JP2007017554A - 車両用表示器 - Google Patents
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Abstract
【課題】光源の発した光のロスを少なくし、比較的小規模な光源にて充分な表示輝度を得られるようにでき、光源の発した光を走査する光学系として、多角柱状ミラーを用いることなく、比較的低コストな光学系を用いることができ、さらに画像ブレを抑制し、表示の品位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】プリズム体2の複数の回転位置を検出する回転羽根部7及びフォトインタラプタ8とから生成されるタイミング信号に同期して、表示させる画像情報に応じて、LEDアレイ1の点灯、消灯を制御するLED駆動回路47と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】プリズム体2の複数の回転位置を検出する回転羽根部7及びフォトインタラプタ8とから生成されるタイミング信号に同期して、表示させる画像情報に応じて、LEDアレイ1の点灯、消灯を制御するLED駆動回路47と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、車両に取り付けられ、表示により情報を乗員に伝達する技術に関する。
従来の技術においては、複数の面からなる多角柱状ミラーと直線上に配置された発光素子列を配置し、発光素子から発光する光を拡大するレンズと一定回転数で回転させる駆動手段とを設け、ミラーの回転位置に応じて発光素子を選択的に発光させることにより2次元画像をスクリーン上に表示させている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平7−20794号公報(第2−4頁、全図)
しかしながら従来技術を、車両、船舶、航空機などにおいて運転に関わる情報を表示する車両用表示器に適用する場合、スクリーンを用いる必要があるため、スクリーンにより光が拡散してしまうため光エネルギーのロスが多い。
このロスを補うため光源規模の大型化が必要であり、表示器の大型化、消費電力の増大、発熱の増大、コストの増大(発熱による)光源の短寿命化を招くという問題があった。
さらに、従来技術では複数色の光源を用意し、選択的に点灯させることで、色の表現を行ったが、光源を非常に多く用意しなければならず、コストの増大を招くものであった。
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、光源の発した光のロスを少なくし、比較的小規模な光源にて充分な表示輝度を得られるようにでき、光源の発した光を走査する光学系として、多角柱状ミラーを用いることなく、比較的低コストな光学系を用いることができ、さらに画像ブレを抑制し、表示の品位を向上させることができる。
上述の目的を達成するため、本発明では、情報を表示で乗員に伝達する車両用表示器において、線状に配置された複数の発光素子と、同発光素子の光を入射・出射する透明体から成る第1の光学系と、前記第1光学系を回転させる回転手段と、前記第1光学系の複数の回転位置を検出する回転位置検出手段と、表示させる画像情報により第1光学系の回転位置に同期させて発光素子の点灯、消灯を制御する制御手段と、複数の回転位置の1回転分の時間間隔の和から前記制御手段が同期する回転位置を設定する同期設定手段と、を備えることを特徴とする。
よって、本発明にあっては、小規模な光源にすることができ、省スペースで、低コスト、且つ画像ブレを抑制し、表示の品位を向上させる車両用表示器にできる。
以下、本発明の車両用表示器を実現する実施の形態を、実施例に基づいて説明する。
まず構成を説明する。
図1は実施例1の車両用表示器の主な構成を示す概略図である。図2は実施例1の車両用表示器のプリズム体の説明図である。図3は実施例1の車両用表示器の回転羽根部の説明図である。図4は実施例1の車両用表示器のLED制御回路のブロック図である。
ここでは以下の部品を用いている。
・プリズム2 :透明アクリル樹脂加工品 断面40mm角
・モータ6 :並木精密宝石社 SBL22-37
・回転羽根7 :黒色ABS樹脂加工品
・フォトインタラプタ8:ローム社 RPI-352
実施例1の車両用表示器では、まず複数のLEDを1列に並べたLEDアレイ1を設ける。このLEDアレイ1の発光は、LED制御回路4により表示内容とプリズム体2(第1光学系に相当する)の回転位置に応じて行われる。LEDアレイ1の発光方向には、スリット3を設ける。スリット3には、光を通過させる開口部を設ける。
図1は実施例1の車両用表示器の主な構成を示す概略図である。図2は実施例1の車両用表示器のプリズム体の説明図である。図3は実施例1の車両用表示器の回転羽根部の説明図である。図4は実施例1の車両用表示器のLED制御回路のブロック図である。
ここでは以下の部品を用いている。
・プリズム2 :透明アクリル樹脂加工品 断面40mm角
・モータ6 :並木精密宝石社 SBL22-37
・回転羽根7 :黒色ABS樹脂加工品
・フォトインタラプタ8:ローム社 RPI-352
実施例1の車両用表示器では、まず複数のLEDを1列に並べたLEDアレイ1を設ける。このLEDアレイ1の発光は、LED制御回路4により表示内容とプリズム体2(第1光学系に相当する)の回転位置に応じて行われる。LEDアレイ1の発光方向には、スリット3を設ける。スリット3には、光を通過させる開口部を設ける。
プリズム体2は、材質を透明アクリルとして、射出成形工法により作成される。形状は4角柱体にする。
さらに、プリズム体2は一方の端面には、モータシャフト用の取付け孔2aを設け、モータ6の出力軸を差し込んで取り付けることにより駆動回転が可能になる。また、反対側となる端面には、突形状の回転軸部2bを設ける。
つまり、取付け孔2a,回転軸部2bが、4角柱を回転自在にする中心軸となる。
プリズム体2の回転軸部2bには、図1,3に示す回転羽根部7、フォトインタラプタ8を設ける。回転羽根部7は、図3に示すうように、プリズム体2の外周の4面に対応した回転位置、実施例1では90度毎に4つの羽根を有する。
フォトインタラプタ8は、図1に示すように、回転羽根部7の羽根を挟むようにして発光部と受光部を設け、羽根が発光部からの光を遮ることで、受光をON,OFFさせて、回転位置を検出する。または、発光部と受光部の組み合わせと、反射部により羽根を挟む構成であってもよい。検出信号は、ON,OFFによりパルス信号となる。
さらに、プリズム体2は一方の端面には、モータシャフト用の取付け孔2aを設け、モータ6の出力軸を差し込んで取り付けることにより駆動回転が可能になる。また、反対側となる端面には、突形状の回転軸部2bを設ける。
つまり、取付け孔2a,回転軸部2bが、4角柱を回転自在にする中心軸となる。
プリズム体2の回転軸部2bには、図1,3に示す回転羽根部7、フォトインタラプタ8を設ける。回転羽根部7は、図3に示すうように、プリズム体2の外周の4面に対応した回転位置、実施例1では90度毎に4つの羽根を有する。
フォトインタラプタ8は、図1に示すように、回転羽根部7の羽根を挟むようにして発光部と受光部を設け、羽根が発光部からの光を遮ることで、受光をON,OFFさせて、回転位置を検出する。または、発光部と受光部の組み合わせと、反射部により羽根を挟む構成であってもよい。検出信号は、ON,OFFによりパルス信号となる。
LEDアレイ1、プリズム体2は、LEDアレイ1と運転者のアイポイントを結ぶ基準光軸D上に、LEDアレイ1からの光を通過させるようにプリズム体2を設ける。
次に、図4を参照してLED制御回路4について説明する。
LED制御回路4は、受信部41、記憶部42、表示データ部43、点灯タイミングデータ部44、タイミング生成部45、点灯制御部46からなる。
受信部41は、フォトインタラプタ8からのパルス信号を受けて、パルス信号をトリガとして、パルス信号の間隔tを計測する。
記憶部42は、受信部41で計測された、信号間隔の測定値、t0,t1,t2・・を記憶し、タイミング生成部45へ出力する。
LED制御回路4は、受信部41、記憶部42、表示データ部43、点灯タイミングデータ部44、タイミング生成部45、点灯制御部46からなる。
受信部41は、フォトインタラプタ8からのパルス信号を受けて、パルス信号をトリガとして、パルス信号の間隔tを計測する。
記憶部42は、受信部41で計測された、信号間隔の測定値、t0,t1,t2・・を記憶し、タイミング生成部45へ出力する。
表示データ部43は、表示させるデータをテーブルデータとして保存し、タイミング生成部45へ出力する。
点灯タイミングデータ部44は、LEDアレイ1に対する点灯タイミングをテーブルデータとして保存し、タイミング生成部45へ出力する。
タイミング生成部45は、パルス間隔の測定値、表示するデータ、点灯タイミングから、LEDアレイ1の点灯タイミングを設定し、出力する。
点灯制御部46は、設定されたタイミングに従って、LEDアレイ1の点灯タイミングを制御する。
LED駆動回路47は、点灯制御部46の制御によりLEDアレイ1を駆動点灯させる。
点灯タイミングデータ部44は、LEDアレイ1に対する点灯タイミングをテーブルデータとして保存し、タイミング生成部45へ出力する。
タイミング生成部45は、パルス間隔の測定値、表示するデータ、点灯タイミングから、LEDアレイ1の点灯タイミングを設定し、出力する。
点灯制御部46は、設定されたタイミングに従って、LEDアレイ1の点灯タイミングを制御する。
LED駆動回路47は、点灯制御部46の制御によりLEDアレイ1を駆動点灯させる。
次に作用を説明する。
[スクリーンについて]
ここで、スクリーンを用いた場合の表示について、追加して説明しておく。スクリーンを用いた場合、LEDアレイ(発光素子列)が発する光線は、ミラーやレンズによりスクリーン上に結像することになる。
スクリーンは一般には透明部材の表裏面を梨地加工したもの、乳白色板が用いられるが、入射する光線に対して、透過側、反射側のいずれの方向にも拡散光線群を発生させることになる。
[スクリーンについて]
ここで、スクリーンを用いた場合の表示について、追加して説明しておく。スクリーンを用いた場合、LEDアレイ(発光素子列)が発する光線は、ミラーやレンズによりスクリーン上に結像することになる。
スクリーンは一般には透明部材の表裏面を梨地加工したもの、乳白色板が用いられるが、入射する光線に対して、透過側、反射側のいずれの方向にも拡散光線群を発生させることになる。
この拡散光線群のうち、ドライバのアイポイントに向かう光線のみが有効で、他は無駄となる。
従って充分な輝度を得ようとすると、このロスを補うため光源規模の大型化が必要であり、表示器の大型化、消費電力の増大、発熱の増大、コストの増大、発熱による光源の短寿命化を招く。
これに対して、本実施例1では、スクリーン無しで充分な表示を行えるようにしている。
従って充分な輝度を得ようとすると、このロスを補うため光源規模の大型化が必要であり、表示器の大型化、消費電力の増大、発熱の増大、コストの増大、発熱による光源の短寿命化を招く。
これに対して、本実施例1では、スクリーン無しで充分な表示を行えるようにしている。
[画像表示作用]
図5,6に示すようにLEDアレイの各LEDはプリズム体2に向かい光束を発する。
なお、説明の便宜上、図6に示したプリズム体2の回転角を基準角とする。
光束はプリズム体2の回転角に応じて、光軸から離れる方向に偏向される。この様子を図5に示す。図5では、プリズム体2が基準角から40°反時計回りに回転したときの光束の偏向を示す。
図5,6に示すようにLEDアレイの各LEDはプリズム体2に向かい光束を発する。
なお、説明の便宜上、図6に示したプリズム体2の回転角を基準角とする。
光束はプリズム体2の回転角に応じて、光軸から離れる方向に偏向される。この様子を図5に示す。図5では、プリズム体2が基準角から40°反時計回りに回転したときの光束の偏向を示す。
光軸方向に出射された光束は、光軸に対して角度αの偏向を受ける。
図5に示す、プリズム体2が基準角から40°反時計回りに回転した場合、αは約0.62度である。
このように、プリズム体2を任意の方向に回転させた場合、回転に応じて光束が偏向される。
図5に示す、プリズム体2が基準角から40°反時計回りに回転した場合、αは約0.62度である。
このように、プリズム体2を任意の方向に回転させた場合、回転に応じて光束が偏向される。
ここで、プリズム体2を反時計廻りに回転させた場合を考えると、図6に示す通り、基準角からプリズム体2が時計廻りに40度回転した位置、基準角からプリズム体2が時計廻りに20度回転した位置、基準角の位置、基準角からプリズム体2が反時計廻りに20度回転した位置、基準角からプリズム体2が反時計廻りに40度回転した位置に順に達し、光束が各回転位置に応じて偏向され、アイポイント方向へ向かうように設けられている。
この各回転位置に達した時間に所定の時間、LEDを発光され、かつ、これらのLEDアレイ1の回転及び回転に合わせたLEDの発光制御を高速で行うことにより人間の目の残像効果から、図7に示すように2次元の表示像Sが得られる。
この図7では、横11×縦11ドットの表示を示している。表示像Sの横方向は11個並べられたLEDアレイにより得られる。表示像Sの縦方向はLEDアレイ1をプリズム体2の回転位置に応じて11回の発光制御を行い、人間の目の残像効果により得られる。
なお、LED像の縦方向の長さは、スリット3の開口部サイズを変更することにより、またはLEDの発光時間を制御することで、調整することができる。
なお、LED像の縦方向の長さは、スリット3の開口部サイズを変更することにより、またはLEDの発光時間を制御することで、調整することができる。
[表示のブレ及びズレについて]
(イ)回転羽根の誤差について
図8を参照して、回転羽根部7の誤差について説明する。図8(a)は誤差のない回転羽根部7を示し、図8(b)は誤差のある回転羽根部7を示す。
フォトインタラプタ8は、回転羽根部7の羽根のエッジが検出域を横切る毎にパルス信号を発する。図8(a)に示す寸法誤差のない場合では、羽根のエッジの間隔は、回転中心に対して90度間隔で一定となる。このとき、フォトインタラプタ8の発するパルス信号列は正しく羽根の回転速度、つまりプリズム体2の回転速度を反映している。
(イ)回転羽根の誤差について
図8を参照して、回転羽根部7の誤差について説明する。図8(a)は誤差のない回転羽根部7を示し、図8(b)は誤差のある回転羽根部7を示す。
フォトインタラプタ8は、回転羽根部7の羽根のエッジが検出域を横切る毎にパルス信号を発する。図8(a)に示す寸法誤差のない場合では、羽根のエッジの間隔は、回転中心に対して90度間隔で一定となる。このとき、フォトインタラプタ8の発するパルス信号列は正しく羽根の回転速度、つまりプリズム体2の回転速度を反映している。
しかし、実際の羽根では、羽根自身の寸法誤差及び羽根の回転中心に対する偏心の影響を受ける。図8(b)では、羽根Bが0.2mm下方向に、羽根Cが0.2mm右方向にずれている。この際、羽根のエッジの間隔には、図示の通り±0.4%程度のバラツキが生じてしまう。このため、フォトインタラプタ8の発するパルス信号列は羽根の回転速度を正しく反映できない。
(ロ)プリズム体回転の角速度が一定の場合の回転羽根の誤差の影響について
図9に示すタイミングチャートを参照して、回転羽根部7の誤差の表示への影響について説明する。
なお、回転羽根部7は4枚羽根とし、プリズム体2は定速で回転しているものとする。
図9に示すタイミングチャートを参照して、回転羽根部7の誤差の表示への影響について説明する。
なお、回転羽根部7は4枚羽根とし、プリズム体2は定速で回転しているものとする。
(ロ-1)誤差がない場合
フォトインタラプタ8からの面パルス信号の間隔(図9(a-1)参照)から、面時間間隔を求める(図9(a-2)参照)。この面間隔時間はプリズム体2が4角柱の場合、90度回転するのに要する時間に相当する。
図中の時刻T1において、面0がLEDアレイ1に相対していた時間R0が測定され、このR0を基に、次の面1がLEDアレイ1に相対する際のLED点灯タイミングを生成する。即ち、予め定めた比率において、R0を休止時間Ta、LEDの発光時間Tb、所定の休止時間Tcに分割する。Taのスタートは面1の面パルスが観察された点、即ち時刻T1とする。LEDアレイ1は、この点灯タイミング及び表示情報に基づき時間Tbの間、発光し、以下、面2、面3、面0、面1・・・と同様に繰り返す。人間の目の持つ残像現象により、観察者に表示情報が観察される。なお、Taのスタートを、T1から任意の時間後の時点に設定することにより、表示位置の調整を行うこと、あるいは羽根のプリズムに対する回転方向の取り付けバラツキを吸収することができる(図示せず)。
フォトインタラプタ8からの面パルス信号の間隔(図9(a-1)参照)から、面時間間隔を求める(図9(a-2)参照)。この面間隔時間はプリズム体2が4角柱の場合、90度回転するのに要する時間に相当する。
図中の時刻T1において、面0がLEDアレイ1に相対していた時間R0が測定され、このR0を基に、次の面1がLEDアレイ1に相対する際のLED点灯タイミングを生成する。即ち、予め定めた比率において、R0を休止時間Ta、LEDの発光時間Tb、所定の休止時間Tcに分割する。Taのスタートは面1の面パルスが観察された点、即ち時刻T1とする。LEDアレイ1は、この点灯タイミング及び表示情報に基づき時間Tbの間、発光し、以下、面2、面3、面0、面1・・・と同様に繰り返す。人間の目の持つ残像現象により、観察者に表示情報が観察される。なお、Taのスタートを、T1から任意の時間後の時点に設定することにより、表示位置の調整を行うこと、あるいは羽根のプリズムに対する回転方向の取り付けバラツキを吸収することができる(図示せず)。
(ロ-2)誤差がある場合
実際の回転羽根部7が図8(b)に示すように寸法誤差を持つ場合、フォトインタラプタ8が発する面パルスの間隔はプリズム体2の回転を正しく反映することができない。
ここでは、説明上、図示寸法誤差を±10%に拡大し、寸法誤差が表示位置のバラツキに及ぼす影響を説明する。
実際の回転羽根部7が図8(b)に示すように寸法誤差を持つ場合、フォトインタラプタ8が発する面パルスの間隔はプリズム体2の回転を正しく反映することができない。
ここでは、説明上、図示寸法誤差を±10%に拡大し、寸法誤差が表示位置のバラツキに及ぼす影響を説明する。
フォトインタラプタ8から得られる面パルス間隔は寸法誤差により、R0、0.9R0、R0、1.1R0・・・と一定値ではなくなる(図9(b-1)参照)。時刻T1において求めた面間隔時間はR0と偶々正しい値を持つため、面1においては正しい表示タイミングが得られる。しかし、次の面パルスが発生する時刻T2'においては、面1の面間隔時間が0.9R0なので、面間隔より生成する点灯タイミングは0.9Ta,0.9Tbとなる。これは各々正しい値Ta,Tbの各々0.9倍となってしまう。LEDアレイ1の点灯タイミングのスタート時刻T2'は正しいスタート時刻T2に対して0.1R0早い。このように2重の誤差が発生する。このため、面2での表示は、正しい表示に対して表示位置が上側にズレ、かつ表示サイズが短いものとなる。次の面3では、表示位置ズレが発生する。次の面0では、表示位置ズレ及び表示サイズが長いものとなる。以下、同様に面1以降を繰り返すことになる。この表示位置のズレ、表示サイズの変動は実際の表示器においても、表示ズレが観察され充分な表示品位は得られないという問題がある。
(ハ)プリズム体回転の角速度が一定でない場合の影響について
羽根間隔誤差を図8(b)で示す±0.4%とし、図10に示すようにプリズム体2及び回転羽根部7の回転軸にロータリエンコーダ9を接続し、実際のプリズム体2の角速度を測定した。なお、ロータリエンコーダ9にはキャノン社 M-1を用いた。測定結果をsin波形で近似したものを図13に示す。
すると、表示位置上端ではpeak to peak値(以下pp値と記す)にて0.1mm、下端ではpp値にて0.22mmの表示位置変動が発生する(図11、図12参照)。これは、表示位置の変動及び表示サイズの変動が発生していることを意味しており、表示品質の劣化を招くことは明らかである。実際の表示器の表示でも、表示ブレが観察され、充分な表示品位が得られないという問題がある。
羽根間隔誤差を図8(b)で示す±0.4%とし、図10に示すようにプリズム体2及び回転羽根部7の回転軸にロータリエンコーダ9を接続し、実際のプリズム体2の角速度を測定した。なお、ロータリエンコーダ9にはキャノン社 M-1を用いた。測定結果をsin波形で近似したものを図13に示す。
すると、表示位置上端ではpeak to peak値(以下pp値と記す)にて0.1mm、下端ではpp値にて0.22mmの表示位置変動が発生する(図11、図12参照)。これは、表示位置の変動及び表示サイズの変動が発生していることを意味しており、表示品質の劣化を招くことは明らかである。実際の表示器の表示でも、表示ブレが観察され、充分な表示品位が得られないという問題がある。
[LED点灯タイミング制御処理]
図14は、上記説明した問題を解決した実施例1の車両表示器におけるLED制御回路4で実行されるLED点灯タイミング制御処理の流れを示すフローチャート図である。以下各ステップについて説明する。なお、t0は最新の面パルス間隔、t1は1つ前の面パルス間隔、t2は2つ前の面パルス間隔、t3は3つ前の面パルス間隔である。
図14は、上記説明した問題を解決した実施例1の車両表示器におけるLED制御回路4で実行されるLED点灯タイミング制御処理の流れを示すフローチャート図である。以下各ステップについて説明する。なお、t0は最新の面パルス間隔、t1は1つ前の面パルス間隔、t2は2つ前の面パルス間隔、t3は3つ前の面パルス間隔である。
ステップS1では、Rを1回転相当時間とし、R=t0+t1+t2+t3を演算する。
ステップS2では、測定値メモリをt1=t0、t2=t1、t3=t2となるよう更新する。
ステップS3では、1回転相当時間RからLEDアレイ1の点灯タイミングを生成する。
ステップS4では、生成された点灯タイミングでLED点灯タスクを始動する。
つまり、実施例1では、フォトインタラプタ8が面パルスを発生する毎に最新4回分の面パルス間隔の和をとり1回転に要する時間を計算する。この1回転相当の時間を基にLEDアレイ1の点灯タイミングを生成する。これは、あたかも1枚羽根にて回転時間を計算していることに相当するため、羽根間隔誤差の影響を排除することになる。
つまり、実施例1では、フォトインタラプタ8が面パルスを発生する毎に最新4回分の面パルス間隔の和をとり1回転に要する時間を計算する。この1回転相当の時間を基にLEDアレイ1の点灯タイミングを生成する。これは、あたかも1枚羽根にて回転時間を計算していることに相当するため、羽根間隔誤差の影響を排除することになる。
[LED点灯タイミング制御作用]
(イ)羽根間隔の影響を抑制する作用
実施例1では、フォトインタラプタ8が面パルスを発生する毎に最新4回分の面パルス間隔の和を取り、1回転に要する時間を計算する。そして、この時間を基にしてLED点灯タイミングを計算している。
このLED点灯タイミング制御について、図15のタイミングチャートを参照して、さらに詳細に説明する。
説明上、プリズム体2は定速で回転しているものとし、面0、面1、面2、面3は各々の時刻にLEDアレイ1に相対している面を示すものとする。
(イ)羽根間隔の影響を抑制する作用
実施例1では、フォトインタラプタ8が面パルスを発生する毎に最新4回分の面パルス間隔の和を取り、1回転に要する時間を計算する。そして、この時間を基にしてLED点灯タイミングを計算している。
このLED点灯タイミング制御について、図15のタイミングチャートを参照して、さらに詳細に説明する。
説明上、プリズム体2は定速で回転しているものとし、面0、面1、面2、面3は各々の時刻にLEDアレイ1に相対している面を示すものとする。
図15(a),(b)は、図9と同様であるが比較説明のために再度示すものとする。
図15(b)に示し、且つ上記説明のように、実際の回転羽根部7は寸法誤差を持つため、フォトインタラプタ8が発する面パルス間はプリズム体2の回転を正しく反映することができない。ここでは、説明上、寸法誤差を±10%に拡大し、寸法誤差が表示位置のバラツキに及ぼす影響を説明する。フォトインタラプタ8から得られる面パルス間隔は、寸法誤差により、R0、0.9R0、R0、1.1R0・・と一定値でなくなる。
図15(b)に示し、且つ上記説明のように、実際の回転羽根部7は寸法誤差を持つため、フォトインタラプタ8が発する面パルス間はプリズム体2の回転を正しく反映することができない。ここでは、説明上、寸法誤差を±10%に拡大し、寸法誤差が表示位置のバラツキに及ぼす影響を説明する。フォトインタラプタ8から得られる面パルス間隔は、寸法誤差により、R0、0.9R0、R0、1.1R0・・と一定値でなくなる。
これに対し、実施例1では、最新4回分の面パルス間隔の和を求め、これを4等分することにより羽根誤差の影響はキャンセルされ(図15(C-1)参照)、正しい面パルス間隔R0を得る。
式で表現すると、(R0+0.9R0+R0+1.1R0)/4=R0となり、このR0を用いてLEDアレイ1の点灯タイミングを生成する(図15(C-2)参照)。
式で表現すると、(R0+0.9R0+R0+1.1R0)/4=R0となり、このR0を用いてLEDアレイ1の点灯タイミングを生成する(図15(C-2)参照)。
この生成された点灯タイミングでは、LEDアレイ1の点灯タイミングのスタート時刻については、羽根誤差の影響が残るものの、面間隔より生成する点灯タイミングは、羽根誤差の影響を受けずに常に正しい値Ta,Tbを得る。
このため、羽根誤差の影響は、スタート時刻にのみ留めることができるため、表示位置の変動は残るものの、表示サイズについては常に一定値を得ることができる。
このため、羽根誤差の影響は、スタート時刻にのみ留めることができるため、表示位置の変動は残るものの、表示サイズについては常に一定値を得ることができる。
(ロ)角速度変化の影響を抑制する作用
羽根間隔誤差を図8(b)で示す±0.4%とし、図10に示すようにプリズム体2及び回転羽根部7の回転軸にロータリエンコーダ9を接続し、実際のプリズム体2の角速度を測定した。測定結果をsin波形で近似したものを図13に示す。
この条件下の実施例1において表示を行った場合の表示上端及び表示下端の変動を図16、図17に示す。表示位置上端ではpp値にて0.08mm、表示位置下端ではpp値にて0.11mmの表示位置変動が発生する。表示位置上端、表示位置下端の変動が小さくなっており、特に下端については変動値が半減している。また、上端と下端の変動の仕方は、変動量がほぼ等量で時間変化に対する増減方向も同等である。これは表示サイズが常にほぼ一定であることを意味する。
よって、従来に対して表示ブレが改善されていることが確認でき、実際の表示器において充分な表示品位が得られた。
羽根間隔誤差を図8(b)で示す±0.4%とし、図10に示すようにプリズム体2及び回転羽根部7の回転軸にロータリエンコーダ9を接続し、実際のプリズム体2の角速度を測定した。測定結果をsin波形で近似したものを図13に示す。
この条件下の実施例1において表示を行った場合の表示上端及び表示下端の変動を図16、図17に示す。表示位置上端ではpp値にて0.08mm、表示位置下端ではpp値にて0.11mmの表示位置変動が発生する。表示位置上端、表示位置下端の変動が小さくなっており、特に下端については変動値が半減している。また、上端と下端の変動の仕方は、変動量がほぼ等量で時間変化に対する増減方向も同等である。これは表示サイズが常にほぼ一定であることを意味する。
よって、従来に対して表示ブレが改善されていることが確認でき、実際の表示器において充分な表示品位が得られた。
効果を説明する。実施例1の車両用表示器にあっては、以下の効果を有する。
(1)情報を表示で乗員に伝達する車両用表示器において、線状に配置された複数のLEDからなるLEDアレイ1と、LEDアレイ1の光を入射・出射する透明体から成るプリズム体2と、プリズム体2を回転させるモータ6と、プリズム体2の複数の回転位置を検出するフォトインタラプタ8と、表示させる画像情報によりプリズム体2の回転位置に同期させてLEDアレイ1の点灯、消灯を制御するLED点灯制御部46と、複数の回転位置の1回転分の時間間隔の和からLED点灯制御部46が同期する回転位置を設定するタイミング生成部45を備えるため、小規模な光源にすることができ、省スペースで、低コスト、且つ画像ブレを抑制し、表示の品位を向上させる車両用表示器にできる。
(1)情報を表示で乗員に伝達する車両用表示器において、線状に配置された複数のLEDからなるLEDアレイ1と、LEDアレイ1の光を入射・出射する透明体から成るプリズム体2と、プリズム体2を回転させるモータ6と、プリズム体2の複数の回転位置を検出するフォトインタラプタ8と、表示させる画像情報によりプリズム体2の回転位置に同期させてLEDアレイ1の点灯、消灯を制御するLED点灯制御部46と、複数の回転位置の1回転分の時間間隔の和からLED点灯制御部46が同期する回転位置を設定するタイミング生成部45を備えるため、小規模な光源にすることができ、省スペースで、低コスト、且つ画像ブレを抑制し、表示の品位を向上させる車両用表示器にできる。
(3)タイミング生成部45は、回転変動が一定した変動の場合は、変動無しとして処理するため、表示位置の変動は残るものの、表示サイズについては常に一定にでき、表示品位を向上させることができる。
(4)プリズム体2は、多角柱形状であり、フォトインタラプタ8は、プリズム体2の複数面のうち入射・反射に用いる面に対応した複数回転位置を検出するようにしたため、検出信号から面パルス信号を生成して用いることができる。
(5)回転検出手段は、プリズム体2の4角柱の複数面に対応した羽根A〜羽根Dを有し、プリズム体2と一体となって回転する回転羽根部7と、回転する回転羽根部7の羽根A〜羽根Dの遮蔽による光の通過・非通過で回転位置を検出するフォトインタラプタ8とを備えたものであるため、プリズム体2の実際の回転を検出し、プリズム体2の実際の回転から発光タイミングを生成でき、正確な発光タイミングとなる。
実施例2は、回転変動の有無を判断し、回転変動が有る場合には、それぞれの羽根間隔時間からタイミングを生成する例である。
まず、構成を説明する。
図19は実施例2におけるLED制御回路5のブロック図である。
LED制御回路5は、受信部51、記憶部52、定数記憶部53、回転変動検知部54、表示データ部55、点灯タイミングデータ部56、タイミング生成部57、点灯制御部58からなる。
受信部51は、フォトインタラプタ8からのパルス信号を受けて、パルス信号をトリガとして、パルス信号の間隔tを計測する。計測結果は、記憶部52及び回転変動検知部52へ出力される。
記憶部52は、受信部51で計測された、信号間隔の測定値、t0,t1,t2・・を記憶し、回転変動検知部54へ出力する。
まず、構成を説明する。
図19は実施例2におけるLED制御回路5のブロック図である。
LED制御回路5は、受信部51、記憶部52、定数記憶部53、回転変動検知部54、表示データ部55、点灯タイミングデータ部56、タイミング生成部57、点灯制御部58からなる。
受信部51は、フォトインタラプタ8からのパルス信号を受けて、パルス信号をトリガとして、パルス信号の間隔tを計測する。計測結果は、記憶部52及び回転変動検知部52へ出力される。
記憶部52は、受信部51で計測された、信号間隔の測定値、t0,t1,t2・・を記憶し、回転変動検知部54へ出力する。
表示データ部55は、表示させるデータをテーブルデータとして保存し、タイミング生成部57へ出力する。
点灯タイミングデータ部56は、LEDアレイ1に対する点灯タイミングをテーブルデータとして保存し、タイミング生成部57へ出力する。
タイミング生成部57は、パルス間隔の測定値、表示するデータ、点灯タイミング、回転変動の有無から、LEDアレイ1の点灯タイミングを設定し、出力する。
点灯制御部58は、設定されたタイミングに従って、LEDアレイ1の点灯タイミングを制御する。
LED駆動回路47は、点灯制御部46の制御によりLEDアレイ1を駆動点灯させる。
点灯タイミングデータ部56は、LEDアレイ1に対する点灯タイミングをテーブルデータとして保存し、タイミング生成部57へ出力する。
タイミング生成部57は、パルス間隔の測定値、表示するデータ、点灯タイミング、回転変動の有無から、LEDアレイ1の点灯タイミングを設定し、出力する。
点灯制御部58は、設定されたタイミングに従って、LEDアレイ1の点灯タイミングを制御する。
LED駆動回路47は、点灯制御部46の制御によりLEDアレイ1を駆動点灯させる。
作用を説明する。
[振動や大きな回転変動の影響について]
羽根間隔誤差を図8(b)で示す±0.4%とし、図10に示すようにプリズム体2及び回転羽根部7の回転軸にロータリエンコーダ9を接続し、外部から実際のプリズム体2の角速度が大きく変動した状態を測定した。測定結果をsin波形で近似したものを図22に示す。
図22中の黒矢印の時点で、外部から振動が加わり、時刻300ms〜600msの間、プリズム体2の回転に大きな変動が生じている。
[振動や大きな回転変動の影響について]
羽根間隔誤差を図8(b)で示す±0.4%とし、図10に示すようにプリズム体2及び回転羽根部7の回転軸にロータリエンコーダ9を接続し、外部から実際のプリズム体2の角速度が大きく変動した状態を測定した。測定結果をsin波形で近似したものを図22に示す。
図22中の黒矢印の時点で、外部から振動が加わり、時刻300ms〜600msの間、プリズム体2の回転に大きな変動が生じている。
図20、図21に示すように、プリズム体2の比較的大きな回転変動の影響は、表示位置上端については殆ど表れないものの、表示位置下端については時刻350ms〜650msの間、大きく乱れてしまう。実際の表示像を目視で観察すると、変動期間が400ms前後と短いためか、表示品位上、大きな問題となるレベルではないが、表示ブレが僅かに観察された。
つまり、実施例1において、表示品位を向上させることができたが、図22のように大きな回転変動がある場合には、実施例1のタイミング生成を行う方が、図21に示す表示下端において、影響が大きくなってしまうという問題がある。
このことを実施例2では、回転変動検知部54を設けることで解決している。
つまり、実施例1において、表示品位を向上させることができたが、図22のように大きな回転変動がある場合には、実施例1のタイミング生成を行う方が、図21に示す表示下端において、影響が大きくなってしまうという問題がある。
このことを実施例2では、回転変動検知部54を設けることで解決している。
[回転変動検知及び点灯タイミング制御処理]
図23に示すのは、実施例2の車両用表示器のLED制御回路5で実行される回転変動検知及び点灯タイミング制御処理の流れを示すフローチャート図である。
図23に示すのは、実施例2の車両用表示器のLED制御回路5で実行される回転変動検知及び点灯タイミング制御処理の流れを示すフローチャート図である。
ステップS11では、過去n回の面パルス間隔の変化が一定値を越えているか、否かの判断を行い、一定値を越えているならばステップS16へ進み、越えていないならばステップS12へ進む。
この判断を式で表現すると、一定値をconstとして、以下のようになる。
|t1-t0|>const or |t2-t1|>const・・・・・or |tn-t(n-1)|>const
この判断を式で表現すると、一定値をconstとして、以下のようになる。
|t1-t0|>const or |t2-t1|>const・・・・・or |tn-t(n-1)|>const
ステップS12では、1回転相当時間Rを計算する。この、ステップS12では、最新の面パルス間隔〜3つ前までを合算する。式で表現すると、以下のようになる。
R=t0+t1+t2+t3
R=t0+t1+t2+t3
ステップS13では、面パルス間隔の測定値で、メモリ更新を行う。
式で表現すると、以下のようになる。
t1=t0,t2=t1・・・tn=t(n-1)
式で表現すると、以下のようになる。
t1=t0,t2=t1・・・tn=t(n-1)
ステップS14では、1回転相当時間Rを用いてLED点灯タイミングを生成する。
ステップS15では、生成されたLED点灯タイミングに基づいて、LED点灯タスクを始動する。
ステップS16では、1回転相当時間Rを計算する。このステップS16では、最新の面パルス間隔を4倍する計算を行う。式で表現すると、以下のようになる。
R=4t0
R=4t0
[LED点灯タイミング制御作用]
実施例2では、面パルスの間隔を基にプリズム体2の回転変動の有無を判断する。この回転変動の有無の判断には、ステップS11のように、面パルスの間隔時間変化を一定期間観察し、その変化量が一定値を越えたときを持って回転数の変動の発生と判断すればよい。ステップS11〜S15で示すフローチャートでは、面パルスの発生毎に、過去n回の面パルス間隔の変動が一定値を越えているか否かを判断する。
実施例2では、面パルスの間隔を基にプリズム体2の回転変動の有無を判断する。この回転変動の有無の判断には、ステップS11のように、面パルスの間隔時間変化を一定期間観察し、その変化量が一定値を越えたときを持って回転数の変動の発生と判断すればよい。ステップS11〜S15で示すフローチャートでは、面パルスの発生毎に、過去n回の面パルス間隔の変動が一定値を越えているか否かを判断する。
つまり、図24に示すように、回転変動の発生前の定常状態では、実施例1と同様にフォトインタラプタ8が面パルスを発生する毎に最新4回分の面パルス間隔の和をとり1回転に要する時間を計算し、この時間を基に次のLED点灯タイミングを生成する。
一定以上の大きな回転数の変動があった場合、最新1回分の面パルス間隔を4倍にし、これを1回転に要する時間とみなし、この時間を基に次のLED点灯タイミングを生成する(図24右側参照)。
外部からの振動が加わり、比較的大きなプリズムの回転変動が生じたときの表示位置変動の発生について、図25〜図27を参照して説明する。
羽根間隔誤差を図8(b)で示す±0.4%とし、図10に示すようにプリズム体2及び回転羽根部7の回転軸にロータリエンコーダ9を接続し、外部から実際のプリズム体2の角速度が大きく変動した状態を測定した。測定結果をsin波形で近似したものを図27に示す。黒矢印の時点で外部から振動が加わり、時刻300ms〜600msの間、プリズム体2の回転数に大きな変動が生じている。
外部からの振動が加わり、比較的大きなプリズムの回転変動が生じたときの表示位置変動の発生について、図25〜図27を参照して説明する。
羽根間隔誤差を図8(b)で示す±0.4%とし、図10に示すようにプリズム体2及び回転羽根部7の回転軸にロータリエンコーダ9を接続し、外部から実際のプリズム体2の角速度が大きく変動した状態を測定した。測定結果をsin波形で近似したものを図27に示す。黒矢印の時点で外部から振動が加わり、時刻300ms〜600msの間、プリズム体2の回転数に大きな変動が生じている。
図25、図26に示すように、プリズム体2の比較的大きな回転変動の影響は、表示位置上端については、殆ど表れない。表示位置下端についても改善されている。また、実際の表示像を目視で観察すると、大きな回転変動が生じたときにも表示ブレは殆ど観察されなかった。
効果を説明する。実施例2の車両用表示器にあっては、上記(1)に加えて、以下の効果を有する。
(2)プリズム体2の回転変動の有無を検出する回転変動検知部54と、回転変動が有る場合は、複数の回転位置のそれぞれの時間間隔から点灯制御部58が同期する回転位置を設定するタイミング生成部57を備えるため、大きな回転変動時には、それぞれの時間間隔により変動に対応して、大きな回転変動時の表示ブレを抑制しつつ、小規模な光源にすることができ、省スペースで、低コスト、且つ画像ブレを抑制し、表示の品位を向上させる車両用表示器にできる。
(2)プリズム体2の回転変動の有無を検出する回転変動検知部54と、回転変動が有る場合は、複数の回転位置のそれぞれの時間間隔から点灯制御部58が同期する回転位置を設定するタイミング生成部57を備えるため、大きな回転変動時には、それぞれの時間間隔により変動に対応して、大きな回転変動時の表示ブレを抑制しつつ、小規模な光源にすることができ、省スペースで、低コスト、且つ画像ブレを抑制し、表示の品位を向上させる車両用表示器にできる。
(その他の実施の形態)
以上、本発明の実施の形態を実施例1、実施例2に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
プリズム体は、実施例1、実施例2に示した、4角柱以外の形状であってもよい。
また、回転変動の判断方法としては、この他に、別途加速度センサ、振動センサを用いることにより行ってもよい。また、過去n回の面パルス間隔が一定値を越えているか、否かの判断に用いる判断基準constは、モータ他の経時劣化を考慮し、適宜変更してもよい。
以上、本発明の実施の形態を実施例1、実施例2に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
プリズム体は、実施例1、実施例2に示した、4角柱以外の形状であってもよい。
また、回転変動の判断方法としては、この他に、別途加速度センサ、振動センサを用いることにより行ってもよい。また、過去n回の面パルス間隔が一定値を越えているか、否かの判断に用いる判断基準constは、モータ他の経時劣化を考慮し、適宜変更してもよい。
1 LEDアレイ
2 プリズム体
2a 取付け孔
2b 回転軸部
3 スリット
4 LED制御回路
41 受信部
42 記憶部
43 表示データ部
44 点灯タイミングデータ部
45 タイミング生成部
46 点灯制御部
47 駆動回路
5 LED制御回路
51 受信部
52 回転変動検知部
53 定数記憶部
54 回転変動検知部
55 表示データ部
56 点灯タイミングデータ部
57 タイミング生成部
58 点灯制御部
6 モータ
7 回転羽根部
8 フォトインタラプタ
9 ロータリエンコーダ
Q アイポイント
D 基準光軸
2 プリズム体
2a 取付け孔
2b 回転軸部
3 スリット
4 LED制御回路
41 受信部
42 記憶部
43 表示データ部
44 点灯タイミングデータ部
45 タイミング生成部
46 点灯制御部
47 駆動回路
5 LED制御回路
51 受信部
52 回転変動検知部
53 定数記憶部
54 回転変動検知部
55 表示データ部
56 点灯タイミングデータ部
57 タイミング生成部
58 点灯制御部
6 モータ
7 回転羽根部
8 フォトインタラプタ
9 ロータリエンコーダ
Q アイポイント
D 基準光軸
Claims (5)
- 情報を表示で乗員に伝達する車両用表示器において、
線状に配置された複数の発光素子と、
同発光素子の光を入射・出射する透明体から成る第1の光学系と、
前記第1光学系を回転させる回転手段と、
前記第1光学系の複数の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
表示させる画像情報により第1光学系の回転位置に同期させて発光素子の点灯、消灯を制御する制御手段と、
複数の回転位置の1回転分の時間間隔の和から前記制御手段が同期する回転位置を設定する同期設定手段と、
を備えることを特徴とする車両用表示器。 - 請求項1に記載の車両用表示器において、
前記第1光学系の回転変動の有無を検出する変動検知手段と、
回転変動が有る場合は、複数の回転位置のそれぞれの時間間隔から前記制御手段が同期する回転位置を設定する変動同期設定手段と、
を備えることを特徴とする車両用表示器。 - 請求項2に記載の車両用表示器において、
前記変動同期設定手段は、回転変動が一定した変動の場合は、変動無しとして処理する、
ことを特徴とする車両用表示器。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の車両用表示器において、
前記第1光学系は、多角柱形状であり、
前記回転位置検出手段は、前記第1光学系の複数面のうち入射・反射に用いる面に対応した複数回転位置を検出するようにした、
ことを特徴とする車両用表示器。 - 請求項4に記載の車両用表示器において、
前記回転位置検出手段は、
前記第1光学系の多角柱の複数面に対応した羽根部を有し、前記第1光学系と一体となって回転する回転羽根体と、
回転する前記回転羽根体の羽根部の遮蔽による光の通過・非通過で回転位置を検出する光検出部と、
を備えたものである、
ことを特徴とする車両用表示器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005196914A JP2007017554A (ja) | 2005-07-06 | 2005-07-06 | 車両用表示器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005196914A JP2007017554A (ja) | 2005-07-06 | 2005-07-06 | 車両用表示器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007017554A true JP2007017554A (ja) | 2007-01-25 |
Family
ID=37754803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005196914A Withdrawn JP2007017554A (ja) | 2005-07-06 | 2005-07-06 | 車両用表示器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007017554A (ja) |
-
2005
- 2005-07-06 JP JP2005196914A patent/JP2007017554A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080627 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20091202 |