车辆用显示装置以及车辆用显示系统的制作方法

本发明涉及车辆用显示装置以及车辆用显示系统。
背景技术：
：已知有关于如下电子镜的技术：代替对车辆后方的视野进行反射来使车辆乘员视认的以往的光学式后视镜，而将来自拍摄车辆后方的相机的影像显示在显示器上，使乘员视认(例如，参照专利文献1)。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特许第5286750号公报。技术实现要素：发明所要解决的问题电子镜与以往的光学式后视镜同样配置于车厢的前方的中央上部。由此，希望小型化以便不遮挡前方的视野。另外，为了提高视认性，希望抑制失真的产生。本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供小型且抑制了失真的产生的车辆用显示装置以及车辆用显示系统。用于解决问题的手段为了解决上述的问题并达到目的，本发明涉及的车辆用显示装置包括：显示器，显示影像；第一镜，反射被显示在所述显示器上的所述影像；以及第二镜，反射被所述第一镜反射的所述影像，所述车辆用显示装置以从车辆的乘员的视点到由所述第二镜成像的反射影像为止的距离大于从所述乘员的视点到所述显示器的显示面为止的距离的方式在几何光学上延长光路。本发明涉及的车辆用显示系统包括：上述车辆用显示装置；后方相机，拍摄所述车辆的后方；以及控制装置，获取由所述后方相机拍摄的影像，并显示在所述显示器上。发明效果根据本发明，发挥小型且能够抑制失真的产生的效果。附图说明图1是示出实施方式所涉及的车辆用显示装置的构成例的简要图；图2是示出实施方式所涉及的车辆用显示装置的构成例的简要图；图3是示出实施方式所涉及的车辆用显示装置的构成例的侧面截面图；图4是示出驾驶员通过实施方式所涉及的车辆用显示装置视认的虚像的一个例子的图；图5是示出驾驶员通过实施方式所涉及的车辆用显示装置视认的虚像的其他例子的图；图6是示出驾驶员通过实施方式所涉及的车辆用显示装置视认的虚像的其他例子的图；图7是示出在实施例1中被驾驶员视认的虚像的一个例子的图；图8是示出在实施例2中被驾驶员视认的虚像的一个例子的图；图9是示出在实施例3中被驾驶员视认的虚像的一个例子的图；图10是示出在实施例4中被驾驶员视认的虚像的一个例子的图；图11是示出在比较例1中被驾驶员视认的虚像的一个例子的图；图12是示出在比较例2中被驾驶员视认的虚像的一个例子的图；图13是示出以往的车辆用显示装置的构成例的简要图；图14是示出在以往的车辆用显示装置中被驾驶员视认的虚像的一个例子的图。具体实施方式以下，参照附图，对本发明涉及的车辆用显示系统1的实施方式进行详细说明。此外，以下的实施方式并不限定本发明。在以下的说明中，前后方向是指车辆直行时的行进方向，将行进方向前方侧作为前后方向的“前”、将后方侧作为前后方向的“后”。左右方向是指与前后方向水平正交的方向。朝向前后方向“前”侧的左手侧为“左”、右手侧为“右”。上下方向是与前后方向以及左右方向正交的方向。前后方向、左右方向以及上下方向在三个维度上是正交的。车辆用显示系统1搭载于车辆，显示车辆后方。图1是示出实施方式所涉及的车辆用显示装置的构成例的简要图。图2是示出实施方式所涉及的车辆用显示装置的构成例的简要图。图3是示出实施方式所涉及的车辆用显示装置的构成例的侧面截面图。如图1至图3所示，车辆用显示系统1是所谓的电子后视镜。车辆用显示系统1包括后方相机2、控制装置3以及车辆用显示装置4。在本实施方式中，将车辆的乘员作为驾驶员来进行说明。后方相机2配置在车辆的后方，拍摄车辆的后方。后方相机2拍摄包含车辆用显示装置4的确认范围在内的范围。后方相机2拍摄包含没有显示在车辆用显示装置4上的范围在内的范围。后方相机2的水平方向的视场角例如为30～60°、上下方向的视场角例如为5～20°。后方相机2将所拍摄的拍摄影像数据输出给控制装置3的影像获取部31。控制装置3为例如由cpu(centralprocessingunit，中央处理器)等构成的运算处理装置。控制装置3执行被存储在未图示的存储部的程序中所含的命令。控制装置3包括影像获取部31以及显示控制部32。影像获取部31获取拍摄了车辆后方的影像。影像获取部31所获取的拍摄影像数据为例如每秒60帧的图像连续的影像数据。在本实施方式中，影像获取部31获取后方相机2所输出的拍摄影像数据。影像获取部31从拍摄影像数据中切出被显示在车辆用显示装置4上的范围。关于切出拍摄影像数据中的哪个范围，预先存储在存储部中。切出范围包括驾驶员通过以往的光学式后视镜视认的范围。影像获取部31将所切出的影像数据作为影像信号而输出给显示控制部32。显示控制部32将从影像获取部31输出的影像信号显示在车辆用显示装置4上。车辆用显示装置4使驾驶员视认车辆的后方。在本实施方式中，车辆用显示装置4能够在视认虚像显示的情况与作为光学式的后视镜使用的情况之间切换。在本实施方式中，车辆用显示装置4配置于车厢的前方的中央上部。车辆用显示装置4包括显示器(监视器)5、第一凹面镜(第一镜)6、第二凹面镜(第二镜)7、半反射镜8以及容纳这些的框体10。车辆用显示装置4以使得从驾驶员的视点e到由第二凹面镜7成像的反射影像为止的距离大于从驾驶员的视点e到显示器5的显示面51为止的距离，换句话说，以使得从驾驶员的视点e到虚像为止的虚像距离大于从驾驶员的视点e到显示器5的显示面51为止的距离的方式在几何光学上延长光路。在本实施方式中，车辆用显示装置4将虚像距离例如设为800mm左右以上。上述虚像距离是前提条件之一。上述虚像距离是用于减轻当驾驶员视认虚像时的眼睛的负担的条件。上述虚像距离是驾驶中视认数十米前方的驾驶员容易视认虚像的距离。显示器5基于从显示控制部32输出的影像信号，显示车辆后方的影像。显示器5例如包括液晶显示器(lcd：liquidcrystaldisplay)或者有机el(organicelectro-luminescence，有机电致发光)显示器等。显示器5包括平面状的显示面51。显示面51形成为长方形的矩形形状。在本实施方式中，显示面51的有效区域的左右方向即长边方向的宽度例如为180mm、上下方向即短边方向的宽度为45mm。在车辆用显示装置4被安装在车辆上的状态下，显示面51配置为朝向上方。显示面51配置为面对第一凹面镜6的反射面61。显示器5的光轴a1从显示面51的中央部朝向与显示面51正交的方向延伸。在本实施方式中，显示有影像时的显示器5的中心光线相对于光轴a1，在图3所示的yz平面内，例如以14°的角度射出并入射到第一凹面镜6。换句话说，在本实施方式中，显示面51配置为相对于朝向第一凹面镜6入射的中心光线倾斜。显示器5的显示面51被配置在比第一凹面镜6的焦距更靠近内侧的位置。显示器5的显示面51被配置在比第二凹面镜7的焦距更靠近内侧的位置。显示器5的显示面51被配置在比第一凹面镜6与第二凹面镜7的合成焦距更靠近内侧的位置。第一凹面镜6反射被显示在显示器5上的影像。更详细地讲，第一凹面镜6将从显示器5入射的光朝向第二凹面镜7反射。第一凹面镜6的反射影像的反射面61形成为凹面状。第一凹面镜6朝向前下方以凹状弯曲。第一凹面镜6相对于显示器5而言配置于上方。第一凹面镜6的反射面61配置为面对显示器5的显示面51和第二凹面镜7的反射面71。第二凹面镜7对被显示在显示器5上并被第一凹面镜6反射的光进行反射。更详细地讲，第二凹面镜7将被第一凹面镜6反射的光朝向半反射镜8反射。第二凹面镜7的反射影像的反射面71形成为凹面状。第二凹面镜7朝向后上方以凹状弯曲。在车辆用显示装置4被安装在车辆上的状态下，第二凹面镜7配置于半反射镜8的前方。第二凹面镜7的反射面71配置为面对第一凹面镜6的反射面61和半反射镜8。半反射镜8使被第一凹面镜6和第二凹面镜7反射的影像透过，并反射从与第二凹面镜7相反侧入射的光。半反射镜8形成为平面状。半反射镜8的入射光的透过率为50％。换句话说，半反射镜8使入射光的50％透过，并反射剩余的50％。半反射镜8配置为面对第二凹面镜7的反射面71。在车辆用显示装置4被安装在车辆上的状态下，半反射镜8配置为比显示器5、第一凹面镜6以及第二凹面镜7更靠近后方。另外，这样的半反射镜8在车辆用显示装置4被安装在车辆的状态下，配置为面对驾驶员。框体10形成为具有开口的箱形。框体10中，在内部空间内组装有显示器5、第一凹面镜6以及第二凹面镜7。框体10被半反射镜8覆盖开口。这样构成的框体10被安装到车辆。在本实施方式中，框体10配置于驾驶员仰视的位置。并且，车辆用显示装置4优选满足以下的条件(i)至条件(v)中的至少一个。条件(i)当将第一凹面镜6的反射面61的曲率半径设为r1、将第二凹面镜7的反射面71的曲率半径设为r2时，r1和r2满足以下的数学式1。1.1<r2/r1<2…(1)条件(i)限定第一凹面镜6与第二凹面镜7的曲率半径之比。通过满足条件(i)，能够良好地校正驾驶员所视认的虚像的光学失真。参照图4至图6，对驾驶员所视认的虚像进行说明。图4是示出驾驶员通过实施方式所涉及的车辆用显示装置视认的虚像的一个例子的图。图5是示出驾驶员通过实施方式所涉及的车辆用显示装置视认的虚像的其他例子的图。图6是示出驾驶员通过实施方式所涉及的车辆用显示装置视认的虚像的其他例子的图。假设在显示器5的显示面51上显示了矩形形状的影像，然后进行说明。如图4所示，没有产生光学失真的虚像与被显示在显示器5的显示面51上的影像同样为矩形形状。如图5所示，如果r2/r1小于条件(i)的下限，则弯曲失真会增大。在该情况下，成为圆弧的中心点位于上方的扇形的失真形状，难以进行光学失真的校正。弯曲失真通过(b/a)×100[％]计算出。如图5所示，在圆弧的中心点位于上方的失真形状的情况下，弯曲失真成为正的值。在圆弧的中心点位于下方的失真形状的情况下，弯曲失真成为负的值。如图6所示，如果r2/r1超过条件(i)的上限，则梯形失真会增大。在该情况下，梯形的底边的长度成为：下底＜上底。为了校正梯形失真，不得不偏离作为前提条件的条件(v)来调整显示器5的设置方向，难以进行车辆用显示装置4的小型化。梯形失真通过(c/a)×100[％]计算出。如图6所示，在梯形的上底和下底的长度为下底＜上底这样的失真形状的情况下，梯形失真成为正的值。在梯形的上底和下底的长度为上底＜下底这样的失真形状的情况下，梯形失真成为负的值。条件(ii)将中心光线从显示器5朝向第一凹面镜6入射的角度设为i1、将中心光线从第一凹面镜6朝向第二凹面镜7入射的角度设为i2，i1和i2满足以下的数学式2。30°≤i1+i2≤70°…(2)并且，i1和i2优选满足以下的数学式3。45°≤i1+i2≤59°…(3)条件(ii)限定基于第一凹面镜6和第二凹面镜7的光路的折弯结构。通过满足条件(ii)，实现车辆用显示装置4整体的小型化，换句话说，实现框体10的小型化的同时，抑制因朝向第一凹面镜6和第二凹面镜7的斜入射而导致的画质的劣化。如果i1+i2小于条件(ii)的下限，则难以实现车辆用显示装置4的小型化。另外，由于用于确保第一凹面镜6和第二凹面镜7的光线束的镜配置，框体10的体积会增加。如果i1+i2超过条件(ii)的上限，则基于第一凹面镜6和第二凹面镜7的像差会增大。条件(iii)第一凹面镜6的反射面61的曲率半径r1满足以下的数学式4。300mm≤r1≤600mm…(4)并且，第一凹面镜6的反射面61的曲率半径r1优选满足以下的数学式5。360mm≤r1≤470mm…(5)条件(iii)限定第一凹面镜6的曲率半径。通过满足条件(iii)和条件(iv)，实现光学系统整体的小型化的同时，能够良好地校正像差。如果r1小于条件(iii)的下限，则光学系统整体的焦距减小，像差增大，并且因光学部件的误差导致的画质的变化增加。如果r1超过条件(iii)的上限，则会小于条件(i)的下限，从而圆弧的中心点位于上方的扇形的失真会增大。另外，由于光学系统整体的焦距增加，因此难以实现框体10的小型化。条件(iv)当将驾驶员所视认的虚像的铅锤方向的大小设为yv、将与虚像的铅锤方向对应的、被显示在显示器5的显示面51上的影像的高度方向的大小设为yp时，yv和yp满足以下的数学式6。1<yv/yp<10…(6)并且，yv和yp优选满足以下的数学式7。2<yv/yp<5…(7)条件(iv)限定影像的倍率。通过满足条件(iv)，实现光学系统整体的小型化的同时，能够良好地校正像差。如果yv/yp小于条件(iv)的下限，则不能得到充分的放大影像，换句话说，不能得到虚像。如果yv/yp超过条件(iv)的上限，则虚像的像差增大，尤其难以进行失真的校正。条件(v)显示器5的显示面51配置为与连结驾驶员的视点e和虚像的光轴a2平行。条件(v)限定框体10内的显示器5的设置方向。条件(v)成为用于使框体10小型化的前提条件。在代替以往的光学式后视镜而设置车辆用显示系统1的情况下，如果框体10大型化，则可能成为前方视野的障碍。因此，优选使框体10小型化。换言之，在条件(v)中，显示器5的显示面51配置为矩形形状的显示面51的短边延伸的方向与连结驾驶员的视点e和虚像的光轴a2平行。显示器5的显示面51配置为矩形形状的显示面51的短边方向与连结驾驶员的视点e和虚像的光轴a2平行。短边方向为从框体10的开口侧朝向第二凹面镜7侧的方向。显示器5的显示面51朝向上方，沿着与光轴a2平行的方向配置，并被配置为相对于从显示器5的显示面51朝向第一凹面镜6入射的中心光线倾斜，其中，光轴a2从第二凹面镜7朝向驾驶员的视点e。如上所述构成的车辆用显示装置4通过改变相对于上下方向的角度，能够在视认虚像显示的情况与作为光学式后视镜使用的情况之间切换。更详细地讲，当通过车辆用显示系统1视认虚像显示时，驾驶员能够将被第二凹面镜7反射并透过了半反射镜8的显示器5的影像视认为虚像。由于半反射镜8朝向后上方，从驾驶员观察到的半反射镜8的反射影像成为车厢内后上方，对显示器5的影像的视认性带来的影响少。此时，驾驶员能够视认基于显示器5所显示的影像的虚像。当将车辆用显示系统1作为光学式后视镜使用时，通过将车辆用显示装置4的框体10的角度相对于视认虚像显示时改变，半反射镜8反射从车辆的后方入射的光。此时，与光学式后视镜同样地，反映车辆后方的景色。接着，对车辆用显示系统1中的虚像显示的显示方法以及其作用进行说明。首先，后方相机2将所拍摄的车辆后方的影像数据输出给控制装置3的影像获取部31。影像获取部31从后方相机2获取影像数据，并输出给显示控制部32。显示控制部32将影像数据作为影像信号而输出给车辆用显示装置4的显示器5。然后，显示器5基于影像信号将车辆后方的影像显示在显示面51上。显示有影像的显示器5发出光。然后，所发出的光朝向第一凹面镜6入射。然后，入射到第一凹面镜6的光被朝向第二凹面镜7反射。然后，被第一凹面镜6反射的光朝向第二凹面镜7入射。然后，入射到第二凹面镜7的光被朝向半反射镜8反射。然后，被第二凹面镜7反射的光朝向半反射镜8入射。然后，入射到半反射镜8的光透过半反射镜8而到达驾驶员。驾驶员视认虚像显示。[实施例1]如表1所示，第一凹面镜6的反射面61的曲率半径r1为410.747mm，第二凹面镜7的反射面71的曲率半径r2为611.761mm，入射角度i1为24.5°，入射角度i2为27.6°。[表1]如表2所示，假设i1+i2为52.1、r2/r1为1.49、yv/yp为3.71，则从虚像到视点e为止的距离为836.028mm。[表2]i1+i252.1r2/r11.49yv/yp3.71r1410.747虚像～视点836.028使用图7，对实施例1中的失真进行说明。图7是示出实施例1中被驾驶员视认的虚像的一个例子的图。在该情况下，弯曲失真为0.65％，梯形失真为-0.16％。[实施例2]如表3所示，第一凹面镜6的反射面61的曲率半径r1为420.000mm，第二凹面镜7的反射面71的曲率半径r2为600.000mm，入射角度i1为24.5°，入射角度i2为27.6°。[表3]如表4所示，假设i1+i2为52.1、r2/r1为1.43、yv/yp为3.71，则从虚像到视点e为止的距离为828.606mm。[表4]使用图8，对实施例2中的失真进行说明。图8是示出实施例2中被驾驶员视认的虚像的一个例子的图。在该情况下，弯曲失真为0.79％，梯形失真为0.01％。[实施例3]如表5所示，第一凹面镜6的反射面61的曲率半径r1为450.000mm，第二凹面镜7的反射面71的曲率半径r2为568.130mm，入射角度i1为24.5°，入射角度i2为27.6°。[表5]如表6所示，假设i1+i2为52.1、r2/r1为1.26、yv/yp设为3.71，则从虚像到视点e为止的距离为840.755mm。[表6]i1+i252.1r2/r11.26yv/yp3.71r1450虚像～视点840.755使用图9，对实施例3中的失真进行说明。图9是示出实施例3中被驾驶员视认的虚像的一个例子的图。在该情况下，弯曲失真为1.18％，梯形失真为0.52％。[实施例4]如表7所示，第一凹面镜6的反射面61的曲率半径r1为370.000mm，第二凹面镜7的反射面71的曲率半径r2为679.810mm，入射角度i1为24.5°，入射角度i2为27.6°。[表7]如表8所示，假设i1+i2为52.1、r2/r1为1.84、yv/yp为3.72，则从虚像到视点e为止的距离为830.598mm。[表8]i1+i252.1r2/r11.84yv/yp3.72r1370虚像～视点830.598使用图10，对实施例4中的失真进行说明。图10是示出实施例4中被驾驶员视认的虚像的一个例子的图。在该情况下，弯曲失真为-0.04％，梯形失真为-1.06％。[比较例1]如表9所示，第一凹面镜6的反射面61的曲率半径r1为310.000mm，第二凹面镜7的反射面71的曲率半径r2为840.889mm，入射角度i1为24.5°，入射角度i2为27.6°。[表9]如表10所示，假设i1+i2为52.1、r2/r1为2.71、yv/yp为3.71，则从虚像到视点e为止的距离为829.999mm。[表10]i1+i252.1r2/r12.71yv/yp3.71r1310.000虚像～视点829.999使用图11，对比较例1中的失真进行说明。图11是示出比较例1中被驾驶员视认的虚像的一个例子的图。在该情况下，弯曲失真为-1.30％，梯形失真为-2.98％。比较例1的弯曲失真和梯形失真相对于实施例1至实施例4增大。[比较例2]如表11所示，第一凹面镜6的反射面61的曲率半径r1为518.597mm，第二凹面镜7的反射面71的曲率半径r2为518.597mm，入射角度i1为24.5°，入射角度i2为27.6°。[表11]如表12所示，假设i1+i2为52.1、r2/r1为1.00、yv/yp为3.71，则从虚像到视点e为止的距离为847.298mm。[表12]i1+i252.1r2/r11.00yv/yp3.71r1518.597虚像～视点847.298使用图12，对比较例1中的失真进行说明。图12是示出比较例2中被驾驶员视认的虚像的一个例的图。在该情况下，弯曲失真为1.86％，梯形失真为1.44％。比较例2的弯曲失真和梯形失真相对于实施例1至实施例4增大。如上所述，本实施方式通过配置两个第一凹面镜6和第二凹面镜7，在上下方向上确保框体10内的光路长度。由此，本实施方式能够缩短框体10的深度方向、即连结驾驶员的视点e与虚像的光轴a2方向的长度，并使框体10小型化。与此相对，参照图13、图14，对具有一个凹面镜103的车辆用显示装置100进行说明。图13是示出以往的车辆用显示装置的构成例的简要图。图14是示出在以往的车辆用显示装置中被驾驶员视认的虚像的一个例子的图。车辆用显示装置100包括显示器101、半反射镜102以及凹面镜103。在显示器101中发出的光被半反射镜102反射，并朝向凹面镜103入射。然后，入射到凹面镜103的光被朝向半反射镜102反射。然后，入射到半反射镜102的光透过半反射镜102而到达驾驶员。如图14所示，车辆用显示装置100抑制虚像的失真。但是，如图13所示，由于无法在上下方向上确保框体110内的光路长度，因此框体110的深度方向的长度变长，框体110会大型化。本实施方式通过两个第一凹面镜6和第二凹面镜7，能够分担并降低当对光学系统进行反射时的像差的影响。根据本实施方式，能够降低失真。另外，本实施方式通过满足条件(i)至条件(v)，能够实现框体10的小型化的同时，能够抑制失真的产生。本实施方式通过满足条件(i)，能够良好地校正驾驶员所视认的虚像的光学失真。本实施方式通过r2/r1满足条件(i)的下限、且满足r1≤r2，能够抑制弯曲失真。本实施方式通过r2/r1满足条件(i)的上限，能够抑制梯形失真。本实施方式通过满足条件(ii)，能够实现车辆用显示装置4整体的小型化，换句话说，能够实现框体10的小型化的同时，能够抑制因朝向第一凹面镜6和第二凹面镜7的斜入射而导致的画质的劣化。本实施方式通过i1+i2满足条件(ii)的下限，能够使车辆用显示装置4小型化。本实施方式通过i1+i2满足条件(ii)的上限，能够抑制基于第一凹面镜6和第二凹面镜7的像差。本实施方式通过满足条件(iii)和条件(iv)，能够实现光学系统整体的小型化，且能够良好地校正像差。本实施方式通过r1满足条件(iii)的下限，能够抑制像差，从而降低因光学部件的误差导致的画质的变化。本实施方式通过r1满足条件(iii)的上限，能够抑制扇形的失真。在本实施方式中，显示器5的显示面51配置为相对于从显示面51朝向第一凹面镜6入射的中心光线倾斜。根据本实施方式，当从后方朝向车辆用显示装置4入射太阳光时，被第一凹面镜6和第二凹面镜7反射的太阳光朝向显示面51入射。然后，将入射到显示面51的光的一部分朝向与入射不同的方向反射，因此不会作为返回光而到达驾驶员。因此，能够抑制因返回光导致的显示图像的视认性变差。与此相对，如果显示器5的显示面51配置为与从显示面51朝向第一凹面镜6入射的中心光线正交，则从后方朝向车辆用显示装置4入射的太阳光线会朝向显示面51入射，被显示面51反射一部分。反射光成为如下返回光：与入射的光路相反地，以第二凹面镜7和第一凹面镜6的顺序反射，并透过半反射镜8而到达驾驶员。由此，存在引起显示图像的视认性变差的可能性。上述记载的构成要素中包含本领域技术人员容易想到的要素以及实质上相同的要素。并且，上述记载的构成可以进行适当组合。另外，在不超出本发明的宗旨的范围内能够进行构成的各种省略、替换或变更。代替半反射镜8，可以配置具备了具有相同功能的偏光板的玻璃板。显示器5、半反射镜8、第一凹面镜6、第二凹面镜7以及框体10可以作为光学单元嵌入配置在车辆的前方天花板或仪表板。符号说明1…车辆用显示系统2…后方相机3…控制装置4…车辆用显示装置5…显示器(显示器)51…显示面6…第一凹面镜(第一镜)61…反射面7…第二凹面镜(第二镜)71…反射面8…半反射镜10…框体e…视点i1…入射角度i2…入射角度r1…第一凹面镜的反射面的曲率半径(第一镜的反射面的曲率半径)r2…第二凹面镜的反射面的曲率半径(第二镜的反射面的曲率半径)当前第1页12