JP5145373B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

特開平５−２２９３６６号公報 特開平６−４８２１８号公報 特開平６−１４４０８２号公報 特開平７−１４４５５７号公報 特開平７−２５７２２８号公報 特開平６−１１５３８１号公報 特開平９−１８５０１２号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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移動可能に構成され、かつ、前記表示源及び前記第２の反射鏡が移動可能に構成されていないものとした。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１に示す拡大反射鏡の拡大説明図である。 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１に示すダッシュボードの裏側（内側）から見た上面の斜視図である。 図１のカバーユニットの変形例を示す拡大斜視図である。 図１のカバーユニットの変形例を示す要部断面図である。 図１のカバーユニットの変形例を模式的に示す斜視図である。 本発明の変形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８に示す半透過反射鏡の傾斜角調整式移動機構の模式図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (9)

1. 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移動可能に構成され、かつ、前記表示源及び前記第２の反射鏡が移動可能に構成されていない
   ことを特徴とする車両用表示装置。
2. 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請求項１記載の車両用表示装置。
3. 前記被投影部材は、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、前記移動機構は、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請求項２記載の車両用表示装置。
4. 前記半透過反射鏡は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半透過反射鏡が配置可能に構成されている請求項１記載の車両用表示装置。
5. 前記被投影部材は、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は、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請求項４記載の車両用表示装置。
6. 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請求項１ないし請求項５のうちいずれか一項に記載の車両用表示装置。
7. 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第２の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請求項６記載の車両用表示装置。
8. 前記ダッシュボードの上面には、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請求項請求項１ないし請求項７のうちいずれか一項に記載の車両用表示装置。
9. 前記開口窓を開閉する窓開閉部材をさらに備える請求項８記載の車両用表示装置。

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