JP2006106254A - 車両用ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 フロントウィンドシールドに少なくとも２つの画像を同時に表示でき、かつ、表示サイズおよび表示位置をそれぞれ異なるようにする。
【解決手段】 画像投影器１００は、第１、第２画像の画像光をそれぞれ射出する表示器２０と、表示器２０から射出される第１、第２画像の画像光をフロントウィンドシールドＷＳの表示部２００にそれぞれ導く複数の鏡３０〜７０と、を有している。そして、表示器２０から射出された第１、第２画像の各画像光は複数の鏡３０〜７０を介して異なる光路を経て第１、第２スクリーン２１０、２２０にそれぞれ導かれると共に、表示器２０から射出された各画像の各画像光が各スクリーン２１０、２２０にそれぞれ導かれるまでの光路長が各画像光で異なっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のフロントウィンドシールドに複数の画像を、画像サイズを異ならせて表示できる画像投影器を備えた車両用ヘッドアップディスプレイに関する。

従来より、ドライバに対して車速やナビゲーション情報などの車両に関する情報を認識させる装置として、車両用ヘッドアップディスプレイが知られている。一般に、車両用ヘッドアップディスプレイは、画像の画像光を投影する画像投影器と、画像投影器から射出された画像を画像表示する表示部と、を備えて構成されている。このような車両用ヘッドアップディスプレイにおいて、画像投影器から２つの異なる画像の画像光を射出し、表示部としての２つのスクリーンにそれぞれ表示するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記のような車両用ヘッドアップディスプレイの画像投影器は、表示器と、２つの三角プリズムと、を備えて構成されている。表示器は、１フレーム内に２つの異なる画像を表示するものであり、透過型液晶パネル（以下、液晶パネルという）と、液晶パネルのバックライトとして機能する光源と、を備えて構成される。この表示器においては、液晶パネルに表示される２つの異なる画像の画像光が干渉してしまうことを防止するために、各画像の境界線上に各画像の画像光をそれぞれ遮断する仕切り板が配置されている。三角プリズムは、液晶パネルにそれぞれ表示される画像の画像光をそれぞれ異なる光学系に導くものである。この三角プリズムは、仕切り板で仕切られた各画像に対向するようにそれぞれ仕切り板に接着されている。

また、表示部としての２つの光学系は、三角プリズムから射出された画像光を結像して画像表示するスクリーンを備えている。スクリーンは、画像が表示される画像表示領域である。このようなスクリーンにメータおよびフロントウィンドシールドが採用され、これらの表示場所に異なる画像が同時に表示されるようになっている。

このような車両用ヘッドアップディスプレイにおいて、液晶パネルに表示される２つの画像は、以下のようにしてそれぞれ異なるスクリーンに表示される。まず、液晶パネルにて１フレーム内に２つの画像が表示される。そして、それぞれの画像の画像光が各三角プリズムに射出されると共に、各三角プリズムから各光学系に導かれる。この後、各光学系に入射された各画像光は、メータおよびフロントウィンドシールドに結像されて画像表示がなされる。このようにして、ドライバはメータおよびフロントウィンドシールドに同時に表示される異なる画像をそれぞれ視認できるようになっている。
特開２００４−１３３１８１号公報

近年では、車両情報やナビゲーション情報、ナイトビジョン映像等、ドライバに画像表示して提供するコンテンツが増えつつある。したがって、車両用ヘッドアップディスプレイにおいて、フロントウィンドシールドに上記車両情報を同時に複数表示することは、ドライバに多くの情報をもたらすばかりでなく、視線を車両前方から離さずに画像を視認させることができるため、安全運転にも寄与できると考えられる。

しかしながら、上記従来の技術では、異なるスクリーンに画像を導いて表示するのであり、２つの画像を同時に同じスクリーン、すなわちフロントウィンドシールドに表示することはできない。このような、１つの表示器から２つの異なる画像の画像光をそれぞれ射出し、フロントウィンドシールドに２つの画像を同時に表示できる画像投影器を備えた車両用ヘッドアップディスプレイは、これまでに提案されていない。

一方、フロントウィンドシールドに表示される上記コンテンツにおいては、表示されるべき最適な画像サイズがそれぞれ異なると共に、表示される位置もそれぞれ異なる。したがって、フロントウィンドシールドに画像表示する際、それぞれの画像サイズおよび表示位置をそれぞれ異なるようにする必要が生じる。

本発明は、上記点に鑑み、車両のフロントウィンドシールドに少なくとも２つの画像を同時に表示でき、かつ、表示サイズおよび表示位置をそれぞれ異なるようにすることができる画像表示器を備えた車両用ヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の画像を表示する表示器から射出される各画像光は、複数の鏡を介してそれぞれ異なる光路を経てフロントウィンドシールドの表示部に導かれると共に、表示器と表示部との間の光路長が各画像光でそれぞれ異なっていることを特徴としている。

このように、表示器から射出される複数の画像の画像光を複数の鏡を介してそれぞれ異なる光路で表示部に導く。これにより、表示器から射出される各画像光をフロントウィンドシールドのそれぞれ異なる場所に導くことができる。したがって、フロントウィンドシールドに複数の画像を同時に表示することができる。さらに、各画像光において表示器と表示部との間の光路長をそれぞれ異なるようにする。これにより、ドライバの虚像に対する焦点距離を各虚像でそれぞれ異なるようにすることができるため、それぞれ視認される各画像の画像サイズをそれぞれ異なるようにすることができる。

請求項２に記載の発明では、画像投影器は、複数の画像の画像光をそれぞれ射出する表示器（２０）と、各画像光をフロントウィンドシールドに導く複数の鏡（３０〜７０）と、を有し、表示部は、複数の画像をそれぞれ表示する複数のスクリーン（２１０、２２０）を有しており、各画像光は複数の鏡を介して異なる光路を経て各スクリーンに導かれると共に、表示器から射出された各画像光が各スクリーンにそれぞれ導かれるまでの光路長が各画像光でそれぞれ異なっていることを特徴としている。

このように、画像投影器の表示部において、複数の画像を作成すると共に、各画像の画像光をそれぞれ異なる経路でフロントウィンドシールドの各スクリーンに導く。これにより、各画像を分離して各スクリーンに同時に表示することができる。さらに、各画像の画像光が各スクリーンに導かれるまでの光路長がそれぞれ異なっている。したがって、ドライバの虚像に対する焦点距離を各画像でそれぞれ異なるようにすることができるため、各スクリーンに表示される各画像の画像サイズをそれぞれ異なるようにすることができる。

請求項３に記載の発明では、画像投影器は、第１画像（２１ａ）および第２画像（２１ｂ）の各画像光を射出する表示器（２０）と、第１画像および第２画像の各画像光をそれぞれ異なる方向に射出する鏡（３０〜７０）と、を備え、表示部は、第１画像および第２画像をそれぞれ画像表示する第１スクリーン（２１０）および第２スクリーン（２２０）を有しており、第１画像および第２画像の各画像光が表示器からそれぞれ射出されると共に第１スクリーンおよび第２スクリーンにそれぞれ導かれるまでの光路長が第１画像および第２画像においてそれぞれ異なっていることを特徴としている。

このように、表示器から射出される第１画像および第２画像の各画像光をそれぞれ異なる光路を経て、フロントウィンドシールドの各スクリーンに導く。これにより、第１画像を第１スクリーンに、第２画像を第２スクリーンにそれぞれ同時に表示することができる。さらに、第１画像および第２画像の各画像光の光路長がそれぞれ異なっている。このため、ドライバの虚像に対する焦点距離を各画像でそれぞれ異なるようにすることができ、第１スクリーンに表示される第１画像と、第２スクリーンに表示される第２画像と画像サイズをそれぞれ異なるようにすることができる。

請求項４に記載の発明では、反射鏡は、第１反射鏡および第２反射鏡と接続部とはそれぞれ鈍角に接続されたＶ字構造になっていることを特徴としている。

このように、表示器に対向する位置に配置される反射鏡において、第１反射鏡、接続部、第２反射鏡をＶ字構造とする。これにより、表示器から射出される第１画像および第２画像の各画像光をそれぞれことなる方向に導くことができる。したがって、反射鏡にてそれぞれ異なる方向に導いた各画像光の光路長を、それぞれ異なるように設定することができるようになる。

請求項５に記載の発明では、第４の鏡は、第２の鏡よりも高い拡大率を有していることを特徴としている。

このように、第２画像の画像光を反射してフロントウィンドシールドに導く第４の鏡の拡大率を、第１画像の画像光を反射してフロントウィンドシールドに導く第２の鏡の拡大率よりも大きくする。これにより、第２画像の画像サイズを第１画像の画像サイズよりも大きくすることができる。こうして、第１画像および第２画像の画像サイズに差をつけることができる。

請求項６に記載の発明では、第１画像の画像光が第１の鏡から第２の鏡に導かれるまでの第１光路長をｌ_１とし、第２画像の画像光が第３の鏡から第４の鏡に導かれるまでの第２光路長をｌ_２とすると、第１光路長ｌ_１および第２光路長ｌ_２はｌ_１＜ｌ_２の関係を満たしていることを特徴としている。

このように、第１光路長ｌ_１と第２光路長ｌ_２とがｌ_１＜ｌ_２の関係を満たすようにする。これにより、第１画像の画像光と第２画像の画像光との光路長に差をつけることができる。この光路長の差によって、第１スクリーンおよび第２スクリーンに表示される第１画像および第２画像の各画像サイズに差を生じさせることができる。

請求項７に記載の発明では、運転席から第１スクリーンにて視認される第１画像の虚像までの距離ＬをＬ＝Ｋ_ＷＳ（ａ＋Ｋ_１Ｌ_１）とし、運転席から第２スクリーンにて視認される第２画像の虚像までの距離Ｌ’をＬ’＝Ｋ_ＷＳ（ｂ＋Ｋ_２Ｌ_２）としたとき、距離Ｌおよび距離Ｌ’は、Ｌ＜Ｌ’の関係を満たしていることを特徴としている。

このように、各光路長や各鏡の拡大率に基づき、運転席から第１画像の虚像までの距離Ｌおよび運転席から第２画像の虚像までの距離Ｌ’がＬ＜Ｌ’の関係を満たすようにする。これにより、ドライバの虚像に対する焦点距離を各画像でそれぞれ異なるようにすることで、フロントウィンドシールドに表示される第１画像および第２画像の画像サイズに差を生じさせることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図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ヘッドアップディスプレイの構成斜視図である。図１に示されるように、車両用ヘッドアップディスプレイは、画像の画像光を投影する画像投影器１００と、画像投影器１００から射出された画像光を画像表示する表示部２００と、を備え構成されている。

画像投影器１００は、フロントウィンドシールドＷＳの表示部２００に画像表示するための画像光を射出するものであり、ハウジング１０と、表示器２０と、反射鏡３０と、第１平面鏡４０と、第２平面鏡５０と、第３平面鏡６０と、凹面鏡７０と、を備えて構成されている。

ハウジング１０は、画像投影器１００の外形をなすものである。このハウジング１０は、後述する表示器２０、反射鏡３０、第１〜第３平面鏡４０〜６０、凹面鏡７０を収納すると共に、車両のインストルメントパネルの裏面側に配置される。

表示器２０は、フロントウィンドシールドＷＳの表示部２００に表示されるコンテンツに応じた画像光を射出するものである。このような表示器２０は、光源と、画像を表示する液晶パネルと、ケースと、を有し構成されている（図示しない）。

光源は、光を発する周知のものであり液晶パネルのバックライトとして機能するものである。このような光源には、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）が採用される。

液晶パネルは、２枚のガラス板の間に液晶が注入されて素子パターン、すなわち配線にて区間されたドット（画素）が形成され、この各画素が薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で制御されて画像表示がなされる周知の画像表示装置である。この液晶パネルは、外部のＥＣＵ等に電気的に接続された状態とされており、外部のＥＣＵ等から画像信号が入力されると、その画像信号に応じた画像を表示するようになっている。

また、本実施形態では、この液晶パネルには異なる２つの画像が表示される。その様子を図２に示す。図２は、表示器２０に備えられる液晶パネルの画像表示面を示した図である。図２に示されるように、液晶パネル２１においては１フレームに第１画像２１ａと第２画像２１ｂとが同時に表示されており、第１画像２１ａと第２画像２１ｂとの間には分割領域２１ｃが設けられている。この分割領域２１ｃは、各画像２１ａ、２１ｂを区分する領域であり、この領域には例えば黒が表示される。

ケースは、箱形の表示器２０の外形をなすものであり、光源、液晶パネル２１等を収納する収納部材である。このケースの一側面には、液晶パネル２１に表示された画像の画像光を射出するための開口部が設けられている。

上記のような構成を有する表示器２０においては、外部のＥＣＵ等から液晶パネル２１に画像信号が入力されると、液晶パネル２１にそれぞれ内容が異なる第１画像２１ａおよび第２画像２１ｂがそれぞれ表示される。そして、光源から光が発せられると共に、各画像２１ａ、２１ｂの各画像光がケースの開口部からそれぞれ射出されるようになっている。

反射鏡３０は、表示器２０から射出される画像光を第１、第３平面鏡４０、６０にそれぞれ導く鏡である。このような反射鏡３０は、図１に示されるように、第１反射鏡３１と、第２反射鏡３２と、接続部３３と、を備えた構成となっている。そして、第１反射鏡３１の一辺が接続部３３に接続されており、接続部３３において第１反射鏡３１の一辺が接続された辺に対向する辺に第２反射鏡３２の一辺が接続された状態になっている。また、第１、第２反射鏡３１、３２と接続部３３とはそれぞれ鈍角に接続されている。したがって、図１に示されるように、第１反射鏡３１、接続部３３、第２反射鏡３２を車両の天井側から見た接続形態はＶ字型になる。

上記のような反射鏡３０は、表示器２０の画像光射出面に対向する位置に配置される。この際、表示器２０の液晶パネル２１における分割領域２１ｃに反射鏡３０の接続部３３が対向するように、表示器２０、反射鏡３０がハウジング１０に固定される。したがって、液晶パネル２１に表示される第１画像２１ａの画像光は反射鏡３０の第１反射鏡３１に射出され、液晶パネル２１の表示される第２画像２１ｂの画像光は反射鏡３０の第２反射鏡３２に射出される。

そして、第１反射鏡３１にて反射した第１画像２１ａの画像光は、後述する第１平面鏡４０に導かれる。一方、第２反射鏡３２にて反射した第２画像２１ｂの画像光は、後述する第３平面鏡６０に導かれる。

以上のように、本実施形態では、液晶パネル２１に分割領域２１ｃを設けていること、およびＶ字型の反射鏡３０を採用して各画像２１ａ、２１ｂの各画像光をそれぞれ異なる方向に射出することによって、各画像２１ａ、２１ｂの各画像光が互いに干渉することを防止している。

第１〜第３平面鏡４０〜６０は、入射される画像の画像光をそれぞれ反射する鏡である。第１平面鏡４０は、上記反射鏡３０のうち第１反射鏡３１から入射される第１画像２１ａの画像光を第２平面鏡５０に導くものである。この第１平面鏡４０は、表示器２０の隣、すなわち表示器２０において第１画像２１ａの画像光射出側に配置されている。そして、第１平面鏡４０は、反射した第１画像２１ａの画像光を第２平面鏡５０に射出する。なお、第１平面鏡４０は、本発明の第１の鏡に相当する。

また、第２平面鏡５０は、第１平面鏡４０に対して車両前方側に配置される鏡である。このような第２平面鏡５０は、第１平面鏡４０から入射される第１画像２１ａの画像光をハウジング１０およびインストルメントパネル上部に設けられた開口部（図示しない）からフロントウィンドシールドＷＳに導くものである。また、第２平面鏡５０は、例えば２倍の拡大率を有する。なお、第２平面鏡５０は、本発明の第２の鏡に相当する。

第３平面鏡６０は、上記反射鏡３０のうち第２反射鏡３２から入射される第２画像２１ｂの画像光を凹面鏡７０に導くものである。この第３平面鏡６０は、表示器２０の隣、すなわち表示器２０において第２画像２１ｂの画像光射出側に配置されている。そして、第３平面鏡６０は、反射した第２画像２１ｂの画像光を凹面鏡７０に射出する。なお、第３平面鏡６０は、本発明の第３の鏡に相当する。

凹面鏡７０は、第３平面鏡６０に対して車両前方側に配置される拡大鏡である。この凹面鏡７０は、第３平面鏡６０から入射される第２画像２１ｂを拡大し、拡大した第２画像２１ｂの画像光をハウジング１０およびインストルメントパネル上部に設けられた開口部からフロントウィンドシールドＷＳに導くものである。このような凹面鏡７０の拡大率は、例えば５倍である。なお、凹面鏡７０は、本発明の第４の鏡に相当する。以上が、画像投影器１００の構成である。

表示部２００は、画像投影器１００から射出される画像光を結像させて画像として表示するものであり、フロントウィンドシールドＷＳのガラスの内表面に設けられる画像表示領域（いわゆるコンバイナ）である。この表示部２００は、図１に示されるように、第１スクリーン２１０と、第２スクリーン２２０と、を備えて構成されている。

第１スクリーン２１０は、第１画像２１ａが表示される領域である。したがって、第２平面鏡５０から入射される第１画像２１ａの画像光が第１スクリーン２１０に結像される。この第１スクリーン２１０には、例えば矢印や経路案内等のナビゲーション情報や、車速等の車両情報が表示される。

一方、第２スクリーン２２０は、第２画像２１ｂが表示される領域であり、第１スクリーン２１０よりも画像表示領域が広い。つまり、第２スクリーン２２０に表示される第２画像２１ｂの画像サイズが、第１スクリーン２１０に表示される第１画像２１ａの画像サイズよりも大きい。そして、凹面鏡７０から入射される第２画像２１ｂの画像光がこの第１スクリーン２１０に結像される。この第２スクリーン２１０には、例えばナイトビュー映像や夜間における人物強調映像等が表示される。

なお、フロントウィンドシールドＷＳは湾曲した形状になっているため、フロントウィンドシールドＷＳはフロントウィンドシールドＷＳの外側に形成される虚像を拡大表示する機能を持っている。このフロントウィンドシールドＷＳの拡大率は、例えば１．３〜１．５倍である。

図３は、運転席から車両前方側を見たときのフロントウィンドシールドＷＳの模式図である。図３に示されるように、本実施形態では、フロントウィンドシールドＷＳの下側（地面側）に第１、第２スクリーン２１０、２２０が設けられており、各スクリーン２１０、２２０にそれぞれ異なる内容の画像が表示されることとなる。以上が、車両用ヘッドアップディスプレイの構成である。

次に、運転席（ドライバの眼）から虚像、すなわち第１画像２１ａおよび第２画像２１ｂの各表示像までの距離について説明する。

まず、図１に示されるように、表示器２０の画像光射出面から第２平面鏡５０までの光路長をＬ_１（＝８０ｍｍ）、第２平面鏡５０の拡大率をＫ_１（＝２）、第２平面鏡５０からフロントウィンドシールドＷＳの内表面までの光路長をａ（＝２００ｍｍ）、フロントウィンドシールドＷＳの拡大率をＫ_ＷＳ（＝１．５）、とする。これにより、運転席から第１スクリーン２１０にて視認される第１画像２１ａの虚像までの距離Ｌは、以下の数式１にて求められる。

（数式１）
Ｌ＝Ｋ_ＷＳ（ａ＋Ｋ_１Ｌ_１）＝１．５×（２００＋２×８０）＝６６０ｍｍ
一方、表示器２０の画像光射出面から凹面鏡７０までの光路長をＬ_２（＝１５０ｍｍ）、凹面鏡７０の拡大率をＫ_２（＝５）、凹面鏡７０からフロントウィンドシールドＷＳの内表面までの光路長をｂ（＝２５０ｍｍ）、とする。これにより、運転席から第２スクリーン２２０にて視認される第２画像２１ｂの虚像までの距離Ｌ’は、以下の数式２にて求められる。

（数式２）
Ｌ’＝Ｋ_ＷＳ（ｂ＋Ｋ_２Ｌ_２）＝１．５×（２５０＋５×１５０）＝１５００ｍｍ
以上のように、本実施形態では、画像表示器１００の内部に配置される反射鏡３０、第１〜第３平面鏡４０〜６０、凹面鏡７０の各配置、そして第２平面鏡５０の拡大率および凹面鏡７０の拡大率に基づき、運転席から第１画像２１ａ、第２画像２１ｂの各虚像までの距離は、６６０ｍｍ、１５００ｍｍとなる。つまり、運転席から各画像２１ａ、２１ｂの各虚像までの距離Ｌ、Ｌ’には、約２．３倍の差が生じていることとなる。運転席から各虚像までのこの距離の差は、各スクリーン２１０、２２０に表示される第１画像２１ａおよび第２画像２１ｂの各画像のサイズに２．５倍の差を与える効果をもたらすこととなる。

本実施形態では、画像投影器１００において、表示器２０から第２平面鏡５０または凹面鏡７０までの光路長に差を設けると共に、凹面鏡７０および第２平面鏡５０の各拡大率に差を設けている。こうして、上記数式１および数式２にてそれぞれ得られる運転席から各画像２１ａ、２１ｂの各虚像までの距離Ｌ、Ｌ’に大きな差を生じさせている。これにより、ドライバの虚像に対する焦点距離を各画像２１ａ、２１ｂでそれぞれ異なるようにすることができる。

したがって、本実施形態では、運転席から各画像２１ａ、２１ｂの各虚像までの距離がＬ＜Ｌ’の関係を満たすことにより、フロントウィンドシールドＷＳの第１、第２スクリーン２１０、２２０に表示される第１画像２１ａ、２１ｂの各画像サイズを上述のように異なる大きさにしている。以上のようにして、運転席から各虚像までの各距離Ｌ、Ｌ’の差によって、第１、第２スクリーン２１０、２２０に表示される各画像２１ａ、２１ｂのサイズに差をつけることができるのである。

このような各画像サイズの差は、画像投影器１００内の各鏡４０〜７０の配置位置によっても生じさせている。すなわち、上述のように、光路長Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ異なっている。この光路長Ｌ１、Ｌ２の差は、第１画像２１ａの画像光が第１平面鏡３０から第２平面鏡４０に導かれるまでの第１光路長をｌ_１とし、第２画像２１ｂの画像光が第３平面鏡６０から凹面鏡７０に導かれるまでの第２光路長をｌ_２とすると、各光路長ｌ_１、ｌ_２がｌ_１＜ｌ_２の関係を満たしていることに基づいている。

このようにして、画像投影器１００内部において、第１画像２１ａの画像光と第２画像２１ｂの画像光との各光路長ｌ_１、ｌ_２に差をつけることで、上記各光路長Ｌ１、Ｌ２を異なる長さにすると共に、各画像２１ａ、２１ｂの画像サイズに差を生じさせている。

上記のような車両用ヘッドアップディスプレイにおいて、各画像２１ａ、２１ｂは以下のように第１、第２スクリーン２１０、２２０に表示される。まず、表示器２０において、外部のＥＣＵ等から液晶パネル２１に画像信号が入力される。これにより、液晶パネル２１にそれぞれ内容が異なる第１画像２１ａおよび第２画像２１ｂがそれぞれ表示される。そして、表示器２０内で光源から光が発せられるとその光が液晶パネル２１に照射され、液晶パネル２１に表示された各画像２１ａ、２１ｂの各画像光が表示器２０からそれぞれ投射される。

表示器２０から投射された画像光、すなわち第１画像２１ａの画像光および第２画像２１ｂの画像光は、反射鏡３０の第１反射鏡３１および第２反射鏡３２にそれぞれ反射される。

反射鏡３０の第１反射鏡３１にて反射した第１画像２１ａの画像光は、第１平面鏡４０に導かれると共に、この第１平面鏡４０にて反射されて第２平面鏡５０に射出される。そして、第２平面鏡５０にて反射された第１画像２１ａの画像光は、ハウジング１０およびインストルメントパネル上部に設けられた開口部から射出され、フロントウィンドシールドＷＳの内表面上に結像される。

具体的には、第２平面鏡５０は液晶パネル２１の第１画像２１ａを第１スクリーン２１０に虚像として形成し、この虚像をフロントウィンドシールドＷＳの内表面上に結像させている（図３参照）。これにより、ドライバはフロントウィンドシールドＷＳの第１スクリーン２１０に表示される第１画像２１ａを視認できるようになっている。

一方、反射鏡３０の第２反射鏡３２にて反射した第２画像２１ｂの画像光は、第３平面鏡６０に導かれると共に、この第３平面鏡６０にて反射されて凹面鏡７０に射出される。そして、第１画像２１ｂは凹面鏡７０にて拡大反射されると共に、第２画像２１ｂの画像光はハウジング１０およびインストルメントパネル上部に設けられた開口部から射出され、フロントウィンドシールドＷＳの第２スクリーン２２０に結像される（図３参照）。これにより、ドライバはフロントウィンドシールドＷＳの第２スクリーン２２０に表示される第２画像２１ｂを視認できる。

以上のようにして、フロントウィンドシールドＷＳの第１、第２スクリーン２１０、２２０にそれぞれサイズの異なる画像を同時に表示している。

以上、説明したように、本実施形態では、画像投影器１００の表示部２０において、第１画像２１ａおよび第２画像２１ｂを作成すると共に、各画像２１ａ、２１ｂの各画像光をそれぞれ異なる経路でフロントウィンドシールドＷＳの第１スクリーン２１０および第２スクリーン２２０に導いている。これにより、各画像２１ａ、２１ｂを分離して各スクリーン２１０、２２０に同時に表示することができる。

さらに、各画像２１ａ、２１ｂの各画像光が第１スクリーン２１０および第２スクリーン２２０に導かれるまでの光路長がそれぞれ異なる。これにより、ドライバの虚像に対する焦点距離を各画像２１ａ、２１ｂでそれぞれ異なるようにすることができるため、各スクリーン２１０、２２０に表示される各画像２１ａ、２１ｂの各画像サイズをそれぞれ異なるようにすることができる。

また、表示器２０に対向する位置に配置される反射鏡３０において、第１反射鏡３１、接続部３３、第２反射鏡３２をＶ字構造としている。これにより、表示器２０から射出される第１画像２１ａおよび第２画像２１ｂの各画像光をそれぞれ異なる方向に導くことができる。したがって、反射鏡３０にてそれぞれ異なる方向に導いた各画像光の光路長を、それぞれ異なるように設定することができるようになる。また、各画像２１ａ、２１ｂの各画像光が干渉することも防止できる。

そして、本実施形態では、各画像２１ａ、２１ｂの各画像光の各光路長や凹面鏡７０および第２平面鏡５０の各拡大率に基づき、運転席から第１画像２１ａの虚像までの距離Ｌおよび運転席から第２画像２１ｂの虚像までの距離Ｌ’がＬ＜Ｌ’の関係を満たすようにしている。これにより、上述のように、ドライバの虚像に対する焦点距離を各画像２１ａ、２１ｂで変えることができるので、フロントウィンドシールドＷＳに表示される第１画像２１ａおよび第２画像２１ｂの各画像サイズに差を生じさせることができる。

（他の実施形態）
上記第１実施形態で示される各構成要素やそれらの配置位置は、一例を示すものであって、これに限るものではない。同様に、第１実施形態で用いられる数値は一例を示すものであって、これに限るものではない。

上記第１実施形態では、表示器２０において、２つの異なる画像２１ａ、２１ｂを区分するため、各画像２１ａ、２１ｂの間に分割領域２１ｃを設けているが、この分割領域２１ｃを設けなくても構わない。このような場合、表示器２０において画像光を射出する開口部に第１画像２１ａを射出する窓および第２画像２１ｂを射出する窓をそれぞれ設ける。これにより、液晶パネル２１の１フレーム内に２つの異なる画像２１ａ、２１ｂを表示しても、各画像２１ａ、２１ｂの画像光が表示器２０から射出された後に干渉することを防止できる。なお、このように表示器２０に２つの窓が設けられる場合、反射鏡３０は、その接続部３３が窓と窓との境界部位に対向するようにハウジング１０内に設置される。

第１実施形態では、反射鏡３０において、第１反射鏡３１と第２反射鏡３２とを接続３３を介して一体にしているが、この接続部３３を用いずに、第１反射鏡３１の一辺と第２反射鏡３２の一辺とを直接接合しても構わない。

上記第１実施形態では、表示器２０から射出される第１画像２１ａは第２平面鏡５０を介して第１スクリーン２１０に導かれるようになっているが、第２平面鏡５０に替えて凹面鏡を採用しても構わない。これにより、第１スクリーン２１０に表示される第１画像２１ａの画像サイズを第１実施形態の場合よりも大きくすることができる。

第１実施形態では、第１、第２スクリーン２１０、２２０はフロントウィンドシールドＷＳの下側に配置されているが、表示部２００をフロントウィンドシールドＷＳの上側（天井側）に配置しても構わない。図４は、第１、第２スクリーン２１０、２２０をフロントウィンドシールドＷＳの上側（天井側）に配置した例を示した図である。この図に示されるように、第１、第２スクリーン２１０、２２０がドライバの視界を妨げないようにそれぞれフロントウィンドシールドＷＳの上側に配置されている。これは、画像表示器１００において、第２平面鏡５０および凹面鏡７０の画像光反射角度を変更することにより実現できる。この画像光反射角度は、手動または自動のいずれかの方法で行うようにしても良い。

また、フロントウィンドシールドＷＳの天井側に第１スクリーン２１０を設け、フロントウィンドシールドＷＳの地面側に第２スクリーン２２０を設けるようにしても良い。逆に、フロントウィンドとシールドＷＳの地面側に第１スクリーン２１０を設け、フロントウィンドシールドＷＳの天井側に第２スクリーン２２０を設けるようにしても良い。これは、第２平面鏡５０および凹面鏡７０の各画像光反射角度をそれぞれ所望の角度に調整することにより実施可能である。

第１実施形態では、第１、第２スクリーン２１０、２２０にそれぞれ異なる画像を同時に表示しているが、第１、第２画像２１ａ、２１ｂにおいていずれか一方のみを表示させることもできる。このような場合、液晶パネル２１において表示させない画像を黒表示させる。これは、例えばドライバが操作パネルを操作することにより一方の画像を表示させない指示を液晶パネル２１に出力する。こうして、表示させたい一方の画像のみをフロントウィンドシールドＷＳに表示させることができる。

さらに、第１実施形態では、液晶パネル２１に第１、第２画像２１ａ、２１ｂをそれぞれ表示していた。すなわち、第１、第２画像２１ａ、２１ｂはそれぞれ１枚の画像であった。例えば、液晶パネル２１において第１画像２１ａの画像表示領域内に複数の画像を表示することで、第１スクリーン２１０内に複数の画像を表示することが可能である。同様に、第２スクリーン２２０に複数の画像を表示することも可能である。

本発明の一実施形態に係る車両用ヘッドアップディスプレイの構成斜視図である。 表示器に備えられる液晶パネルの画像表示面を示した図である。 運転席から車両前方側を見たときのフロントウィンドシールドの模式図である。 第１スクリーンおよび第２スクリーンをフロントウィンドシールドの天井側に設けた模式図である。

符号の説明

１００…画像投影器、１０…ハウジング、２０…表示器、２１…液晶パネル、
２１ａ…第１画像、２１ｂ…第２画像、３０…反射鏡、
３１、３２…第１、第２反射鏡、３３…接続部、４０〜６０…第１〜第３平面鏡、
７０…凹面鏡、２００…表示部、２１０…第１スクリーン、
２２０…第２スクリーン、ＷＳ…フロントウィンドシールド。

Claims (7)

1. 複数の画像の画像光を射出する表示器（２０）と、前記表示器から射出される前記複数の画像の画像光の光路を形成する複数の鏡（３０〜７０）と、を備え、前記複数の鏡を介して射出される複数の画像光が車両のフロントウィンドシールド（ＷＳ）に設けられる表示部（２００）に画像表示されてなる車両用ヘッドアップディスプレイにおいて、
   前記表示器から射出される前記複数の画像の画像光は、前記複数の鏡を介してそれぞれ異なる光路を経て前記フロントウィンドシールドの前記表示部に導かれると共に、前記表示器と前記表示部との間の光路長が各画像光でそれぞれ異なっていることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ。
2. 画像の画像光を射出する画像投影器（１００）と、車両のフロントウィンドシールド（ＷＳ）に設けられると共に、前記画像投影器から射出された画像の画像光を画像表示する表示部（２００）と、を備えた車両用ヘッドアップディスプレイであって、
   前記画像投影器は、
   複数の画像を１フレーム内に作成すると共に、それら複数の画像の画像光をそれぞれ射出する表示器（２０）と、
   前記表示器から射出される前記複数の画像の画像光を前記フロントウィンドシールドの前記表示部にそれぞれ導く複数の鏡（３０〜７０）と、を有し、
   前記表示部は、前記画像投影器から射出される前記複数の画像をそれぞれ表示する複数のスクリーン（２１０、２２０）を有しており、
   前記表示器から射出された前記複数の画像の画像光は前記複数の鏡を介して異なる光路を経て前記複数のスクリーンにそれぞれ導かれると共に、前記表示器から射出された前記複数の画像の画像光が前記複数のスクリーンにそれぞれ導かれるまでの光路長が各画像光でそれぞれ異なっていることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ。
3. インストルメントパネルの裏面側に配置されると共に、画像の画像光を投影する画像投影器（１００）と、車両のフロントウィンドシールド（ＷＳ）に設けられると共に前記画像を画像表示する表示部（２００）と、を備えた車両用ヘッドアップディスプレイであって、
   前記画像投影器は、
   第１画像（２１ａ）および第２画像（２１ｂ）を１フレーム内に作成すると共に、それら２つの画像の画像光をそれぞれ射出する表示器（２０）と、
   前記表示器の画像光射出面に対向する位置に配置されると共に、前記第１画像の画像光が入射される第１反射鏡（３１）および前記第２画像の画像光が入射される第２反射鏡（３２）を備え、前記第１画像および前記第２画像の各画像光をそれぞれ異なる方向に射出する反射鏡（３０）と、
   前記第１反射鏡から導かれる前記第１画像の画像光を反射する第１の鏡（４０）および前記第１の鏡から導かれる前記第１画像の画像光を前記フロントウィンドシールドに導く第２の鏡（５０）と、
   前記第２反射鏡から導かれる前記第２画像の画像光を反射する第３の鏡（６０）および前記第３の鏡から導かれる前記第２画像の画像光を前記フロントウィンドシールドに導く第４の鏡（７０）と、を備え、
   前記表示部は、前記画像投影器から射出される前記第１画像および前記第２画像をそれぞれ画像表示する第１スクリーン（２１０）および第２スクリーン（２２０）を有しており、
   前記第１画像および前記第２画像の各画像光が前記表示器からそれぞれ射出されると共に前記第１スクリーンおよび第２スクリーンにそれぞれ導かれるまでの光路長が前記第１画像および前記第２画像においてそれぞれ異なっていることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ。
4. 前記反射鏡は、接続部（３３）を有しており、前記第１反射鏡の一辺が前記接続部の一辺に接続されており、前記接続部において前記第１反射鏡の一辺が接続された辺に対向する辺に前記第２反射鏡の一辺が接続された状態とされると共に、前記第１反射鏡および前記第２反射鏡と前記接続部とはそれぞれ鈍角に接続されたＶ字構造になっていることを特徴とする請求項３に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ。
5. 前記第４の鏡は、前記第２の鏡よりも高い拡大率を有していることを特徴とする請求項３または４に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ。
6. 前記第１画像の画像光が前記第１の鏡から前記第２の鏡に導かれるまでの第１光路長をｌ_１とし、前記第２画像の画像光が前記第３の鏡から前記第４の鏡に導かれるまでの第２光路長をｌ_２とすると、前記第１光路長ｌ_１および前記第２光路長ｌ_２はｌ_１＜ｌ_２の関係を満たしていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の車両用ヘッドアップディスプレイ。
7. 前記フロントウィンドシールドＷＳの拡大率をＫ_ＷＳとし、
   前記表示器の画像光射出面から前記第２の鏡までの光路長をＬ_１、前記第２の鏡の拡大率をＫ_１、前記第２の鏡から前記フロントウィンドシールドの内表面までの光路長をａとすると共に、運転席から前記第１スクリーンにて視認される前記第１画像の虚像までの距離ＬをＬ＝Ｋ_ＷＳ（ａ＋Ｋ_１Ｌ_１）とし、
   前記表示器の画像光射出面から前記第４の鏡までの光路長をＬ_２、前記第４の鏡の拡大率をＫ_２、前記第４の鏡から前記フロントウィンドシールドの内表面までの光路長をｂ、とすると共に、前記運転席から前記第２スクリーンにて視認される前記第２画像の虚像までの距離Ｌ’をＬ’＝Ｋ_ＷＳ（ｂ＋Ｋ_２Ｌ_２）としたとき、
   前記距離Ｌおよび前記距離Ｌ’は、Ｌ＜Ｌ’の関係を満たしていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１つに記載の車両用ヘッドアップディスプレイ。

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