JP2015049464A

JP2015049464A - Vehicle display device

Info

Publication number: JP2015049464A
Application number: JP2013182672A
Authority: JP
Inventors: 杉山　哲也; Tetsuya Sugiyama; 哲也杉山
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2015-03-16
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: JP6152018B2

Abstract

【課題】小型化が図られつつも、虚像における、意図した形状からの歪みが低減された車両用表示装置を提供する。【解決手段】車両の前景と重畳用画像の虚像とを重畳視認させるＨＵＤ装置１において、非球面ミラー１３からウインドシールドＷＳへと至る光路上には透光性カバー部材１４が配置され、透光性カバー部材１４における非球面ミラー１３側の面には、プリズム１５１が車両の前後方向に複数配列されてなるプリズム面１５が形成されており、透光性カバー部材１４の透過時における重畳用画像は、曲面形状に曲面形状に応じた曲率で幅方向に扇型に湾曲した形状を有し、プリズム１５１の稜線１５２が、前記曲率に応じた曲率で幅方向に湾曲している。【選択図】図１Provided is a vehicle display device in which distortion of a virtual image from an intended shape is reduced while being downsized. In a HUD device 1 that superimposes a vehicle foreground and a virtual image of a superimposition image, a translucent cover member 14 is disposed on an optical path from an aspherical mirror 13 to a windshield WS. A prism surface 15 in which a plurality of prisms 151 are arranged in the front-rear direction of the vehicle is formed on the surface of the transparent cover member 14 on the aspherical mirror 13 side, and an image for superimposition at the time of transmission through the translucent cover member 14 Has a curved shape in a fan shape in the width direction with a curvature corresponding to the curved surface shape, and the ridgeline 152 of the prism 151 is curved in the width direction with a curvature corresponding to the curvature. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、車両の前景と、ウインドシールドに投影される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。 The present invention relates to a vehicle display device that superimposes and visually recognizes a foreground of a vehicle and a virtual image of a superimposing image projected on a windshield.

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、ウインドシールド上に虚像表示させ、それ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装置（以下、ＨＵＤ装置と呼ぶ）と呼ばれる投影型の車両用表示装置が採用されている。 In recent years, with the increase and diversification of information required by the driver during driving, information that cannot be displayed due to space in the meter unit is displayed as a virtual image on the windshield, and the vehicle is seen through it A projection-type vehicle display device called a head-up display device (hereinafter referred to as a HUD device) that is superimposed on the foreground is used.

図６は、一従来例としてのＨＵＤ装置を示す模式図である。図６に示されているＨＵＤ装置５は、車両のインストルメントパネルＩＰ内に設けられ、インストルメントパネルＩＰの開口ＩＰａから、例えばナビゲーション画像等といった重畳用画像をウインドシールドＷＳに投影する。ＨＵＤ装置５は、ケース５１と、表示源５２と、非球面ミラー５３と、を備えている。また、ケース５１における、インストルメントパネルＩＰの開口ＩＰａに重なる部分には、透光性カバー部材５４が嵌め込まれている。表示源５２に表示された重畳用画像をなす光Ｌ５は、図中に破線で示されているように、非球面ミラー５３で反射され、透光性カバー部材５４を、次のような経路を経て透過する。図６では、光Ｌ５の透過経路が拡大図Ａ５に示されている。非球面ミラー５３で反射された光Ｌ５は、透光性カバー部材５４の下面に入射角φ５_inで入射する。入射角φ５_inは、この下面の法線Ｖ５₁との間になす角度である。その後、光Ｌ５は、この法線Ｖ５₁に近づく側に屈折し、透光性カバー部材５４の内部を通って上面へと達する。そして、この上面からの出射時に、光Ｌ５は、上面の法線Ｖ５₂から離れる側に屈折し出射角φ５_outで出射する。出射角φ５_outは、この上面の法線Ｖ５₂との間になす角度である。ここで、下面の法線Ｖ５₁と上面の法線Ｖ５₂とがほぼ一致することから、上記の入射角φ５_inと出射角φ５_outとは略等しい角度となる。つまり、光Ｌ５は、見掛け上、透光性カバー部材５４を略直進して透過する。出射後、光Ｌ５は、ウインドシールドＷＳへと向かう。これにより、重畳用画像が、ウインドシールドＷＳに投影サイズＳｚ５で投影され、このウインドシールドＷＳを透して視認される車両の前景と、重畳用画像の虚像とが車内における不図示のアイポイントから重畳視認されることとなる。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a HUD device as a conventional example. The HUD device 5 shown in FIG. 6 is provided in the instrument panel IP of the vehicle, and projects a superimposition image such as a navigation image on the windshield WS from the opening IPa of the instrument panel IP. The HUD device 5 includes a case 51, a display source 52, and an aspherical mirror 53. Further, a translucent cover member 54 is fitted into a portion of the case 51 that overlaps the opening IPa of the instrument panel IP. The light L5 forming the superimposing image displayed on the display source 52 is reflected by the aspherical mirror 53 as shown by the broken line in the figure, and passes through the translucent cover member 54 as follows. It passes through. In FIG. 6, the transmission path of the light L5 is shown in the enlarged view A5. The light L5 reflected by the aspherical mirror 53 enters the lower surface of the translucent cover member 54 at an incident angle φ5 _in . Incident angle .phi.5 _in is the angle between the normal V5 ₁ of this undersurface. Thereafter, the light L5 is refracted on the side closer to the normal V5 _1, reaching to the upper surface through the interior of the translucent cover member 54. Then, when emitted from the top surface, the light L5 is refracted on the side away from the normal V5 ₂ of the top surface is emitted at emission angle .phi.5 _out. Output angle .phi.5 _out is the angle between the normal V5 ₂ of this upper surface. Here, since the lower surface of the normal V5 ₁ and the normal V5 ₂ of the upper surface coincides substantially becomes substantially equal to the angle and the output angle .phi.5 _out the incident angle .phi.5 _in the above. That is, the light L5 apparently passes through the translucent cover member 54 substantially straight. After emission, the light L5 travels to the windshield WS. As a result, the image for superimposition is projected onto the windshield WS with the projection size Sz5, and the foreground of the vehicle viewed through the windshield WS and the virtual image of the image for superimposition are displayed from an eye point (not shown) in the vehicle. It will be visually recognized superimposed.

ここで、一般的に、ＨＵＤ装置については、インストルメントパネルＩＰ内に設けられるという性質上、小型化が求められることが多い。しかしながら、この小型化のために、小型の表示源やミラーを用いると、重畳用画像のウインドシールドＷＳへの投影サイズが小さくなってしまうという問題がある。 Here, generally, the HUD device is often required to be downsized due to the nature of being provided in the instrument panel IP. However, if a small display source or mirror is used for this miniaturization, there is a problem that the projection size of the superimposed image onto the windshield WS becomes small.

そこで、透光性カバー部材の上面に下記のプリズム面を形成し、このプリズム面によって重畳用画像の投影サイズを維持しつつＨＵＤ装置の小型化を図る技術が提案されている（特許文献１参照）。 Accordingly, a technique has been proposed in which the following prism surface is formed on the upper surface of the translucent cover member, and the size of the HUD device is reduced while maintaining the projection size of the superimposed image by this prism surface (see Patent Document 1). ).

図７は、透光性カバー部材の上面にプリズム面が形成されたＨＵＤ装置を示す模式図である。このＨＵＤ装置６では、表示源６２を出て非球面ミラー６３で反射される、重畳用画像をなす光Ｌ６は、プリズム面６５付きの透光性カバー部材６４を次のような経路を経て透過する。図７では、光Ｌ６の透過経路が拡大図Ａ６に示されている。非球面ミラー６３で反射された光Ｌ６は、透光性カバー部材６４の下面に入射角φ６_inで入射する。入射角φ６_inは下面の法線Ｖ６₁との間になす角度である。その後、光Ｌ６は、この法線Ｖ６₁に近づく側に屈折し、透光性カバー部材６４の内部を通って上面に形成されたプリズム面６５に達する。プリズム面６５は、複数のプリズム６５１が、図７中に矢印Ｄ６で示されている車両の前後方向に配列されてなる。各プリズム６５１は、その稜線６５２が、この前後方向と直交する、車両の幅方向に直線状に延びている。このプリズム面６５に達した光Ｌ６は、プリズム面６５を構成するプリズム６５１の傾斜面６５３から出射する。この出射時に光Ｌ６は、この傾斜面６５３の法線Ｖ６₂から離れ、かつ、下面の法線Ｖ６₁に近づく側に屈折し、この下面の法線Ｖ６₁との間になす出射角φ６_outで出射する。この傾斜面６５３からの出射により、出射角φ６_outは入射角φ６_inよりも小さくなる。つまり、光Ｌ６は、プリズム面６５付きの透光性カバー部材６４を、見掛け上、下面の法線Ｖ６₁に近づく側に屈折して透過する。 FIG. 7 is a schematic view showing a HUD device in which a prism surface is formed on the upper surface of the translucent cover member. In this HUD device 6, the light L <b> 6 that forms a superimposition image that exits the display source 62 and is reflected by the aspherical mirror 63 passes through the light-transmitting cover member 64 with the prism surface 65 through the following path. To do. In FIG. 7, the transmission path of the light L6 is shown in the enlarged view A6. The light L6 reflected by the aspherical mirror 63 enters the lower surface of the translucent cover member 64 at an incident angle φ6 _in . Incident angle .phi.6 _in is an angle formed between a normal line V6 ₁ of the lower surface. Thereafter, the light L6 is refracted on the side closer to the normal V6 _1, it reaches the prism surface 65 formed on the upper surface through the interior of the translucent cover member 64. The prism surface 65 is formed by arranging a plurality of prisms 651 in the vehicle front-rear direction indicated by an arrow D6 in FIG. Each prism 651 has a ridge line 652 extending linearly in the vehicle width direction perpendicular to the front-rear direction. The light L6 that has reached the prism surface 65 is emitted from the inclined surface 653 of the prism 651 constituting the prism surface 65. Light L6 at this exit is away from the normal V6 ₂ of the inclined surface 653 and is refracted on the side closer to the lower surface of the normal V6 _1, output angle .phi.6 _out forming between the normal V6 ₁ of this undersurface Exit with Due to the emission from the inclined surface 653, the emission angle φ6 _out becomes smaller than the incident angle φ6 _in . That is, the light L6 is a translucent cover member 64 with the prism surface 65, apparently transmitted is refracted on the side closer to the lower surface of the normal V6 _1.

ここで、光Ｌ６がなす重畳用画像のウインドシールドＷＳへの投影サイズＳｚ６は、透光性カバー部材６４からウインドシールドＷＳに至る光路が、次のような光路であれば、図６に示されている重畳用画像の投影サイズＳｚ５と略同サイズとなる。即ち、この光路が、図６に示されている構成において透光性カバー部材５４からウインドシールドＷＳに至る光路と略同じ光路であれば、上記の２つの投影サイズＳｚ５，Ｓｚ６が互いに略同サイズとなる。両者の光路を合わせるには、透光性カバー部材６４からの出射角φ６_outが図６に示されているプリズム面無しの透光性カバー５４からの出射角φ５_outと略同角度となればよい。この場合、透光性カバー部材６４への入射角φ６_inは、光Ｌ６を上記のような出射角φ６_outで出射させるために、プリズム面無しの透光性カバー５４への入射角φ５_inよりも大きくとられることとなる。その結果、非球面ミラー６３から透光性カバー部材６４に至る光Ｌ６の光路は水平側に寝ることとなり、その断面の高さ寸法が小さくなる。図７に示されているＨＵＤ装置６では、これを利用し、図６に示されている表示源５２や非球面ミラー５３に比べて、高さ方向について小型の表示源６２及び非球面ミラー６３が採用されている。これにより、ケース６１の、高さ方向についての小型化が図られ、延いてはＨＵＤ装置６の小型化が図られている。 Here, the projection size Sz6 of the superimposed image formed by the light L6 onto the windshield WS is shown in FIG. 6 when the optical path from the translucent cover member 64 to the windshield WS is as follows. It becomes substantially the same size as the projection size Sz5 of the superimposed image. That is, if this optical path is substantially the same as the optical path from the translucent cover member 54 to the windshield WS in the configuration shown in FIG. 6, the two projection sizes Sz5 and Sz6 are substantially the same size. It becomes. In order to match the optical paths of the two, if the exit angle φ6 _out from the translucent cover member 64 is substantially the same as the exit angle φ5 _out from the translucent cover 54 without the prism surface shown in FIG. Good. In this case, the incident angle φ6 _in to the translucent cover member 64 is greater than the incident angle φ5 _in to the translucent cover 54 without a prism surface in order to emit the light L6 at the above-described exit angle φ6 _out. Will be greatly increased. As a result, the optical path of the light L6 from the aspherical mirror 63 to the translucent cover member 64 lies on the horizontal side, and the height dimension of the cross section is reduced. In the HUD device 6 shown in FIG. 7, the display source 62 and the aspherical mirror 63 that are smaller in the height direction than the display source 52 and the aspherical mirror 53 shown in FIG. 6 are used. Is adopted. As a result, the case 61 can be downsized in the height direction, and thus the HUD device 6 can be downsized.

特開２００４−２０６０５号公報JP 2004-20605 A

しかしながら、上記のＨＵＤ装置６では、ウインドシールドＷＳ上において、プリズム面６５による拡大方向と、投影像の上下方向、延いては虚像の上下方向との間に不一致が生じることがある。このような不一致が生じると、虚像が、意図した形状から歪んでしまう恐れがある。 However, in the HUD device 6 described above, on the windshield WS, a mismatch may occur between the enlargement direction by the prism surface 65 and the vertical direction of the projected image, and hence the vertical direction of the virtual image. When such a mismatch occurs, the virtual image may be distorted from the intended shape.

したがって、本発明は、小型化が図られつつも、虚像における、意図した形状からの歪みが低減された車両用表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a display device for a vehicle in which distortion of a virtual image from an intended shape is reduced while being reduced in size.

上記課題を達成するために、請求項１に記載の車両用表示装置は、表示源に表示された重畳用画像をミラーで反射して、車両の、曲面形状を有するウインドシールドに投影することで、車内のアイポイントから前記ウインドシールドを透して視認される前記車両の前景と、前記ウインドシールド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、前記ミラーから前記ウインドシールドへと至る光路上には、前記重畳用画像をなす光が透過する透光性カバー部材が配置され、前記透光性カバー部材における、前記ウインドシールド側の面又は前記ミラー側の面には、稜線が前記車両の幅方向に延びたプリズムが前記車両の前後方向に複数配列されたプリズム面が形成されており、前記透光性カバー部材の透過時における前記重畳用画像は、前記曲面形状に応じた曲率で前記幅方向に扇型に湾曲した形状を有し、前記プリズムの稜線が、前記曲率に応じた曲率で前記幅方向に湾曲していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the vehicle display device according to claim 1 is configured to reflect the superimposed image displayed on the display source by a mirror and project the image onto a windshield having a curved surface shape of the vehicle. In the vehicular display device that superimposes and visually recognizes the foreground of the vehicle viewed through the windshield from an eye point inside the vehicle and the virtual image of the image for superimposition projected on the windshield, A light-transmitting cover member that transmits the light forming the superimposing image is disposed on the optical path to the windshield, and the light-transmitting cover member has a surface on the windshield side or the surface on the mirror side. Is formed with a prism surface in which a plurality of prisms each having a ridge line extending in the width direction of the vehicle are arranged in the vehicle front-rear direction, and is transmitted through the translucent cover member. The image for superimposition has a shape curved in a fan shape in the width direction with a curvature according to the curved surface shape, and a ridge line of the prism is curved in the width direction with a curvature according to the curvature. It is characterized by that.

請求項２に記載の車両用表示装置は、請求項１記載の車両用表示装置において、前記プリズム面を構成する複数の前記プリズムの稜線のそれぞれが、前記透光性カバー部材の透過時における前記重畳用画像の、前記前後方向中心を通り前記幅方向に湾曲して延びる中心線と同心円をなす曲率で円弧状に湾曲していることを特徴とする。 The vehicular display device according to claim 2 is the vehicular display device according to claim 1, wherein each of the ridge lines of the plurality of prisms constituting the prism surface is transmitted through the translucent cover member. The image for superimposition is curved in an arc shape with a curvature that is concentric with a center line that extends in the width direction through the center in the front-rear direction.

請求項１に記載の車両用表示装置では、プリズム面が形成された透光性カバー部材によって、重畳用画像をなす光がウインドシールド側に曲げられる。このため、ミラーから透光性カバー部材に至る光路を水平側に寝かせて、その断面の高さ寸法を抑えても、透光性カバー部材からウインドシールドに至る光路を、プリズム面非形成の場合と略同じ光路とすることが可能となる。ミラーから透光性カバー部材に至る光路の断面の高さ寸法を抑えれば、ミラーおよび表示源の高さ寸法を小さくして車両用表示装置を小型化することができる。一方で、透光性カバー部材からウインドシールドに至る光路が、プリズム面非形成の場合と略同じ光路であれば、両者間で、ウインドシールドへの重畳用画像の投影サイズも略同サイズとなる。つまり、請求項１に記載の車両用表示装置によれば、ウインドシールドへの重畳用画像の投影サイズを維持しつつ車両用表示装置を小型化することができる。そして、請求項１に記載の車両用表示装置では、透光性カバー部材の透過時における重畳用画像が扇型に湾曲した形状を有するとともに、プリズムの稜線が、その扇型の曲率に応じた曲率で湾曲している。重畳用画像をなす光は、プリズム面付きの透光性カバー部材を透過する際に、プリズムの稜線と直交する方向に屈折する。請求項１に記載の車両用表示装置では、その稜線が上記のように湾曲しているために、ウインドシールド上での拡大方向と、ウインドシールド上の投影像の上下方向、延いてはその虚像の上下方向との間の不一致が低減される。その結果、虚像における、意図した形状からの歪みが低減される。以上のように、請求項１に記載の車両用表示装置によれば、小型化が図られつつも、虚像における、意図した形状からの歪みが低減されることとなる。 In the vehicle display device according to the first aspect, the light forming the superimposing image is bent toward the windshield by the translucent cover member on which the prism surface is formed. Therefore, even if the optical path from the mirror to the translucent cover member is laid horizontally and the height of the cross section is suppressed, the optical path from the translucent cover member to the windshield is not formed on the prism surface. It is possible to have substantially the same optical path. If the height dimension of the cross section of the optical path from the mirror to the translucent cover member is suppressed, the height of the mirror and the display source can be reduced and the vehicle display device can be miniaturized. On the other hand, if the optical path from the translucent cover member to the windshield is substantially the same as that in the case where the prism surface is not formed, the projection size of the image for superimposing on the windshield is also approximately the same between the two. . That is, according to the vehicle display device of the first aspect, the vehicle display device can be reduced in size while maintaining the projection size of the image to be superimposed on the windshield. In the vehicle display device according to claim 1, the superimposing image at the time of transmission through the translucent cover member has a shape curved in a fan shape, and the ridge line of the prism corresponds to the curvature of the fan shape. Curved with curvature. The light forming the superimposing image is refracted in a direction perpendicular to the ridgeline of the prism when passing through the light-transmitting cover member with the prism surface. In the vehicular display device according to claim 1, since the ridgeline is curved as described above, the enlargement direction on the windshield, the vertical direction of the projected image on the windshield, and the virtual image thereof. The discrepancy between the vertical direction of the two is reduced. As a result, distortion from the intended shape in the virtual image is reduced. As described above, according to the vehicle display device of the first aspect, the distortion from the intended shape in the virtual image is reduced while the size is reduced.

請求項２に記載の車両用表示装置によれば、複数のプリズムの稜線それぞれが、透光性カバー部材の透過時における重畳用画像の中心線と同心円をなす円弧状に湾曲している。これにより、複数のプリズムそれぞれでの屈折方向が揃えられることから、以って、虚像における、意図した形状からの歪みが一層低減されることとなる。 According to the vehicle display device of the second aspect, each of the ridge lines of the plurality of prisms is curved in an arc shape that is concentric with the center line of the superimposing image when transmitted through the translucent cover member. Thereby, since the refraction directions of the plurality of prisms are aligned, the distortion of the virtual image from the intended shape is further reduced.

本発明の車両用表示装置の一実施形態にかかるＨＵＤ装置を示す図である。It is a figure which shows the HUD apparatus concerning one Embodiment of the display apparatus for vehicles of this invention. ウインドシールド上での歪みを打ち消すように重畳用画像が予め変形されている様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the image for superimposition is deform | transformed previously so that the distortion on a windshield may be negated. 図２に示されているプリズム面における各プリズムの稜線を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the ridgeline of each prism in the prism surface shown by FIG. ウインドシールド上での拡大方向と、虚像の上下方向との一致を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the agreement with the expansion direction on a windshield, and the up-down direction of a virtual image. 透光性カバー部材における各プリズムの稜線が、車両の幅方向に直線状に延びていた場合の、ウインドシールド上での重畳用画像の拡大方向を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the expansion direction of the image for superimposition on a windshield when the ridgeline of each prism in the translucent cover member has extended linearly in the width direction of the vehicle. 一従来例としてのＨＵＤ装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the HUD apparatus as one prior art example. 透光性カバー部材の上面にプリズム面が形成されたＨＵＤ装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the HUD apparatus by which the prism surface was formed in the upper surface of a translucent cover member.

本発明の車両用表示装置の一実施形態にかかるＨＵＤ装置を図１〜４を参照して説明する。 A HUD device according to an embodiment of a vehicle display device of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１は、本発明の車両用表示装置の一実施形態にかかるＨＵＤ装置を示す図である。この図１に示されているＨＵＤ装置１は、ケース１１と、表示源１２と、非球面ミラー１３と、を備えている。また、ケース１１における、インストルメントパネルＩＰの開口ＩＰａに重なる部分には、透光性カバー部材１４が嵌め込まれている。表示源１２は、ここでは特定しないが、液晶ディスプレイやＣＲＴ等の表示装置が一例として挙げられる。また、透光性カバー部材１４は、ガラス製や透明樹脂製のカバーが一例として挙げられる。 FIG. 1 is a diagram showing a HUD device according to an embodiment of a vehicle display device of the present invention. The HUD device 1 shown in FIG. 1 includes a case 11, a display source 12, and an aspherical mirror 13. Further, a translucent cover member 14 is fitted into a portion of the case 11 that overlaps the opening IPa of the instrument panel IP. Although the display source 12 is not specified here, a display device such as a liquid crystal display or a CRT is given as an example. Moreover, as for the translucent cover member 14, the cover made from glass or transparent resin is mentioned as an example.

表示源１２に表示された重畳用画像をなす光Ｌ１は、図中に破線で示されているように、非球面ミラー１３で反射され、透光性カバー部材１４を透過し、ウインドシールドＷＳへと至る。これにより、重畳用画像がウインドシールドＷＳに投影され、車内の不図示のアイポイントから、ウインドシールドＷＳ越しの前景と、重畳用画像の虚像とが重畳視認されることとなる。表示源１２が、本発明にいう表示源の一例に相当し、非球面ミラー１３が、本発明にいうミラーの一例に相当し、透光性カバー部材１４が、本発明にいう透光性カバー部材の一例に相当する。 The light L1 forming the superimposing image displayed on the display source 12 is reflected by the aspherical mirror 13 and transmitted through the translucent cover member 14 to the windshield WS, as indicated by the broken line in the figure. And so on. Thereby, the image for superimposition is projected on the windshield WS, and the foreground over the windshield WS and the virtual image of the image for superimposition are visually superposed from an eye point (not shown) in the vehicle. The display source 12 corresponds to an example of the display source according to the present invention, the aspherical mirror 13 corresponds to an example of the mirror according to the present invention, and the translucent cover member 14 corresponds to the translucent cover according to the present invention. It corresponds to an example of a member.

図１では、光Ｌ１の透過経路が拡大図Ａ１に示されている。非球面ミラー１３で反射された光Ｌ１は、透光性カバー部材６４の下面に形成されたプリズム面１５に達する。プリズム面１５は、複数のプリズム１５１が、図１中に矢印Ｄ１で示されている車両の前後方向に配列されてなる。各プリズム１５１は、その稜線１５２が、この前後方向と直交する、車両の幅方向に延びている。プリズム面１５が、本発明にいうプリズム面の一例に相当する。 In FIG. 1, the transmission path of the light L1 is shown in the enlarged view A1. The light L 1 reflected by the aspherical mirror 13 reaches the prism surface 15 formed on the lower surface of the translucent cover member 64. The prism surface 15 includes a plurality of prisms 151 arranged in the vehicle front-rear direction indicated by an arrow D1 in FIG. Each prism 151 has a ridge line 152 extending in the vehicle width direction perpendicular to the front-rear direction. The prism surface 15 corresponds to an example of a prism surface according to the present invention.

このプリズム面１５に達した光Ｌ１は、プリズム面１５を構成するプリズム１５１の傾斜面１５３に入射する。この傾斜面１５３は、車両の前方から後方にかけてウインドシールドＷＳ側に傾斜した面である。上面の法線Ｖ１₁との間になす角度を、透光性カバー部材６４への見掛け上の入射角φ１_inとすると、傾斜面１５３の法線Ｖ１₂との間になす実質上の入射角φ１_in’は、見掛け上の入射角φ１_inよりも大きくなる。その結果、光Ｌ１は、この傾斜面１５３への入射時に、仮に平面に見掛け上の入射角φ１_inで入射したと仮定したときよりも、上面の法線Ｖ１₁により近づく側へと屈折する。 The light L 1 that has reached the prism surface 15 enters the inclined surface 153 of the prism 151 that constitutes the prism surface 15. The inclined surface 153 is a surface inclined toward the windshield WS from the front to the rear of the vehicle. When the angle formed between the upper surface normal V1 ₁ and the apparent incident angle φ1 _in to the translucent cover member 64 is substantially the incident angle formed between the inclined surface 153 and the normal V1 _2. φ1 _in ′ is larger than the apparent incident angle φ1 _in . As a result, the light L1, upon entering the inclined surface 153, than if assuming that the incident at an incident angle .phi.1 _in the apparent to the plane, refracted to the side closer to the normal line V1 ₁ of the upper surface.

その後、光Ｌ１は、透光性カバー部材６４の内部を通って上面に達する。そして、光Ｌ１は、この上面の法線Ｖ１₁から離れる側に屈折し、この法線Ｖ１₁との間になす出射角φ１_outで出射する。上記の傾斜面１５３により、実質上の入射角φ１_in’が大きくなっていることから、入射時の屈折量が大きくなり、その結果、出射角φ１_outは入射角φ１_inよりも小さくなる。つまり、光Ｌ１は、プリズム面１５付きの透光性カバー部材６４を、見掛け上、上面の法線Ｖ１₁に近づく側に屈折して透過する。 Thereafter, the light L1 reaches the upper surface through the inside of the translucent cover member 64. Then, the light L1 is refracted on the side away from the normal V1 ₁ of this upper surface, and emits an output angle .phi.1 _out forming between the normal line V1 _1. Since the substantial incident angle φ1 _in ′ is increased by the inclined surface 153, the amount of refraction at the time of incidence increases, and as a result, the output angle φ1 _out becomes smaller than the incident angle φ1 _in . That is, the light L1 is a light-transmitting cover member 64 with the prism surface 15, apparently transmitted is refracted on the side closer to the normal V1 ₁ of the upper surface.

このＨＵＤ装置１では、光Ｌ１がなす重畳用画像のウインドシールドＷＳへの投影サイズＳｚ１は、透光性カバー部材１４からウインドシールドＷＳに至る光路が、次のような光路であれば、図３に示されている重畳用画像の投影サイズＳｚ５と略同サイズとなる。即ち、この光路が、図３に示されている構成における透光性カバー部材５４からウインドシールドＷＳに至る光路と略同じ光路であれば、上記の２つの投影サイズＳｚ５，Ｓｚ１が互いに略同サイズとなる。両者の光路を合わせるには、透光性カバー部材１４からの出射角φ１_outが図３に示されているプリズム面無しの透光性カバー５４からの出射角φ５_outと略同角度となればよい。この場合、透光性カバー部材１４への入射角φ１_inは、光Ｌ１を上記のような出射角φ１_outで出射させるために、プリズム面無しの透光性カバー５４への入射角φ５_inよりも大きくとられることとなる。その結果、非球面ミラー１３から透光性カバー部材１４に至る光Ｌ１の光路は水平側に寝ることとなり、その断面の高さ寸法が小さくなる。図１に示されているＨＵＤ装置１では、これを利用し、図３に示されている表示源５２や非球面ミラー５３に比べて、高さ方向について小型の表示源１２及び非球面ミラー１３が採用されている。これにより、ケース１１の、高さ方向についての小型化が図られ、延いてはＨＵＤ装置１の小型化が図られている。つまり、本実施形態のＨＵＤ装置１では、ウインドシールドＷＳへの重畳用画像の投影サイズＳｚ１を維持しつつＨＵＤ装置１の小型化が図られている。 In the HUD device 1, the projection size Sz1 of the image for superimposition formed by the light L1 onto the windshield WS is as shown in FIG. 3 if the optical path from the translucent cover member 14 to the windshield WS is as follows. Is substantially the same size as the projection size Sz5 of the superimposing image shown in FIG. That is, if this optical path is substantially the same as the optical path from the translucent cover member 54 to the windshield WS in the configuration shown in FIG. 3, the above two projection sizes Sz5 and Sz1 are substantially the same size. It becomes. In order to match the optical paths of the two, if the exit angle φ1 _out from the translucent cover member 14 is substantially the same as the exit angle φ5 _out from the translucent cover 54 without the prism surface shown in FIG. Good. In this case, the incident angle φ1 _in to the translucent cover member 14 is greater than the incident angle φ5 _in to the translucent cover 54 without a prism surface in order to emit the light L1 at the above-described output angle φ1 _out. Will be greatly increased. As a result, the optical path of the light L1 from the aspherical mirror 13 to the translucent cover member 14 lies on the horizontal side, and the height dimension of the cross section is reduced. The HUD device 1 shown in FIG. 1 utilizes this, and the display source 12 and the aspherical mirror 13 that are smaller in the height direction than the display source 52 and the aspherical mirror 53 shown in FIG. Is adopted. Thereby, size reduction of the case 11 about a height direction is achieved, and size reduction of the HUD apparatus 1 is achieved by extension. That is, in the HUD device 1 of the present embodiment, the HUD device 1 is downsized while maintaining the projection size Sz1 of the image for superimposition on the windshield WS.

ここで、本実施形態では、ウインドシールドＷＳの曲面形状に起因する投影像の歪みを打ち消して、この投影像の虚像が意図した形状となるように、投影前の重畳用画像の形状が、次のように予め変形されている。 Here, in this embodiment, the shape of the image for superimposition before projection is the following so that the distortion of the projected image due to the curved shape of the windshield WS is canceled and the virtual image of the projected image becomes the intended shape. As shown in FIG.

図２は、ウインドシールド上での歪みを打ち消すように重畳用画像が予め変形されている様子を示す模式図である。図２（Ａ）には、重畳用画像をなす光Ｌ１の光路が示されており、図２（Ｂ）には、予め変形された重畳用画像の、透光性カバー部材１４の透過時における透過画像Ｇ１₃の形状が示されている。尚、図２では、図を見易いものとするために、投影像Ｇ１₁の意図する形状を矩形状としている。ウインドシールドＷＳの曲面形状に起因する投影像Ｇ１₁の歪みは、図２（Ｂ）に一点鎖線で描かれた歪み画像Ｇ１₁’における歪みのように、像の左右両端が上方へとつり上がった逆扇型の湾曲歪みとなる。このため、この逆扇型の湾曲歪みを打ち消すように、透過画像Ｇ１₃の形状は、ウインドシールドＷＳの曲面形状に応じた曲率で、車両の幅方向に扇型に湾曲した形状となっている。これにより、ウインドシールドＷＳ上の投影像Ｇ１₁、延いては、ドライバーＤＲのアイポイントから見える虚像Ｇ１₂の形状が意図した形状となるように図られている。本実施形態では、表示源１２に表示される重畳用画像が、このような扇型に変形した形状となっている。尚、透過画像Ｇ１₃を変形させる方法は、表示源１２に変形した画像を表示する方法に限るものではなく、例えば、透光性カバー部材１４へと光Ｌ１を反射するミラーを球面ミラーとすることで透過画像Ｇ１₃を変形させる方法等であってもよい。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which the superimposing image is deformed in advance so as to cancel the distortion on the windshield. FIG. 2A shows the optical path of the light L1 forming the superimposing image, and FIG. 2B shows the preliminarily deformed superimposing image when it is transmitted through the translucent cover member 14. the shape of the transmitted image G1 ₃ is shown. In FIG. 2, in order to make easy to see the figure, the intended shape of the projected image G1 ₁ rectangular. The distortion of the projected image G1 ₁ due to the curved shape of the windshield WS is such that the left and right ends of the image are lifted upward like the distortion in the distorted image G1 ₁ ′ drawn by the one-dot chain line in FIG. It becomes a reverse fan type curve distortion. Therefore, to cancel the curvature distortion of the reverse sector-shape of the transmission image G1 ₃ is a curvature corresponding to the curved shape of the windshield WS, has a shape which is curved in a fan-type in the width direction of the vehicle . As a result, the projected image G1 ₁ on the windshield WS and, in turn, the shape of the virtual image G1 _{2 that} can be seen from the eye point of the driver DR are designed to be the intended shape. In the present embodiment, the superimposing image displayed on the display source 12 has a shape deformed into such a fan shape. A method of deforming the transmitted image G1 ₃ is not limited to the method of displaying an image obtained by deforming the display source 12, for example, a mirror for reflecting the light L1 to the translucent cover member 14 and the spherical mirror it may be a method such as deforming the transmission image G1 ₃ by.

さらに、ウインドシールドＷＳ上では意図した形状となる投影像の虚像の上下方向と、プリズム面１５によるウインドシールドＷＳ上での拡大方向とを一致させるべく、本実施形態では各プリズム１５１の稜線１５２が次のような形状となっている。 Further, in this embodiment, the ridgeline 152 of each prism 151 is formed so that the vertical direction of the virtual image of the projected image having the intended shape on the windshield WS matches the enlargement direction on the windshield WS by the prism surface 15. It has the following shape.

図３は、図２に示されているプリズム面における各プリズムの稜線を模式的に示す図である。図３（Ａ）に示されているように、複数のプリズム１５１の稜線１５２は、湾曲した形状となっている。プリズム面１５を構成するこれら複数の稜線１５２それぞれの湾曲は、扇形に湾曲した透過画像Ｇ１₃の曲率に応じた次のような曲率での湾曲となっている。即ち、各稜線１５２は、透過画像Ｇ１₃の、矢印Ｄ１が示す車両の前後方向中心を通り車両の幅方向に湾曲して延びる中心線Ｍと同心円をなす曲率で円弧状に湾曲している。図３（Ｂ）には、湾曲形状の透過画像Ｇ１₃における上下方向に延びる３つの切断線Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄそれぞれの断面が示されている。上記のように、稜線１５２の曲率が、透過画像Ｇ１₃の中心線Ｍと同心円をなす曲率となっていることから、これら３つの断面に示されるプリズム１５１の形状は同じ形状となり、その形状は、稜線１５２の法線方向の断面形状となる。これら３つの断面からも分かるように、稜線１５２の法線は、透過画像Ｇ１₃の上下方向と略一致する。その結果、ウインドシールドＷＳ上での投影像の虚像の上下方向と、プリズム面１５によるウインドシールドＷＳ上での拡大方向とが次のように略一致することとなる。 FIG. 3 is a diagram schematically showing the ridge line of each prism on the prism surface shown in FIG. As shown in FIG. 3A, the ridge lines 152 of the plurality of prisms 151 have a curved shape. Curvature of the plurality of ridge 152 respectively constituting the prism surface 15 has a curvature in the following curvature corresponding to the curvature of the transmission image G1 ₃ curved in a fan shape. That is, each ridge 152, the transmission image G1 _3, is curved in an arc shape with a curvature which forms a center line M and concentrically extending curved in the width direction of the street vehicle longitudinal center of the vehicle indicated by the arrow D1. FIG. 3 (B), three cut lines B-B extending in the vertical direction in the transmission image G1 ₃ of the curved shape, C-C, has been shown to D-D respectively of the cross-section. As described above, the curvature of the ridge 152, since it has a curvature which forms a center line M and concentric transmission images G1 _3, the shape of the prism 151 becomes the same shape shown in these three section, the shape The cross-sectional shape in the normal direction of the ridge line 152 is obtained. As can be seen from these three cross-normal of ridge 152, substantially coincides with the vertical direction of the transmission image G1 _3. As a result, the vertical direction of the virtual image of the projected image on the windshield WS substantially coincides with the enlargement direction on the windshield WS by the prism surface 15 as follows.

図４は、ウインドシールド上での拡大方向と、虚像の上下方向との一致を示した模式図である。図４には、意図した形状（ここでは矩形状）の虚像Ｇ１₂と、プリズム１５１の稜線１５２をウインドシールドＷＳ上に投影したと仮定したときの投影線１５２’とが、重ねられて示されている。上記のように湾曲した稜線１５２の、ウインドシールドＷＳ上での投影線１５２’は、ウインドシールドＷＳの曲面形状による変形を受けて、幅方向に延びる直線となる。ウインドシールドＷＳ上での拡大方向は、透光性カバー部材１４での上述した屈折方向から、図中に矢印Ｄ２で示されているように稜線１５２の投影線１５２’の法線方向となる。その結果、この拡大方向と、虚像Ｇ１₂の上下方向とが略一致することとなる。 FIG. 4 is a schematic diagram showing coincidence between the enlargement direction on the windshield and the vertical direction of the virtual image. 4 shows a virtual image G1 ₂ intended shape (here a rectangular shape), the ridge 152 of the prism 151 and projected onto the windshield WS and the projection line 152 'when it is assumed, but is shown superimposed ing. The projection line 152 ′ of the curved ridge line 152 on the windshield WS as described above is deformed by the curved shape of the windshield WS and becomes a straight line extending in the width direction. The expansion direction on the windshield WS is the normal direction of the projection line 152 ′ of the ridge line 152 as indicated by the arrow D2 from the above-described refraction direction of the translucent cover member 14. As a result, the the this expanding direction, the vertical direction of the virtual image G1 ₂ substantially coincides.

ここで、本実施形態に対する比較例として、透光性カバー部材における各プリズムの稜線が、車両の幅方向に直線状に延びていた場合の、ウインドシールドＷＳ上での重畳用画像の拡大方向について説明する。 Here, as a comparative example with respect to the present embodiment, with respect to the enlargement direction of the image for superimposition on the windshield WS when the ridge line of each prism in the translucent cover member extends linearly in the vehicle width direction. explain.

図５は、透光性カバー部材における各プリズムの稜線が、車両の幅方向に直線状に延びていた場合の、ウインドシールドＷＳ上での重畳用画像の拡大方向を示す模式図である。図５には、意図した形状（ここでは矩形状）の虚像Ｇ１₂’と、直線状に延びる稜線をウインドシールドＷＳ上に投影したと仮定したときの投影線１５２”とが、重ねられて示されている。直線状に延びた稜線の投影線１５２”は、ウインドシールドＷＳの曲面形状に応じて湾曲した形状となる。ウインドシールドＷＳ上での拡大方向は、透光性カバー部材での上述した屈折方向から、図中に矢印Ｄ３で示されているように投影線１５２”の法線方向となる。その結果、図５の比較例では、この拡大方向と、虚像Ｇ１₂’の上下方向との間に不一致が生じ、矩形状になるべき虚像Ｇ１₂の形状に歪みが生じる恐れがある。 FIG. 5 is a schematic diagram showing an enlargement direction of the image for superimposition on the windshield WS when the ridge lines of the prisms in the translucent cover member extend linearly in the vehicle width direction. FIG. 5 shows a virtual image G1 ₂ ′ having an intended shape (here rectangular shape) and a projection line 152 ″ when it is assumed that a linearly extending ridge line is projected onto the windshield WS. The projection line 152 ″ of the ridge line extending linearly has a curved shape according to the curved surface shape of the windshield WS. The enlargement direction on the windshield WS is the normal direction of the projection line 152 ″ as indicated by the arrow D3 in the drawing from the above-described refraction direction of the translucent cover member. In the comparative example of 5, the discrepancy between the enlargement direction and the vertical direction of the virtual image G1 ₂ ′ may occur, and the shape of the virtual image G1 ₂ that should be rectangular may be distorted.

これに対し、本実施形態の車両用表示装置１によれば、上述したように、ウインドシールドＷＳ上での拡大方向と、虚像Ｇ１₂の上下方向とが略一致することとなる。これにより、虚像Ｇ１₂における、意図した形状からの歪みが低減される。このように、本実施形態の車両用表示装置１によれば、透光性カバー部材１４へのプリズム面１５の形成により小型化が図られつつも、虚像Ｇ１₂における、意図した形状からの歪みが低減されることとなる。 In contrast, according to the vehicle display device 1 of the present embodiment, as described above, so that the the enlarged direction on the windshield WS, and the vertical direction of the virtual image G1 ₂ substantially coincides. Thus, the virtual image G1 _2, distortion from the intended shape is reduced. Thus, according to the vehicle display device 1 of the present embodiment, while downsizing is achieved by the formation of the prism surface 15 of the translucent cover member 14 also, in the virtual image G1 _2, distortion from the intended shape Will be reduced.

また、本実施形態の車両用表示装置１によれば、複数のプリズム１５１の稜線１５２それぞれが、透光性カバー部材１４の透過時における透過画像Ｇ１₃の中心線Ｍと同心円をなす円弧状に湾曲している。これにより、複数のプリズム１５１それぞれでの屈折方向が揃えられることから、以って、虚像における、意図した形状からの歪みが一層低減されることとなる。 According to the vehicle display device 1 of the present embodiment, each ridge 152 of the plurality of prisms 151, arcuate forming the center line M and concentric transmission images G1 ₃ during transmission of the translucent cover member 14 It is curved. Thereby, since the refraction direction in each of the plurality of prisms 151 is made uniform, the distortion from the intended shape in the virtual image is further reduced.

尚、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 In addition, embodiment mentioned above only showed the typical form of this invention, and this invention is not limited to embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、上記の実施形態では、透光性カバー部材１４の、非球面ミラー１３側を向いた下面にプリズム面１５が形成された形態が例示されている。しかしながら、プリズム面１５の形成場所は、透光性カバー部材１４の下面に限るものではなく、例えばウインドシールドＷＳ側を向いた上面であってもよい。 For example, in the above-described embodiment, a mode in which the prism surface 15 is formed on the lower surface of the translucent cover member 14 facing the aspherical mirror 13 side is illustrated. However, the formation location of the prism surface 15 is not limited to the lower surface of the translucent cover member 14, and may be the upper surface facing the windshield WS, for example.

また、上記の実施形態では、重畳用画像を１つの非球面ミラー１３での反射によりウインドシールドＷＳへ投影する形態が例示されている。しかしながら、反射に使われるミラーは、非球面ミラーに限らず、例えば球面ミラー等であってもよい。また、表示源１２からウインドシールドＷＳへと至る光路も、１つのミラーでの反射による光路に限らず、例えば複数のミラーでの反射により光が導かれる光路であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the superimposing image is projected onto the windshield WS by reflection by one aspherical mirror 13 is illustrated. However, the mirror used for reflection is not limited to an aspherical mirror, and may be a spherical mirror, for example. In addition, the optical path from the display source 12 to the windshield WS is not limited to the optical path reflected by one mirror, but may be an optical path in which light is guided by reflection by a plurality of mirrors, for example.

１ＨＵＤ装置（車両用表示装置の一実施形態）
１１ケース
１２表示源（表示源の一例）
１３非球面ミラー（ミラーの一例）
１４透光性カバー部材（透光性カバー部材の一例）
１５プリズム面（プリズム面の一例）
１５１プリズム（プリズムの一例）
１５２稜線
１５３傾斜面 1 HUD device (one embodiment of vehicle display device)
11 Case 12 Display source (an example of display source)
13 Aspherical mirror (an example of a mirror)
14 Translucent cover member (an example of a translucent cover member)
15 Prism surface (example of prism surface)
151 Prism (an example of a prism)
152 Ridge 153 Slope

Claims

The foreground of the vehicle that is viewed through the windshield from an eye point inside the vehicle by reflecting the image for superimposition displayed on the display source with a mirror and projecting it on the windshield having a curved surface shape of the vehicle And a vehicular display device that visually superimposes the virtual image of the image for superimposition projected on the windshield,
On the optical path from the mirror to the windshield, a translucent cover member that transmits the light forming the superimposing image is disposed,
A prism surface in which a plurality of prisms whose ridgelines extend in the width direction of the vehicle are arranged in the front-rear direction of the vehicle is formed on the surface on the windshield side or the surface on the mirror side of the translucent cover member. And
The image for superimposition at the time of transmission of the translucent cover member has a shape curved in a fan shape in the width direction with a curvature according to the curved surface shape,
The vehicle display device, wherein a ridge line of the prism is curved in the width direction with a curvature corresponding to the curvature.

Each of the ridge lines of the plurality of prisms constituting the prism surface is concentric with a center line extending in the width direction through the center in the front-rear direction of the superimposing image at the time of transmission through the translucent cover member. The vehicular display device according to claim 1, wherein the vehicular display device is curved in an arc shape with a curvature.