JP5286750B2 - 車両用表示装置 - Google Patents
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Description
これに対し、モニターとインナーミラーの離間距離を長く設定すると、ミラー反射画像と車外視界像の焦点距離の差が少し縮むものの、離間距離が長いほど画面の大きなモニターを要し、車室内にてモニターが占有する空間が拡大してしまう。
したがって、車室内搭載性を考慮し、小型画面のモニターをインナーミラーに近づけて配置すると、視点移動を繰り返す走行中、運転者の眼に大きな負担や違和感を与えることになる、という問題があった。
前記結像距離延長手段は、前記車両乗員の視点から前記ミラーに結像された反射画像までの距離を、車両乗員の視点からモニター画像までの実際の距離より遠くになるように幾何光学的な結像構成により延長するもので、前記ミラーの画像反射面を凹面に形成した凹面鏡とし、前記モニターの画面を、前記凹面鏡の焦点距離より内側の位置に設定することで構成する。
前記ミラーの外形形状の縦横比と、前記モニターの縦横比が異なり、前記ミラーの方が横に長いので、前記凹面鏡として、上下方向が平坦で平面鏡のように働き、左右方向に凹曲面で凹面鏡として機能する二次凹曲面形状に設定し、モニター画像は横方向に引き伸ばされた状態で映るものを用いる。
前記モニターに、前記凹面鏡の横方向の拡大率を考え、前記凹面鏡に映る像を、横方向に引き伸ばされることのない像に補正するように、表示画面の縦横比を調整するアスペクト比調整機能を付加した。
すなわち、モニターとミラーの実離間距離の設定によるレイアウト構成ではなく、幾何光学的な構成を採用し、車両乗員の視点からミラーに結像された反射画像までの距離を延長する。このため、モニターの画面とミラーの近接配置が許容され、モニターの小型画面化を図ることができる。そして、車両乗員の視点と車外視界像までの焦点距離と、車両乗員の視点とミラー反射画像までの焦点距離の差が小さく抑えられる。このため、走行中に車外とミラーの間で視点移動を行っても、乗員の眼による焦点距離の調整するための負担を軽減できる。また、車外とミラーの間での視点移動の過渡期、焦点合わせに要する僅かな時間、焦点ぼけした像が眼に入るが、焦点距離の差が小さい分、焦点合わせに要する時間が極めて短くなり、乗員に与える違和感を低減できる。
この結果、モニターとミラーを基本構成要素とする低コストのシステムであり、かつ、モニターとミラーの近接配置によりモニターの小型画面化を図りながら、走行中の視点移動に伴う乗員の眼への負担軽減や乗員に与える違和感低減を達成することができる。
図1は、実施例1の車両用表示装置A1を示す図であり、(a)は車両用表示装置A1を搭載した車両の平面レイアウト図を示し、(b)は車両用表示装置A1のみの平面レイアウト図を示す。
実施例1の車両用表示装置A1における作用を、「凹面鏡による結像距離延長メカニズム」、「モニターの小型化作用」、「車両乗員による視点移動作用」、「凹面鏡の二次元曲面作用」、「凹面鏡によるモニター画像の歪み抑制作用」に分けて説明する。
図7は、凹面鏡の焦点距離より内側に被写体を設定した場合の結像を示す凹面鏡結像図である。
(1/c)+(1/d)=(1/f)
で表される。
したがって、例えば、被写体を凹面鏡の焦点距離に一致させると、上記関係式により、凹面鏡の奥の位置dは、無限遠(∞)にすることができる。
ちなみに、被写体が凹面鏡の焦点距離fより遠くにあるときは、像は被写体側にできる。しかも、その像は、被写体の内側位置にでき、とても小さな倒立の縮小虚像となる。
小さな被写体を凹面鏡で見た場合、図7に示すように、被写体が拡大された正立拡大虚像となる。つまり、運転者の視点Eから見た場合における凹面鏡3により結像されるモニター画像は、モニター2の画面2aに映し出される実画像より拡大したものとなり、あたかも、凹面鏡3から距離dだけ離れた位置に拡大した画面を有するモニターを設定したものとなる。
実施例1では、モニターとミラーの実離間距離の設定によるレイアウト構成ではなく、ミラーの画像反射面を凹面3aに形成した凹面鏡3とし、モニター2の画面2aを、凹面鏡3の焦点距離より内側の位置に設定するという幾何光学的な構成を採用し、運転者の視点Eから凹面鏡3に結像されたモニター画像までの距離を延長している。
実施例1では、凹面鏡3として、上下方向に平坦で平面鏡のように働き、左右方向に凹曲面で凹面鏡として機能する二次凹曲面形状に設定したものを用いている。
また、凹面鏡3は、二次凹曲面形状に設定したため、三次元で曲率が変化する三次元曲面形状の凹面鏡を製造する場合に比べ、製造が容易である。
さらに、通常の三次元凹面鏡と比較して、上下方向の視点移動に対して、凹面鏡3の中でのモニター画像の移動量が小さくなるので、正面を向いた状態から斜め上方に仰角を持って視点Eを移動している運転者にとって、凹面鏡3に結像されるモニター画像が見やすくなる。
実施例1の車両用表示装置A1は、図1のようなレイアウトを採用している。つまり、モニター2と視点Eの位置は、凹面鏡3に対して正対しておらず、斜め方向から凹面鏡3を見ることになる。
実施例1の車両用表示装置A1にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
言い換えると、モニター2と凹面鏡3と視点Eの位置関係を規定することなく、モニター画像の歪みを抑えることができることで、モニター2および凹面鏡3のレイアウト自由度を増すことができる。
図8は、実施例2の車両用表示装置A2を示す図であり、(a)は車両用表示装置A2を搭載した車両の平面レイアウト図を示し、(b)は車両用表示装置A2のみの平面レイアウト図を示す。
なお、リアカメラ1およびモニター2等、他の構成は、実施例1と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
実施例2の車両用表示装置A2における作用として、「凸レンズによる結像距離延長メカニズム」の説明をする。なお、「モニターの小型化作用」、「車両乗員による視点移動作用」については、実施例1の車両用表示装置A1と同様の作用を示すので、説明を省略する。
図9は、凸レンズの焦点距離より内側に被写体を設定した場合の結像を示す凸レンズ結像図である。
m=f/(c−f)
で表される。
したがって、例えば、被写体を凹面鏡の焦点距離に近づけるほど、上記倍率mの式により、被写体の倍率を高めることができる。
実施例2の車両用表示装置A2にあっては、実施例1の(1),(6)〜(8)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
図10は、実施例3の車両用表示装置A3を示す図であり、(a)は車両用表示装置A3を搭載した車両の平面レイアウト図を示し、(b)は車両用表示装置A3のみの平面レイアウト図を示す。
なお、リアカメラ1およびモニター2等、他の構成は、実施例1と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。また、作用についても、実施例1及び実施例2と同様な作用を示すので説明を省略する。
実施例3の車両用表示装置A3にあっては、実施例1の(1),(3)〜(8)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
1 リアカメラ
2 モニター
2a 画面
3 凹面鏡(ミラー)
3a,3a’ 凹面
4 オーバーヘッドコンソールボックス
4a モニター収納部
4b 画面開口部
4c 第1収納ボックス部
4d 第2収納ボックス部
4e 第3収納ボックス部
5 ミラー枠
6 平面鏡(ミラー)
7 凸レンズ
Claims (5)
- 画像を映し出すモニターと、モニター画像を反射させて車両乗員へ反射画像を見せるミラーと、を備えた車両用表示装置において、
前記車両乗員の視点から前記ミラーに結像された反射画像までの距離を、車両乗員の視点からモニター画像までの実際の距離より遠くになるように幾何光学的な結像構成により延長する結像距離延長手段を設け、
前記結像距離延長手段は、前記ミラーの画像反射面を凹面に形成した凹面鏡とし、前記モニターの画面を、前記凹面鏡の焦点距離より内側の位置に設定することで構成し、
前記ミラーの外形形状の縦横比と、前記モニターの縦横比が異なり、前記ミラーの方が横に長いので、前記凹面鏡として、上下方向が平坦で平面鏡のように働き、左右方向に凹曲面で凹面鏡として機能する二次凹曲面形状に設定し、モニター画像は横方向に引き伸ばされた状態で映るものを用い、
前記モニターに、前記凹面鏡の横方向の拡大率を考え、前記凹面鏡に映る像を、横方向に引き伸ばされることのない像に補正するように、表示画面の縦横比を調整するアスペクト比調整機能を付加した
ことを特徴とする車両用表示装置。 - 請求項1に記載された車両用表示装置において、
前記凹面鏡は、左右方向の曲率半径を、左右方向の凹面位置に応じて異ならせた左右非対称凹曲面形状に設定した
ことを特徴とする車両用表示装置。 - 請求項2に記載された車両用表示装置において、
前記凹面鏡は、左右非対称凹曲面形状を、前記モニターの位置と前記凹面鏡の位置と前記車両乗員の視点位置によって、車両乗員の視点から見た画像の歪みを抑えるように、左右方向の各位置での曲率半径を光学的に決定した
ことを特徴とする車両用表示装置。 - 請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載された車両用表示装置において、
車両後方映像データを取得するリアカメラを搭載し、
前記モニターは、運転席と助手席の間の天井位置に設定され、前記リアカメラからの車両後方映像データに基づく車両後方画像を映し出し、
前記ミラーは、運転席と助手席の間のフロントウィンドウの上部位置に設定され、モニター画像を反射させて運転者へ車両後方画像を見せる
ことを特徴とする車両用表示装置。 - 請求項4に記載された車両用表示装置において、
前記モニターは、運転席と助手席の間の天井位置であって、前記ミラーと対向する位置に設定されたオーバーヘッドコンソールボックスに設けられ、
前記オーバーヘッドコンソールボックスは、前記モニターを収納するモニター収納部と、モニターの画面を前記ミラーに向ける画面開口部と、小物を収納する収納ボックス部と、を有する
ことを特徴とする車両用表示装置。
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