(57)【要約】【課題】虚像の品質を向上させることができる車両用表示装置を提供する。【解決手段】車両用表示装置１は、インストルメントパネル１０１の上部に設けられ、上方に配置された反射面８ａと上下方向において対向する開口部１０１ａと、インストルメントパネルの内部に配置され、車両の前後方向に沿って画像を投射する表示部３と、表示部と対向し、画像を反射する第一の自由曲面４１を有する第一反射部材４と、第一反射部材よりも下側に配置され、かつ車両の前後方向において第一反射部材と表示部との間に位置し、画像を反射する第二の自由曲面５１を有する第二反射部材５と、を備える。第二の自由曲面は、上下方向において開口部と対向している。表示部から投射される画像を第一の自由曲面、第二の自由曲面、および反射面８ａの順で反射して車両のアイポイントに向けて投射する。第二の自由曲面は、像面湾曲を補正する補正反射面としての機能を有する。【選択図】図２
2019008203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のインストルメントパネルの上部に設けられ、前記インストルメントパネルの上方に配置された反射面と上下方向において対向する開口部と、
前記インストルメントパネルの内部に配置され、前記車両の前後方向に沿って画像を投射する表示部と、
前記インストルメントパネルの内部に配置され、かつ前記車両の前後方向において前記表示部と対向し、画像を反射する第一の自由曲面を有する第一反射部材と、
前記インストルメントパネルの内部における前記第一反射部材よりも下側に配置され、かつ前記車両の前後方向において前記第一反射部材と前記表示部との間に位置し、画像を反射する第二の自由曲面を有する第二反射部材と、
を備え、
前記第二の自由曲面は、上下方向において前記開口部と対向し、
前記表示部から投射される画像を前記第一の自由曲面、前記第二の自由曲面、および前記反射面の順で反射して前記車両のアイポイントに向けて投射し、
前記第二の自由曲面は、像面湾曲を補正する補正反射面としての機能を有する
ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
前記第二の自由曲面は、上側を向く面であり、前記第一の自由曲面によって下側に向けて反射された画像を上側に向けて反射する
請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項３】
前記第二の自由曲面の中心における法線の方向が、上下方向である
請求項１または２に記載の車両用表示装置。
【請求項４】
前記車両の車幅方向から見た場合に、前記表示部から前記第一の自由曲面に向かう画像の光路、前記第一の自由曲面から前記第二の自由曲面に向かう画像の光路、および前記第二の自由曲面から前記反射面に向かう画像の光路は、それぞれ他の二つの光路と重なる部分を有する
請求項１から３の何れか１項に記載の車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウインドシールド等の反射面を用いて虚像を表示させる車両用表示装置がある。特許文献１には、表示装置からの表示光を平面鏡と凹面鏡とによってウインドシールドへ向けて反射するヘッドアップディスプレイ装置の技術が開示されている。特許文献１の表示装置、平面鏡、および凹面鏡は、インストルメントパネルの内部に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０８４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
虚像の品質を向上させることについて、なお改良の余地が残されている。例えば、インストルメントパネルの内部において画像を複数回反射させてウインドシールド等に投射する場合、収差によって虚像の品質が低下することがある。インストルメントパネルの内部の限られた空間内で画像を複数回反射させつつ、虚像の品質を向上できることが望ましい。
【０００５】
本発明の目的は、虚像の品質を向上させることができる車両用表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両用表示装置は、車両のインストルメントパネルの上部に設けられ、前記インストルメントパネルの上方に配置された反射面と上下方向において対向する開口部と、前記インストルメントパネルの内部に配置され、前記車両の前後方向に沿って画像を投射する表示部と、前記インストルメントパネルの内部に配置され、かつ前記車両の前後方向において前記表示部と対向し、画像を反射する第一の自由曲面を有する第一反射部材と、前記インストルメントパネルの内部における前記第一反射部材よりも下側に配置され、かつ前記車両の前後方向において前記第一反射部材と前記表示部との間に位置し、画像を反射する第二の自由曲面を有する第二反射部材と、を備え、前記第二の自由曲面は、上下方向において前記開口部と対向し、前記表示部から投射される画像を前記第一の自由曲面、前記第二の自由曲面、および前記反射面の順で反射して前記車両のアイポイントに向けて投射し、前記第二の自由曲面は、像面湾曲を補正する補正反射面としての機能を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る車両用表示装置は、車両のインストルメントパネルの上部に設けられ、インストルメントパネルの上方に配置された反射面と上下方向において対向する開口部と、インストルメントパネルの内部に配置され、車両の前後方向に沿って画像を投射する表示部と、インストルメントパネルの内部に配置され、かつ車両の前後方向において表示部と対向し、画像を反射する第一の自由曲面を有する第一反射部材と、インストルメントパネルの内部における第一反射部材よりも下側に配置され、かつ車両の前後方向において第一反射部材と表示部との間に位置し、画像を反射する第二の自由曲面を有する第二反射部材と、を備える。
【０００８】
第二の自由曲面は、上下方向において開口部と対向している。車両用表示装置は、表示部から投射される画像を第一の自由曲面、第二の自由曲面、および反射面の順で反射して車両のアイポイントに向けて投射する。第二の自由曲面は、像面湾曲を補正する補正反射面としての機能を有する。本発明に係る車両用表示装置では、第二の自由曲面が上下方向においてインストルメントパネルの開口部と対向している。従って、第二の自由曲面から反射面までの光路において光路長の偏差が小さい。よって、本発明に係る車両用表示装置は、虚像の品質を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係る車両用表示装置の概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係る車両用表示装置の断面図である。
【図３】図３は、実施形態における光路の共有を示す断面図である。
【図４】図４は、実施形態における光路の共有を示す他の断面図である。
【図５】図５は、実施形態における光路の共有を示す更に他の断面図である。
【図６】図６は、実施形態における三つの光路の共有領域を示す断面図である。
【図７】図７は、比較例の表示ユニットの断面図である。
【図８】図８は、実施形態の第１変形例に係る表示ユニットの断面図である。
【図９】図９は、実施形態の第２変形例に係る表示ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態に係る車両用表示装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１１】
［実施形態］
図１から図７を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両用表示装置に関する。図１は、実施形態に係る車両用表示装置の概略構成図、図２は、実施形態に係る車両用表示装置の断面図、図３は、実施形態における光路の共有を示す断面図、図４は、実施形態における光路の共有を示す他の断面図、図５は、実施形態における光路の共有を示す更に他の断面図、図６は、実施形態における三つの光路の共有領域を示す断面図、図７は、比較例の表示ユニットの断面図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に係る車両用表示装置１は、表示ユニット２０および反射面としてのウインドシールド８を有する。本実施形態の車両用表示装置１は、所謂ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置である。車両用表示装置１は、車両１００の前方の景色に虚像Ｓを重畳させて表示することができる。ただし、車両用表示装置１による虚像Ｓの表示態様はこれに限定されるものではなく、例えば、ウインドシールド８の下部や上部など、前景の周辺領域に虚像が表示されてもよい。
【００１３】
ウインドシールド８は、車両１００の車室内と車室外とを仕切るガラス部材である。ウインドシールド８は、入射する光の一部を反射し、他の一部を透過させる半透過性を有している。具体的には、ウインドシールド８は、車両１００の前景を透過させながら、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置からの光を運転者ＤのアイポイントＥＰに反射する。ウインドシールド８には、例えば、半透過性のコーティングがなされている。半透過性のコーティングは、ウインドシールド８における車室側の面（以下、単に「内側面」と称する。）８ａに対してなされる。内側面８ａは、表示ユニット２０から投射される光をアイポイントＥＰ側に向けて反射する反射面である。ウインドシールド８は、車両１００のインストルメントパネル１０１の上方に配置されている。
【００１４】
インストルメントパネル１０１は、車室内における運転席１０２の前方に位置している。従って、インストルメントパネル１０１は、運転席１０２に着座した運転者Ｄに対して車両前後方向Ｘの前側に位置する。表示ユニット２０は、インストルメントパネル１０１の内部、すなわちインストルメントパネル１０１によって囲まれた空間部に配置される。図２に示すように、インストルメントパネル１０１の上部には、開口部１０１ａが設けられている。開口部１０１ａは、インストルメントパネル１０１の上面、言い換えるとインストルメントパネル１０１の内部空間を上側から覆う壁部に形成されている。開口部１０１ａは、インストルメントパネル１０１の内部の空間と外部の空間とを車両上下方向Ｚに連通している。開口部１０１ａは、車両上下方向Ｚにおいてウインドシールド８の内側面８ａと対向している。
【００１５】
表示ユニット２０は、収容部２、表示部３、第一反射部材４、第二反射部材５、カバー６、および遮蔽壁７を含む。収容部２は、インストルメントパネル１０１の内部に配置される。収容部２は、インストルメントパネル１０１によって囲まれた空間に配置され、車体に対して固定される。収容部２は、金属や合成樹脂等で形成された箱状の部材である。本実施形態の収容部２は、車両前後方向Ｘの前側から後側へ向かうに従って車両上下方向Ｚの寸法が小さくなる。収容部２の上面は、車両前側から車両後側へ向かうに従って下側へ向かうように傾斜している。
【００１６】
表示部３は、画像を表示し、その画像を投射する画像投射装置である。表示部３は、収容部２における車両前後方向Ｘの後端部に配置されている。表示部３は、収容部２の後端側の壁部によって保持されている。表示部３の後端は、収容部２から後側に向けて露出していてもよい。本実施形態の表示部３は、液晶表示部３１およびバックライトユニット３２を有する。液晶表示部３１は、例えば、ＴＦＴ−ＬＣＤ（Thin  Film  Transistor−Liquid  Crystal  Display）である。液晶表示部３１は、任意の画像を生成して表示することができる。
【００１７】
バックライトユニット３２は、液晶表示部３１の背面側に配置されている。本実施形態では、液晶表示部３１の背面側は、車両前後方向Ｘの後側である。バックライトユニット３２は、液晶表示部３１に対して背面側から光を照射する。液晶表示部３１が表示する画像は、バックライトユニット３２の光によって前面側に向けて投射される。本実施形態の表示部３は、液晶表示部３１を車両前後方向Ｘの前側に向けて配置されている。従って、表示部３は、車両前後方向Ｘの前側に向けて画像を投射する。図２に示すように、本実施形態の表示部３は、車両前後方向Ｘ（典型的には、水平方向）よりもわずかに上側に向けて画像を投射するように構成されている。
【００１８】
第一反射部材４は、表示部３から投射される画像を車両上下方向Ｚの下側に向けて反射する部材である。第一反射部材４は、収容部２における車両前後方向Ｘの前端部に配置されている。第一反射部材４は、収容部２の前端側の壁部によって保持されている。第一反射部材４は、車両前後方向Ｘにおいて表示部３の液晶表示部３１と対向している。第一反射部材４は、画像を反射する第一の自由曲面４１を有する。第一の自由曲面４１は、車両前後方向Ｘの後側を向いており、車両前後方向Ｘにおいて液晶表示部３１の画像表示面３１ａと対向している。第一反射部材４は、表示部３に対してわずかに上方に配置されている。より詳しくは、第一の自由曲面４１の中心４１ａは、画像表示面３１ａの中心３１ｂよりも車両上下方向Ｚの上側に位置している。
【００１９】
第一の自由曲面４１は、自由曲面であり、例えば、面上の位置に応じて異なる曲率で湾曲している曲面である。第一の自由曲面４１は、液晶表示部３１から投射される光を第二反射部材５に向けて反射する。本実施形態の第一の自由曲面４１は、画像を拡大して反射する拡大反射面としての機能、および画像を補正する補正反射面としての機能を有する。第一の自由曲面４１は、例えば、光の反射角度や光の光路長を補正するように形状が定められている。第一の自由曲面４１は、例えば、収差の発生や、収差の度合いを抑制するように構成されている。第一の自由曲面４１は、液晶表示部３１から投射される画像を拡大して第二反射部材５に向けて反射する。また、第一の自由曲面４１は、液晶表示部３１から投射される画像の歪みや収差等を補正して第二反射部材５に向けて反射する。
【００２０】
第二反射部材５は、第一反射部材４からの入射光をウインドシールド８に向けて反射する反射部材である。第二反射部材５は、光を反射する第二の自由曲面５１を有する。第二反射部材５は、第二の自由曲面５１が車両上下方向Ｚの上側を向く姿勢で配置されている。第二反射部材５は、収容部２における車両上下方向Ｚの下端部に配置されている。第二反射部材５は、収容部２の下端側の壁部によって保持されている。また、第二反射部材５は、第一反射部材４よりも下側に配置されている。より詳しくは、第二反射部材５は、例えば、第二の自由曲面５１が第一反射部材４の下端よりも車両上下方向Ｚの下側に位置するように配置される。
【００２１】
第二反射部材５は、車両前後方向Ｘにおいて第一反射部材４と表示部３との間に位置している。より詳しくは、第二の自由曲面５１の中心５１ａは、車両前後方向Ｘにおいて第一の自由曲面４１の中心４１ａと画像表示面３１ａの中心３１ｂとの間に位置している。本実施形態では、第二の自由曲面５１の中心５１ａは、中心４１ａと中心３１ｂとの中間位置よりもわずかに中心４１ａ寄りに位置している。
【００２２】
収容部２の上部には、開口部２ａが設けられている。開口部２ａは、収容部２の上側の壁部に形成されている。開口部２ａは、インストルメントパネル１０１の開口部１０１ａと対応する位置に設けられている。言い換えると、車両上下方向Ｚから見た場合に、開口部２ａと開口部１０１ａとは重なっている。収容部２の内部空間は、開口部２ａおよび開口部１０１ａを介してインストルメントパネル１０１の外部空間と連通している。開口部２ａは、車両上下方向Ｚにおいてウインドシールド８の内側面８ａと対向している。
【００２３】
カバー６は、開口部２ａを閉塞している。カバー６は、透光性を有する板状の部材である。カバー６は、例えば、アクリル等の合成樹脂やガラスで形成されている。カバー６は、収容部２の内部の空間に向けて緩やかに湾曲している。遮蔽壁７は、カバー６に対して車両前後方向Ｘの後側に配置されている。カバー６は、ウインドシールド８側から入射する外光を遮蔽壁７に向けて反射する。これにより、液晶表示部３１に外光が当たってしまうことが抑制される。遮蔽壁７は、光の反射率が低い部材である。遮蔽壁７は、カバー６によって反射された外光を吸収することなどにより、外光の拡散を抑制する。
【００２４】
第二反射部材５によって反射された画像は、表示部３と第一反射部材４との間の空間を通り、カバー６を透過してウインドシールド８の内側面８ａに入射する。図１に示すように、内側面８ａは、車両前後方向Ｘの後側に向けて画像を反射する。より詳しくは、表示ユニット２０は、内側面８ａが車両１００のアイポイントＥＰに向けて画像を反射するように構成されている。言い換えると、表示ユニット２０から内側面８ａに入射する光の入射角は、反射光がアイポイントＥＰへ向くように設定されている。アイポイントＥＰは、運転席１０２に着座している運転者Ｄの視点位置として予め定められている。
【００２５】
表示部３が投射する画像は、第一反射部材４、第二反射部材５、およびウインドシールド８の内側面８ａの順で反射される。このように運転者Ｄに向けて反射された画像は、運転者Ｄから見た場合に虚像Ｓとして結像する。虚像Ｓが結像する位置は、ウインドシールド８よりも車両前後方向Ｘの前側の位置である。すなわち、運転者Ｄは、ウインドシールド８よりも前側の位置に実像が表示されているかのように認識する。虚像Ｓは、例えば、車両１００の前方の移動体や路面等に重畳させて表示される。
【００２６】
本実施形態の第二反射部材５は、略水平に配置されている。第二反射部材５において、第二の自由曲面５１の中心５１ａにおける法線Ｎ１の方向は、車両上下方向Ｚに沿っており、例えば、車両上下方向Ｚと一致している。本実施形態の車両用表示装置１は、以下に説明するように、収差を低減できるという効果を奏する。この効果について、比較例を参照して説明する。図７には、比較例の表示ユニット６０が示されている。比較例の表示ユニット６０は、収容部６１、表示部６２、第一反射部材６３、第二反射部材６４、およびカバー６５を有する。比較例の第一反射部材６３は、平面ミラーである。第二反射部材６４は、自由曲面ミラーである。比較例の表示ユニット６０は、光路がＮ字形状またはＺ字形状となるように画像を反射する。
【００２７】
より具体的には、表示部６２は、収容部６１の最下部に配置されている。第一反射部材６３は、表示部６２よりも車両前後方向Ｘの後側でかつ表示部６２よりも車両上下方向Ｚの上側に配置されている。第二反射部材６４は、第一反射部材６３よりも車両前後方向Ｘの前側に配置されており、車両前後方向Ｘにおいて第一反射部材６３と対向している。表示部６２は、斜め上方に向けて画像を投射する。第一反射部材６３は、車両前後方向Ｘの前側に向けて画像を反射する。第二反射部材６４は、第一反射部材６３から入射する光をウインドシールド８に向けて反射する。
【００２８】
光路がこのようにジグザグである場合、第二反射部材６４からウインドシールド８までの光路において、光路長のバラツキが大きくなりやすい。各反射部材６３，６４の角度や配置などは、ウインドシールド８がアイポイントＥＰに向けて画像を反射するように定められる。例えば、第二反射部材６４では、反射面の中心における法線Ｎ２の方向が車両前後方向Ｘの後側に向けて傾斜している。図７では、法線Ｎ２がウインドシールド８と略並行になっている。これにより、第二反射部材６４からウインドシールド８に向かう光路（以下、「第三の光路」と称する。）ＯＰ３において、車両前側の光路ＯＰ３３の光路長と車両後側の光路ＯＰ３４の光路長との光路差が大きくなる。
【００２９】
これに対して、図２に示すように、本実施形態の表示ユニット２０では、第二反射部材５からウインドシールド８に向かう第三の光路ＯＰ３において、車両前側の光路ＯＰ３１の光路長と車両後側の光路ＯＰ３２の光路長との光路差が大きくなりにくい。よって、本実施形態の車両用表示装置１は、収差を低減して虚像Ｓの品質を向上する上で有利である。
【００３０】
第二反射部材５は、画像を補正する補正反射面としての機能を少なくとも有する。本実施形態の第二反射部材５は、補正反射面としての機能、および拡大反射面としての機能の両方を有する。本実施形態の第二反射部材５の第二の自由曲面５１は、少なくとも像面湾曲を抑制し、像面湾曲を補正するように、形状や曲率が定められている。第二反射部材５からウインドシールド８に向かう第三の光路ＯＰ３において、光路長のバラツキや偏差が小さいことで、第二の自由曲面５１に要求される補正の度合いが低減される。その結果、第二の自由曲面５１の光学設計において設計の自由度が向上するという効果がある。また、第三の光路ＯＰ３において光路長の偏差が小さいことで、第二の自由曲面５１がより効果的に像面湾曲を低減できるともいえる。例えば、第二の自由曲面５１からアイポイントＥＰまでの間の光路で収差による品質の低下が生じにくい。従って、本実施形態の車両用表示装置１は、虚像Ｓの品質を向上させることができるという効果を奏する。本実施形態の車両用表示装置１は、虚像Ｓの品質を確保しつつ、虚像Ｓの表示範囲の大画面化や、虚像Ｓの結像位置の遠方化に容易に対応できる。
【００３１】
本実施形態の車両用表示装置１は、光路がα形状をなしている。従って、以下に説明するように、光路の共有空間を大きくして、装置の小型化を図ることが可能である。図３に示すように、車幅方向から見た場合に、液晶表示部３１から第一反射部材４に向かう光路（以下、「第一の光路」と称する。）ＯＰ１、第一反射部材４から第二反射部材５に向かう光路（以下、「第二の光路」と称する。）ＯＰ２、および第三の光路ＯＰ３は、α字形状をなすように交差している。このように光路ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３が交差していることで、第一の光路ＯＰ１および第二の光路ＯＰ２は、第一領域Ａ１を共有する。第一領域Ａ１は、第一の光路ＯＰ１の一部であると共に、第二の光路ＯＰ２の一部でもある。
【００３２】
また、図４に示すように、第二の光路ＯＰ２および第三の光路ＯＰ３は、第二領域Ａ２を共有する。更に、図５に示すように、第一の光路ＯＰ１および第三の光路ＯＰ３は、第三領域Ａ３を共有する。つまり、第一の光路ＯＰ１は、第二の光路ＯＰ２とは領域Ａ１を共有し、第三の光路ＯＰ３とは領域Ａ３を共有する。第二の光路ＯＰ２は、第一の光路ＯＰ１とは第一領域Ａ１を共有し、第三の光路ＯＰ３とは第二領域Ａ２を共有する。第三の光路ＯＰ３は、第一の光路ＯＰ１とは第三領域Ａ３を共有し、第二の光路ＯＰ２とは第二領域Ａ２を共有する。このように、三つの光路ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３は、車幅方向から見た場合に、それぞれ他の二つの光路と重なる部分を有する。よって、収容部２内の空間を有効に利用して、必要な光路長を確保することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、図６に示すように、三つの光路ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３が一つの領域Ａ４を共有する。三つの光路ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３が互いに重なりあう領域Ａ４が存在することで、収容部２内の空間がより効率的に利用される。
【００３４】
また、本実施形態では、第一の自由曲面４１に対する光の入射角、反射角を小さな角度にすることができる。まず、比較例で生じうる問題について説明する。図７に示す比較例の表示ユニット６０では、第二反射部材６４が車両上下方向Ｚに延在している。表示部６２の配置は、第二反射部材６４と干渉しないように定められる。その結果、表示部６２の配置の自由度が低下する。比較例の表示ユニット６０では、第二反射部材６４との干渉を避けて第二反射部材６４の下側に表示部６２が配置されている。また、表示部６２は、車幅方向において第二反射部材６４とずらして配置されることもある。このような配置の制限により、表示部６２は、第一反射部材６３に対して斜め方向から画像を投射することになる。その結果、収差等により虚像Ｓにおいて画像の歪みが生じやすい。
【００３５】
一方、図２に示すように、本実施形態の表示ユニット２０では、画像表示面３１ａを第一の自由曲面４１に対して真正面に近い位置に配置しやすい。第二反射部材５が水平方向に延在し、かつ収容部２の底部に配置されていることで、収容部２の内部空間において第一反射部材４および表示部３を配置する自由度が高い。第一反射部材４における表示部３からの光の入射角や、第二反射部材５に向けて反射する光の反射角をそれぞれ小さくするように表示部３が配置しやすい。よって、本実施形態の車両用表示装置１は、虚像Ｓの品質を向上させることができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の車両用表示装置１は、開口部１０１ａと、表示部３と、第一反射部材４と、第二反射部材５と、を有する。開口部１０１ａは、車両１００のインストルメントパネル１０１の上部に設けられ、インストルメントパネル１０１の上方に配置された反射面（内側面８ａ）と車両上下方向Ｚにおいて対向する。表示部３は、インストルメントパネル１０１の内部に配置され、車両前後方向Ｘに沿って画像を投射する。
【００３７】
第一反射部材４は、インストルメントパネル１０１の内部に配置され、かつ車両前後方向Ｘにおいて表示部３と対向している。第一反射部材４は、画像を反射する第一の自由曲面４１を有している。
【００３８】
第二反射部材５は、インストルメントパネル１０１の内部における第一反射部材４よりも下側に配置されている。第二反射部材５は、車両前後方向Ｘにおいて第一反射部材４と表示部３との間に位置している。第二反射部材５は、画像を反射する第二の自由曲面５１を有する。第二の自由曲面５１は、車両上下方向Ｚにおいてインストルメントパネル１０１の開口部１０１ａと対向している。言い換えると、第二の自由曲面５１は、開口部１０１ａを間においてウインドシールド８の内側面８ａと車両上下方向Ｚにおいて対向している。
【００３９】
車両用表示装置１は、表示部３から投射される画像を第一の自由曲面４１、第二の自由曲面５１、および内側面８ａの順で反射して車両１００のアイポイントＥＰに向けて投射する。第二の自由曲面５１は、像面湾曲を補正する補正反射面としての機能を有する。
【００４０】
本実施形態の車両用表示装置１は、補正反射面である第二の自由曲面５１とウインドシールド８との間の光路（第三の光路ＯＰ３）において、光路長の偏差が小さい。よって、本実施形態の車両用表示装置１は、収差による虚像Ｓの歪み等を抑制し、虚像Ｓの品質を向上させることができる。
【００４１】
また、本実施形態の車両用表示装置１は、二つの自由曲面４１，５１によって画像を反射する。二つの自由曲面４１，５１に対して、補正機能および拡大機能を適宜割り振ることが可能である。例えば、第一の自由曲面４１には主として拡大機能を担わせてもよい。例えば、第二の自由曲面５１には主として補正機能を担わせてもよい。第一の自由曲面４１は、拡大機能専用の反射面とされてもよい。第二の自由曲面５１は、補正機能専用の反射面とされてもよい。このように、二つの自由曲面４１，５１を有することで、光学設計の自由度が増す。よって、本実施形態の車両用表示装置１は、虚像Ｓの品質を向上させる点で有利である。
【００４２】
また、本実施形態の車両用表示装置１において、第二の自由曲面５１は、上側を向く面である。第二の自由曲面５１は、第一の自由曲面４１によって下側に向けて反射された画像を上側に向けて反射する。このような反射形態により、第二の自由曲面５１をウインドシールド８と平行に近い姿勢で配置させることが容易となる。
【００４３】
また、本実施形態の車両用表示装置１において、第二の自由曲面５１の中心５１ａにおける法線Ｎ１の方向が、上下方向である。法線Ｎ１の方向は、車両上下方向Ｚと一致していてもよく、車両上下方向Ｚと実質的に一致していてもよい。このように法線Ｎ１の方向が定められた場合、第二の自由曲面５１をウインドシールド８と平行に近い姿勢で配置させることが容易となる。このような構成は、車両上下方向Ｚに対するウインドシールド８の傾斜角度が大きい場合に特に有利である。
【００４４】
本実施形態の車両用表示装置１では、車両１００の車幅方向から見た場合に、第一の光路ＯＰ１、第二の光路ＯＰ２、および第三の光路ＯＰ３は、それぞれ他の二つの光路と重なる部分を有する。例えば、第一の光路ＯＰ１は、図３に示すように第二の光路ＯＰ２と重なる部分（第一領域Ａ１）を有する。また、第一の光路ＯＰ１は、図５に示すように、第三の光路ＯＰ３と重なる部分（第三領域Ａ３）を有する。他の二つの光路ＯＰ２，ＯＰ３についても同様である。よって、本実施形態の車両用表示装置１は、収容部２の内部空間において必要な光路長を確保しつつ、収容部２の容積を縮小させることが可能である。
【００４５】
［実施形態の第１変形例］
実施形態の第１変形例について説明する。図８は、実施形態の第１変形例に係る表示ユニットの断面図である。実施形態の第１変形例において、上記実施形態と異なる点は、主として遮蔽壁７Ａの配置である。第１変形例の表示ユニット２０では、遮蔽壁７Ａがカバー６に対して車両前後方向Ｘの前側に配置されている。カバー６は、ウインドシールド８側から入射する外光を遮蔽壁７Ａに向けて反射するように構成されている。このように、表示ユニット２０は、遮蔽壁７，７Ａの配置における自由度が高く、車両１００に対する搭載要件に適合させやすい。なお、実施形態の第１変形例に係る表示部３１は、車両前後方向Ｘに対してわずかに下側に向けて画像を投射する。
【００４６】
［実施形態の第２変形例］
実施形態の第２変形例について説明する。図９は、実施形態の第２変形例に係る表示ユニットの断面図である。実施形態の第２変形例に係る表示ユニット２０では、図９に示すように、第二反射部材５の法線Ｎ３が車両前後方向Ｘの前側に向けて傾斜している。法線Ｎ３は、第二の自由曲面５１の中心５１ａにおける法線である。第二の自由曲面５１の後端５１ｃは、前端５１ｂよりも車両上下方向Ｚにおいて上側に位置している。このように第二の自由曲面５１が車両前後方向Ｘに対して傾斜していることで、第二の自由曲面５１とウインドシールド８との位置関係が平行に近くなりやすい。
【００４７】
［実施形態の第３変形例］
表示ユニット２０は、表示部３が車両前後方向Ｘの後側に向けて画像を投射するように構成されてもよい。例えば、上記実施形態（図２）では第一反射部材４が表示部３に対して車両前後方向Ｘの前側に配置されていた。これに代えて、第一反射部材４が表示部３に対して車両前後方向Ｘの後側に配置されてもよい。この場合、表示部３は、液晶表示部３１を車両前後方向Ｘの後側に向けて配置される。第二反射部材５は、上記実施形態と同様に、車両前後方向Ｘにおいて第一反射部材４と表示部３との間に配置される。画像が反射される順番は、上記実施形態と同様に、第一の自由曲面４１、第二の自由曲面５１、およびウインドシールド８の内側面８ａの順である。
【００４８】
上記実施形態では、二つの自由曲面４１，５１が、何れも拡大反射面としての機能および補正反射面としての機能の両方を有していた。しかしながら、二つの自由曲面４１，５１の機能はこれには限定されない。例えば、第二の自由曲面５１は、補正反射面としての機能を有し、かつ拡大反射面としての機能を有さなくてもよい。第一の自由曲面４１は、拡大反射面としての機能および補正反射面としての機能のうち、一方の機能を有し、かつ他方の機能を有さなくてもよい。
【００４９】
反射面は、ウインドシールド８には限定されない。反射面は、例えば、ウインドシールド８とは別に設けられたコンバイナ等であってもよい。表示部３は、液晶表示部３１以外の表示装置によって画像を表示してもよい。
【００５０】
上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  車両用表示装置
２  収容部
２ａ  開口部
３  表示部
４  第一反射部材
５  第二反射部材
６  カバー
７  遮蔽壁
８  ウインドシールド
８ａ  内側面（反射面）
２０  表示ユニット
３１  液晶表示部
３１ａ  画像表示面
３１ｂ  中心
３２  バックライトユニット
４１  第一の自由曲面
４１ａ  中心
５１  第二の自由曲面
５１ａ  中心
６０  表示ユニット
６１  収容部
６２  表示部
６３  第一反射部材
６４  第二反射部材
６５  カバー
１００  車両
１０１  インストルメントパネル
１０１ａ  開口部
１０２  運転席
Ａ１  第一領域
Ａ２  第二領域
Ａ３  第三領域
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３  法線
ＯＰ１  第一の光路
ＯＰ２  第二の光路
ＯＰ３  第三の光路
Ｘ  車両前後方向
Ｙ  車幅方向
Ｚ  車両上下方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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