JP2018054715A - 車載用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドアップディスプレイ装置の小型化を図り、車両への搭載性を高めること。【解決手段】車載用ヘッドアップディスプレイ装置２０は、表示光Ｌｉを出射する表示器３０と、この表示器３０から出射された前記表示光Ｌｉを反射する第１ミラー４０と、この第１ミラー４０によって反射された前記表示光Ｌｉを車両１０のウインドシールド１３へ向かって反射する第２ミラー５０とを含む。前記表示光Ｌｉが前記ウインドシールド１３に映し出されることにより、運転者Ｍｎの視点Ｉｐで見た虚像２１を車両前方の路面ＧＬと重なっているように認識できる。前記表示器３０の出射口３１から出射される前記表示光Ｌｉによる、前記運転者Ｍｎから見た前記虚像２１は、下辺２２ａの長さＷｄ１が上辺２２ｂの長さＷｄ２より長い。前記第２ミラー５０の反射面５１の輪郭は、前記第２ミラー５０へ到達した表示光Ｌｉによる表示画像の輪郭に対し、相似形に形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、車両のウインドシールドに情報を表示する車載用ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

車載用ヘッドアップディスプレイ装置は、運転者の視線の先の背景に、各種の情報を重ねて表示するものである。運転者は、視線を前方の路面や物体に保ったままで、運転に必要な情報を視認することができる。このような車載用ヘッドアップディスプレイ装置は特許文献１から知られている。

特許文献１で知られている車載用ヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を上方へ出射する表示器と、この表示器から出射された表示光を水平方向へ反射する第１ミラーと、この第１ミラーによって反射された表示光を更にウインドシールドへ向かって反射する第２ミラーとを含む。表示器は、第２ミラーの下に配列されている。運転者は、ウインドシールドに映し出された表示光（表示画像）を見て、車両前方の風景、つまり前景と共に見える虚像として、認識することができる。

ところで、車両を道路で走行しているときには、運転者にとって、道路情報や前方車両の情報を道路幅中央に虚像として認識できることが、より好ましい。また、運転者の負担を軽減するには、運転中に視線を動かすことなく道路幅中央に虚像を認識できることが、より好ましい。このような車載用ヘッドアップディスプレイ装置は特許文献２から知られている。

ここで、道路幅中央に虚像を集中させた従来の技術、つまり、路面の幅中央に虚像を重畳させた技術の概念について、図６及び図７を参照しつつ説明する。

図６は、従来の車両１００の前部を車室１０１側から見た構成を表している。車室１０１側からは、ウインドシールド１０２を透して車両前方の道路Ｌｄが見える。一般的な道路Ｌｄには各種の道路標示が表されており、そのなかには、車線Ｌｃの両側に位置した左右の白線Ｌｗ，Ｌｗがある。車室１０１にいる運転者が、ウインドシールド１０２を透して見た前景は、遠方ほど小さく見える。同様に、運転者から見て、道路Ｌｄの左右の白線Ｌｗ，Ｌｗは、遠方ほど道路幅中央へ寄って見える。さらに運転者は、ウインドシールド１０２に映し出された表示光（表示画像）を見て、車両前方の道路Ｌｄなどの風景、つまり前景と共に見える虚像を認識することができる。ウインドシールド１０２に映し出された表示光の範囲１０３のことを、「表示範囲１０３」と言う。

図７（ａ）は、車両１００を運転している運転者Ｍｎの視点Ｉｐで車両前方の路面ＧＬを見ている状態の側方概念図である。この視点ＩｐはアイボックスＢｉに位置する。このアイボックスＢｉは、一般に次のように定義されている。運転者Ｍｎの身長や着座姿勢には、個人差がある。それに従って、運転者Ｍｎの視点Ｉｐの位置も変化する。そこで、一般的な車載用ヘッドアップディスプレイ装置においては、代表的な運転者Ｍｎの視点Ｉｐの位置を中心とする一定領域Ｂｉを想定し、この領域Ｂｉ内に視点Ｉｐがある限りは良好に虚像１０４を認識できるように、設定されている。このように設定された一定領域Ｂｉのことを「アイボックスＢｉ」と言う。

アイボックスＢｉから虚像１０４の下端１０４ａを通って路面ＧＬへ前下がりに延びた直線Ｌ１１のことを、「下側接線Ｌ１１」と言う。この下側接線Ｌ１１は、水平な路面ＧＬに対して「後の交点Ｐ１１」で交差する。この後の交点Ｐ１１は、アイボックスＢｉから距離Ｄ１１だけ前方に存在する。

一方、アイボックスＢｉから虚像１０４の上端１０４ｂを通って路面ＧＬへ前下がりに延びた直線Ｌ１２のことを、「上側接線Ｌ１２」と言う。この上側接線Ｌ１２は、路面ＧＬに対して「前の交点Ｐ１２」で交差する。この前の交点Ｐ１２は、アイボックスＢｉから距離Ｄ１２だけ前方に存在しており、後の交点Ｐ１１よりも前方にある。

ここで、運転者Ｍｎの視点Ｉｐからみて、虚像１０４がそのまま車両前方の路面ＧＬに投影された（つまり、重なった。重畳された）場合を想定する。路面ＧＬに重畳された虚像１０５のことを「路面重畳虚像１０５」と言う。この路面重畳虚像１０５の後端は、後の交点Ｐ１１に位置する。この路面重畳虚像１０５の前端は、前の交点Ｐ１２に位置する。視点Ｉｐからみて、路面重畳虚像１０５の奥行きＤ１３は、距離Ｄ１１から距離Ｄ１２までの範囲に設定されている（Ｄ１３＝Ｄ１２−Ｄ１１）。つまり、奥行きＤ１３の範囲に、路面重畳虚像１０５が重畳されたと仮定することができる。

図７（ｂ）は、図７（ａ）を上から見た概念図である。運転者Ｍｎの視点Ｉｐ（アイボックスＢｉ）からみて、左右の下側接線Ｌ１１，Ｌ１１と左右の上側接線Ｌ１２，Ｌ１２は、車幅方向へ広がる。後の交点Ｐ１１，Ｐ１１間の間隔に比べて、前の交点Ｐ１２，Ｐ１２の間隔は大きい。後の交点Ｐ１１，Ｐ１１間の間隔や、前の交点Ｐ１２，Ｐ１２の間隔は、運転者Ｍｎの視点Ｉｐの高さと、この視点Ｉｐから見た車幅方向（横方向）の画角とに対応する。

路面重畳虚像１０５の範囲は、後の交点Ｐ１１，Ｐ１１と前の交点Ｐ１２，Ｐ１２とによって囲まれた台形状の範囲である。後の交点Ｐ１１，Ｐ１１間の間隔Ｗ１１（車幅方向の間隔Ｗ１１）は、例えば、直線状の道路Ｌｄの左右の白線Ｌｗ，Ｌｗよりも車幅方向の外側に設定される。

この路面重畳虚像１０５は、必要な路面重畳虚像１０６と左右の余分な重畳虚像１０７，１０７とからなる。

必要な路面重畳虚像１０６は、運転者Ｍｎが最低限に必要とする路面重畳虚像の範囲であって、図７（ｂ）にハッチングによって示されている。つまり、必要な路面重畳虚像１０６は、車幅方向の間隔Ｗ１１の範囲で且つ奥行きＤ１３の範囲の、車両進行方向に縦長の矩形状の虚像である。言い換えると、必要な路面重畳虚像１０６の形状は、後の交点Ｐ１１，Ｐ１１と前の点Ｐ１３，１３とによって囲まれた矩形状である。この前の点Ｐ１３，１３の間隔は、後の交点Ｐ１１，Ｐ１１間の間隔Ｗ１１と同じである。

左右の余分な重畳虚像１０７，１０７は、必要な路面重畳虚像１０６の両側にある左右の三角形状の範囲の虚像である。この左右の余分な重畳虚像１０７，１０７は、運転者Ｍｎの視点Ｉｐからみて、必ずしも必要としない。

このため、運転者Ｍｎの視点Ｉｐからみて、虚像１０４の形状と大きさは、ハッチングによって示されている必要な路面重畳虚像１０６に対応したものであればよいと考えられる。

図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示された路面重畳虚像１０５が路面ＧＬに重畳された状態の表示範囲１０３を、運転者Ｍｎから見て表している。この表示範囲１０３は、上記図６に示されている、ウインドシールド１０２に映し出された表示光の範囲１０３と同じであって、横長の矩形状である。以下、矩形状の表示範囲１０３のことを、「矩形状表示範囲１０３」と言い換える。

運転者Ｍｎからは、矩形状表示範囲１０３の中に、道路Ｌｄなどの前景と共に路面重畳虚像１０５が認識される。つまり、図７（ｂ）に示されている台形状の路面重畳虚像１０５は、矩形状表示範囲１０３の中には横長の矩形状の虚像として認識される。一方、図７（ｂ）にハッチングによって示されている矩形状の必要な路面重畳虚像１０６は、矩形状表示範囲１０３の中には台形状の虚像として認識される。しかし、必要な路面重畳虚像１０６の両側にある左右の三角形状の余分な重畳虚像１０７，１０７は、運転者Ｍｎの視点Ｉｐからみて、必ずしも必要としない。

以上の説明から明らかなように、路面ＧＬの幅中央に虚像１０５（路面重畳虚像１０５）を重畳させた場合には、余分な重畳虚像１０７，１０７は不要である。車載用ヘッドアップディスプレイ装置の小型化を図る上で、改良の余地がある。特に、アイボックスＢｉを大きく設定した場合や、運転者Ｍｎの視点Ｉｐから見た横方向の画角を大きく設定した場合には、ヘッドアップディスプレイ装置の小型化を図りにくい。

前記特許文献１で知られている車載用ヘッドアップディスプレイ装置では、表示器や第１ミラーが大型になるとともに、第１ミラーから第２ミラーへ出射される光路が大きくなるので、それに伴って第２ミラーが大型になる。

また、車両のなかの、ヘッドアップディスプレイ装置を配置するスペース（例えばダッシュボードの中）に制限がある場合には、表示器を第２ミラーの横に配列する構成が考えられる。この場合には、表示器から第１ミラーを介して第２ミラーへ出射される光路は、横方向へ折り返される（反射される）。ヘッドアップディスプレイ装置の全体構成は、車幅方向に長い横長であり、車幅方向に大きい。例えば、ダッシュボードの中には、ダクトやハーネスなどの各種の他部品が配置されているので、かなり狭い。このような狭い配置スペースに、他部品と干渉することなく、横長のヘッドアップディスプレイ装置を配置するには、このヘッドアップディスプレイ装置の小型化を一層図る必要がある。

特開２０１６−１０３００８号公報 特開２０１６−１１５２８０号公報

本発明は、車載用ヘッドアップディスプレイ装置の小型化を図り、車両への搭載性を高めることができる技術を提供することを課題とする。

請求項１による発明によれば、車載用ヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を出射する表示器と、この表示器から出射された前記表示光を反射する第１ミラーと、この第１ミラーによって反射された前記表示光を更に車両のウインドシールドへ向かって反射する第２ミラーとを含み、前記表示光が前記ウインドシールドに映し出されることにより、運転者の視点で見た虚像が車両前方の路面と重なっているように認識可能である。前記表示器は、前記運転者から見た前記虚像の下辺の車幅方向の長さが、上辺の車幅方向の長さよりも長い輪郭とするように、前記表示光を出射する出射口を有する。前記第２ミラーの反射面の輪郭は、前記第１ミラーから前記第２ミラーへ到達した表示光による表示画像の輪郭に対し、相似形となるように形成されてなることを特徴とする。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記表示器は、前記第２ミラーに対し車幅方向に隣接している。

請求項３に記載のごとく、より好ましくは、前記第２ミラーは、凹面鏡によって構成されている。前記第２ミラーの反射面の輪郭は、略逆台形に形成されてなる。前記第１ミラーは、前記第２ミラーへ向かって反射した前記表示光を、前記第２ミラーへ到達する前に車両上下方向にクロスさせる曲率を有した、凹面鏡によって構成されている。前記表示器の、少なくとも前記第２ミラーに隣接する面は、この第２ミラーの反射面の輪郭を成す前記略逆台形の斜辺に沿って傾斜している。

請求項１に係る発明では、表示器は、運転者から見た虚像の下辺の車幅方向の長さが、上辺の車幅方向の長さよりも長い輪郭とするように、表示光を出射する出射口を有する。第２ミラーの反射面の輪郭は、第１ミラーから第２ミラーへ到達した表示光による表示画像の輪郭に対し、相似形となるように形成されてなる。運転者がウインドシールドを透して見た、車両前方の一定幅の路面は、遠方ほど小さく見える。つまり、運転者からは、車両前方の路面が概ね台形に見える。上述のように、運転者から見た虚像の輪郭は、下辺の車幅方向の長さが、上辺の車幅方向の長さよりも長い輪郭である。このため、運転者から見た虚像の輪郭は、車両前方の台形状の路面に概ね重なって見える。路面に重なって見える虚像には、各種の運転情報が含まれる。運転者は、運転中に路面から視線を動かすことなく、この路面に重なっている虚像によって表示される運転情報を認識することができる。しかも、このような運転情報を得るのに、第２ミラーの反射面の輪郭は、第１ミラーから第２ミラーへ到達した表示光による表示画像の輪郭に対し、相似形となるように形成されてなる。このため、従来の第２ミラーの反射面の輪郭を矩形にしている場合に比べて、第２ミラーの小型化を図ることができる。車載用ヘッドアップディスプレイ装置（略称「ＨＵＤ」）の小型化を図ることができ、この結果、車両へのＨＵＤの搭載性を高めることができる。

請求項２に係る発明では、表示器は、小型の第２ミラーに対して、車幅方向に隣接している。ＨＵＤの全体構成は、車幅方向に長い横長となる。しかし、小型の第２ミラーの横に、表示器を隣接させることにより、ＨＵＤの車幅方向の大きさを低減することができる。しかも、横長のＨＵＤであるから、配置スペース（例えばダッシュボードの中）に、上下方向の制約が大きい場合に有利である。

請求項３に係る発明では、凹面鏡からなる第２ミラーの反射面の輪郭をなす略台形は、互いに平行な１組の対辺のうち、長辺が短辺よりも上に位置した上下逆向きの略台形である。第１ミラーは、第２ミラーへ向かって反射した表示光を、第２ミラーへ到達する前に車両上下方向にクロスさせる曲率を有した、凹面鏡によって構成されている。この結果、表示器は、第２ミラーの反射面に対し点対称形とすることができる。表示器において、第２ミラーに隣接する面は、この第２ミラーの反射面の輪郭を成す略逆台形の斜辺に沿って傾斜している。この斜辺に対して、表示器の一部を車幅方向へ寄せることにより、斜辺に対して、表示器の一部を上下方向にオーバーラップさせることができる。その分、ＨＵＤの車幅方向の長さを、小さくすることができる。このため、車幅方向に長いＨＵＤの小型化を一層図ることができる。この結果、車両へのＨＵＤの搭載性を高めることができる。

本発明による車両用ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した車両の説明図である。 図１に示される車両用ヘッドアップディスプレイ装置による虚像を路面に重畳させた技術の概念を説明する図である。 図１に示される車両用ヘッドアップディスプレイ装置の断面図である。 図３の４矢視方向から見た表示器と第１及び第２ミラーの配置図である。 図３に示される表示器と第１及び第２ミラーの斜視図である。 従来の車両の前部を車室側から見た図である。 図６に示される車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置による虚像を路面に重畳させた技術の概念を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

実施例に係る車載用ヘッドアップディスプレイ装置及びこの装置を搭載した車両について説明する。なお、説明中、左右とは車両の運転者を基準として左右、前後とは車両の前進方向を基準として前後を指す。また、図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｌｅは運転者から見て左、Ｒｉは運転者から見て右、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。さらにまた、上記図６及び図７に示される従来の技術と同様な内容については、同一符号を付し、その説明を省略する。

図１に示されるように、乗用車等の車両１０は、車室１１の前部にダッシュボード１２を備えている。このダッシュボード１２の内部には、車載用ヘッドアップディスプレイ装置２０が収納されている。このヘッドアップディスプレイ装置２０から投射された表示光Ｌｉは、車両１０のウインドシールド１３に画像として表示される。車室１１側からは、ウインドシールド１３を透して車両前方の道路が見える。運転者Ｍｎは、ウインドシールド１３に映し出された表示光Ｌｉ（表示画像Ｌｉ）を見て、車両前方の風景（前景）と共に見える虚像２１を認識することができる。つまり、表示光Ｌｉがウインドシールド１３に映し出されることにより、運転者Ｍｎの視点Ｉｐで見た虚像２１は車両前方の路面ＧＬと重なっているように認識可能である。

ここで、道路幅中央に虚像２１を集中させた技術、つまり、路面ＧＬの幅中央に虚像２１を重畳させた技術の概念について、図１及び図２を参照しつつ説明する。

図２（ａ）は、車両１０を運転している運転者Ｍｎの視点Ｉｐで車両前方の路面ＧＬを見ている状態の側方概念図である。運転者Ｍｎの視点ＩｐはアイボックスＢｉに位置する。アイボックスＢｉから虚像２１の下端２１ａを通って路面ＧＬへ前下がりに延びた直線Ｌ１のことを、「下側接線Ｌ１」と言う。この下側接線Ｌ１は、水平な路面ＧＬに対して「後の交点Ｐ１」で交差する。この後の交点Ｐ１は、アイボックスＢｉから距離Ｄ１だけ前方に存在する。

一方、アイボックスＢｉから虚像２１の上端２１ｂを通って路面ＧＬへ前下がりに延びた直線Ｌ２のことを、「上側接線Ｌ２」と言う。この上側接線Ｌ２は、路面ＧＬに対して「前の交点Ｐ２」で交差する。この前の交点Ｐ２は、アイボックスＢｉから距離Ｄ２だけ前方に存在しており、後の交点Ｐ１よりも前方にある。

ここで、運転者Ｍｎの視点Ｉｐからみて、虚像２１がそのまま車両前方の路面ＧＬに投影された（つまり、重なった。重畳された）場合を想定する。路面ＧＬに重畳された虚像２２のことを「路面重畳虚像２２」と言う。この路面重畳虚像２２の後端は、後の交点Ｐ１に位置する。この路面重畳虚像２２の前端は、前の交点Ｐ２に位置する。視点Ｉｐからみて、路面重畳虚像２２の奥行きＤ３は、距離Ｄ１から距離Ｄ２までの範囲に設定されている（Ｄ３＝Ｄ２−Ｄ１）。つまり、奥行きＤ３の範囲に、路面重畳虚像２２が重畳されたと仮定することができる。

図２（ｂ）は、図２（ａ）を上から見た概念図である。運転者Ｍｎの視点Ｉｐ（アイボックスＢｉ）からみて、左右の下側接線Ｌ１，Ｌ１と左右の上側接線Ｌ２，Ｌ２は、車幅方向へ広がる。本発明では、後の交点Ｐ１，Ｐ１間の間隔に対し、前の交点Ｐ２，Ｐ２の間隔は実質的に（基本的に）同じに設定される。後の交点Ｐ１，Ｐ１間の間隔や、前の交点Ｐ２，Ｐ２の間隔は、運転者Ｍｎの視点Ｉｐの高さと、この視点Ｉｐから見た車幅方向（横方向）の画角とに対応する。

路面重畳虚像２２の範囲は、後の交点Ｐ１，Ｐ１と前の交点Ｐ２，Ｐ２とによって囲まれた、車両前後方向に長い縦長の矩形状の範囲である。後の交点Ｐ１，Ｐ１間の間隔Ｗ１（車幅方向の間隔Ｗ１）は、例えば、直線状の道路Ｌｄの左右の白線Ｌｗ，Ｌｗよりも車幅方向の外側に設定される。この路面重畳虚像２２は、運転者Ｍｎが最低限に必要とする虚像の範囲であって、図２（ｂ）にハッチングによって示されている。つまり、この路面重畳虚像２２は、車幅方向の間隔Ｗ１で且つ奥行きＤ３の範囲の、車両進行方向に縦長の矩形状の虚像であって、上記図７（ｂ）に示される従来の必要な路面重畳虚像１０６と実質的に同じである。しかも、この路面重畳虚像２２は、上記図７（ｂ）に示される従来の左右の余分な重畳虚像１０７，１０７を有していない。

図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示された路面重畳虚像２２が路面ＧＬに重畳された状態の表示範囲２３を、運転者Ｍｎから見て表している。以下、矩形状の表示範囲２３のことを、「矩形状表示範囲２３」と言い換える。車室１１にいる運転者Ｍｎが、ウインドシールド１３を透して見た前景は、遠方ほど小さく見える。運転者Ｍｎから見て、道路Ｌｄの左右の白線Ｌｗ，Ｌｗは、遠方ほど車幅中央へ寄って見える。このように、運転者Ｍｎからは、車両前方の路面ＧＬ（図２（ａ）参照）が概ね台形に見える。

図２（ｂ）に示された路面重畳虚像２２が平面視で矩形状なので、運転者Ｍｎからは、この路面重畳虚像２２が図２（ｃ）のように認識される。路面重畳虚像２２（運転者Ｍｎから見た虚像２２）の輪郭は、下辺２２ａの車幅方向の長さＷｄ１が、上辺２２ｂの車幅方向の長さＷｄ２よりも長い輪郭である。下辺２２ａの長さＷｄ１は、図２（ｃ）において後の交点Ｐ１，Ｐ１間の間隔に対応する。上辺２２ｂの長さＷｄ２は、図２（ｃ）において前の交点Ｐ２，Ｐ２間の間隔に対応する。このように、この路面重畳虚像２２は、左右の白線Ｌｗ，Ｌｗに沿った概ね台形状に表される。運転者Ｍｎは、矩形状表示範囲２３の中に、道路Ｌｄ（図２（ｂ）参照）などの前景と共に路面重畳虚像２２を認識する（見る）ことができる。

次に、車載用ヘッドアップディスプレイ装置２０の具体的な構成を説明する。図３に示されるように、車載用ヘッドアップディスプレイ装置２０は、表示光Ｌｉを出射（投射）する表示器３０と、この表示器３０から出射された表示光Ｌｉを反射する第１ミラー４０と、この第１ミラー４０によって反射された表示光Ｌｉを更にウインドシールド１３へ向かって反射する第２ミラー５０とを含む。表示器３０と第１ミラー４０と第２ミラー５０とは、ケース６０の中に収納され、且つ一体に組み付けられてなる。

表示器３０は、例えば液晶表示装置と照明装置とからなる。液晶表示装置によって生成した各種情報の表示パターン（画像パターン）を、照明装置が発した照明光によって、表示光Ｌｉとして出射することができる。つまり、表示光Ｌｉには、表示画像データを含んでいる。

第１ミラー４０の反射面４１は、第２ミラー５０の反射面５１に向いている。

第２ミラー５０は、反射面５１を車両後方へ向けた凹面鏡によって構成されており、ケース６０内の前側に位置している。例えば、この第２ミラー５０は、反射面５１を車両１０の後上方、つまりウインドシールド１３のなかの、車室１１側の面を向いている。

次に、表示器３０と第１ミラー４０と第２ミラー５０の構成について、図３〜図５を参照しつつ更に詳しく説明する。表示器３０の出射口３１の輪郭と、第１ミラー４０の反射面４１の輪郭と、第２ミラー５０の反射面５１の輪郭は、全て実質的に（基本的に）台形である。ここで、この「台形」とは、本発明の作用及び効果を奏することが可能な範囲の台形状、つまり実質的に（基本的に）台形であればよい。以下、詳しく説明する。

図３〜図５に示されるように、表示器３０は、第１ミラー４０へ向かって表示光Ｌｉを出射する出射口３１を有する。この出射口３１は、例えば、液晶表示装置の液晶表示パネルのパネル面によって構成される。図２（ｃ）も参照すると、この出射口３１は、運転者Ｍｎから見た虚像２２（路面重畳虚像２２）の下辺２２ａの車幅方向の長さＷｄ１が、上辺２２ｂの車幅方向の長さＷｄ２よりも長い輪郭とするように、表示光Ｌｉを出射する。

ここで、出射口３１の輪郭について述べる。一般に、ウインドシールド１３の面は曲面状である。また、出射口３１から出射された表示光Ｌｉは、複数のミラー４０，５０によって数回反射された後に、ウインドシールド１３の面に映し出される。このため、通常は運転者Ｍｎに視認される虚像が歪む。これに対し、本発明のヘッドアップディスプレイ装置２０では、出射口３１から出射する表示光Ｌｉを、表示器３０で予め補正することによって、運転者Ｍｎに視認される虚像の歪みを相殺している。このことを踏まえ、本発明の出射口３１の輪郭は、完全な台形の他に、表示光Ｌｉを予め補正する分だけ概ね台形としたものを含む。つまり、本発明の出射口３１の輪郭は、実質的に（基本的に）台形である。この結果、出射口３１から出射される表示光Ｌｉ全体は、出射口３１側から見て実質的に（基本的に）台形である。

この出射口３１の輪郭（周縁）は、実質的に（基本的に）台形であり、互いに平行な１組の対辺３２，３３が車幅方向へ延びている。この１組の対辺３２，３３のうち、長辺３２は短辺３３よりも下に位置している。この台形の形状は、例えば、長辺３２（台形の下底３２）及び短辺３３（台形の上底３３）が水平な、左右対称形である。このため、上下１組の対辺３２，３３に対する、左右１組の対辺３４，３５（台形の脚３４，３５）は、左右対称である。

表示器３０の全体の形状は、この表示器３０の出射口３１の方向から見て、表示器３０の出射口３１の輪郭に合わせた、実質的に（基本的に）台形である。表示器３０の外面３６のうち、左右の側面３７，３８（台形の脚３７，３８）は、この表示器３０の出射口３１側から見て、上から下へ向かうにつれて車幅方向の外側へ傾斜した傾斜面（斜辺）である。

図３に示されるように第１ミラー４０は、第２ミラー５０へ向かって反射した表示光Ｌｉを、第２ミラー５０へ到達する前に車両上下方向にクロスさせる曲率を有した、凹面鏡によって構成されている。ここで、「車両上下方向にクロスする」点について、説明の理解を容易にするために、表示光Ｌｉの一部を極く概念的に説明すると、次の通りである。

第１ミラー４０の反射面４１によって反射された表示光Ｌｉを、あえて、第１光線Ｌｉ１と第２光線Ｌｉ２とに分けて考える。第１光線Ｌｉ１は、表示光Ｌｉのなかの、第１ミラー４０における反射面４１の下部から第２ミラー５０における反射面５１の上部へ向かって反射した、光線のことである。第２光線Ｌｉ２は、表示光Ｌｉのなかの、第１ミラー４０における反射面４１の上部から第２ミラー５０における反射面５１の下部へ向かって反射した、光線のことである。第１光線Ｌｉ１と第２光線Ｌｉ２とは、第１ミラー４０から第２ミラー５０へ到達する前に、交点ＰＬｉで車両上下方向に互いにクロスする（車両上下方向に交差する）。

このように、第１ミラー４０から第２ミラー５０へ向かって反射した表示光Ｌｉを、第２ミラー５０へ到達する前に車両上下方向にクロスさせるので、第１ミラー４０の反射面４１の輪郭（周縁）は、図４及び図５に示されるように、表示器３０の出射口３１の輪郭に対して相似形の、実質的に（基本的に）台形に形成されてなる。つまり、第１ミラー４０の反射面４１の輪郭をなす台形は、互いに平行な１組の対辺４２，４３が車幅方向へ延びている。この１組の対辺４２，４３のうち、長辺４２は短辺４３よりも下に位置している。この台形の形状は、例えば、長辺４２（台形の下底４２）及び短辺４３（台形の上底４３）が水平な、左右対称形である。このため、上下１組の対辺４２，４３に対する、左右１組の対辺４４，４５（台形の脚４４，４５）は、左右対称である。

図３〜図５に示されるように、第２ミラー５０の反射面５１の輪郭（周縁）は、第１ミラー４０から第２ミラー５０へ到達した表示光Ｌｉによる表示画像の輪郭に対し、相似形となるように形成されてなる。つまり、第２ミラー５０の反射面５１の輪郭は、表示器３０の出射口３１の輪郭に合わせて相似形とした、実質的に（基本的に）台形である。より具体的には、この第２ミラー５０の反射面５１の輪郭をなす台形は、互いに平行な１組の対辺５２，５３が車幅方向へ延びた、上下逆向きの台形である。この１組の対辺５２，５３のうち、長辺５２（台形の上底５２）は短辺５３（台形の下底５３）よりも上に位置している。この台形の形状は、例えば、長辺５２及び短辺５３が水平な左右対称形である。このため、上下１組の対辺５２，５３に対する、左右１組の対辺５４，５５（台形の脚５４，５５）は、左右対称である。

ところで、図２に示されるように、運転者Ｍｎの視点ＩｐがアイボックスＢｉ内のどこに位置している場合であっても、運転者Ｍｎからは図２（ｃ）のように路面重畳虚像２２が認識できることが求められる。これに対し、本発明では、第２ミラー５０の反射面５１は、視点ＩｐがアイボックスＢｉ内にあれば、常に表示光Ｌｉを反射することが可能な形状や大きさに設定されている。しかも、第２ミラー５０の反射面５１の輪郭は、表示器３０の出射口３１の輪郭に合わせた相似形とすることにより、反射領域に無駄が無いように配慮している。

第２ミラー５０全体の形状は、反射面５１の輪郭と同じであり、この反射面５１側から見て、左右対称な台形である。従って、第２ミラー５０の外面のうち、左右の側面（左右１組の対辺５４，５５）は、この第２ミラー５０の反射面５１側から見て、上から下へ向かうにつれて車幅方向の内側へ傾斜した傾斜面（斜辺）である。

表示器３０の左の側面３７は、第２ミラー５０に隣接している。この左の側面３７は、第２ミラー５０の右の側面５５に沿って傾斜している。言い換えると、表示器３０において、少なくとも第２ミラー５０に隣接する面３７は、この第２ミラー５０の反射面５１の斜辺５５に沿って傾斜している。このため、表示器３０のなかの、第２ミラー５０に隣接する側面３７を、第２ミラー５０の外面の一方の側面５５に寄せることができる。つまり、第２ミラー５０の反射面５１の斜辺５５に対して、表示器３０の一部を車幅方向へ寄せることができる。

以上の説明をまとめると、次の通りである。図２及び図４に示されるように、表示器３０は、運転者Ｍｎから見た虚像２２（路面重畳虚像２２）の輪郭は、下辺２２ａの車幅方向の長さＷｄ１が、上辺２２ｂの車幅方向の長さＷｄ２よりも長い輪郭とするように、表示光Ｌｉを出射する出射口３１を有する。

第２ミラー５０の反射面５１の輪郭は、第１ミラー４０から第２ミラー５０へ到達した表示光Ｌｉによる表示画像の輪郭に対し、相似形となるように形成されてなる。運転者Ｍｎがウインドシールド１３を透して見た、車両前方の一定幅の路面ＧＬは、遠方ほど小さく見える。つまり、運転者Ｍｎからは、車両前方の路面ＧＬが概ね台形に見える。上述のように、運転者Ｍｎから見た虚像２２の輪郭は、下辺２２ａの車幅方向の長さＷｄ１が、上辺２２ｂの車幅方向の長さＷｄ２よりも長い輪郭である。このため、運転者Ｍｎから見た虚像２２の輪郭は、車両前方の台形状の路面ＧＬに概ね重なって見える。路面ＧＬに重なって見える虚像２２には、各種の運転情報が含まれる。

運転者Ｍｎは、運転中に路面ＧＬから視線を動かすことなく、この路面ＧＬに重なっている虚像２２によって表示される運転情報を認識することができる。しかも、このような運転情報を得るのに、第２ミラー５０の反射面５１の輪郭は、第１ミラー４０から第２ミラー５０へ到達した表示光Ｌｉによる表示画像の輪郭に対し、相似形となるように形成されてなる。このため、従来の第２ミラーの反射面の輪郭を矩形にしている場合に比べて、第２ミラー５０の小型化を図ることができる。車載用ヘッドアップディスプレイ装置２０の小型化を図ることができ、この結果、車両１０へのヘッドアップディスプレイ装置２０の搭載性を高めることができる。

さらには、図４に示されるように、反射面５１の輪郭が実質的に台形である小型の第２ミラー５０に対して、表示器３０は車幅方向に隣接している。ヘッドアップディスプレイ装置２０の全体構成は、車幅方向に長い横長となる。しかし、小型の第２ミラー５０の横に、表示器３０を隣接させることにより、ヘッドアップディスプレイ装置２０の車幅方向の大きさを低減することができる。しかも、横長のヘッドアップディスプレイ装置２０であるから、配置スペース（例えば図１に示されるダッシュボード１２の中）に、上下方向の制約が大きい場合に有利である。

さらには、図４及び図５に示されるように、凹面鏡からなる第２ミラー５０の反射面５１の輪郭をなす略台形は、互いに平行な上下の対辺５２，５３のうち、長辺５２が短辺５３よりも上に位置した上下逆向きの略台形である。第１ミラー４０は、第２ミラー５０へ向かって反射した表示光Ｌｉを、第２ミラー５０へ到達する前に車両上下方向にクロスさせる曲率を有した、凹面鏡によって構成されている。この結果、表示器３０は、第２ミラー５０の反射面５１に対し点対称形とすることができる。

図４に示されるように、表示器３０において、第２ミラー５０に隣接する面３７は、この第２ミラー５０の反射面５１の輪郭を成す略逆台形の斜辺５５に沿って傾斜している。この斜辺５５に対して、表示器３０の一部を車幅方向へ寄せることにより、斜辺５５に対して、表示器３０の一部を上下方向にオーバーラップさせることができる。その分、ヘッドアップディスプレイ装置２０の車幅方向の長さを、小さくすることができる。このため、車幅方向に長いヘッドアップディスプレイ装置２０の小型化を一層図ることができる。この結果、車両１０へのヘッドアップディスプレイ装置２０の搭載性を高めることができる。

なお、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明の車載用ヘッドアップディスプレイ装置２０は、乗用車などの自動車に搭載するのに好適である。

１０ 車両
１３ ウインドシールド
２０ 車載用ヘッドアップディスプレイ装置
２１ 虚像
２２ 路面重畳虚像
２２ａ 下辺
２２ｂ 上辺
３０ 表示器
４０ 第１ミラー
４１ 反射面
５０ 第２ミラー
５１ 反射面
５２ 長辺（対辺）
５３ 短辺（対辺）
５５ 反射面の斜辺
ＧＬ 路面
Ｉｐ 視点
Ｌｉ 表示光（表示画像）
Ｌｉ１ 第１光線
Ｌｉ２ 第２光線
Ｍｎ 運転者
Ｗｄ１ 路面重畳虚像の下辺の車幅方向の長さ
Ｗｄ２ 路面重畳虚像の上辺の車幅方向の長さ

Claims (3)

1. 表示光を出射する表示器と、この表示器から出射された前記表示光を反射する第１ミラーと、この第１ミラーによって反射された前記表示光を更に車両のウインドシールドへ向かって反射する第２ミラーとを含み、
   前記表示光が前記ウインドシールドに映し出されることにより、運転者の視点で見た虚像が車両前方の路面と重なっているように認識可能な車載用ヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記表示器は、前記運転者から見た前記虚像の下辺の車幅方向の長さが、上辺の車幅方向の長さよりも長い輪郭とするように、前記表示光を出射する出射口を有し、
   前記第２ミラーの反射面の輪郭は、前記第１ミラーから前記第２ミラーへ到達した表示光による表示画像の輪郭に対し、相似形となるように形成されてなることを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記表示器は、前記第２ミラーに対し車幅方向に隣接していることを特徴とする請求項１記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記第２ミラーは、凹面鏡によって構成され、
   前記第２ミラーの反射面の輪郭は、略逆台形に形成されてなり、
   前記第１ミラーは、前記第２ミラーへ向かって反射した前記表示光を、前記第２ミラーへ到達する前に車両上下方向にクロスさせる曲率を有した、凹面鏡によって構成され、
   前記表示器の、少なくとも前記第２ミラーに隣接する面は、この第２ミラーの反射面の輪郭を成す前記略逆台形の斜辺に沿って傾斜していることを特徴とする請求項２記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置。

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