JP6136884B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、フロントウインドシールド及びインストルメントパネルを有する車両において、インストルメントパネル内に搭載される車両用表示装置に関する。

従来、第１表示エリアと、第２表示エリアとを有する表示器と備える車両用表示装置が知られている。例えば特許文献１に記載の車両用表示装置では、２つの表示面に表示される表示像の一方を車両のフロントウインドシールドに投射し、他方をインストルメントパネル内のディスプレイであるハーフミラーに投射する。このハーフミラーは、背景としてのメータ表示板からの透過光と重ね合わせて表示するものであるが、変形例として両面透過しない単なるミラー、すなわち背景の透過を規制するミラーが開示されている。

特開２００６−１０３５８９号公報

さて、本発明者らは、２つの表示面のうち、第２表示エリアに表示される第２表示像を車両のフロントウインドシールドに投射して、第１虚像を車両内から視認可能に表示すると共に、第１表示エリアに表示される第１表示像をコンバイナに投射し、第１虚像を車両内から視認可能に表示する技術に想到した。

ところが、限られたスペースしかないインストルメントパネル内に搭載される車両用表示装置により、各虚像を車両内から視認可能とする。そのためには、視認領域とフロントウインドシールド又はコンバイナとの位置関係により、表示器側からフロントウインドシールド又はコンバイナに投影すべき角度が決まるため、２つの光学系が干渉しないようレイアウトすることが難しい。そして、かかるレイアウトにおいて、表示面上における第１表示像と第２表示像とについて、特許文献１に矢印で示されるように上方向が同じであると、車両乗員から視認可能な各虚像は、上方向が異なる蓋然性が高い。その結果、虚像を視認し難いばかりか、違和感も覚えることとなる。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、虚像を視認し易い車両用表示装置を提供することにある。

開示される発明のひとつは、フロントウインドシールド及びインストルメントパネルを有する車両において、インストルメントパネル内に搭載される車両用表示装置であって、第１表示エリアと、第２表示エリアとに区画される表示面を有する表示器と、車両内に配置されるコンバイナと、第１表示エリアに表示される第１表示像をコンバイナに投射することにより、第１虚像を車両内から視認可能に表示する第１光学系と、第２表示エリアに表示される第２表示像を、フロントウインドシールドに投射することにより、第２虚像を車両内から視認可能に表示する第２光学系と、表示器の同一の表示面上において、第２表示像の上方向と、第１表示像の上方向とが異なるように第１表示像及び第２表示像を表示する制御手段と、を備え、コンバイナは、インストルメントパネル上に配置され、第２光学系は、第２表示像を、フロントウインドシールドにおけるコンバイナよりも上方箇所に投射することを特徴とする。

このような発明によると、車両内から視認可能に表示される第２虚像が投射されるフロントウインドシールドと、車両内から視認可能に表示される第１虚像が投射されるコンバイナとの少なくとも一方に、２種類の虚像を表示できる。これによれば、フロントウインドシールドとコンバイナとのそれぞれの特徴を活用した表示状態を制御することにより、様々な状況で、視認し易い虚像を表示できる。また、第１表示エリアにおける第１表示像と第２表示エリアにおける第２表示像とについて、上方向が異なる。これによれば、インストルメントパネル内に搭載される車両用表示装置であっても、車両乗員から視認される２種類の虚像の上方向を合わせることが可能となる。以上より、虚像を視認し易い車両用表示装置を提供することができる。

加えて、開示される発明の他のひとつでは、コンバイナは、車両内から視認可能な背景の透過を規制する。

このような発明によると、コンバイナによる車両内から視認可能な背景の透過の規制のため、第１虚像を高コントラストで表示できる。一方、第２虚像は、背景と重ねて表示できる。以上より、フロントウインドシールドとコンバイナとのそれぞれの特徴を活用し、様々な状況で、視認し易い虚像を表示できる。

加えて、開示される発明の他のひとつでは、制御手段は、第１表示像の上方向を、表示面の長手方向又は短手方向と一致し、第２表示像の上方向を、表示面の長手方向に対して斜め方向に制御することを可能とする。

このような発明によると、表示面において、上方向が画素の配列方向である長手方向又は短手方向と一致する第１表示像は、高画質でコンバイナに投射される。したがって、背景の透過を規制することによってコントラストが高いために、画質の良し悪しが目立つコンバイナにおいて、車両乗員は高画質の第１虚像を視認可能となる。一方、表示面において、上方向が長手方向の向きに対して斜め方向である第２表示像は、フロントウインドシールドに投射される。したがって、背景と重なることでコントラストが低くなるために、画質の良し悪しが目立ち難いフロントウインドシールドにおいて、車両乗員は、第１虚像よりも低画質であるものの、第１虚像と上方向を合わせた第２虚像を視認可能となる。以上より、虚像を視認し易い車両用表示装置を提供することができる。

第１実施形態における車両用表示装置の車両への搭載状態を示す模式図である。 第１実施形態における車両用表示装置の一部及びフロントウインドシールドを示す側面図である。 第１実施形態における車両用表示装置の一部を示す斜視図である。 第１実施形態における車両用表示装置の一部を示す上面図である。 第１実施形態における第１表示像及び第２表示像等を説明するための、表示面を示す正面図である。 第１実施形態における表示器、及びフード等を示す斜視図である。 第１実施形態におけるコンバイナを示す斜視図である。 第１実施形態におけるコンバイナの回動を説明するための斜視図である。 第１実施形態において表示される第１虚像及び第２虚像の例を示す図である。 第１実施形態における制御回路を説明するためのブロック図である。 第１実施形態における制御回路の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態において表示される第１虚像及び第２虚像の例を示す図である。 第３実施形態における第１表示像及び第２表示像等を説明するための、表示面を示す正面図である。 第３実施形態において表示される第１虚像及び第２虚像の例を示す図である。 第４実施形態における制御回路の動作を示すフローチャートである。 第４実施形態において表示される第１虚像及び第２虚像の例を示す図である。 第５実施形態における制御回路の動作を示すフローチャートである。 第５実施形態において表示される虚像の例を示す図であって、（ａ）第１虚像が表示される場合、（ｂ）第２虚像が表示される場合である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態による車両用表示装置１００は、フロントウインドシールド３及びインストルメントパネル４を有する車両２において、当該インストルメントパネル４内に搭載されている。車両用表示装置１００は、視認領域５内にアイポイント６がある車両乗員に、虚像７，８を車両２内から視認させることで、車両乗員は、車速、燃料残量等の車両状態値、若しくは道路情報、安全情報、又は視界補助情報等の車両情報画像を、認識することができる。

車両２のフロントウインドシールド３は、透光性のガラス基材等からなる板状に形成されており、車両２と一体に保持されている。フロントウインドシールド３の車両後方側の面は、車両用表示装置１００から投射される表示像１４，１６が光として投影される投影面３ａを、湾曲する凹面状又は平坦な平面状等に形成している。なお、フロントウインドシールド３は、車両後方側の投影面３ａと車両前方側の面とで、光路差を抑制するための角度差を有するものであってもよいし、あるいは蒸着膜ないしはフィルム等を投影面３ａに設けたものであってもよい。また、車両２のインストルメントパネル４は、車両２内において、フロントウインドシールド３に対して車両下方に取り付けられており、合成樹脂等の遮光性の部材により外装が形成されている。

車両用表示装置１００では、第１虚像７と第２虚像８との２種類の虚像が、車両２内から視認可能に表示される。第１虚像７は、表示器１０の第１表示エリア１２ｂに表示される第１表示像１４が、第１光学系３０によって車両用表示装置１００のコンバイナ２０に投射されることで、車両２内から視認される虚像である。補足すれば、コンバイナ２０に対して車両前方に結像される第１虚像７が、コンバイナ２０に対して車両後方の視認領域５から視認可能に表示される。第２虚像８は、表示器１０の第２表示エリア１２ｃに表示される第２表示像１６が、第２光学系４０によってフロントウインドシールド３に投射されることで、車両２内から視認される虚像である。補足すれば、フロントウインドシールド３に対して車両前方に結像される第２虚像８が、フロントウインドシールド３に対して車両後方の視認領域５から視認可能に表示される。なお、図１において、第１虚像７の上方向、及び第２虚像８の上方向を、矢印（ベクトル）として示した。

視認領域５は、車両２内において、各虚像７，８を視認可能とする領域である。座席９に着席した車両乗員のアイポイント６が存在可能な空間領域であるアイリプスを考慮して、視認領域５が設計されている。

ここで、本実施形態における車両前方とは、座席９に着席した車両乗員が向く方向を示す。車両後方とは、車両前方の反対方向を示す。車両下方とは、車両２が平地にあるときに重力の生ずる方向を示す。車両上方とは、車両下方の反対方向を示す。車両左方とは、車両前方を向く車両乗員から見た左の方向を示し、車両右側とは、車両前方を向く車両乗員から見た右の方向を示す。

また、本実施形態における像の上方向とは、当該像の視認者が、当該視認者の頭側を当該像の上方向に合わせた場合に最も違和感少なく視認できる方向を示す。

以下、車両用表示装置１００の具体的構成を、詳細に説明する。車両用表示装置１００は、表示器１０、コンバイナ２０、第１光学系３０、第２光学系４０、及び制御回路５０等を備えている。

表示器１０は、図２〜６に示すように、内部の光源（図示しない）からの光源光を、表示器表面に設けられた液晶パネル１２に向けて投射する。図５に示すように、液晶パネル１２は、２次元方向に液晶画素（詳細は図示しない）が配列されて長方形の表示面１２ａを形成している。そして、液晶パネル１２は、後述する制御回路５０と電気的に接続されて、各液晶画素をコントロールすることにより、表示像１４，１６を形成可能となっている。表示面１２ａは、第１表示エリア１２ｂと、第２表示エリア１２ｃとに区画されている。すなわち、表示面１２ａの面積を長手方向に仮想的に分割することで、第１表示エリア１２ｂ及び第２表示エリア１２ｃが設定されており、第１表示エリア１２ｂは第１表示像１４を表示し、第２表示エリア１２ｃは第２表示像１６を表示する。このように、１つの表示器１０の同一表示面１２ａ上に、２つの表示像１４，１６が表示される。ここで、本実施形態における液晶パネル１２の表示面１２ａのサイズは、例えば９２．１６ｍｍ×３４．５６ｍｍ（３．９インチ）であり、液晶画素数は、例えば１２８０ドット×４８０ドットである。

表示面１２ａのうち、長手方向の一端を含む、例えば４６．０８ｍｍ×３４．５６ｍｍが第１表示エリア１２ｂに設定されている。例えば、長手方向の一端から他端に向かう１０．００ｍｍの位置Ｐ１が、後に詳述するコンバイナの反射面の中心部に対応している。第１表示像１４は、例えば、位置Ｐ１を像の中央として、像の上方向Ｕ１を、長手方向の一端に向かって表示される。さらに、第１表示像１４は、図５のように表示器１０の外側から表示面１２ａを見ると、像の左右方向を反転して表示されている。

他方、表示面１２ａにおいて第１表示エリア１２ｂを除く部分である、長手方向の他端を含む、例えば４６．０８ｍｍ×３４．５６ｍｍが、第２表示エリア１２ｃに設定されている。例えば、長手方向の他端から一端に向かう２７．０４ｍｍの位置Ｐ２が、フロントウインドシールド３における投影箇所の中央に対応した位置となる。第２表示像１６は、例えば、位置Ｐ２を像の中央として表示される。制御回路５０の制御により、第２表示像１６の上方向Ｕ２は、第１表示像１４の上方向Ｕ１と異なっている。Ｕ１とＵ２のなす角は、例えば９４．９５°となっている。なお、図５において、各表示像１４，１６の上方向Ｕ１，Ｕ２を矢印（ベクトル）として仮想的に示した。

そして、表示器１０は、表示面１２ａの長手方向を車両前方及び車両後方に合わせて、かつ車両上方へ傾斜を設けて配置されている。また、第１表示エリア１２ｂが含まれる長手方向の一端が車両後方側に位置し、第２表示エリア１２ｃが含まれる他端が車両前方側に位置する。

このように表示器１０により表示される第１表示像１４は、光として第１光学系３０に向けて投射され、第２表示像１６は、光として第２光学系４０に向けて投射されるようになっている。

第１光学系３０は、図２〜４，６に示すように、第１表示エリア１２ｂに表示される第１表示像１４をコンバイナ２０に投射することにより、第１虚像７を車両２内から視認可能に表示するための光学系である。第１光学系３０は、１枚のミラー３２、及びフード３４を有している。

ミラー３２は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面３２ａとしてアルミニウムを蒸着させること等により、形成されている。反射面３２ａは、滑らかな平面状に形成されている。かかる形状により、ミラー３２は、第１表示エリア１２ｂからの第１表示像１４を光として、コンバイナ２０の反射面２２ａに向けて反射する。

フード３４は、図６に示すように、第１表示エリア１２ｂとミラー３２の間に配置されており、合成樹脂等により形成されている。フード３４は、ミラー３２を表示器１０に固定すると共に、第１表示エリア１２ｂからの光がミラー３２以外の方向へ行かないよう、換言すれば第２光学系４０との干渉を避けるため、光を遮光・吸収可能となっている。

コンバイナ２０は、図２〜４，７，８に示すように、インストルメントパネル４上に配置され、車両２内から視認可能な背景の透過を規制する。特に第１実施形態のコンバイナ２０は、図７に示すように、第１光学系３０からの光を反射する反射面２２ａを有する透光部２２と、透光部２２において反射面２２ａの反対側に形成され、車両２内から視認可能な背景を遮光する暗色部とを有している。

具体的に、透光部２２は、透光性の合成樹脂ないしはガラス等により板状に形成される透光性の部材であって、ミラー３２及び視認領域５と対向する側に、反射面２２ａが形成されている。反射面２２ａは、透光部２２の中心部が凹む凹面として、滑らかな曲面状に形成されている。かかる形状により、透光部２２は、第１光学系３０からの光を、視認領域５に向けて反射する。なお、反射面２２ａには、光の反射率を調整する誘電体多層膜等のコーティングが施されていてもよい。

暗色部２４は、暗色の合成樹脂等により板状に形成される遮光性の部材であって、透光部２２において反射面２２ａの反対側に、透光部２２の全面に密着するように一体的に形成されている。暗色部２４は、車両前方の車外からフロントウインドシールド３を通してコンバイナ２０に入射する背景の光が、車両後方に向かうことを遮光することで、車両乗員から見てコンバイナ２０の車両前方に表示される第１虚像７のコントラストを高める。また、暗色部２４は、反射面２２ａを反射せず透過する光を吸収する。特に、第１実施形態の暗色部は、例えば、インストルメントパネル４と同色の黒色に形成されている。

車両２のインストルメントパネル４は、インストルメントパネル４内のミラー３２又は４２とインストルメントパネル４上のコンバイナ２０との間に、光を通すための通し穴４ａを有している。そして、コンバイナ２０は、その根元側に制御回路５０と電気的に接続された回動機構２６を有しており、インストルメントパネル４側に回動可能となっている。例えば、車両２のエンジンスイッチ６１がオフ時に、図８に示すように、かかる回動により、コンバイナ２０がインストルメントパネル４の通し穴をふさぐと、暗色部２４がカバーとして機能する。また、エンジンスイッチ６１のオン時には、エンジンスイッチ６１のオフ時にインストルメントパネル４の穴を塞いでいたコンバイナ２０が、回動機構２６によりフロントウインドシールド３側に回動して、立ち上がる。

第２光学系４０は、図２〜４，６に示すように、第２表示エリア１２ｃに表示される第２表示像１６をフロントウインドシールド３に投射することにより、第２虚像８を車両２内から視認可能に表示するための光学系である。第２光学系４０は、複数のミラー４２，４４，４６、及びフード４８を有している。

ミラー４２は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面４２ａとしてアルミニウムを蒸着させること等により、形成されている。反射面４２ａは、滑らかな平面状に形成されている。かかる形状により、ミラー４２は、第２表示エリア１２ｃからの第２表示像１６を光として、ミラー４４に向けて反射する。ここで、ミラー４２は、車両左方かつ車両下方かつ車両後方に向いて配置されている。そして、ミラー４２の反射方向は、第１光学系３０のミラー３２からコンバイナ２０までの光の経路を遮ることを避けるため、車両左方であって斜め方向となっている。

フード４８は、図６に示すように、第２表示エリア１２ｃとミラー４２の間に配置されており、合成樹脂等により形成されている。フード４８は、ミラー４２を表示器に固定すると共に、第２表示エリア１２ｃからの光がミラー４２以外の方向へ行かないよう、換言すれば第１光学系３０との干渉を避けるため、光を遮光・吸収可能となっている。

ミラー４４は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面４４ａとしてアルミニウムを蒸着させること等により、形成されている。反射面４４ａは、滑らかな平面状に形成されている。かかる形状により、ミラー４４は、ミラー４２からの光を、ミラー４６に向けて反射する。ここで、ミラー４４は、車両右方かつ車両下方かつ車両前方に向いて配置されている。そして、ミラー４４の反射方向は、車両右方であって斜め方向となっている。

ミラー４６は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面４６ａとしてアルミニウムを蒸着させること等により、形成されている。反射面４６ａは、ミラー４６の中心部が凹む凹面として、滑らかな曲面状に形成されている。かかる形状により、ミラー４６は、ミラー４４からの光を、フロントウインドシールド３におけるコンバイナ２０よりも上方箇所に向けて反射すると共に、第２虚像８の結像状態を調整する。ここで、ミラー４６は、車両左方かつ車両上方かつ車両後方に向いて配置されている。また、ミラー４６の中心部は、コンバイナ２０の中心部に対して車両右方にずれている。

このように、第１光学系３０と第２光学系４０とは、互いの干渉を避けるようにして、インストルメントパネル４内に配置されている。そして、複数のミラー４２，４４，４６によって、車両２の左右方向（すなわち、車両左方及び車両右方）へ光の経路が形成される第２光学系４０では、斜め方向を向く各ミラー４２，４４，４６での斜め方向への反射によって虚像の上方向が回転する。しかしながら、第２表示像１６の上方向Ｕ２を、車両前方に対して斜め方向に制御することで、各ミラー４２，４４，４６での反射による回転分を相殺し、第２虚像８の上方向が車両左方及び車両右方に傾かないようにしている。

なお、図２では、表示面１２ａから第１光学系３０を経由しコンバイナ２０に反射される光の経路、及び表示面１２ａから第２光学系４０を経由しフロントウインドシールド３に反射される光の経路が、破線にて示されている。また、図３では、表示面１２ａから第１光学系３０を経由しコンバイナ２０に至るまでの光の経路が、破線にて示されている。さらに、図４では、表示面１２ａから第２光学系４０のミラー４６に至るまでの光の経路が、破線にて示されている。

また、視認領域５から第１虚像７までの距離と、視認領域５から第２虚像までの距離とが異なっている。例えば、図１に示す車両乗員の場合では、視認領域５内のアイポイント６から第１虚像７までの距離Ｌ１が１７０ｃｍ、第２虚像８までの距離Ｌ２が２３０ｃｍとなっている。これら虚像７，８までの距離は、各光学系３０，４０の光路長、あるいは反射面２２ａ，３２ａ，４２ａ，４４ａ，４６ａの形状を適宜設計することにより設定可能である。

第１実施形態では、例えば図９に示すように、第１虚像７は文字であり、車両状態値としての車速がリアルタイムに表示される。また、第２虚像８は図形であり、車両情報としてのカーナビの矢印が、フロントウインドシールドを通して視認される背景と重なって表示される。

ここで、第１実施形態において、第１虚像７の輝度は、第２虚像８の輝度よりも高くなっている。

制御回路５０は、例えば制御部であるマイクロコンピュータ（図示しない）を主体として形成される電子回路である。図１０に示すように、制御回路５０は、表示器１０、及び回動機構２６等に電気的に接続されている。また、制御回路は、車両状態値又は車両情報を検出取得する各種センサ６０、及びエンジンスイッチ６１に電気的に接続されている。そして、制御回路は、各種センサ６０、及びエンジンスイッチ６１から入力される電気信号に基づいて、表示器１０における表示状態、及び回動機構２６等を制御する。

以下、第１実施形態における制御回路５０がコンピュータプログラムの実行により実施するフローチャートを、図１１に基づいて詳細に説明する。

まず、ステップＳ１０では、車両２のエンジンスイッチ６１がオンされたか否かを判定する。具体的には、エンジンスイッチ６１がオンされると、制御回路５０に電気信号が入力され、この信号の取得により判定を行なう。ステップＳ１０において肯定判定を下すと、ステップＳ２０に移る。

ステップＳ２０では、コンバイナ２０の回動を行なう。具体的には、回動機構２６に電気信号を出力し、エンジンスイッチ６１のオフ時にインストルメントパネル４の通し穴４ａを塞いでいたコンバイナ２０が、回動機構２６によりフロントウインドシールド３側に回動して、立ち上がる。ステップＳ２０の処理後、ステップＳ３０に移る。

ステップＳ３０では、第１表示像１４の投射と第２表示像１６の投射との少なくとも一方を選択する。ここでは、第１表示像１４の投射と第２表示像１６の投射との両方を選択する。ステップＳ３０の処理後、ステップＳ４０に移る。

ステップＳ４０では、ステップＳ３０にて選択した表示像の投射を開始する。かかる投射により、図９に示すような第１虚像７と第２虚像８との２種類の虚像が、車両２内から視認可能に表示される。ステップＳ４０の処理後、ステップＳ５０に移る。

ステップＳ５０では、エンジンスイッチ６１がオフされたか否かを判定する。具体的には、エンジンスイッチ６１がオフされると、制御回路５０に電気信号が入力され、この信号の取得により判定を行なう。ステップＳ５０において肯定判定を下すと、ステップＳ６０に移る。ステップＳ５０において否定判定を下すと、所定時間後に再度ステップＳ５０の判定を行なう。

ステップＳ６０では、ステップＳ４０にて開始した表示像の投射を停止する。ここでは、第１表示像１４の投射と第２表示像１６の投射との両方を停止する。かかる停止により、第１虚像７及び第２虚像８が視認不能となる。ステップＳ６０の処理後、ステップＳ７０に移る。

ステップＳ７０では、コンバイナ２０の回動を行なう。具体的には、回動機構２６に電気信号を出力し、エンジンスイッチ６１のオン時に回動機構２６によりフロントウインドシールド３側に回動して立ち上がっていたコンバイナ２０が、回動機構２６によりインストルメントパネル４側に回動して、再び通し穴を塞ぐ。ステップＳ７０を以って制御回路の一連の動作説明を終了する。

（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を説明する。

第１実施形態によると、車両２内から視認可能に表示される第２虚像８が投射されるフロントウインドシールド３と、車両２内から視認可能に表示される第１虚像７が投射されるコンバイナ２０との少なくとも一方に、２種類の虚像７，８を表示できる。これによれば、フロントウインドシールド３とコンバイナ２０とのそれぞれの特徴を活用した表示状態を制御することにより、様々な状況で、視認し易い虚像を表示できる。また、第１表示エリア１２ｂにおける第１表示像１４と第２表示エリア１２ｃにおける第２表示像１６とについて、上方向が異なる。これによれば、インストルメントパネル４内に搭載される車両用表示装置１００であっても、車両乗員から視認される２種類の虚像７，８の上方向を合わせることが可能となる。以上より、虚像を視認し易い車両用表示装置１００を提供することができる。

また、第１実施形態によると、コンバイナ２０による車両２内から視認可能な背景の透過の規制のため、第１虚像７を高コントラストで表示できる。一方、第２虚像８は、背景と重ねて表示できる。以上より、フロントウインドシールド３とコンバイナ２０とのそれぞれの特徴を活用し、様々な状況で、視認し易い虚像を表示できる。

また、第１実施形態によると、表示器１０において、長手方向に分割される第１表示エリア１２ｂと第２表示エリア１２ｃとを有する長方形の表示面１２ａにより、表示像１４，１６が大きく、虚像を視認し易い車両用表示装置を提供することができる。

また、第１実施形態によると、表示面１２ａにおいて、上方向Ｕ１が画素の配列方向である長手方向と一致する第１表示像１４は、高画質でコンバイナ２０に投射される。したがって、背景の透過を規制することによってコントラストが高いために、画質の良し悪しが目立つコンバイナ２０において、車両乗員は高画質の第１虚像７を視認可能となる。一方、表示面１２ａにおいて、上方向Ｕ２が長手方向の向きに対して斜め方向である第２表示像１６は、フロントウインドシールド３に投射される。したがって、背景と重なることでコントラストが低くなるために、画質の良し悪しが目立ち難いフロントウインドシールド３において、車両乗員は、第１虚像７よりも低画質であるものの、第１虚像７と上方向を合わせた第２虚像８を視認可能となる。以上より、虚像を視認し易い車両用表示装置１００を提供することができる。

また、第１実施形態によると、複数のミラー４２，４４，４６によって、車両２の左右方向へ光の経路が形成される第２光学系４０では、ミラー配置の自由度が向上するので、容易に第１光学系３０との干渉を避けることができる。以上より、虚像を視認し易い車両用表示装置１００を提供することができる。

また、先行文献１に記載の車両用表示装置の変形例では、両面透過しない単なるミラーであるため、第１虚像を表示しない場合に、車両乗員は、表示パネル及びその周辺部材をミラーを通して覗くことができてしまう。しかしながら、第１実施形態のコンバイナ２０は、第１光学系３０からの光を反射する反射面２２ａを形成する透光部２２と、透光部２２において反射面２２ａの反対側に形成されて背景を遮光する暗色部２４を有する。これによれば、コンバイナ２０に入射する光のうち、反射面２２ａを反射しない光が透光部２２を透過して、さらに暗色部２４に吸収される。このため、発光していない表示器１０及びその周辺部材が視認されることが抑制される。

また、第１実施形態によると、コンバイナ２０がエンジンスイッチ６１のオフ時に、通し穴４ａを有するインストルメントパネル４側に回動することにより、通し穴４ａを塞ぐと、暗色部２４がカバーとして機能する。これによれば、車両乗員が車両用表示装置１００内を視認することを防止すると共に、未使用時の外光の侵入を抑制することができる。また、未使用時に暗色部２４がインストルメントパネル４と一体化するので、見栄えが向上する。

また、第１実施形態によると、インストルメントパネル４上に配置されるコンバイナ２０と、フロントウインドシールド３におけるコンバイナ２０よりも上方箇所に投射される第２表示像１６となっているので、視線移動がし易い。

また、第１実施形態によると、車両乗員が注視しなければ視認し難い文字を、背景の透過を規制するコンバイナ２０の第１虚像７とし、背景を重ねることで理解がし易い矢印等の図形を、フロントウインドシールド３の第２虚像８とする。したがって、虚像を視認し易い車両用表示装置１００を提供することができる。

また、第１実施形態によると、視認領域５から第１虚像７までの距離が、当該視認領域５から第２虚像８までの距離と異なることにより、２種類の虚像７，８が前後して立体感を演出することができる。

（第２実施形態）
図１２に示すように、本発明の第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第１表示像２１４及び第２表示像２１６の投射により、第１虚像２０７と第２虚像２０８との２種類の虚像が、車両２内から視認可能に表示される。第２実施形態では、例えば図１２に示すように、第１虚像２０７及び第２虚像２０８は文字であり、車両状態値としての車速がリアルタイムに表示される。そして、第２虚像２０８のフォントサイズは、第１虚像２０７のフォントサイズよりも大きくなっている。

なお、図１２では、表示像２１４，２１６と虚像２０７，２０８の対応関係を示すために対応するものを模式的に破線の矢印で示したが、この破線は光の経路を示すものではない。

このような第２実施形態によると、第２虚像２０８は、第１虚像２０７よりも大きいフォントサイズなので、背景の透過によりコントラストが小さい第２虚像２０８も視認し易い。

（第３実施形態）
図１３〜１４に示すように、本発明の第３実施形態は第１実施形態の変形例である。第３実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第３実施形態では、図１３に示すように、第１表示像３１４として共通指標３６２の一部３６２ａを第１表示エリア１２ｂに表示させ、第２表示像３１６として当該共通指標３６２の残部３６２ｂを第２表示エリア１２ｃに表示させる。これにより、第１虚像３０７と第２虚像３０８との共同として、共通指標３６２が表示される。図１４の例では、共通指標３６２として、レーンを誘導するための図形が表示されている。

また、第３実施形態において、第２虚像３０８の輝度は、第１虚像３０７の輝度よりも高くなっている。

このような第３実施形態によると、第１表示像３１４に、共通指標３６２の一部３６２ａを表示し、第２表示像３１６に共通指標３６２の残部３６２ｂを表示して、第１虚像３０７と第２虚像３０８とが共同で、共通指標３６２を表示する。これによれば、表示面１２ａが区画されていても、大きく共通指標３６２を表示できる。以上により、車両乗員の注意を引くことができる。

また、第３実施形態によると、背景の透過を規制するコンバイナ２０の第１虚像３０７の輝度よりも、大きい第２虚像３０８の輝度により、第２虚像３０８と背景とが重なっても、第１虚像３０７と第２虚像３０８との両方を高いコントラストで視認することができる。

（第４実施形態）
図１５〜１６に示すように、本発明の第４実施形態は第１実施形態の変形例である。第４実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第４実施形態におけるフローチャートを、図１５に基づいて詳細に説明する。

ステップＳ４１０〜Ｓ４３０は、第１実施形態のステップＳ１０〜Ｓ３０と同様の制御を行なう。ステップＳ４３０の処理後、ステップＳ４４０に移る。

ステップＳ４４０では、車間距離が所定値以上か否かを判定する。具体的には、各種センサ６０から電気信号として入力された車両情報としての車間距離が、所定値以上か否かを判定する。車間距離の所定値は、例えば追突防止の観点から、設定される。ステップＳ４４０にて肯定判定を下すと、ステップＳ４５０に移る。一方、ステップＳ４４０にて否定判定を下すと、ステップＳ４５１に移る。

ステップＳ４５０では、選択した表示像４１４，４１６の投射を開始又は継続する。ここでは、第１表示像４１４の投射と第２表示像４１６の投射との両方を開始する。そして、図９に示すような第１実施形態と同様の第１虚像７と第２虚像８との２種類の虚像を、車両内から視認可能に表示する。ステップＳ４５０の処理後、ステップＳ４６０に移る。

ステップＳ４５１では、選択した表示像４１４，４１６の投射を開始又は継続する。ここでは、第１表示像４１４の投射と第２表示像４１６の投射との両方を開始する。具体的には、第１表示像４１４として共通指標４６２の一部４６２ａを表示器に表示させ、第２表示像４１６として当該共通指標４６２の残部４６２ｂを表示器に表示させる。これにより、第１虚像４０７と第２虚像４０８との共同として、共通指標４６２が表示される。さらには、第１表示像４１４として表示された共通指標４６２の一部４６２ａを、時間と共に増減させる。換言すれば、第２表示像４１６として表示された共通指標４６２の残部４６２ｂは、第１表示像４１４における一部４６２ａが増加するときその分減少し、第１表示像４１４における一部４６２ａが減少するときその分増加する。これにより、車両乗員は、共通指標４６２が第１虚像４０７と前記第２虚像４０８との間を時間と共に移動しているように視認する。例えば、図１６に示すように、車両２の停車を促す共通指標４６２が、第１虚像４０７と前記第２虚像４０８との間を時間と共に移動しながら表示される。ステップＳ４５１の処理後、ステップＳ４６０に移る。

ステップＳ４６０では、ステップＳ４５０又はＳ４５１にて切替えた表示の更新を継続させたまま、エンジンスイッチ６１がオフされたか否かを判定する。ステップＳ４６０において肯定判定を下すと、ステップＳ４７０に移る。一方、ステップＳ４６０において否定判定を下すと、ステップＳ４５０又はＳ４５１にて切替えた表示の更新を継続させたまま、所定時間後に再度ステップＳ４４０の判定を行なう。

ステップＳ４７０〜Ｓ４８０は、第１実施形態のステップＳ６０〜Ｓ７０と同様の制御を行なう。

このような第４実施形態によると、第１表示像４１４として表示される共通指標４６２の一部４６２ａを、時間と共に増減させる。そして、第２表示像４１６として表示される共通指標４６２の残部４６２ｂは、第１表示像４１４における一部４６２ａが増加するときその分減少し、第１表示像４１４における一部４６２ａが減少するときその分増加する。これによれば、車両乗員は、共通指標４６２が第１虚像４０７と第２虚像４０８との間を時間と共に移動しているように視認するので、車両乗員の注意を引くことができる。

（第５実施形態）
図１７〜１８に示すように、本発明の第５実施形態は第１実施形態の変形例である。第５実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第５実施形態におけるフローチャートを、図１７に基づいて詳細に説明する。

ステップＳ５１０〜Ｓ５２０は、第１実施形態のステップＳ５１０〜Ｓ５２０と同様の制御を行なう。ステップＳ５２０の処理後、ステップＳ５３０に移る。

ステップＳ５３０では、車両２外の明るさが所定値以上か否かを判定する。具体的には、各種センサ６０が視認可能な背景の明るさを検出し、車両情報としての照度の電気信号が入力され、当該照度が所定値以上か否かを判定する。ステップＳ５３０にて肯定判定を下すと、ステップＳ５４０に移る。一方、ステップＳ５３０にて否定判定を下すと、ステップＳ５４１に移る。

ステップＳ５４０では、第１表示像５１４の投射を選択する。換言すれば、第２表示像５１６の投射は選択されない。そして、第１表示像５１４の投射を開始又は継続又は切替する。かかる投射により、第１虚像５０７が、車両２内から視認可能に表示される。例えば図１８（ａ）に示すように、第１虚像５０７は文字であり、車両状態値としての車速がリアルタイムに表示される。ステップＳ５４０の処理後、ステップＳ５５０に移る。

ステップＳ５４１では、第２表示像５１６の投射を選択する。換言すれば、第１表示像５１４の投射は選択されない。そして、第２表示像５１６の投射を開始又は継続又は切替する。かかる投射により、第２虚像５０８が、車両２内から視認可能に表示される。例えば図１８（ｂ）に示すように、第２虚像５０８は文字であり、車両状態値としての車速がリアルタイムに表示される。ステップＳ５４０の処理後、ステップＳ５５０に移る。

ステップＳ５５０では、ステップＳ５４０又はＳ５４１にて選択した投射を継続させたまま、エンジンスイッチ６１がオフされたか否かを判定する。ステップＳ５５０において肯定判定を下すと、ステップＳ５６０に移る。一方、ステップＳ５５０において否定判定を下すと、ステップＳ５４０又はＳ５４１にて選択した投射を継続させたまま、所定時間後に再度ステップＳ５３０の判定を行なう。

ステップＳ５６０〜Ｓ５７０は、第１実施形態のステップＳ６０〜Ｓ７０と同様の制御を行なう。

なお、図１８（ａ）及び（ｂ）では、表示像５１４，５１６と虚像５０７，５０８の対応関係を示すために対応するものを模式的に破線の矢印で示したが、この破線は光の経路を示すものではない。

このような第５実施形態によると、背景の明るさの検出結果に基づいて、第１表示像５１４の投射と第２表示像５１６の投射との一方を選択することにより、フロントウインドシールド３とコンバイナ２０とのそれぞれの特徴を活用し、様々な状況で、視認し易い虚像を表示できる。例えば、適切なコントラストで虚像５０７，５０８を視認し易くできる。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に、第１〜第５実施形態に関する変形例１としては、表示面１２ａは、長手方向を車両左方及び車両右方に合わせてもよく、第１表示エリア１２ｂと第２表示エリア１２ｃの分割方向も長手方向に限定されない。

また、第１〜第５実施形態に関する変形例２としては、上方向Ｕ１と上方向Ｕ２とを異なるように制御可能であれば、上方向Ｕ１と上方向Ｕ２との両方が、表示面１２ａの長手方向に対して斜め方向に制御されていてもよい。もしくは、上方向Ｕ１が表示面１２ａの短手方向と一致し、上方向Ｕ２が表示面１２ａの短手方向に対して斜め方向に制御されていてもよい。

また、第１〜第５実施形態に関する変形例３としては、例えば第２光学系４０の代わりに、第１光学系３０が、複数のミラーで構成され、複数のミラーよって、車両の左右方向へ光の経路が形成されていてもよい。その他、第１光学系３０及び第２光学系４０は、追加のミラー、レンズ、プリズム等を含んでいてもよい。

また、第１〜第５実施形態に関する変形例４としては、コンバイナ２０は、背景の透過を規制するものであればよい。すなわち、第１光学系３０からの光を反射する反射面を形成する透光部２２と、透光部２２において反射面２２ａの反対側に形成されて背景を遮光する暗色部２４とを有するものでなくてもよい。この例として、例えば灰色に着色された半透光性のコンバイナによっても、背景の透過を規制することができる。

また、第１〜第５実施形態に関する変形例５としては、インストルメントパネル４は、通し穴４ａを有していなくてもよい。また、コンバイナ２０は回動機構２６を有していなくてもよい。

また、第１〜第５実施形態に関する変形例６としては、第２光学系４０は、第２表示像１６を、フロントウインドシールド３において、コンバイナ２０よりも上方箇所以外の箇所に投射してもよい。

また、第１〜第５実施形態に関する変形例７としては、各実施形態における表示対象を車両乗員の操作や各種センサ６０に基づいて組み合わせることが可能である。また、文字としての表示は車速に限られず、オド値、燃料残量等の車両状態値であってもよい。

また、第１〜第５実施形態に関する変形例８としては、視認領域５から第１虚像７までの距離と、視認領域５から第２虚像８までの距離とは、同じであってもよい。これによれば、第１虚像７と第２虚像８との間を視線移動する場合に、眼のピントを都度調節しなくてもよい。もしくは、第１実施形態では、視認領域５から第１虚像７までの距離が、視認虚像から第２虚像８までの距離よりも小さいものとしたが、大きいものとしてもよい。

また、第１〜第５実施形態に関する変形例９としては、表示面１２ａのバックライトを、第１表示エリア１２ｂと第２表示エリア１２ｃで分割し、独立に投射するようにしてもよい。

また、第５実施形態に関する変形例１０としては、車両２外の明るさが所定値以下である場合、第１表示像５１４の投射と第２表示像５１６の投射との両方を選択するように制御してもよい。

１００ 車両用表示装置、２ 車両、３ フロントウインドシールド、４ インストルメントパネル、４ａ 通し穴、５ 視認領域、７，２０７，３０７，４０７，５０７ 第１虚像、８，２０８，３０８，４０８，５０８ 第２虚像、１０ 表示器、１２ａ 表示面、１２ｂ 第１表示エリア、１２ｃ 第２表示エリア、１４，２１４，３１４，４１４，５１４ 第１表示像、１６，２１６，３１６，４１６，５１６ 第２表示像、２０ コンバイナ、２２ 透光部、２２ａ 反射面、２４ 暗色部、２６ 回動機構、３０ 第１光学系、４０ 第２光学系、４２，４４，４６ ミラー、５０ 制御回路、６０ 各種センサ、６１ エンジンスイッチ、３６２，４６２ 共通指標、３６２ａ，３６２ｂ 一部、３６２ｂ，４６２ｂ 残部、Ｕ１，Ｕ２ 像の上方向、Ｌ１，Ｌ２ 距離

Claims (14)

1. フロントウインドシールド（３）及びインストルメントパネル（４）を有する車両（２）において、前記インストルメントパネルに搭載される車両用表示装置であって、
   第１表示エリア（１２ｂ）と、第２表示エリア（１２ｃ）とに区画される表示面（１２ａ）を有する表示器（１０）と、
   前記車両内に配置されたコンバイナ（２０）と、
   前記第１表示エリアに表示される第１表示像（１４，２１４，３１４，４１４，５１４）を前記コンバイナに投射することにより、第１虚像（７，２０７，３０７，４０７，５０７）を前記車両内から視認可能に表示する第１光学系（３０）と、
   前記第２表示エリアに表示される第２表示像（１６，２１６，３１６，４１６，５１６）を前記フロントウインドシールドに投射することにより、第２虚像（８，２０８，３０８，４０８，５０８）を前記車両内から視認可能に表示する第２光学系（４０）と、
   前記表示器の同一の前記表示面上において、前記第２表示像の上方向（Ｕ２）と、前記第１表示像の上方向（Ｕ１）とが異なるように、前記第２表示像及び前記第１表示像を表示する制御手段と、
   を備え、
   前記コンバイナは、前記インストルメントパネル上に配置され、
   前記第２光学系は、前記第２表示像を、前記フロントウインドシールドにおける前記コンバイナよりも上方箇所に投射することを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記コンバイナは、前記車両内から視認可能な背景の透過を規制することを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記表示面は、長方形であり、
   前記制御手段は、前記第１表示像の上方向を、前記表示面の長手方向又は短手方向と一致し、前記第２表示像の上方向を、前記表示面の長手方向に対して斜め方向に制御することを可能とすることを特徴とする請求項２に記載の車両用表示装置。
4. 前記コンバイナは、前記第１光学系からの光を反射する反射面（２２ａ）を形成する透光部（２２）と、前記透光部において前記反射面の反対側に形成されて前記背景を遮光する暗色部（２４）とを有することを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用表示装置。
5. 前記インストルメントパネルは、通し穴（４ａ）を有し、
   前記コンバイナは、前記車両のエンジンスイッチ（６１）のオフ時に、前記インストルメントパネル側に回動することにより、前記通し穴を塞ぐことを特徴とする請求項４に記載の車両用表示装置。
6. 前記第２虚像（３０８）の輝度は、前記第１虚像（３０７）の輝度よりも高いことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
7. 前記第１虚像（７）は、文字であり、
   前記第２虚像（８）は、図形であることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
8. 前記第１虚像（２０７）及び前記第２虚像（２０８）は、文字であり、
   前記第２虚像のフォントサイズは、前記第１虚像のフォントサイズよりも大きいことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
9. 前記制御手段は、前記第１表示像（３１４，４１４）として共通指標（３６２，４６２）の一部（３６２ａ，４６２ａ）を前記第１表示エリアに表示させ、前記第２表示像（３１６，４１６）として前記共通指標の残部（３６２ｂ，４６２ｂ）を前記第２表示エリアに表示させることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
10. 前記共通指標（４６２）の前記一部（４６２ａ）を時間と共に増減させることを特徴とする請求項９に記載の車両用表示装置。
11. 前記表示面は、長方形であり、
    前記第１表示エリアと前記第２表示エリアとは、長手方向に分割されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
12. 前記第２光学系は、複数のミラー（４２，４４，４６）で構成され、
    前記複数のミラーよって、前記車両の左右方向へ光の経路が形成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
13. 前記車両内から視認可能な背景の明るさを検出する検出手段（６０）を備え、
    前記制御手段は、前記検出手段の結果に基づいて、前記第１表示像（５１４）の投射と前記第２表示像（５１６）の投射との少なくとも一方を選択することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
14. 前記車両内において、前記各虚像を視認可能とする領域である視認領域（５）から前記第１虚像までの距離（Ｌ１）と、前記視認領域から前記第２虚像までの距離（Ｌ２）とが異なることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の車両用表示装置。

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