(57)【要約】  【課題】表示情報源に表示された表示像を車両のフロントガラスで反射するタイプのヘッドアップディスプレイでありながら、フロントガラスの形状の違いに影響されることなく、良好な像が観察可能な、若しくは、使用者の好みに応じた像が観察可能な汎用性の高い車載用ヘッドアップディスプレイを提供する。  【解決手段】表示情報源２と、表示情報源２に表示された画像を車両６のフロントガラス７に向けて投射する投影光学系を有し、フロントガラス７からの反射光を観察者８の眼球内に導く車載用ヘッドアップディスプレイである。投影光学系は、フロントガラス７と表示情報源２との間に、フロントガラス７を反射して生ずる像の歪みや傾きを補正する補正光学部材ＣＬを選択配置可能に備えて構成されている。補正光学部材ＣＬの選択的な配置を可能とする位置決め構造として保持枠１００に保持部Ｈを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示情報源と、前記表示情報源に表示された画像を車両のフロントガラスに向けて投射するための投影光学系を有し、前記フロントガラスからの反射光を観察者の眼球内に導く車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、
前記投影光学系は、前記フロントガラスと前記表示情報源との間の光路中に、前記フロントガラスを反射することにより生ずる像の歪みや傾きを補正するための補正光学部材を選択配置可能に備えて構成され、
前記車載用ヘッドアップディスプレイは、前記補正光学部材の選択的な配置を可能とするための位置決め構造を備えたことを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記投影光学系が、前記補正光学部材とは別個に主たるパワーを持つ主光学部材を有し、
前記主光学部材が、前記表示情報源とともに一体的に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
前記補正光学部材が、前記主光学部材の主光線を偏向させる光学作用面を有していることを特徴とする請求項２に記載の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
前記補正光学部材が、非回転対称な光学作用面を有していることを特徴とする請求項１に記載の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項５】
前記補正光学部材の光学作用面が、非回転対称な光学作用を行う回折レンズ面であることを特徴とする請求項４に記載の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項６】
前記補正光学部材が、入射透過面と射出透過面を有し、かつ、反射面を有さないことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項７】
前記補正光学部材が、配置方向を変更して補正効果を変更させるように、配置可能に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項８】
前記補正光学部材が、前記フロントガラスの下方に位置し、ヘッドアップディスプレイのカバー部材を兼用していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項９】
前記補正光学部材の前記フロントガラス側の面が、平面であることを特徴とする請求項８に記載の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項１０】
前記補正光学部材が、ガラスを母材として構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項１１】
前記補正光学部材が、表面に反射率を低減するコーティング膜を有していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項１２】
前記補正光学部材が、レンズで構成されるとともに、該レンズの透過面以外の少なくとも一部の光学作用面に反射抑制部材を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項１３】
請求項１〜４のいずれかに記載の車載用ヘッドアップディスプレイと、
車速センサーと、
前記車速センサーで計測した計測値に基づいて前記車載用ヘッドアップディスプレイの前記表示情報源による表示情報を変更させる処理装置を備えていることを特徴とする車両。
【請求項１４】
表示情報源と、前記表示情報源に表示された画像を車両のフロントガラスに向けて投射するための投影光学系を有し、前記フロントガラスからの反射光を観察者の眼球内に導く複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、
前記複数の車載用ヘッドアップディスプレイのうち、一つを第１の車載用ヘッドアップディスプレイとし、他の一つを第２の車載用ヘッドアップディスプレイとしたときに、
前記第１の車載用ヘッドアップディスプレイに設けられる投影光学系の光路中に配される一部の光学部材は、前記第２の車載用ヘッドアップディスプレイに設けられる投影光学系の光路中に配される一部の光学部材とほぼ同じ光学面形状を持つ光学部材であり、
前記第１及び第２の車載用ヘッドアップディスプレイにおける投影光学系のうち、前記ほぼ同じ光学面形状を持つ光学部材を除く他の光学部材が、互いに異なる光学面形状を持たせることで前記フロントガラスを反射した後の像の歪みや傾きを補正する補正光学部材を構成していることを特徴とする複数の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項１５】
前記ほぼ同じ光学面形状を持つ光学部材が、前記補正光学部材とは別の主たるパワーを持つ主光学部材であり、前記主光学部材が、前記表示情報源とともに一体的に設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の複数の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項１６】
前記補正光学部材の少なくとも一つが、前記主光学部材の主光線を偏向させる光学作用面を有していることを特徴とする請求項１５に記載の複数の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項１７】
前記補正光学部材の少なくとも一つが、非回転対称な光学作用面を有していることを特徴とする請求項１４に記載の複数の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項１８】
前記補正光学部材の少なくとも一つの光学作用面が、非回転対称な光学作用を行う回折レンズ面であることを特徴とする請求項１７に記載の複数の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項１９】
前記補正光学部材が、入射透過面と射出透過面を有し、かつ、反射面を有さないことを特徴とする請求項１４〜１８のいずれかに記載の複数の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２０】
前記補正光学部材の少なくとも一つが、配置の方向を変更して補正効果を変更させるように、配置可能に構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の複数の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２１】
前記補正光学部材が、前記フロントガラスの下方に位置し、ヘッドアップディスプレイのカバー部材を兼用していることを特徴とする請求項１４〜２０のいずれかに記載の複数の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２２】
前記補正光学部材の前記フロントガラス側の面が、平面であることを特徴とする請求項２１に記載の複数の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２３】
前記補正光学部材が、ガラスを母材として構成されていることを特徴とする請求項１４〜２２のいずれかに記載の複数の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２４】
前記補正光学部材が、表面に反射率を低減するコーティング膜を有していることを特徴とする請求項１４〜２３のいずれかに記載の複数の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２５】
前記補正光学部材が、レンズで構成されるとともに、該レンズの透過面以外の少なくとも一部の光学作用面に反射抑制部材を備えていることを特徴とする請求項２３に記載の複数の車載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２６】
請求項１４〜２５のいずれかに記載の複数の車載用ヘッドアップディスプレイの一つと、
車速センサーと、
前記車速センサーで計測した計測値に基づいて前記複数の車載用ヘッドアップディスプレイの前記表示情報源による表示情報を変更させる処理装置を備えていることを特徴とする車両。
【請求項２７】
内部に表示情報源と光学部材を備えた保持枠の位置決め構造に、補正光学部材を配置する工程と、
その工程の前若しくは後に前記保持枠を車両のダッシュボードに配置する工程を有していることを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイを備えた車両の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示情報源に表示された表示像を自動車等の車両のフロントガラスに反射させ、車両の運転手等の観察者眼球に表示像を導くための車載用ヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤという）に関するものである。
更には、そのような車載用のＨＵＤを用いた車両及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両内の運転手等に画像情報を提供する方法として、ＨＵＤが最近用いられるようになっている。ＨＵＤは、例えば、次の特許文献１や特許文献２に示すように、液晶表示装置等の表示情報源から投射された光学的画像情報を、フロントガラスに反射させて、車両の運転者等の観察者眼球に表示像を導き、それによって、運転手が運転状態からほとんど視線を動かすことなく情報を読み取れるようにしたものである。
また、ＨＵＤには、フロントガラスでの反射を用いずに、コンバイナーをフロントガラスの手前の離れた位置に配置して運転手の眼球に光学的情報を導くタイプのＨＵＤも、例えば、特許文献３において提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１０７３９１号公報
【特許文献２】特開２００３−２８７７０７号公報
【特許文献３】特開２０００−２６７０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、フロントガラスに反射させるタイプのＨＵＤでは、車両の種類に応じてフロントガラスの形状が異なるため、個々のフロントガラスの反射面形状に応じて光学系を設計しないと、フロントガラスの種類に応じた像の歪みや像の傾きが出やすくなる。また、個々のフロントガラスの形状に合わせてＨＵＤ光学系を設計しようとすると、製造コストが高くなってしまう。
【０００４】
また、特許文献１や特許文献２には、フロントガラスでの反射により生ずる像の歪みの除去のために、その歪みを相殺するように表示像を歪ませる技術が開示されている。しかしながら、画素数の細かい表示系を用いないと歪み補正による画素の歪みが視認されてしまうことになる。
【０００５】
また、特許文献３に記載のフロントガラスでの反射を用いずに、フロントガラスとは別体に設けられたコンバイナーで反射させるタイプのＨＵＤでは、フロントガラスでの反射を行わないため像の歪みはあらかじめ補正できるが、コンバイナーがフロントガラスに付着したホコリ等の清掃の邪魔になりわずらわしいといった問題がある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、表示情報源に表示された表示像を車両のフロントガラスで反射するタイプのヘッドアップディスプレイでありながら、フロントガラスの形状の違いに影響されることなく、良好な像が観察可能な、若しくは、使用者の好みに応じた像が観察可能な汎用性の高い車載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。
【０００７】
更には、そのようなヘッドアップディスプレイを備えた車両を提供することを目的とする。
更には、製造工程において製造コストを低減し得るヘッドアップディスプレイを備えた車両の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明による車載用ヘッドアップディスプレイは、表示情報源と、前記表示情報源に表示された画像を車両のフロントガラスに向けて投射するための投影光学系を有し、前記フロントガラスからの反射光を観察者の眼球内に導く車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記投影光学系は、前記フロントガラスと前記表示情報源との間の光路中に、前記フロントガラスを反射することにより生ずる像の歪みや傾きを補正するための補正光学部材を選択配置可能に備えて構成され、前記車載用ヘッドアップディスプレイは、前記補正光学部材の選択的な配置を可能とするための位置決め構造を備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記投影光学系が、前記補正光学部材とは別個に主たるパワーを持つ主光学部材を有し、前記主光学部材が、前記表示情報源とともに一体的に設けられていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材が、前記主光学部材の主光線を偏向させる光学作用面を有していることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材が、非回転対称な光学作用面を有していることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材の光学作用面が、非回転対称な光学作用を行う回折レンズ面であることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材が、入射透過面と射出透過面を有し、かつ、反射面を有さないことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材が、配置方向を変更して補正効果を変更させるように、配置可能に構成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材が、前記フロントガラスの下方に位置し、ヘッドアップディスプレイのカバー部材を兼用していることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材の前記フロントガラス側の面が、平面であることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材が、ガラスを母材として構成されていることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材が、表面に反射率を低減するコーティング膜を有していることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材が、レンズで構成されるとともに、該レンズの透過面以外の少なくとも一部の光学作用面に反射抑制部材を備えていることを特徴としている。
【００２０】
また、本発明による車載用ヘッドアップディスプレイを備えた車両は、上記本発明の車載用ヘッドアップディスプレイと、車速センサーと、前記車速センサーで計測した計測値に基づいて前記車載用ヘッドアップディスプレイの前記表示情報源による表示情報を変更させる処理装置を備えていることを特徴としている。
【００２１】
また、本発明による複数の車載用ヘッドアップディスプレイは、表示情報源と、前記表示情報源に表示された画像を車両のフロントガラスに向けて投射するための投影光学系を有し、前記フロントガラスからの反射光を観察者の眼球内に導く複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記複数の車載用ヘッドアップディスプレイのうち、一つを第１の車載用ヘッドアップディスプレイとし、他の一つを第２の車載用ヘッドアップディスプレイとしたときに、前記第１の車載用ヘッドアップディスプレイに設けられる投影光学系の光路中に配される一部の光学部材は、前記第２の車載用ヘッドアップディスプレイに設けられる投影光学系の光路中に配される一部の光学部材とほぼ同じ光学面形状を持つ光学部材であり、前記第１及び第２の車載用ヘッドアップディスプレイにおける投影光学系のうち、前記ほぼ同じ光学面形状を持つ光学部材を除く他の光学部材が、互いに異なる光学面形状を持たせることで前記フロントガラスを反射した後の像の歪みや傾きを補正する補正光学部材を構成していることを特徴としている。
【００２２】
また、本発明の複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記ほぼ同じ光学面形状を持つ光学部材が、前記補正光学部材とは別の主たるパワーを持つ主光学部材であり、前記主光学部材が、前記表示情報源とともに一体的に設けられていることを特徴としている。
【００２３】
また、本発明の複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材の少なくとも一つが、前記主光学部材の主光線を偏向させる光学作用面を有していることを特徴としている。
【００２４】
また、本発明の複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材の少なくとも一つが、非回転対称な光学作用面を有していることを特徴としている。
【００２５】
また、本発明の複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材の少なくとも一つの光学作用面が、非回転対称な光学作用を行う回折レンズ面であることを特徴としている。
【００２６】
また、本発明の複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材が、入射透過面と射出透過面を有し、かつ、反射面を有さないことを特徴としている。
【００２７】
また、本発明の複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材の少なくとも一つが、配置の方向を変更して補正効果を変更させるように、配置可能に構成されていることを特徴としている。
【００２８】
また、本発明の複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材が、前記フロントガラスの下方に位置し、ヘッドアップディスプレイのカバー部材を兼用していることを特徴としている。
【００２９】
また、本発明の複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材の前記フロントガラス側の面が、平面であることを特徴としている。
【００３０】
また、本発明の複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材が、ガラスを母材として構成されていることを特徴としている。
【００３１】
また、本発明の複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材が、表面に反射率を低減するコーティング膜を有していることを特徴としている。
【００３２】
また、本発明の複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいては、前記補正光学部材が、レンズで構成されるとともに、該レンズの透過面以外の少なくとも一部の光学作用面に反射抑制部材を備えていることを特徴としている。
【００３３】
また、本発明による複数の車載用ヘッドアップディスプレイを備えた車両は、上記いずれかの複数の車載用ヘッドアップディスプレイの一つと、車速センサーと、前記車速センサーにて計測した計測値に基づいて前記複数の車載用ヘッドアップディスプレイの前記表示情報源による表示情報を変更させる処理装置を備えたことを特徴としている。
【００３４】
また、本発明による車載用ヘッドアップディスプレイを備えた車両の製造方法は、内部に表示情報源と光学部材を備えた保持枠の位置決め構造に、補正光学部材を配置する工程と、その工程の前若しくは後に前記保持枠を車両のダッシュボードに配置する工程を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、表示情報源に表示された表示像を車両のフロントガラスで反射するタイプのＨＵＤでありながら、フロントガラスの形状の違いに影響されることなく、良好な像が観察可能な、若しくは、使用者の好みに応じた像が観察可能な汎用性の高い車載用ヘッドアップディスプレイ、そのようなヘッドアップディスプレイを備えた車両を提供することができる。
更には、ヘッドアップディスプレイを備えた車両の製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明による車載用ヘッドアップディスプレイでは、前記投影光学系は、前記フロントガラスと前記表示情報源との間の光路中に、前記フロントガラスを反射することにより生ずる像の歪みや傾きを補正するための補正光学部材を選択配置可能に備えて構成され、前記車載用ヘッドアップディスプレイは、前記補正光学部材の選択的な配置を可能とするための位置決め構造を備えている。
フロントガラスの形状や傾きは、車種により異なっている。そのため、フロントガラスの形状の違いにより、それぞれ異なった歪みや像の傾きが生じる。
本発明によれば、像の歪みや傾きを補正するための補正光学部材を選択的に配置可能にしたので、簡単に、フロントガラスの形状の違いにより生じる歪みや像面の傾きを補正し、あるいは、利用者の好みにあった観察像を得ることが可能になる。
【００３７】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記投影光学系が、前記補正光学部材とは別の主たるパワーを持つ主光学部材を有すれば、主光学部材とフロントガラスのみのＨＵＤより視認性のよい車載用ＨＵＤが達成できる。また、主光学部材を表示情報源とともに一体的に設けた構成とすれば、車両のダッシュボード上等への配置が容易となる。
【００３８】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記補正光学部材が、主たるパワーを持つ光学部材の主光線を偏向させる光学作用面を有していれば、フロントガラスの傾きの違いによる像補正が行える。
なお、本発明において主光線は、表示情報源の中心からの射出光線のうち、前記補正光学部材の有効面中心に至る光線とする。
【００３９】
車のフロントガラスは、室内スペースの確保と空気抵抗の緩和のため、一般には垂直方向水平方向の曲率が異なった凹面形状である。しかも、面の傾きは運転手の視線方向に対して垂直方向、水平方向ともに傾いて構成されている。
したがって、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記補正光学部材が、非回転対称な光学作用面を有するようにすれば、像面の傾きや歪みの補正をより行いやすくなる。
【００４０】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記補正光学部材の光学作用面に、非回転対称な光学作用を行う回折レンズ面を用いれば、巨視的には面形状をほぼ平面に構成できる。若しくは、光学作用面を曲面形状の回折レンズ面に構成すれば、色収差補正等が行い易くなる。
また、回転非対称な光学作用面を形成する際の加工も光学面表面のパターンにて構成できるので加工が容易となる。
【００４１】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記補正光学部材が、入射透過面と射出透過面を有し、かつ、反射面を有さない構成とすれば、補正光学部材の構成を簡単にすることができる。
【００４２】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記補正光学部材を、配置の方向を変更して補正効果を変更させるように、配置可能に構成すれば、ひとつの補正光学部材で複数種の車両での観察像の歪みや傾きの補正を行うことができる。
【００４３】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記補正光学部材が、前記フロントガラスの下方に位置し、ヘッドアップディスプレイのカバー部材を兼用すれば、部品点数の削減を行うことができる。
また、像の歪み補正を、歪みが生じる原因となるフロントガラスの極く近傍で行うことができる。このため、歪み補正がしやすくなる。
【００４４】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記補正光学部材の前記フロントガラス側の面を平面に構成すれば、外気に面する面形状が平面となるのでホコリの付着を抑えられる。また、補正レンズの種類にかかわらず、外観を統一できるので、デザイン性がよい。
【００４５】
車内はエアコンの作動により温度や湿度の変化が大きい場所である。そのため、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、補正光学部材に用いる光学材料としては、温度湿度変化による光学性能の劣化を低減するために、ガラス材料を用いることが好ましい。
特に、補正光学部材がカバー部材を兼用する構成とすると日光による温度湿度変化が起こりやすくなるので、ガラスを母材とすることが好ましい。
【００４６】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記補正光学部材が、表面に反射率を低減するコーティング膜を有するのが好ましい。
補正光学部材に直射日光があたって反射すると反射像がわずらわしい場合がある。
しかるに、補正光学部材の表面に反射率を低減するコーティングを行うと、わずらわしさを低減できる。
特に、補正光学部材をカバー部材とした場合、その表面を平面とすると、コーティング膜の膜厚を均一にし易くなる。
【００４７】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記補正光学部材をレンズで構成し、該レンズの透過面以外の少なくとも一部の光学作用面に反射抑制部材を備えれば、反射を低減でき、ゴースト像の発生を低減できる。
なお、反射抑制部材としては、枠、黒塗り塗装などを用いるのがよい。
【００４８】
また、本発明の車両のように、上記本発明の車載用ヘッドアップディスプレイと、車速センサーと、前記車速センサーで計測した計測値に基づいて前記車載用ヘッドアップディスプレイの前記表示情報源による表示情報を変更させる処理装置を備えて構成すれば、車速センサーにより車両の速度を計測し、その計測結果をヘッドアップディスプレイにて運転手に情報を伝達できる。また、運転手の視線の移動を少なくし車速情報を伝えることが可能となる。
【００４９】
また、本発明による複数の車載用ヘッドアップディスプレイは、表示情報源と、前記表示情報源に表示された画像を車両のフロントガラスに向けて投射するための投影光学系を有し、前記フロントガラスからの反射光を観察者の眼球内に導く複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記複数の車載用ヘッドアップディスプレイのうち、一つを第１の車載用ヘッドアップディスプレイとし、他の一つを第２の車載用ヘッドアップディスプレイとしたときに、前記第１の車載用ヘッドアップディスプレイに設けられる投影光学系の光路中に配される一部の光学部材は、前記第２の車載用ヘッドアップディスプレイに設けられる投影光学系の光路中に配される一部の光学部材とほぼ同じ光学面形状を持つ光学部材であり、前記第１及び第２の車載用ヘッドアップディスプレイにおける投影光学系のうち、前記ほぼ同じ光学面形状を持つ光学部材を除く他の光学部材が、互いに異なる光学面形状を持たせることで前記フロントガラスを反射した後の像の歪みや傾きを補正する補正光学部材を構成している。このように、第１の車載用ヘッドアップディスプレイと第２の車載用ヘッドアップディスプレイにて一部の光学部材を共通化させ、各々の車載用ヘッドアップディスプレイにて異なる補正光学部材を配する構成とすれば、フロントガラスの形状にあわせて歪みや傾きの補正を行った車載用ヘッドアップディスプレイを提供できる。
また、光学部材の一部を略共通化しているので、光学部材の製造工程を共通にでき、製造コストを安く抑えることが可能となる。
【００５０】
また、本発明の複数の車載用ヘッドアップディスプレイにおいても、上記本発明の車載用ヘッドアップディスプレイと同様の構成とすることにより、上述したのと同様の作用効果が得られる。
【００５１】
そして、上記いずれかの本発明の複数の車載用ヘッドアップディスプレイと、車速センサーと、前記車速センサーにて計測した計測値に基づいて前記複数の車載用ヘッドアップディスプレイの前記表示情報源による表示情報を変更させる処理装置を備えて車両を構成すれば、車両の種類によるフロントガラスの形状の違いに対する補正が行われた、視認性のよいヘッドアップディスプレイを持つ車両を提供できる。また、車速センサーにより車両の速度を計測し、その計測結果をヘッドアップディスプレイにて運転手に情報を伝達できる。また、運転手の視線の移動を少なくし車速情報を伝えることが可能となる。
【００５２】
そして、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイを備えた車両の製造方法においては、内部に表示情報源と光学部材を備えた保持枠の位置決め構造に、補正光学部材を配置する工程と、その工程の前若しくは後に前記保持枠を車両のダッシュボードに配置する工程を有するようにする。
【実施例１】
【００５３】
以下、本発明の実施形態について図面を用いながら説明する。図１は本発明の実施例１にかかる車載用ヘッドアップディスプレイを備えた車両の要部を概略的に示す説明図、図２は実施例１にかかる車載用ヘッドアップディスプレイにおける補正光学部材の位置決め構造を示す概略斜視図、図３(a)〜(e)は実施例１にかかる車載用ヘッドアップディスプレイにおける補正光学部材の構成例を示す説明図である。
図１中、１は表示ユニットである。表示ユニット１は、例えばバックライト付きのドット表示型液晶素子から成る表示情報源２と、レンズや曲面ミラー等から成る光学部材３と、補正レンズＣＬと、保持枠１００を有している。
光学部材３と補正レンズＣＬは、投影光学系を構成している。投影光学系は、表示情報源２に表示された画像を車両６のフロントガラス７に投射するようになっている。
また、光学部材３は、表示情報源２とともに保持枠１００の内部に一体的に設けられている。
そして、表示ユニット１は、ダッシュボード４の内部に埋設されている。なお、複数の車両に付け替え可能となるように、ダッシュボード４の内部又はダッシュボード４の上に着脱可能に設けてもよい。
【００５４】
５は車両６のフロントガラス７の内側面の所定箇所にフロントガラス面と一体化して設けられた半透過反射型のコンバイナーである。コンバイナー５は、表示ユニット１からの表示光線Ｌを運転手８側へ反射させるとともに、車両６の前方からの光線を運転手８側へ透過させるようになっている。
【００５５】
その他、車両６には、車両の走行速度を検知する速度センサー１０が備えられている。
速度センサー１０は、車両６の車軸の回転数を基にして速度を検知する構成や、人工衛星からの信号を基にして速度を検知する構成など、車両６の速度を検知する構成であれば、どのような構成ものもであってもよい。
速度センサー１０で検知した速度信号は、制御回路１１へ出力するようになっている。
制御回路１１は、表示情報源２と連結され、速度センサー１０を介して検知した速度を、表示情報源２を介して表示させるように回路構成されている。
【００５６】
ここで、本実施例の表示ユニット１は、コンバイナー５へ照射される表示光線Ｌにより車両６の前方で風景９に重なって結像される表示像Ｘの結像状態を調整することができるように構成されている。
即ち、表示ユニット１のハウジングの射出側には、フロントガラス７の形状の違いにより反射時に生ずる像の歪みや傾きを補正するための補正レンズＣＬが抜き差し可能なスライド式の保持部Ｈが設けられている。
また、保持部Ｈは、補正不要の場合には平行平板のカバーガラスＣＧを挿入することも可能となっている。
保持部Ｈは、表示ユニットの位置を調整したのでは補正しきれない残存する偏心収差を低減することができるように種々な種類の補正レンズを選択して挿入できるように構成されている。
【００５７】
保持部Ｈに着脱可能な補正レンズの構成例を図３(a)〜(e)に示す。
なお、図３に示す各補正レンズは、それぞれ光軸に対して回転非対称な補正レンズとして構成されている。また、各補正レンズは、フロントガラス側の面が平面に形成されている。
なお、図３では、便宜上、下側を補正レンズのフロントガラス側の面(平面)として示している。
【００５８】
図３(a)，(b)に示す補正レンズＣＬ１，ＣＬ２は、フロントガラスとは反対側の面が曲面に形成されている。また、補正レンズＣＬ１，ＣＬ２は、夫々、歪み等の補正を適宜選択できるように、曲面形状の変化の度合いや、中心位置の面の傾き角が異なっている。補正レンズの周囲は枠状に形成されるとともに、反射を低減させるための黒塗りのコーティングが施されている。
また、補正レンズＣＬ１，ＣＬ２は、夫々、図２中、破線矢印方向で示した方向以外にも、前後を逆にしたり、横方向から保持部Ｈに挿入可能に形成されており、１つの補正レンズで４通りの像の歪みや傾きの補正が可能となっている。
【００５９】
図３(c)に示す補正レンズＣＬ３は、フロントガラス側の面が平面に、フロントガラスとは反対側の面が縦方向、横方向ともに傾斜した楔状の面に形成されている。
図３(d)に示す補正レンズＣＬ４は、フロントガラス側の面が平面に、フロントガラスとは反対側の面が回折レンズ面に形成されている。
補正レンズＣＬ４の回折レンズ面は、図１に示した主光学系をなす光学部材３の光軸からずれた位置に中心を持つ同心円状の回折パターンが形成されている。
なお、補正レンズＣＬ４の回折レンズ面は、もちろん、シリンドリカルレンズ、トーリックレンズ、のような光学的な作用をする面として構成してもよい。
【００６０】
このように、実施例１に用いる補正レンズは、フロントガラスの形状の違いに応じて異なるフロントガラスを反射したときに生ずる像の歪みや傾きを補正できるように、回転非対称な光学作用を持つ光学面をもった種々の種類のレンズで構成できる。そして、具体的には、実施例１に用いる補正レンズは、シリンドリカルレンズ、トーリックレンズ、これらのレンズにさらに非球面成分を付加したレンズを用いるとよい。更には、これらの面を傾けた構成としてもよい。
また、フロントガラス７の形状の違いに対応させるために、光学面は、対称面を１面のみもつ曲面としたり、更には、対称面数がゼロの曲面とすることが好ましい。
【００６１】
ここで、選択して配置可能な補正レンズＣＬにおける車種に応じた最適な構成について詳述する。
一般に、フロントガラスの形状は、車種に応じて異なる。
例えば、車種の違いによるフロントガラスの垂直方向での形状の違いを図４(a)に概略的に示す。
セダンなどの一般的な中型自動車のフロントガラスを基準（実線ｂで示す）にすると、トラックやバスなどの大型車のフロントガラスは、中型自動車に比べて路面に対して垂直に近い傾きを持つ形状（一点鎖線ｃで示す）となり、スポーツカーなどの小型車のフロントガラスは、中型自動車に比べて路面に対して水平に近い傾きを持つ形状（破線ａ）となる。
【００６２】
そのため、セダンなどの中型車におけるフロントガラスを反射して生ずる像の歪みや傾きを所定の補正レンズで補正した表示ユニットを基準にして、車種の異なる車両に用いる場合には、垂直方向については以下の補正レンズを用いて像の調整を行うことが好ましい。
トラック、バス等の場合は、レンズの前方側が厚くなるくさび型断面形状の補正レンズを使用する（図４(b)参照）。
セダンの場合は、レンズの前後面が平行な形状の補正レンズを使用する。もしくは、補正レンズを使用しない。
スポーツカーの場合は、レンズの前方側が薄くなるくさび型断面形状の補正レンズを使用する（図４(c)参照）。
【００６３】
また、フロントガラスの水平方向に着目すると、車種により水平方向の傾きも異なってくる。
例えば、車種の違いによるフロントガラスの水平方向での形状の違いを図５に概略的に示す。
セダンなどの一般的な中型自動車のフロントガラスを基準（実線ｂで示す）にすると、トラックやバスなどの大型車のフロントガラスは、中型自動車に比べて傾き（湾曲）の度合いが小さい形状（一点鎖線ｃで示す）となり、スポーツカーなどの小型車のフロントガラスは、中型自動車に比べて傾き（湾曲）の度合いが大きい形状（破線ａで示す）となる。
【００６４】
そのため、セダンなどの中型車におけるフロントガラスを反射して生ずる像の歪みや傾きを所定の補正レンズで補正した表示ユニットを基準にして、車種の異なる車両に用いる場合には、水平方向についても上述した垂直方向の場合と同様に種類の異なる補正レンズを用いて像の調整を行うことが好ましい。
【００６５】
このように、像の歪みに注目した場合、車種により、フロントガラスは路面に対し水平の方向と垂直な方向とで曲面形状が異なり、それによりフロントガラスで反射することにより生ずる像の歪みや傾きも異なる。そのため、種々の面形状に対応させた種々の曲面を持つ補正レンズを準備しておき、車種に応じて補正することが好ましい。
また、補正レンズは、くさび形状を基本とした光学面に歪み補正の機能を付加した形状の非回転対称の光学面に構成してもよい。
【００６６】
その他、実施例１において用いる補正レンズＣＬの母材はガラスであり、有効面の周辺には、上述のように、黒塗りを施し、反射を低減させている。また、補正レンズＣＬのフロントガラス側の平面には、反射を低減するコーティング膜が施されている。
【００６７】
図６は本発明の車載用ヘッドアップディスプレイを備えた車両の製造工程を示す概念図であり、(a)はスポーツカーにおける製造工程、(b)はセダンにおける製造工程、(c)はトラックにおける製造工程を示している。
車両Ａ（スポーツカー）、車両Ｂ（セダン）、車両Ｃ（トラック）は車種が異なり、夫々異なる形状のフロントガラスを備えている。
そして、各車両における図１で示した保持枠１００には、共通の製造工程を経て作成されたほぼ共通の面形状を持つ複数のレンズと反射面とからなる光学部材３が備えられている。また、保持枠１００には、共通の製造工程を経て作成された表示情報源２が設けられている。そして、保持枠１００に表示情報源２と光学部材３を一体的に設けることで、表示ユニット１が構成されている。
この構成は予め作成しておく。
【００６８】
そして、保持枠１００は、図２で示した保持部Ｈを有している。そして、例えば、車両Ａに表示ユニット１を搭載する場合は、車両Ａに搭載したときに良好な像となるように予め設計し製造しておいた車両Ａ用の補正レンズＣＬを保持部Ｈに挿入する。
そして、車両Ａ用の補正レンズＣＬが挿入された表示ユニット１を車両Ａのダッシュボードに配置してフロントガラス７（フロントガラスに設けたコンバイナー５）との位置が最適な位置となるように配置を調整する。
車両Ｂ、車両Ｃにおいても、各々車両Ｂ、Ｃ用に予め設計し製造しておいた補正レンズＣＬを保持部Ｈに挿入し、次いで、車両Ｂ，Ｃ用の補正レンズＣＬが挿入された表示ユニット１を車両Ａのダッシュボード車両Ｂ，Ｃのダッシュボードに配置し位置を調整する。
【００６９】
なお、表示ユニット１は、ダッシュボードの上側に設置するタイプ、ダッシュボードの内部に設置するタイプのいずれにおいても、それぞれの場合における像の補正に適した補正レンズＣＬを選択して用いる。
また、表示ユニット１を予め車両のダッシュボードに取り付け、次いで、観察像を見ながら適した補正レンズＣＬを目視で確認しながら好みの像を表示する補正レンズＣＬを選択、配置してもよい。
【００７０】
また、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイは、上述した実施例の構成に限定されるものではなく、種々の構成が可能である。
例えば、表示情報源としては、表示面側から光線を反射する反射型表示装置を用いてもよい。
また、車両の後方確認のために、車両の後方を撮像するカメラを備え、これをヘッドアップディスプレイの表示情報源に接続して、車両の後方の映像が観察できるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例１にかかる車載用ヘッドアップディスプレイを備えた車両の要部を概略的に示す説明図である。
【図２】実施例１にかかる車載用ヘッドアップディスプレイにおける補正光学部材の位置決め構造を示す概略斜視図である。
【図３】(a)〜(e)は実施例１にかかる車載用ヘッドアップディスプレイにおける補正光学部材の構成例を示す説明図である。
【図４】(a)車種の違いによるフロントガラスの垂直方向での形状の違いを概略的に示す説明図、(b)はトラック、バス等の車両に用いる補正レンズの一例を示す説明図、（c）はスポーツカー等の車両に用いる補正レンズの一例を示す説明図である。
【図５】車種の違いによるフロントガラスの水平方向での形状の違いを概略的に示す説明図である。
【図６】本発明の車載用ヘッドアップディスプレイを備えた車両の製造工程を示す概念図であり、(a)はスポーツカーにおける製造工程、(b)はセダンにおける製造工程、(c)はトラックにおける製造工程を示している。
【符号の説明】
【００７２】
１              表示ユニット
２              表示情報源
３              光学部材
４              ダッシュボード
５              コンバイナ
６              車両
７              フロントガラス
８              運転手
９              風景
１０            速度センサー
１１            制御回路
１００          保持枠
ＣＬ，ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ４              補正レンズ
ＣＧ            平行平板
Ｈ              保持部
【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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