JP7697921B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用表示装置に関する。

従来から、自動車等の車両には、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の車両用表示装置を搭載するものがある。従来の車両用表示装置は、例えば、表示器に表示される表示画像を、反射ミラー等の光学系を介してウインドシールドやコンバイナ等に投影することで、ドライバに虚像として視認させるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８－１２０８０７号公報

上述したように、表示画像をウインドシールドに投影する車両用表示装置においては、ウインドシールドの形状によっては表示画像を投影できない場合がある。換言すると、上述した車両用表示装置は、車両毎にウインドシールドの形状に合わせて設計する必要があった。

本発明は、上述した状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の仕様（特にウインドシールドの形状）に影響を受けずに共用化を図れる車両用表示装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明の一実施形態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に設けられる車両用表示装置であって、
所望の可視情報を表示光として出射する表示器と、
前記表示器から前記車両のウインドシールドまでの前記表示光の光路上、且つ、運転者の視点位置から視認可能な位置に配置される非球面ミラーと、を備え、
前記非球面ミラーは、
前記表示器から出射された前記表示光を前記視点位置に反射して、前記所望の可視情報を前記運転者に虚像として視認させ、
反射面が凹状曲面で形成され、前記反射面にて反射する前の前記表示光が表す前記可視情報と比較して前記反射面にて反射した後の前記表示光が表す前記可視情報が相対的に大きくなるように前記可視情報を拡大して反射し、
少なくとも一部が前記インストルメントパネルの上方に位置して、前記車両の水平方向に対して下向きに傾斜して配置され、
前記車両用表示装置は、
前記表示器及び前記非球面ミラーが収容される筐体部と、
前記非球面ミラーから前記視点位置までの光路上に位置するように前記筐体部に取り付けられる遮光部と、を更に備え、
前記遮光部は、
前記表示光を前記筐体部の内部から外部へ透過可能に構成され、且つ、前記外部から前記内部への太陽光を含む外光の入射を遮断又は減衰可能に構成され、
前記非球面ミラーの前記反射面にて反射した後の拡大された前記可視情報の表示可能範囲が前記遮光部の枠よりも大きく、前記運転者は、前記遮光部を透過した前記表示可能範囲のうちの一部の領域分の前記可視情報のみを視認する。

本発明によれば、表示器から出射された表示光を、非球面ミラーが運転者の視点位置に反射して、所望の可視情報を運転者に虚像として視認させることができる。これにより、車両の仕様（特にウインドシールドの形状）に影響を受けずに、車両用表示装置の共用化を図れる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用表示装置を搭載した車両の概略構成を示す模式図である（ただし、側面図である）。 図２は、車両用表示装置の概略構成を示す模式図である。 図３は、車両用表示装置の上端部の拡大図である。 図４は、運転者の視点位置からみた車両用表示装置の模式図である。 図５は、異なる視点位置への対応例を示す模式図である。 図６は、虚像の表示態様を示す模式図である。 図７は、図１に相当する図であって、筐体部の上部がインストルメントパネルアッパーに覆われた態様を示す模式図である。

＜実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る車両用表示装置１について説明する。

＜車両用表示装置１の概略構成＞
以下、車両用表示装置１の概略構成について説明する。図１に示すように、車両用表示装置１は、例えば自動車等の車両１００において、インストルメントパネル１０２に配置されて、種々の計器類を表示可能なメータ装置である。車両用表示装置１は、種々の計器類の情報を、例えばヘッドアップディスプレイ装置のように虚像Ｓとして表示することができる。この虚像Ｓは、光路の延長線上にあり、運転者Ｄの視点位置ＥＰから視て車両用表示装置１よりも車両走行方向の前方且つ遠方に存在するように結像される。

図２に示すように、車両用表示装置１は、筐体部２と、表示器３と、非球面ミラー４と、遮光ガラス５（本発明の「遮光部」に対応）と、を備えて構成される。筐体部２は、内部空間に、表示器３及び非球面ミラー４を収容し、これらを支持している。筐体部２は、内部空間と外部とを連通する開口２ｂが設けられている。開口２ｂは、筐体部２において、運転者Ｄに対向する位置に設けられ、遮光ガラス５によって閉塞されている。

本実施形態では、筐体部２は、略Ｌ字状に形成されており、屈曲部分よりも上方を上側部分２１とし、屈曲部分よりも下方を下側部分２２とすることができる。図１に示すように、筐体部２は、車両１００において、下側部分２２がインストルメントパネル１０２内に配置され、上側部分２１がインストルメントパネル１０２の上面１０２ａから立ち上がった状態となるように設けられている。

表示器３は、車両１００の運転者Ｄに虚像Ｓとして視認させる所望の可視情報を表示光Ｌとして出射するものである。本実施形態では、表示器３は、前方斜め上方向に表示光Ｌを出射するように車両水平方向に対して傾斜するように配置されている。表示器３としては、例えば、公知のヘッドアップディスプレイ装置に用いられる表示器が用いられる。

一例として、表示器３は、光源と、光源から入射する光により表示光Ｌとして出射する表示パネルと、光源と表示パネルとの間の光路上に配置され、光源から入射する光を表示パネルに向けて集光する集光レンズと、光源と表示パネルとの間の光路上において、集光レンズと表示パネルとの間に配置され、集光レンズにより集光される光を表示パネルに向けて配光する配光レンズと、表示パネルの偏向方向を調整するための波長板と、を含んで構成される。

光源には、集光レンズの光軸方向から見た光源基板の当該集光レンズの光軸が通る位置に複数の発光素子が集中実装されているものが含まれ、発光素子は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。
表示パネルは、いわゆる液晶パネルであり、例えば光透過型または光半透過型のＴＦＴ液晶（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等から成る。
集光レンズは、例えばガラスや透明樹脂等の高屈折率材料で成形され、外側に向かおうとする光を内側に屈折させて配光レンズに集光する機能を有する。
配光レンズは、例えばガラスや透明樹脂等の材料で成形され、表示パネルの表示エリアに向かうように光を屈折して配光する機能を有する。

非球面ミラー４は、反射面が凹状曲面で形成される、いわゆる凹面ミラーであって、表示器３から出射された表示光Ｌを、遮光ガラス５を介して視点位置ＥＰに向けて全反射して、可視情報を運転者Ｄに虚像Ｓとして視認させる。このため、非球面ミラー４は、表示器３からウインドシールド１０１までの表示光Ｌの光路上、且つ、運転者Ｄの視点位置ＥＰから視認可能な位置に配置され、反射面が斜め下向きになるように車両水平方向に対して傾斜するように配置されている。

また、非球面ミラー４は、例えば、拡大ミラーとしての機能を有し、当該非球面ミラー４にて反射する前の表示光Ｌが表す可視情報と比較して当該非球面ミラー４にて反射した後の表示光Ｌが表す可視情報が相対的に大きくなるように当該可視情報を拡大して反射する。

遮光ガラス５は、筐体部２の開口２ｂを閉塞するように、且つ、インストルメントパネル１０２の上面１０２ａから立ち上がった状態で筐体部２に取り付けられている。遮光ガラス５は、表示光Ｌを筐体部２の内部空間から外部へ透過可能に構成され、且つ、外部から内部空間への太陽光を含む外光ＳＬの入射を遮断又は減衰可能に構成されている。遮光ガラス５としては、いわゆるスモークガラス等が用いられる。

遮光ガラス５は、視点位置ＥＰにて運転者Ｄが筐体部２を視認不能となるように（図４参照）、上端部５ａが筐体部２の上面２ａよりも上方に突出している（図２及び図３参照）。

＜車両用表示装置１における虚像表示動作＞
以下、車両用表示装置１における虚像表示動作について説明する。まず、表示器３から出射された表示光Ｌは、非球面ミラー４に向かう。非球面ミラー４は、表示器３から入射した表示光Ｌを、凹状の反射面により、遮光ガラス５を介して車両１００の運転者Ｄの視点位置ＥＰに向けて反射させる。これにより、表示光Ｌに対応する可視情報が、運転者Ｄの視点位置ＥＰの前方に虚像Ｓとして表示される。つまり、運転者Ｄは、表示光Ｌを反射した非球面ミラー４を視認することで、表示光Ｌに対応する可視情報としての虚像Ｓを、車両走行方向の前方且つ遠方に視認できる。

なお、運転者Ｄの視点位置ＥＰの相違については、図５に示すように、表示器３によって対応できる。この対応方法としては、例えば、表示器３による非球面ミラー４への表示光Ｌ，Ｌ１，Ｌ２の出射の角度（反射させる位置）を変更したり、表示器３に含まれる表示パネルの表示位置変更をしたり等である。

ところで、本実施形態では、上述したように、非球面ミラー４にて反射した後の表示光Ｌが表す可視情報が相対的に大きくなるように当該可視情報を拡大して反射する。このため、可視情報の表示可能範囲ＤＬが遮光ガラス５の枠よりも大きい（図６参照）。そして、車両用表示装置１としては、遮光ガラス５の枠の範囲内において、上記表示可能範囲ＤＬの中から一部の領域（表示範囲ＤＩ）を使用して可視情報を表示している（図６参照）。このため、運転者Ｄは、表示範囲ＤＩ分の可視情報を視認するのみであり、可視情報の表示枠（換言すると、可視情報とそれ以外との境界線）を視認することがない。これにより、車両用表示装置１は、いわゆるシームレスな見栄えを実現できる。

なお、本実施形態における所望の可視情報として、車両の各種計器類の情報のほかにも、地図情報やナビ情報等を表示してもよい。

＜作用・効果＞
ウインドシールドに表示光を投影する従来の車両用表示装置に対して、本実施形態によれば、表示器３から出射された表示光Ｌを、非球面ミラー４が運転者Ｄの視点位置ＥＰに反射して、所望の可視情報を運転者Ｄに虚像Ｓとして視認させることができる。これにより、車両の仕様（特にウインドシールド１０１の形状）に影響を受けずに、車両用表示装置１の共用化を図れる。

更に、本実施形態によれば、遮光ガラス５によって筐体部２の内部への外光ＳＬの入射を遮断又は減衰できるため、筐体部２に外光除けのフード部等を設けなくてよい。即ち、筐体部２をフードレスに設計できる。

更に、本実施形態によれば、遮光ガラス５がインストルメントパネル１０２の上面から立ち上がった状態で筐体部２に取り付けられることで、運転者Ｄの視認性を向上できる。

更に、本実施形態によれば、遮光ガラス５の上端部５ａが筐体部２の上面２ａよりも上方に突出することで、運転者Ｄが筐体部２を視認不能となる。これにより、車両用表示装置１の搭載後における車両１００内の意匠性が向上される。

更に、本実施形態によれば、上述したようにフードレス設計及びシームレスな見栄え等を安価に実現できる。

＜他の形態＞
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

上記実施形態では、筐体部２の上側部分２１がインストルメントパネル１０２の上面１０２ａにて露出して配置されているが、図７に示すように、筐体部２の上側部分２１がインストルメントパネルアッパー１０３に覆われていてもよい。この場合、遮光ガラス５の上端部５ａは、運転者Ｄがインストルメントパネルアッパー１０３の上面１０３ａを視認不能とするように、インストルメントパネルアッパー１０３の上面１０３ａよりも上方に突出することが好ましい。これにより、車両用表示装置１の搭載後における車両１００内の意匠性が向上される。

ここで、上述した本発明に係る車両用表示装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［５］に簡潔に纏めて列記する。

［１］
車両（１００）のインストルメントパネル（１０２）に設けられる車両用表示装置（１）であって、
所望の可視情報を表示光（Ｌ）として出射する表示器（３）と、
前記表示器（３）から前記車両（１００）のウインドシールド（１０１）までの前記表示光（Ｌ）の光路上、且つ、運転者（Ｄ）の視点位置（ＥＰ）から視認可能な位置に配置される非球面ミラー（４）と、を備え、
前記非球面ミラー（４）は、
前記表示器（３）から出射された前記表示光（Ｌ）を前記視点位置（ＥＰ）に反射して、前記所望の可視情報を前記運転者（Ｄ）に虚像（Ｓ）として視認させる、
車両用表示装置（１）。

ウインドシールドに表示光を投影する従来の車両用表示装置に対して、上記［１］の構成によれば、表示器から出射された表示光を、非球面ミラーが運転者の視点位置に反射して、所望の可視情報を運転者に虚像として視認させることができる。これにより、車両の仕様（特にウインドシールドの形状）に影響を受けずに、車両用表示装置の共用化を図れる。

［２］
上記［１］に記載の車両用表示装置（１）であって、
前記非球面ミラー（４）は、
少なくとも一部が前記インストルメントパネル（１０２）の上方に位置して、前記車両（１００）の水平方向対して下向きに傾斜して配置される、
車両用表示装置（１）。

上記［２］の構成によれば、上記［１］と同様に、表示器から出射された表示光を、非球面ミラーが運転者の視点位置に反射して、所望の可視情報を運転者に虚像として視認させることができる。

［３］
上記［２］に記載の車両用表示装置（１）であって、
前記表示器（３）及び前記非球面ミラー（４）が収容される筐体部（２）と、
前記非球面ミラー（４）から前記視点位置（ＥＰ）までの光路上に位置するように前記筐体部（２）に取り付けられる遮光部（遮光ガラス５）と、を更に備え、
前記遮光部（遮光ガラス５）は、
前記表示光（Ｌ）を前記筐体部（２）の内部から外部へ透過可能に構成され、且つ、前記外部から前記内部への太陽光を含む外光の入射を遮断又は減衰可能に構成される、
車両用表示装置（１）。

上記［３］の構成によれば、遮光部によって筐体部の内部への外光の入射を遮断又は減衰できるため、筐体部に外光除けのフード部等を設けなくてよい。即ち、筐体部をフードレスに設計できる。

［４］
上記［３］に記載の車両用表示装置（１）であって、
前記遮光部（遮光ガラス５）は、
前記インストルメントパネル（１０２）の上面（１０２ａ）から立ち上がった状態で前記筐体部（２）に取り付けられる、
車両用表示装置（１）。

上記［４］の構成によれば、遮光部がインストルメントパネルの上面から立ち上がった状態で筐体部に取り付けられることで、運転者の視認性を向上できる。

［５］
上記［４］に記載の車両用表示装置（１）であって、
前記遮光部（遮光ガラス５）の上端部（５ａ）は、
前記運転者（Ｄ）が前記筐体部（２）を視認不能となるように前記筐体部の上面（２ａ）よりも上方に突出する、
車両用表示装置（１）。

上記［５］の構成によれば、遮光部の上端部が筐体部の上面よりも上方に突出することで、運転者が筐体部を視認不能となる。これにより、車両用表示装置の搭載後における車両内の意匠性が向上される。

１ 車両用表示装置
２ 筐体部
２ａ 上面
２ｂ 開口
３ 表示器
４ 非球面ミラー
５ 遮光ガラス
５ａ 上端部
２１ 上側部分
２２ 下側部分
１００ 車両
１０１ ウインドシールド
１０２ インストルメントパネル
１０２ａ 上面
１０３ インストルメントパネルアッパー
１０３ａ 上面
Ｄ 運転者
ＥＰ 視点位置
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２ 表示光
Ｓ 虚像
ＳＬ 外光

Claims (3)

1. 車両のインストルメントパネルに設けられる車両用表示装置であって、
   所望の可視情報を表示光として出射する表示器と、
   前記表示器から前記車両のウインドシールドまでの前記表示光の光路上、且つ、運転者の視点位置から視認可能な位置に配置される非球面ミラーと、を備え、
   前記非球面ミラーは、
   前記表示器から出射された前記表示光を前記視点位置に反射して、前記所望の可視情報を前記運転者に虚像として視認させ、
   反射面が凹状曲面で形成され、前記反射面にて反射する前の前記表示光が表す前記可視情報と比較して前記反射面にて反射した後の前記表示光が表す前記可視情報が相対的に大きくなるように前記可視情報を拡大して反射し、
   少なくとも一部が前記インストルメントパネルの上方に位置して、前記車両の水平方向に対して下向きに傾斜して配置され、
   前記車両用表示装置は、
   前記表示器及び前記非球面ミラーが収容される筐体部と、
   前記非球面ミラーから前記視点位置までの光路上に位置するように前記筐体部に取り付けられる遮光部と、を更に備え、
   前記遮光部は、
   前記表示光を前記筐体部の内部から外部へ透過可能に構成され、且つ、前記外部から前記内部への太陽光を含む外光の入射を遮断又は減衰可能に構成され、
   前記非球面ミラーの前記反射面にて反射した後の拡大された前記可視情報の表示可能範囲が前記遮光部の枠よりも大きく、前記運転者は、前記遮光部を透過した前記表示可能範囲のうちの一部の領域分の前記可視情報のみを視認する、
   車両用表示装置。
2. 請求項１に記載の車両用表示装置であって、
   前記遮光部は、
   前記インストルメントパネルの上面から立ち上がった状態で前記筐体部に取り付けられる、
   車両用表示装置。
3. 請求項２に記載の車両用表示装置であって、
   前記遮光部の上端部は、
   前記運転者が前記筐体部を視認不能となるように前記筐体部の上面よりも上方に突出する、
   車両用表示装置。

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