装置 | |
| JP2017165163A (ja) | 車両用表示装置 | |
| JP2001018682A (ja) | 車両用表示装置 | |
| JP2009080178A (ja) | ヘッドアップディスプレイ | |
| JP7456968B2 (ja) | 車載表示装置 | |
| JP6817088B2 (ja) | 表示装置、及び、表示装置本体 | |
| US10488656B2 (en) | Display device, and mobile body having same | |
| JP4395245B2 (ja) | 車両用表示装置 | |
| JP2010149733A (ja) | ヘッドアップディスプレイ装置 | |
| JP6521246B2 (ja) | 車載表示システム及び車両における表示方法 | |
| US11919391B2 (en) | On-vehicle display apparatus | |
| JP4323698B2 (ja) | 車両用表示装置 | |
| WO2018062216A1 (ja) | 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 | |
| JP2014226951A (ja) | 車両用表示装置 | |
| JP2920907B2 (ja) | 車両用表示装置とその調整方法 | |
| JPH0810022Y2 (ja) | 車両用表示装置 | |
| JP6692180B2 (ja) | ヘッドアップディスプレイ装置 | |
| JPH05124457A (ja) | 車両用表示装置 | |
| JPH10250413A (ja) | 車両用表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070212 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081028 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081225 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090526 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090819 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20090902 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091006 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091019 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121023 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131023 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |