JP2008102449A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】情報を虚像として目視させ、且つ、３次元空間において浮遊した状態でこの虚像を目視させることが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置１は、所望の情報を表示像２Ａとして表示する表示手段２と、第１光源４と、第１光源４の発する光を反射像７１Ａとして反射する反射部材である内面７１と、表示像２Ａの光を目視側へ反射して虚像２Ｂとして表示像２Ａを目視させ且つ反射像７１Ａの光を目視側へ透過させて実像として反射像７１Ａを目視させるハーフミラー５とを備え、表示像２Ａの虚像２Ｂと反射像７１Ａが同時に比較されて目視されるように、表示像２Ａの虚像２Ｂが目視される位置と反射像７１Ａとを近接させ、反射像７１Ａが立体的に目視されるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、情報を虚像として目視させる表示装置に関するものであり、車両用に用いて好適である。

情報を虚像として目視させる車両用の表示装置として、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が利用されている（特許文献１を参照）。

この表示装置は、所望の情報を表示像として表示する液晶表示器と、フロントガラスにおいて車室内側に形成されたハーフミラー層とを備える。ハーフミラー層は、表示像の光を目視側（運転者側）へ反射させ、これにより、フロントガラスより遠方側で表示像を虚像として目視させる。このため、運転中に遠方情景を見ている運転者にとって、この虚像に対する焦点合わせが容易になる。

また、実像と虚像とを重ねて表示する表示装置が開示されている（特許文献２を参照）。

この表示装置は、情報を表示する第１表示手段と、星空をイメージさせる背景として情報の背景を表示する第２表示手段と、第１表示手段と第２表示手段の間に配設されたハーフミラーとを備える。情報と背景の一方を虚像として目視させ、他方を実像として目視させるようにハーフミラーが構成される。例えば、指針計器を虚像として目視させ、これに重ねて星空をイメージさせる背景を実像として目視させる。このため、星空をイメージさせる背景が指針計器と重なって目視され、これにより、広がりの印象を与える斬新な表示を行うことができる。
特開平１１−１５４２０号公報 特開平９−２８８４５７号公報

しかし、特許文献１の表示装置では、表示像の虚像に対して遠く離れた遠方情景と、この虚像との両方に対して同時に焦点を合わせることが運転者にとって困難になる。このため、ぼやけた遠方情景を背景として虚像を目視させることになる。ぼやけた遠方情景は３次元空間を認識させ難いため、３次元空間において表示像の虚像を目視させることが困難になる。

また、虚像と遠方情景とを同時に比較して目視できないため、即ち、虚像と比較して目視する対象がないため、前後方向においてどの位置で虚像が目視されているかを認識させ難い。したがって、３次元空間において本来ならば浮遊した状態で目視されるべき虚像を、３次元空間において浮遊した状態で目視させることが困難になる。

一方、特許文献２の表示装置では、指針計器の虚像を目視させる位置と星空をイメージさせる背景の実像が近接しているため、両方に対して同時に焦点を合わせることが運転者にとって容易になる。しかし、無限の遠方に星空が存在するため、星空をイメージさせる背景は、平面的な印象を与えるに止まり、３次元空間を認識させ難い。したがって、３次元空間において指針計器の虚像を目視させることが困難になる。

また、虚像と背景とを同時に比較して目視できるが、背景が平面的な印象を与えるに止まるため、前後方向においてどの位置で虚像が目視されているかを認識させ難い。したがって、３次元空間において本来ならば浮遊した状態で目視されるべき虚像を、３次元空間において浮遊した状態で目視させることが困難になる。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、情報を虚像として目視させ、且つ、３次元空間において浮遊した状態でこの虚像を目視させることが可能な表示装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の表示装置は、所望の情報を表示像として表示する表示手段と、第１光源と、第１光源の発する光を反射像として反射する反射部材と、表示像の光を目視側へ反射して虚像として表示像を目視させ且つ反射像の光を目視側へ透過させて実像として反射像を目視させるハーフミラーとを備え、表示像の虚像と反射像が同時に比較されて目視されるように、表示像の虚像が目視される位置と反射像とを近接させ、反射像が立体的に目視されるように構成されていることを特徴とする。

この構成では、立体的に目視される反射像によって、３次元空間を目視者に反射像が認識させることができる。また、この構成では、３次元空間を認識させることができる反射像と表示像の虚像が同時に比較されて目視されるため、反射像を基準として前後方向において表示像の虚像が目視される位置を認識させることができる。これらの結果、情報を虚像として目視させ、且つ、３次元空間において浮遊した状態でこの虚像を目視させることが可能な表示装置を提供できる。

請求項２に記載の表示装置は、表示像の虚像の少なくとも一部が反射像と重なって目視されるように構成され、重なって目視される領域において表示像の虚像と反射像とが識別可能に構成されていることを特徴とする。

この構成では、表示像の虚像の少なくとも一部が反射像と重なって識別されて目視されるため、反射像と表示像の虚像がより密接に比較されて目視される。このため、反射像を基準として前後方向において表示像の虚像が目視される位置を、より明確に認識させることができる。この結果、３次元空間においてより明確に浮遊した状態で虚像を目視させることができる。

請求項３に記載の表示装置は、前後方向へ傾斜して反射像が目視されるように構成されていることを特徴とする。これにより、反射像を傾斜して目視させるという簡易な構成によって、反射像を立体的に目視させることができる。

請求項４に記載の表示装置は、背後側へ向かって徐々により傾斜して反射像が目視されるように構成されていることを特徴とする。これにより、反射像の傾斜が強調されるため、反射像をより立体的に目視させることができる。

請求項５に記載の表示装置は、前後方向へ湾曲して反射像が目視されるように構成されていることを特徴とする。これにより、反射像を立体的に目視させることができる。

請求項６に記載の表示装置は、背後側へ向かって凹んで反射像が目視されるように構成されていることを特徴とする。これにより、反射像の湾曲が強調されるため、反射像をより立体的に目視させることができる。

請求項７に記載の表示装置は、目視側へ向かって突出して反射像が目視されるように構成されていることを特徴とする。これにより、反射像の湾曲が強調されるため、反射像をより立体的に目視させることができる。

請求項８に記載の表示装置は、車両に搭載される表示装置であって、第１光源の発する光と異なる色調の光を発する第２光源と、自車両に備わる機器の作動状態を報知するインジケータの表示または自車両の異常を警告するウォーニングの表示に連動させて、第１光源と第２光源の点燈・消燈の切替制御をする制御手段と備え、第２光源の発する光を反射像として反射部材が反射するように構成されていることを特徴とする。

この構成では、インジケータの表示またはウォーニングの表示に連動させて、第１光源と第２光源の点燈・消燈の切替制御をする、即ち、反射部材の反射像の色調を切り替える。これにより、インジケータが報知されていることまたはウォーニングが警告されていることを、より確実に認識させることができる。

請求項９に記載の表示装置は、所望の情報を表示像として表示する表示手段と、第１光源と、第１光源の発する光を反射像として反射する反射部材と、反射像の光を反射する反射鏡と、表示像の光を目視側へ反射して虚像として表示像を目視させ且つ反射鏡が反射した反射像の光を目視側へ透過させて虚像として反射像を目視させるハーフミラーとを備え、表示像の虚像と反射像の虚像が同時に比較されて目視されるように、表示像の虚像が目視される位置と反射像の虚像が目視される位置とを近接させ、反射像の虚像が立体的に目視されるように構成されていることを特徴とする。

この構成では、請求項１の構成に反射鏡を加えて、反射鏡が反射した反射像の光を目視側へハーフミラーが透過させて虚像として反射像を目視させる。これにより、反射部材と反射鏡の配置の組み合わせによって、反射像の虚像が目視される位置、即ち、反射像の虚像が目視される位置と表示像の虚像が目視される位置との相対的な位置関係を決定できる。このため、反射像の虚像が目視される位置と表示像の虚像が目視される位置との相対的な位置関係を設定する自由度が増加し、請求項１の構成による効果をより高めることができる。

請求項１０に記載の表示装置は、前後方向へ湾曲して反射像の虚像が目視されるように構成されていることを特徴とする。これにより、反射像の虚像を立体的に目視させることができる。

請求項１１に記載の表示装置は、表示手段とハーフミラーとを収納固定するケースの内面が、反射部材として構成されていることを特徴とする。これにより、上述の効果を簡易な構成で得ることができる。

（構成）
本発明の一実施形態による表示装置である速度計１は、運転席前方に配置され、図１に示すようにメータフード１１によって周囲が覆われ、所望の情報である自車両の車速を表示する。速度計１において、反射像７１Ａを背景として、後述する表示像２Ａの白色の虚像２Ｂとして車速を目視させる。後述するケース７の反射部材である黒色の内面７１が、後述する第１光源である発光ダイオード４の発する青色光を反射像７１Ａとして反射するように構成される。

速度計１は、図２に示すように、表示手段である液晶表示器２と、導光体３と、発光ダイオード４と、ハーフミラー５とを備える。発光ダイオード４は、プリント基板８に実装され、プリント基板８は、ケース７に固定され、液晶表示器２と導光体３とハーフミラー５は、ケース７に収納固定される。

液晶表示器２は、電圧無印加時には遮光性となり電圧印加時には透光性となる液晶パネルと、これを透過照明する発光ダイオードとを備え、液晶パネルにおいて表示像２Ａをセグメント表示（デジタル表示）する。例えば、図１において符号２Ｂで示す「４７ｋｍ／ｈ」を表示像２Ａとして表示する場合、液晶パネルにおいて「４７ｋｍ／ｈ」に対応するセグメントに電圧を印加してこのセグメントを透光性にする。この状態で、発光ダイオードが液晶パネルを透過照明するため、「４７ｋｍ／ｈ」に対応するセグメントが黒色を背景として白色で表示される。即ち、液晶表示器２は、黒色を背景として「４７ｋｍ／ｈ」を白色の表示像２Ａとして表示する。尚、液晶表示器２は、図示しないリードワイヤを介してプリント基板８と電気的に接続される。

ハーフミラー５は、光を反射する反射特性と光を透過する透光性の両方を有し、この反射特性を利用して表示像２Ａの光を目視側（図２において右側）へ反射する。即ち、図２に示す光路Ｐ１に従って白色の表示像２Ａの光を目視側へ反射し、これにより、白色の虚像２Ｂとして表示像２Ａを目視させる。

発光ダイオード４の発する青色光をケース７の内面７１へ導光体３が導き、導光体３からの青色光を反射像７１Ａとして内面７１が反射する。ハーフミラー５は、ハーフミラー５の透光性を利用し、光路Ｐ２に従って反射像７１Ａの青色光を目視側へ透過させて実像として青色の反射像７１Ａを目視させる。白色の虚像２Ｂと青色の反射像７１Ａは、透明カバー１０を通して目視されるように構成され、透明カバー１０は、ケース７に固定される。尚、内面７１が黒色のため、反射像７１Ａは、黒色と青色が混合して目視される。

ここで、虚像２Ｂが目視される位置と反射像７１Ａが近接するように構成される。即ち、図１において虚像２Ｂと反射像７１Ａが重なって目視され、且つ、図２において虚像２Ｂが目視される位置（即ち、図２において虚像２Ｂが描かれている位置）と反射像７１Ａが近接するように構成される。図１において虚像２Ｂと反射像７１Ａが重なって目視されるため、両方を同時に目視できる。また、図２において虚像２Ｂが目視される位置と反射像７１Ａが近接するため、両方に対して同時に焦点を合わせることが目視者（運転者）にとって容易になる。これらの結果、虚像２Ｂと反射像７１Ａを同時に比較して目視できる。

また、上述したように、図１において虚像２Ｂが反射像７１Ａと重なって目視されるように構成されるが、虚像２Ｂが白色で目視され、虚像２Ｂと異なる黒色と青色が混合した色で反射像７１Ａが目視されるため、この重なって目視される領域において虚像２Ｂと反射像７１Ａが識別可能となる。これにより、虚像２Ｂと反射像７１Ａをより密接に比較して目視できる。

導光体３は、無色透明のアクリル樹脂等から形成された本体部３０と、微細な凹凸として曇りガラス調に本体部３０に形成されシボ面３１と、本体部３０に入射した発光ダイオード４の発する光を外部へ逃がさないようにしてシボ面３１へ導く白色の遮光層３２とを備える。これにより、発光ダイオード４の発する青色光は、遮光層３２によってシボ面３１へ導かれ、シボ面３１で拡散されてケース７の内面７１へ導かれる。

ケース７は、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂等から形成され、内面７１は、黒色で形成される。ここで、前後方向（図２において左右方向）へ湾曲して反射像７１Ａが目視されるように内面７１が形成される。具体的に、内面７１が前後方向へ湾曲するようにケース７が形成される。これにより、反射像７１Ａを立体的に目視させることができる。このため、３次元空間を目視者に反射像７１Ａが認識させることができる。

詳細には、背後側（図２において左側）へ向かって凹んで反射像７１Ａが目視されるように内面７１が形成される。具体的に、内面７１が背後側へ向かって凹むようにケース７が形成される。これにより、反射像７１Ａの湾曲が強調されるため、反射像７１Ａをより立体的に目視させることができる。このため、より明確に３次元空間を目視者に反射像７１Ａが認識させることができる。

尚、図２において、反射像７１Ａの上側の部分では、反射像７１Ａの下側の部分と比較して導光体３からの光路長が長くなるため、反射像７１Ａの上側の部分の反射強度は、反射像７１Ａの下側の部分より低くなる。即ち、反射像７１Ａの上側の部分は、反射像７１Ａの下側の部分より暗くなる。これにより、反射像７１Ａをより立体的に目視させることができる。このことを、図１中の細線７１Ｂによって示す。

以上説明した本実施形態による速度計１の電気回路構成について、図３に基づいて説明する。

マイクロコンピュータ等から構成される制御手段である制御装置９には、バッテリ１４から電力が常時供給される。制御装置９には、イグニッションスイッチ１３が、その作動状態（オンまたはオフ）を検出可能に接続され、自車両の車速を検出する速度センサ１２が検出信号を入力可能に接続される。また、制御装置９には、液晶表示器２と発光ダイオード４とが接続される。

（作動）
以下、上記構成において本実施形態による表示装置である速度計１の作動を説明する。

図３において、運転者によってイグニッションスイッチ１３がオンされると、制御装置９は、それを検出して作動を開始する。即ち、速度センサ１２からの信号に基づいて、液晶表示器２の作動を制御し、液晶表示器２に表示像２Ａを表示させ、発光ダイオード４を点燈する。点燈した発光ダイオード４の発する青色光を、導光体３によってケース７の内面７１へ導き、導光体３からの青色光を反射像７１Ａとしてケース７の内面７１が反射する。

ハーフミラー５は、図２に示す光路Ｐ１に従って白色の表示像２Ａの光を目視側へ反射し、これにより、白色の虚像２Ｂとして表示像２Ａを目視させる。また、ハーフミラー５は、光路Ｐ２に従って反射像７１Ａの青色と黒色の混合した光を目視側へ透過させて実像として青色と黒色の混合した反射像７１Ａを目視させる。上述したように反射像７１Ａの湾曲によって３次元空間を運転者（目視者）に反射像７１Ａが認識させることができ、虚像２Ｂと反射像７１Ａが近接しているため虚像２Ｂと反射像７１Ａを同時に比較して目視できる。

これにより、３次元空間を認識させる反射像７１Ａと虚像２Ｂが同時に比較されて目視されるため、反射像７１Ａを基準として前後方向において虚像２Ｂが目視される位置を認識させることができる。この結果、３次元空間において浮遊した状態で（空中に浮いた状態で）虚像２Ｂを目視させることができる。

また、虚像２Ｂが反射像７１Ａと重なって目視されるように構成されるが、虚像２Ｂが白色で目視され、反射像７１Ａが青色と黒色の混合した色で目視されるため、この重なって目視される領域において虚像２Ｂと反射像７１Ａが識別可能となる。これにより、虚像２Ｂが反射像７１Ａと重なって識別されて目視されるため、反射像７１Ａと虚像２Ｂがより密接に比較されて目視される。このため、反射像７１Ａを基準として前後方向において虚像２Ｂが目視される位置を、より明確に認識させることができる。この結果、３次元空間においてより明確に浮遊した状態で虚像２Ｂを目視させることができる。

（変形例）
また、発光ダイオード４の発する青色光と異なる色調の光である例えば橙色の光を発する第２光源である第２の発光ダイオード（図示しない）を、導光体３を介してケース７の内面７１に導いて反射像７１Ａとして反射させる発光ダイオードとして追加して設けることも可能である。本変形例では、自車両に備わる機器の作動状態を報知するインジケータ（図示しない）の表示または自車両の異常を警告するウォーニング（図示しない）の表示に連動させて、発光ダイオード４と第２の発光ダイオードの点燈・消燈の切替制御を、制御手段である制御装置９によって行うように構成する。

例えば、インジケータまたはウォーニングを表示する際に、発光ダイオード４を消燈して第２の発光ダイオードを点燈する。これにより、図１において、反射像７１Ａは、青色と黒色の混合した色から橙色と黒色の混合した色に切り替わり、インジケータまたはウォーニングが表示されたことを確実に認識させることができる。即ち、本変形例では、いわゆるアンビエント効果を発揮させることができる。

図４に示す変形例では、反射像７１Ａの光を反射する反射鏡６を備える。反射鏡６が反射した反射像７１Ａの光を、光路Ｐ３に従って目視側（図４において右側）へハーフミラー５が透過させ、これにより、虚像７１Ｃとして反射像７１Ａを目視させる。これにより、反射部材である内面７１と反射鏡６の配置の組み合わせによって、反射像７１Ａの虚像７１Ｃが目視される位置、即ち、虚像７１Ｃが目視される位置と虚像２Ｂが目視される位置との相対的な位置関係を決定できる。このため、虚像７１Ｃが目視される位置と虚像２Ｂが目視される位置との相対的な位置関係を設定する自由度が増加し、上述した効果をより高めることができる。

尚、本変形例では、虚像７１Ｃが目視側へ向かって突出して反射像が目視されるように構成され、これにより、虚像７１Ｃの湾曲が強調される、このため、虚像７１Ｃをより立体的に目視させることができるため、より明確に３次元空間を目視者に虚像７１Ｃが認識させることができる。

また、上述の例では、反射像（または反射像の虚像）７１Ａ、７１Ｃを、前後方向へ湾曲させて目視させているが、これに限らないで、反射像を立体的に目視させるように構成すれば足りる。これは、立体的に目視される反射像によって、３次元空間を目視者に反射像が認識させることができるため、上述の効果を得ることができるからである。したがって、反射像を立体的に目視させることができる構成であれば、上述の例に限る必要はない。

例えば、前後方向へ傾斜して反射像が目視されるように構成したり、背後側へ向かって徐々により傾斜して反射像が目視されるように構成することも可能である。

また、表示像２Ａ（虚像２Ｂ）をデジタル表示としないで、インジケータやウォーニングを表すマークやその他の表示像とすることも可能である。

以上、本発明による表示装置である速度計１は、所望の情報を表示像２Ａとして表示する表示手段である液晶表示器２と、第１光源である発光ダイオード４と、発光ダイオード４の発する光を反射像７１Ａとして反射する反射部材である内面７１と、表示像２Ａの光を目視側へ反射して虚像２Ｂとして表示像２Ａを目視させ且つ反射像７１Ａの光を目視側へ透過させて実像として反射像７１Ａを目視させるハーフミラー５とを備え、表示像２Ａの虚像２Ｂと反射像７１Ａが同時に比較されて目視されるように、表示像２Ａの虚像２Ｂが目視される位置と反射像７１Ａとを近接させ、反射像７１Ａが立体的に目視されるように構成されている。

これにより、情報を虚像として目視させ、且つ、３次元空間において浮遊した状態でこの虚像を目視させることが可能な表示装置を提供できる。

尚、上述した例に限らないで、これらの組み合わせや、他の種々の変形例が考えられる。

図１は、本発明の一実施形態による表示装置である速度計１の正面図である。 図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図３は、図１に示す速度計１の電気回路構成を説明する回路構成図である。 図４は、図２の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ 速度計（表示装置）、２ 液晶表示器（表示手段）、２Ａ 表示像、２Ｂ 虚像
３ 導光体、３０ 本体部、３１ シボ面、３２ 遮光層
４ 発光ダイオード（第１光源）、５ ハーフミラー、６ 反射鏡
７ ケース、７１ 内面（反射部材）、７１Ａ 反射像、７１Ｂ 細線、７１Ｃ 虚像
８ プリント基板、９ 制御装置（制御手段）、１０ 透明カバー、１１ メータフード
１２ 速度センサ、１３ イグニッションスイッチ、１４ バッテリ

Claims (11)

1. 所望の情報を表示像として表示する表示手段と、
   第１光源と、
   前記第１光源の発する光を反射像として反射する反射部材と、
   前記表示像の光を目視側へ反射して虚像として該表示像を目視させ、且つ、前記反射像の光を該目視側へ透過させて実像として該反射像を目視させるハーフミラーとを備え、
   前記表示像の前記虚像と前記反射像が同時に比較されて目視されるように、該表示像の該虚像が目視される位置と該反射像とを近接させ、
   前記反射像が立体的に目視されるように構成されていることを特徴とする表示装置。
2. 前記表示像の前記虚像の少なくとも一部が前記反射像と重なって目視されるように構成され、
   前記重なって目視される領域において前記表示像の前記虚像と前記反射像とが識別可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前後方向へ傾斜して前記反射像が目視されるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 背後側へ向かって徐々により傾斜して前記反射像が目視されるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前後方向へ湾曲して前記反射像が目視されるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
6. 背後側へ向かって凹んで前記反射像が目視されるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 目視側へ向かって突出して前記反射像が目視されるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
8. 車両に搭載される表示装置であって、
   前記第１光源の発する光と異なる色調の光を発する第２光源と、
   自車両に備わる機器の作動状態を報知するインジケータの表示または該自車両の異常を警告するウォーニングの表示に連動させて、前記第１光源と前記第２光源の点燈・消燈の切替制御をする制御手段と備え、
   前記第２光源の発する光を反射像として前記反射部材が反射するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の表示装置。
9. 所望の情報を表示像として表示する表示手段と、
   第１光源と、
   前記第１光源の発する光を反射像として反射する反射部材と、
   前記反射像の光を反射する反射鏡と、
   前記表示像の光を目視側へ反射して虚像として該表示像を目視させ、且つ、前記反射鏡が反射した前記反射像の光を該目視側へ透過させて虚像として該反射像を目視させるハーフミラーとを備え、
   前記表示像の前記虚像と前記反射像の前記虚像が同時に比較されて目視されるように、該表示像の該虚像が目視される位置と該反射像の該虚像が目視される位置とを近接させ、
   前記反射像の前記虚像が立体的に目視されるように構成されていることを特徴とする表示装置。
10. 前後方向へ湾曲して前記反射像の前記虚像が目視されるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
11. 前記表示手段と前記ハーフミラーとを収納固定するケースの内面が、前記反射部材として構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の表示装置。

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