JP2009208680A - 車両用表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車室内の造形の自由度を高めつつ、フロントウィンドシールドに表示面に表示される画像が映ることを抑制できる車両用表示装置を提供する。
【解決手段】発光ダイオード13の出射面13aは表示装置10の使用状態における垂直上向き方向に露出していない。さらに、発光ダイオード13の出射面13aから貫通孔12の開口端である開口窓12aへ到る部分には、筒状壁部12bが存在し、筒状壁部12bは、全周にわたって連続している完全な円筒面を成している。これにより、発光ダイオード13の出射面13aは貫通孔12内にありフロントウィンドシールド30側からは見えないことになる。したがって、発光ダイオード13から発せられた光が直接フロントウィンドシールド30へ入射して、それによりフロントウィンドシールド30上に反射虚像が形成され運転者の前方視界の妨げになることを防止することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、例えば、自動車に搭載される車両用表示装置に関する。
従来の車両用表示装置として、たとえば、光源と、画像を形成する画像形成手段と、画像形成手段を透過した光源からの光により画像の投影画像が結像される曲面状のスクリーンとを備える車両用表示装置であって、このスクリーン形状を、当該表示装置が組み込まれている部材を含めた周囲の部材、例えば、自動車の車室内前方の設置されるインストルメントパネル等と意匠的に連続させる車両用表示装置が知られている(特許文献1参照)。
これにより、インストルメントパネルに埋め込まれる一般的なコンビネーションメータのような車両用表示装置と比較すると、インストルメントパネルの表面から突出する突起物のない車両用表示装置とすることができ、インストルメントパネルの造形の自由度を高めることができる。
特開2005−186784号公報
一般に自動車において、インストルメントパネルはフロントウィンドシールドの下端に隣接するようにして配置されている。一方、上記した従来の車両用表示装置は、スクリーンがインストルメントパネルの表面と連続させるように形成されているため、スクリーンに表示される画像がインストルメントパネルの周辺にあるフロントウィンドシールドに映る(これを窓映りという)可能性がある。
フロントウィンドシールドにスクリーンに表示される画像が映ると、運転者が外の状況を見難くなるという問題がある。
本発明は、車室内の造形の自由度を高めつつ、フロントウィンドシールドに表示面に表示される画像が映ることを抑制できる車両用表示装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項1に記載の発明による車両用表示装置は、車両の運転席に対向する面である表示面を有する板部材と、表示面に開口するように板部材に形成された複数の貫通孔と、複数の貫通孔の表示面に開口する開口端と反対側の端部に貫通孔の開口端に向けて光を照射可能に配置された光源と、を備えた車両用表示装置であって、複数の貫通孔はその軸方向を運転席に着座した運転者の視認方向に一致させて形成され、光源の出射面は車両用表示装置の使用状態における垂直上向き方向に露出せず、複数の貫通孔の開口端と光源の出射面との間には複数の貫通孔の筒状壁部が介在していることを特徴としている。
車両用表示装置は運転席と対向して、言い換えると運転席前方に配置されている。また運転席前方にはフロントウィンドシールドが配置され、車両用表示装置はこのフロントウィンドシールドの下方に位置している。
本発明の請求項1に記載の車両用表示装置によれば、光源の出射面は車両用表示装置の使用状態における垂直上向き方向に露出していない、つまり、光源の出射面は貫通孔内にありフロントウィンドシールド側からは見えないことになる。このため、光源から出射し且つ直接貫通孔の開口端である表示面の開口端を経てフロントウィンドシールドへ入射する光はない。
上述の構成によれば、光源の出射面から出射した光は、貫通孔の筒状壁部に囲まれた空間を進行した後開口端から出射する。光源の出射面からは光が放射状に照射されている。この光のうち、貫通孔の軸と平行な方向に進行する光は、貫通孔の筒状壁部に入射することなく開口端を出て運転者の目に向かって進行する。一方、貫通孔の軸と平行ではない方向に進行する光は、貫通孔の筒状壁部に入射しそこで反射する。したがって、貫通孔の軸と平行ではない方向に進行する光源からの光は、貫通孔の筒状壁部での反射を一回して、あるいは複数回繰り返して、開口端から運転者の目とは異なる方向へ出射する。
ここで、貫通孔の軸と平行な方向に進行し開口端から運転者の目に向かう光は、運転者の目に届くまでに一回も筒状壁部で反射していないので光量の減衰がほとんど生じず明るく視認される。一方、貫通孔の筒状壁部において入射反射した光は光量の一部が筒状壁部に吸収されるため光量が減衰する。
すなわち、本発明の請求項1に記載の発明による車両用表示装置の構成においては、光源から出射した光のうち、貫通孔の軸と平行な方向に進行する光、言い換えると運転者の視認方向に進む光は途中で減衰することなく運転者の目に届く。一方、光源から貫通孔の軸と平行でない方向に出射した光、言い換えると運転者の視認方向とは異なる方向に進む光は、貫通孔の筒状壁部において入射反射を繰り返すことにより減衰して光量が低下する。このため、表示面の開口端からフロントウィンドシールドへ向かって出射する光である拡散光の光量は極わずかとなる。
以上により、本発明の請求項1に記載の車両用表示装置によれば、光源から出射し且つ直接貫通孔の開口である表示面の開口端を経てフロントウィンドシールドへ入射する光をなくすとともに、表示面の開口端からフロントウィンドシールドへ向かって出射する光である拡散光の光量は低減することができる。これにより、フロントウィンドシールドに表示面に表示される画像が映ることを抑制できる車両用表示装置を提供することができる。
本発明の請求項2に記載の車両用表示装置は、複数の貫通孔はそれらの各軸が運転席近傍の空間内の一点を中心とする放射状をなすように形成されることを特徴としている。
このような構成によれば、表示板に形成された全ての複数の貫通孔の開口端と反対側の端部に配置された光源からの光が運転席近傍の空間内の一点に集束することになる。この一点にたとえば運転者の目があれば、運転者は、全ての貫通孔からの光を明瞭に視認することができる。すなわち、各貫通孔が備える光源の点灯/消灯を制御することにより表示面に形成される発光図形や発光文字を運転者に明瞭に視認させることができる。
したがって、フロントウィンドシールドに表示面に表示される画像が映ることを抑制しつつ、表示面に表示される画像を運転者に明瞭に視認させることが可能な車両用表示装置を提供することができる。
この場合、本発明の請求項3に記載の車両用表示装置のように、中心は運転席に着座した運転者の目の位置を表すアイポイントであるような構成とすれば、確実に、表示面に表示される画像を運転者に明瞭に視認させることが可能な車両用表示装置を実現できる。
本発明の請求項4に記載の車両用表示装置は、板部材は中心の位置を変化させるように回転運動自在に保持されていることを特徴としている。
このような構成によれば、複数の貫通孔からの光の集束点である中心位置が運転者の合いレンジの中心からずれていた場合に、板部材を回転運動させて中心の位置を変える、すなわち光の集束点を現在の運転者のアイポイント位置に一致させることが可能になる。
これにより、アイポイント位置が異なる複数の運転者が乗車する場合でも、光の集束点を此処の運転者のアイポイントに光の集束点を一致させて表示面に表示される画像を運転者に明瞭に視認させることが可能な車両用表示装置を提供することができる。
本発明の請求項5に記載の車両用表示装置は、出射面に出射面から出射された光の光路を軸に沿う方向に近づけるように修正する光学部材を配置したことを特徴としている。
このような構成によれば、光源の出射面から出射した光のうち、貫通孔の軸と平行ではない方向へ進行する光の光路を光学部材により貫通孔の軸と平行な方向に屈折させることができる。これにより、光源の出射面から出射し直接運転者の視認方向に進行する光の光量を増やすことができ、表示面に表示される画像の輝度を高めることができる。
この場合、本発明の請求項6に記載の車両用表示装置のように、光学部材は凸レンズであるような構成とすれば、光学部材の体格を小型化しつつ、光源の出射面から出射し直接運転者の視認方向に進行する光の光量を増やすことができる。
本発明の請求項7に記載の車両用表示装置は、板部材の表示面に複数の貫通孔の開口端を覆うように光透過率制御部材を配置したことを特徴としている。
このような構成によれば、貫通孔は、光源が発する光を開口端から運転者へ向けて出射可能であると同時に光透過率制御部材により密閉されることになる。光透過率制御部材が無い場合は、貫通孔の内部空間と自動車の室内空間とは連通しているため、車室内の異物、たとえば塵埃や水分(水蒸気、微細水滴等)が貫通孔内へ進入し堆積する恐れがある。そうすると、光源からの光の一部が貫通孔内に堆積した異物に吸収遮断されて、表示面の発光輝度が低下する、あるいは不均一になる等の問題が生じる恐れがある。そこで、本発明の請求項7に記載の車両用表示装置のように貫通孔の開口端を覆うように光透過率制御部材を配置すれば、車室内の異物が貫通孔内へ進入することを阻止して表示面の発光輝度が低下する、あるいは不均一になることを防止できる。さらに、光透過率制御部材の光透過率を適宜設定すれば、光源が消灯状態であるときにおいて貫通孔の開口端の輪郭を目立たなくして、表示面の見映えを斬新なものとすることができる。
この場合、本発明の請求項8に記載の車両用表示装置のように、光透過率制御部材はスモーク調シートから形成されるような構成とすれば、車室内の異物が貫通孔内へ進入することを阻止して表示面の発光輝度が低下する、あるいは不均一になることを防止しつつ、光源が消灯状態であるときには貫通孔の開口端の輪郭を目立たなくして、あたかも表示装置が存在しないかのような見映えとして、作動時と非作動時とで全く異なる見映えが得られる車両用表示装置を提供できる。
以下、本発明の車両用表示装置を車室内前方に設置されるインストルメントパネル20と一体的に形成された表示装置10に適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
インストルメントパネル20は、自動車の車室内の前方且つフロントウィンドシールド30の下方に設置されている。インストルメントパネル20の自動車前後方向における前端は、図1に示すように、フロントウィンドシールド30の下端と接している。すなわち、フロントウィンドシールド30は、図2に示すように、インストルメントパネル20の前端側から自動車前後方向後方側へ向かってインストルメントパネル20に覆い被さるように配置されている。車室内には、図1に示すように、インストルメントパネル20に対向して運転席40が設置されている。また、インストルメントパネル20と運転席40との間には、図1に示すように、ステアリングホイール50が設置されている。
本発明の第1実施形態による表示装置10は、インストルメントパネル20のうちで、図1中において、一点鎖線で示す領域A内に形成されている。しかし、表示装置10は、その外見はインストルメントパネル20そのものであり、表示装置10の非作動状態においては、ただのインストルメントパネル20としか見えない。以下に、表示装置10の構成について説明する。
表示装置10は、表示面11aを有する板部材としての表示板11、表示板11に形成された複数の貫通孔12の表示面11aと反対側の端部に配置された光源としての発光ダイオード13、表示面11aに各貫通孔12を覆うように設けられている光透過率制御部材としてのスモーク調シート15、各発光ダイオード13の点灯・消灯を制御して表示面11a上に形成される多数の輝点の集合により情報、たとえば自動車の走行速度、ナビゲーションシステムによる進路指示等を表示する制御回路(図示せず)等から構成されている。
表示板11は、たとえば樹脂材質から形成されている。表示板11には、複数の貫通孔12が設けられている。貫通孔12は、図2に示すように、その一端を表示面11aに開口させて形成されている。表示面11a上における貫通孔12の開口端が開口窓12aを形成している。すなわち、表示装置10は、複数の貫通孔12の集合体として形成されている。表示板11は、自動車の横幅いっぱいに形成され、インストルメントパネル20と一体的に形成されている。言い換えると、インストルメントパネル20を構成する表示板11において、複数の貫通孔12が形成されている領域が表示装置10となっている。そして、表示板11の複数の貫通孔12が形成されている領域の表面が表示面11aである。貫通孔12の開口窓12aと反対側の端部には、光源である発光ダイオード13が配置されている。発光ダイオード13は、それが発する光が貫通孔12を通って開口窓12aの外へ進行するように、つまり、発光ダイオード13の出射面13aを貫通孔12の開口窓12a側へ向けて配置されている。本発明の第1実施形態による表示装置10では、貫通孔12は、その軸方向に直交する方向における断面形状が円形に形成されている。貫通孔12は、その中心軸Cが運転席近傍の空間内の一点、詳しくは、運転席40に着座した運転者(図示せず)の目の位置を表す点であるアイポイントE、を通るように設定されている。アイポイントEは、たとえば、運転者の目の位置の分布を統計的に表したアイレンジの中心位置が選択されている。貫通孔12は複数個が設けられているので、各貫通孔12は、図2および図3に示すように、それぞれの中心軸CがアイポイントEを中心とする放射線状をなすようにして形成されている。すなわち、本発明の第1実施形態による表示装置10においては、全ての貫通孔12の中心軸CがアイポイントEに集束するように設定されている。発光ダイオード13は、その光軸を貫通孔12の中心軸Cと一致させて取り付けられている。したがって、発光ダイオード13からその光軸方向に発せられた光はアイポイントEへ向かって進むことになる。各発光ダイオード13は、図2に示すように、回路基板14に実装されている。回路基板14としては、たとえばガラスエポキシ樹脂板等を用いたソリッド状のプリント基板が用いられている。回路基板14は、図2に示すように、列ごとに(図2中において紙面直交方向に伸びるような)共通の基板が用いられて、各発光ダイオード13の実装面を貫通孔12の中心軸Cと直交するような姿勢に保持している。なお、回路基板14として、シート状のフレキシブルプリント基板を用いることも可能である。その場合、フレキシブルプリント基板は容易に折り曲げ可能であるので、各発光ダイオード13の実装面を貫通孔12の中心軸Cと直交するような姿勢に固定することが容易に実現できる。貫通孔12において、発光ダイオード13の出射面13aから開口窓12aへ到る部分には、図2に示すように、筒状壁部12bが存在している。筒状壁部12bは、全周にわたって連続している完全な円筒面を成している。貫通孔12において、発光ダイオード13の出射面13aから開口窓12aへ到る部分に筒状壁部12bを設けたことにより、出射面13aは、表示装置10の使用状態における垂直上向き方向、つまり、図2における上下方向の上向きに露出していない。
表示板11の開口窓12a側の表面には、光透過率制御部材であるスモーク調シート60が密着固定されている。スモーク調シート60は、たとえば海老茶色等の暗色系で着色された樹脂製の透光性シートから形成されている。スモーク調シート60は、表示装置10の前面だけではなく、すなわち、図1における表示領域Aだけではなく、インストルメントパネル20全体を覆うように設置されている。これにより、表示装置10の作動時においては、発光ダイオード13が点灯状態である貫通孔12の開口窓12aは発光ダイオード13から発せられる光がスモーク調シート60を透過して視認され、表示装置10の存在が運転者に認識される。一方、表示装置10が作動していないとき、つまり発光ダイオード13が一個も点灯していないときには、運転者がインストルメントパネル20を見ると、インストルメントパネル20のみが視認されて、表示装置10はあたかも存在しないかのような見映えとなる。
次に、以上説明した本発明の第1実施形態による表示装置10の特徴である表示板11の構成、すなわち、複数の貫通孔12は、その中心軸Cが運転席近傍の空間内の一点であるアイポイントEを通るように設定されていること、および、貫通孔12において発光ダイオード13の出射面13aから開口窓12aへ到る部分に筒状壁部12bを設けて、出射面13aを、表示装置10の使用状態における垂直上向き方向に露出させないようにしたこと、による作用・効果について説明する。
本発明の第1実施形態による表示装置10によれば、発光ダイオード13の出射面13aは表示装置10の使用状態、すなわち自動車へ搭載された状態における垂直上向き方向に露出していない。さらに、発光ダイオード13の出射面13aから貫通孔12の開口端である開口窓12aへ到る部分には、図2に示すように、筒状壁部12bが存在し、筒状壁部12bは、全周にわたって連続している完全な円筒面を成している。これにより、発光ダイオード13の出射面13aは貫通孔12内にありフロントウィンドシールド30側からは見えないことになる。言い換えると、発光ダイオード13から出射し且つ直接貫通孔12の開口窓12aから出射してフロントウィンドシールド30へ入射する光はない。したがって、発光ダイオード13から発せられた光が直接フロントウィンドシールド30へ入射して、それによりフロントウィンドシールド30上に反射虚像が形成され運転者の前方視界の妨げになることを防止することができる。
また、上述の構成によれば、発光ダイオード13の出射面13aから出射した光のうち、貫通孔12の中心軸Cと平行ではない方向に進行する光は、貫通孔12の筒状壁部12bに入射しそこで反射する。そして、筒状壁部12bへの入射および反射を何回か繰り返した後に開口窓12aから放射状に出射する。この光の出射方向がフロントウィンドシールド30へ向かう場合もある。しかし、この光は、筒状壁部12bへの入射および反射を繰り返すことにより光量が減衰する。したがって、この光がフロントウィンドシールド30へ入射しても、それによりフロントウィンドシールド30上に形成される反射虚像が暗くなり運転者がそれを明確に視認することはない。すなわち、この反射虚像が運転者の前方視界の妨げになることを防止することができる。また、開口窓12aから放射状に出射される光の光量を減衰させることができるので、発光ダイオード13が点灯されている開口窓12aの輪郭形状を明瞭に視認させることができる。
以上により本発明の第1実施形態による表示装置10によれば、フロントウィンドシールド30に表示装置10の表示面11a上に形成される画像が映る、つまり表示面11a上に形成される画像の反射虚像が形成されることを抑制可能な表示装置10を提供することができる。
また、本発明の第1実施形態による表示装置10では、表示板11に形成されている全ての貫通孔12の中心軸Cが運転席40近傍のアイポイントEに集束するように設定されている。すなわち、全ての開口窓12aから出射される発光ダイオード13の光軸上を進行する光がアイポイントに集束する。これにより、運転者が表示板11を見たときに、発光表示されている画像を形成する開口窓12aの発光輝度が均一なものとなる。したがって、表示装置10において発光表示される画像の見映えを良好なものとすることができる。
また、本発明の第1実施形態による表示装置10においては、表示板11の開口窓12a側の表面にスモーク調シート15を密着固定している。スモーク調シート60は、表示装置10の前面、すなわち、図1における表示領域Aだけではなく、インストルメントパネル20全体を覆うように設けられている。これにより、表示装置10の作動時においては、発光ダイオード13が点灯状態である貫通孔12の開口窓12aは発光ダイオード13から発せられる光がスモーク調シート60を透過して視認され、表示装置10の存在が運転者に認識される。一方、表示装置10が作動していないとき、つまり発光ダイオード13が一個も点灯していないときには、運転者がインストルメントパネル20を見ると、インストルメントパネル20のみが視認されて、表示装置10はあたかも存在しないかのような見映えとなる。したがって、作動時および非作動時とで見映えが異なる、言い換えると非作動時にはあたかもインストルメントパネル20のみで表示装置10が存在しないかのような見映えを提供することができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態による表示装置10は、本発明の第1実施形態による表示装置10に対して発光ダイオード13の出射面13aに光学部材である凸レンズ16を配置したものである。すなわち、図4に示すように、発光ダイオード13の出射面13aに密着させて貫通孔12内に凸レンズ16を配置している。凸レンズ16は、透光性材質、たとえばガラスあるいは樹脂から形成されている。
発光ダイオード13の出射面13aに凸レンズ16を設けることにより、出射面13aから放射状に発射された光を、図4中の矢印で示すように貫通孔12の中心軸Cに沿う方向へ向けて屈折させて、貫通孔12の中心軸Cと平行な方向に進む光、すなわちアイポイントEへ向かって進む光の光量を増加させることができる。したがって、表示装置10の発光輝度を高めて、表示装置10の視認性を向上させることができる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態による表示装置10は、本発明の第1実施形態による表示装置10に対して表示板11の構成を変更したものである。すなわち、表示板11形状を、図1中に示す表示領域Aに対応する形状としている。したがって、インストルメントパネル20における表示装置10の外側の部分は、表示板11とは別の部材から構成されている。
表示板11は、図5に示す軸である回転軸Sの周りに回転自在に保持されている。すなわち、表示板11は、回転軸Sを回転中心として、図5中に矢印XXで示す方向に回転することができる。スモーク調シート60は、表示板11の外周に沿って分割されており、表示板11の回転運動がスモーク調シート60により妨げられることはない。表示板11が回転軸Sの周りに回転すると、それに対応して、貫通孔12の中心軸Cの集束点であるアイポイントEの位置が、図5中に矢印YYで示すように移動する。すなわち、本発明の第3実施形態による表示装置10では、表示板11を回転移動させることにより表示装置10のアイポイントE位置を変えることができる。これにより、着座状態における目の位置が異なる複数の運転者が順次運転する場合、表示装置10のアイポイントEを各運転者の着座状態における目の位置に一致するように調整することができる。したがって、体格の異なる運転者に対して常に最良の視認性が得られるように調整可能な表示装置10を提供することができる。
なお、表示板11の回転移動は、図示しない手動駆動機構を用いる構成としてもよいし、あるいは、モータ、リニアソレノイド、ロータリソレノイド等の電磁アクチュエータをもちいる機械駆動機構を用いる構成としてもよい。
本発明の第1実施形態による表示装置10の正面図である。 図1中のII−II線断面図である。 図2中のIII−III線断面図である。 本発明の第2実施形態による表示装置10の部分断面図である。 本発明の第2実施形態による表示装置10の断面図である。
符号の説明
10 表示装置
11 表示板
12 貫通孔
12a 開口窓(開口端)
12b 筒状壁部
13 発光ダイオード(光源)
13a 出射面
14 回路基板
15 スモーク調シート(光透過率制御部材)
16 凸レンズ(光学部材)
20 インストルメントパネル
30 フロントウィンドシールド
40 運転席
50 ステアリングホイール
60 スモーク調シート(光透過率制御部材)
A 表示領域
C 中心軸
E アイポイント(一点)
S 回転軸(軸)

Claims (8)

  1. 車両の運転席に対向する面である表示面を有する板部材と、
    前記表示面に開口するように前記板部材に形成された複数の貫通孔と、
    前記複数の貫通孔の前記表示面に開口する開口端と反対側の端部に前記貫通孔の前記開口端に向けて光を照射可能に配置された光源と、を備えた車両用表示装置であって、
    前記複数の貫通孔はその軸方向を運転席に着座した運転者の視認方向に一致させて形成され、
    前記光源の出射面は車両用表示装置の使用状態における垂直上向き方向に露出せず、
    前記複数の貫通孔の前記開口端と前記光源の前記出射面との間には前記複数の貫通孔の筒状壁部が介在していることを特徴とする車両用表示装置。
  2. 前記複数の貫通孔はそれらの各軸が運転席近傍の空間内の一点を中心とする放射状をなすように形成されることを特徴とする請求項1に記載の車両用表示装置。
  3. 前記中心は運転席に着座した運転者の目の位置を表すアイポイントであることを特徴とする請求項1または請求項2のどちらか一つに記載の車両用表示装置。
  4. 前記板部材は前記中心の位置を変化させるように回転運動自在に保持されていることを特徴とする請求項2または請求項3のどちらか一つに記載の車両用表示装置。
  5. 前記出射面に前記出射面から出射された光の光路を前記軸に沿う方向に近づけるように修正する光学部材を配置したことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一つに記載の車両用表示装置。
  6. 前記光学部材は凸レンズであることを特徴とする請求項5に記載の車両用表示装置。
  7. 前記板部材の前記表示面に前記複数の貫通孔の前記開口端を覆うように光透過率制御部材を配置したことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一つに記載の車両用表示装置。
  8. 前記光透過率制御部材はスモーク調シートであることを特徴とする請求項7に記載の車両用表示装置。
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