JP2011145092A - 車両用計器 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術と同等の作用を持ち、かつ生産性がより高く、設計上の制約が少ない、車両用計器を提供する。
【解決手段】文字板２ａが収納された計器ケース２ｂの前面に多段プリズム２３が配設された車両用計器２０であって、多段プリズム２３は、表面２３ｂが平面形状をなし、裏面２３ａが断面鋸歯状となる多段傾斜面形状をなし、運転者の視点Ｅから車両の前方に向かう光線Ｌが、運転者の視点Ｅの前方に存在するフロントガラスで反射して、多段プリズム２３の表面２３ａから入射して多段プリズム２３の裏面２３ａにて反射する反射角度は、臨界角θより大きく、文字板２ａの表示面と平行な第１の方向と、多段プリズム２３の裏面２３ａの傾斜方向とのなす角度αは、第１の方向と、多段プリズム２３を側面視したときの表面２３ｂの方向とのなす角度βよりも大きい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、計器の内部を保護するための計器ケースの前面に表カバーを備えた車両用計器に関する。

従来から車両用の計器として、図１２に示すように、ダッシュボード１上にその表示面を運転者側に向けて配置されたものがある。この形式の車両用計器２は配置場所のスペースの関係上、フードレスになっており、また通常その内部を保護するためにその前面にガラス等で出来た表カバー３が取り付けられている。

しかし、図１２に示すように、車両用計器２がフロントガラス４の下部近傍に配置されていると、夜間、車両用計器２の文字板２ａ等を照明すると、その明かりが上方のフロントガラス４面で反射して運転者の視点Ｅに達し、照明光や文字板２ａ等が窓映りして外部視界を悪化させることになる。

そこで、夜間等に文字板２ａが照明されても、その明かりがフロントガラス４面で反射して運転者の目に入ることを防止するため、例えば、実開平５−４１９４０号公報（特許文献１）に記載されたフードレスメータが提案されている。特許文献１では、図１３に示すように、車両用計器２のケース２ｂ内には文字板２ａ、指針２ｅ、指針２ｅを駆動するムーブメント２ｃが収納されている。計器ケース２ｂの開口部には、プリズム１３が嵌め込まれており、プリズム１３の凸部が上方に向けて配置されている。メータ２の文字板２ａに対向するプリズム１３の裏面１３ａは、プリズム頂角θを有する頂点Ｐから文字板２ａの下部に向かって近づくように傾斜している。プリズム頂角θの開角に対向するプリズムの底面１３ｃ及びプリズム１３の両側面１３ｅ、すなわちプリズムの裏面１３ａとプリズムの表面１３ｂとを除く他の面には暗色塗装が施されている。

このように、メータ２の文字板２ａの前面にプリズム１３からなる表カバーが配置されると、図１４に示すように、文字板２ａから出射して上方に位置するフロントガラス４により反射し運転者の視点Ｅに至る光線Ａはプリズム１３によって光線Ａ´のように下方に曲げられる。このため、夜間等に文字板２ａが照明されても、その明かりがフロントガラス４に当たって運転者の目に入り、文字板２ａ等の表示像が窓映りして外部視界を悪化させることはない。

また、図１５に示すように、高緯度からの外光（太陽光等）がプリズム１３に入射すると、プリズム１３の表面１３ｂを透過した光は底面１３ｃで反射し、更に裏面１３ａで反射し表面１３ｂを透過してフロントガラス４へ至り、フロントガラス４で反射した光が運転者の視点Ｅに至る光線Ｂが考えられる。このような場合でも、プリズム１３の底面１３ｃには暗色塗装が施されているため入射した外光は吸収され、このような光線の成立を防止している。また、同様に、文字板２ａから出射してプリズム１３の底面１３ｃで反射し、更にプリズム１３の表面１３ｂを透過して上方に位置するフロントガラス４で反射して運転者の視点に至る光線Ａも暗色塗装された底面１３ｃで吸収されて成立しない。

図１６は、特許文献１に記載された車両用計器２の実施例の１つである。図１６に示すように、プリズム１３は、表面１３ｂを上端部が運転者側に近くなるように傾斜させて配置している。これにより、プリズム１３の厚さが薄くなり、薄型化かつ軽量化が図れる。また、このような構成にすると、運転者はプリズムの表面１３ｂ及びプリズムの裏面１３ａの面反射を介してダッシュボード１の面Ｄを見ることとなり、外光が反射をして、運転者の目に入る事を防いでいる。

実開平５−４１９４０号公報

しかしながら、上述した従来の車両用計器では、上記のようにプリズム１３を成型すると、長い成型時間を必要とし、結果として製造コストが高くなるという問題があった。また、プリズム１３の断面がくさび型となっているため、たとえ図１６のような薄型化を図っていたとしても、プリズム１３の面積が大きくなると厚さが増し重量が重くなるため、プリズム１３の厚みと重量が設計上の制約になることは避けられない。

そこで、本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、上記従来技術と同等の作用を持ち、かつ生産性がより高く、設計上の制約が少ない、車両用計器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、メータが収納された計器ケースの前面に表カバーが配設された車両用計器において、前記表カバーは、表面が平面形状をなし、裏面が断面鋸歯状となる多段傾斜面形状をなし、車両内に設定される任意の乗員のアイポイントから車両の前方に向かう光線が、該アイポイント前方に存在するフロントガラスで反射して、前記表カバーの表面から入射して前記表カバーの裏面にて反射する反射角度は、前記表カバーを構成する材料の屈折率をｎとしたときに、θ＝ｓｉｎ^−１（１／ｎ）で求められる臨界角θより大きく、前記メータの表示面と平行な第１の方向と、前記表カバー裏面の傾斜方向とのなす角度を第１の角度とし、前記第１の方向と、前記表カバーを側面視したときの前記表面の方向とのなす角度を第２の角度としたとき、前記第１の角度は前記第２の角度よりも大きいことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記表カバーは、上端部が運転者側に近づくように傾斜していることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記メータの表示面の任意の点より出射される出射光の光線が前記表カバーの裏面に入射し、該表カバー内を経由して、該表カバーの表面から運転者側に向けて透過する際に、前記出射光の光線が前記表カバーの裏面の傾斜面に入射する際の側面視の入射角度をθ１、前記出射光の光線が前記表カバーの裏面から入射した際の側面視の屈折角度をθ２、屈折後の出射光の光軸が前記表カバーから出射する際の入射角度をθ３、屈折角度をθ４としたとき、「θ１−θ４＞θ２−θ３」が成立することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記表カバーの表面及び裏面を除いた面の少なくとも底面に暗色塗装を施したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、表カバーの裏面が断面鋸歯状となる多段傾斜面形状をなしているので、表カバーの厚さが均一となり、断面がくさび型の従来の表カバーと比較して、成型時間を短縮することができる。従って、表カバーの成型時間に伴う製造コストの低減を図ることで、生産性がより高い車両用計器を提供することができる。

また、表カバーの厚さは面積によらず均一であるため、単位あたりの重さを軽くすることができる。また、表カバーの面積を大きく設計したとしても、表カバーが厚くならず、車両用計器の重量が重くなることがない。従って、表カバーの厚みと重量が設計上の制約となることがなく、適用できる計器類のサイズに制限がないので、設計上の制約が少ない。

さらに、フロントガラスで反射して、表カバーの表面から入射して表カバーの裏面にて反射する反射角度は、表カバーを構成する材料の屈折率をｎとしたときに、θｃ＝ｓｉｎ^−１（１／ｎ）で求められる臨界角θより大きいので、表カバーに入射した光線は、表カバーの裏面で全反射する。

また、メータの表示面と平行な第１の方向と、表カバー裏面の傾斜方向とのなす角度を第１の角度とし、第１の方向と、表カバーを側面視したときの表面の方向とのなす角度を第２の角度としたとき、第１の角度は第２の角度よりも大きいので、表カバーに入射した光線は表カバーの表面と裏面で全反射を繰り返し、第１の方向又は第２の方向とほぼ平行となり表カバーの底面に到達する。従って、従来のようなくさび型の表カバーを適用しなくとも、フロントガラス上に文字板等の映り込みを目立たなくすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、表カバーは上端部が運転者側に近づくように傾斜しているため、運転者の像等、表カバーの正面に位置するものの像の映り込みを防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、メータの表示面より出射される出射光の光線が表カバーの裏面に入射し、表カバー内を経由して、表カバーの表面から運転者側に向けて透過する際に、出射光の光線が表カバーの裏面の傾斜面に入射する際の側面視の入射角度をθ１、表カバーの裏面から入射した際の側面視の屈折角度をθ２、屈折後の出射光の光軸が表カバーから出射する際の入射角度をθ３、屈折角度をθ４としたとき、「θ１−θ４＞θ２−θ３」が成立する。これにより、メータの文字板等から出射した出射光は、表カバーを透過する際に屈折するため、本来ならフロントガラス上で反射をし、運転者の視点に達する出射光の光線より下方に曲げられる。従って、出射光の光線はフロントガラスには映らないため、夜間等におけるメータの文字板等の窓映り現象等は生じない。

請求項４に記載の発明によれば、表カバーの表面と裏面とを除き他の面には暗色塗装が施されているので、暗色塗装が施された面に入射した光線は吸収される。つまり、表カバーの表面と裏面とを除いた面で反射した光線によりフロントガラス面に文字板等が窓映りすることがない。従って、夜間等にメータが照明されても、その明かりがフロントガラスに当たって運転者の目に入り、外部視界を悪化させることはない。

本発明の一実施形態に係る車両用計器をダッシュボード上に取り付けた図である。 本発明の一実施形態に係る車両用計器の多段プリズムの鉛直方向断面図である。 本発明の一実施形態に係る車両用計器の文字板から出射した光線がフロントガラスで反射して運転者の視点に達する光線を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る車両用計器の多段プリズムに入射した外光が反射を繰り返して運転者の視線に達する光線を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る車両用計器の文字板から出射した光がサイドウィンドで反射して運転者視点に達する光線を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る車両用計器の多段プリズムに入射する光線の入射角及び反射角を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る車両用計器の多段プリズムを拡大した図である。 本発明の一実施形態に係る車両用計器の反射回数に対する運転者の視線の入射角を示した図である。 本発明の一実施形態に係る車両用計器の多段プリズムの形状を示した図である。 本発明の一実施形態に係る車両用計器の文字板から出射した光がサイドウィンドで反射して運転者の視点に達する光線を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る車両用計器の多段プリズムを拡大した図である。 従来における車両用計器の側面図である。 従来における車両用計器の側面図である。 従来における車両用計器の文字板から出射した光を下方に曲げる状態を説明する図である。 従来における車両用計器のプリズムに入射した外光が反射を繰り返して運転者に達する状況を説明する図である。 従来における車両用計器の側面図である。

本発明の車両用計器に係る実施形態について、図面を参照して説明する。はじめに、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係る車両用計器の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両用計器をダッシュボード上に取り付けた図である。図２は、本発明の一実施形態に係る車両用計器の多段プリズムの鉛直方向断面図である。

図１には、運転席前方のフロントガラス４の下方に位置するダッシュボード１上に配置された本発明の実施形態に係る車両用計器２０が示されている。この形式の車両用計器２０は、配置場所のスペースやデザインの関係上、フードレスになっている。図１に示すように、車両用計器２０は、断面略コ字状の計器ケース２ｂを有しており、ケース２ｂ内には文字板２ａが嵌め込まれている。文字板２ａの前面には指針２ｅが配置されており、指針２ｅは文字板２ａに開けられた孔を貫通して伸びる指針軸に固定されている。また、指針軸は文字板２ａの背後に設置された回路基板２ｄに取り付けられたムーブメント２ｃから延出したものであって、ムーブメント２ｃに信号が入力すると指針軸が回動して指針２ｅを文字板２ａ上の信号に応じた文字等を指示させるようになっている。

また、計器ケース２ｂの開口部には表カバー２３が嵌め込まれている。表カバー２３は、表面２３ｂが平面形状をなし、裏面２３ａが断面鋸歯状となる多段傾斜面形状をなす多段プリズムで構成されている。表カバー２３（以下、「多段プリズム」と称する）は、文字板２ａの表示面と平行な方向（第１の方向）と、多段プリズム２３の裏面２３ａとのなす角度α（第１の角度）は、文字板２ａの表示面と平行な方向（第１の方向）と、多段プリズム２３を側面視したときの表面２３ｂの方向とのなす角度β（第２の角度）よりも大きくなるように構成されている。

さらに、多段プリズム２３は、上端部が運転者側に近づくように傾斜している。これにより、運転者の像等、多段プリズムの正面に位置するものの像の映り込みを防止している。

また、多段プリズム２３の底面２３ｃ及び両側面２３ｅと上面２３ｆ、すなわち、多段プリズム２３の裏面２３ａと表面２３ｂとを除いた他の面には暗色塗装が施されている。これにより、暗色塗装が施されている面に入射した外光や文字板２ａから出射された光は暗色塗装によって吸収されて、この面での反射による文字板２ａ等の窓映り現象を防止している。

多段プリズム２３の形状は、図２に示すように定義することができる。図２において、プリズム１３の底面１３ｃに平行な方向と、プリズム１３の表面１３ｂと平行な方向とに一定間隔で分割する。底面１３ｃに平行な方向と、表面１３ｂと平行な方向によって分割された微小プリズム３３の裏面３３ａをプリズムの表面１３ｂに対し平行に一直線に並べる。このように、微小プリズム３３を並べると、厚さが均一となり、従来の断面がくさび型のプリズム１３と同じ作用を成す多段プリズム２３の形状を得ることができる。

このように、従来の断面がくさび型のプリズム１３と比較して、多段プリズム２３の厚さが均一となるため、多段プリズム２３の成型時間を短縮し、成型時間に伴う製造コストの低減を図ることで、生産性がより高くなる。

また、多段プリズム２３の厚さは面積によらず均一となり、単位あたりの重さを軽くすることができる。つまり、多段プリズム２３の面積を大きく設計したとしても、多段プリズム２３の厚さは厚くならず、重量が重くなることがないため、多段プリズム２３の厚みと重量が設計上の制約となることがなく、適用できる計器類のサイズに制限がないので、設計上の制約が少なくなる。

次に、図３〜図６を参照して、本発明の一実施形態に係る多段プリズム２３により、光線を運転者の視点より下方に曲げる作用について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る車両用計器の文字板から出射した光線がフロントガラスで反射して運転者の視点に達する光線を説明する図である。図４は、本発明の一実施形態に係る車両用計器の多段プリズムに入射した外光が反射を繰り返して運転者の視線に達する光線を説明する図である。図５は、本発明の一実施形態に係る車両用計器の文字板から出射した光線がサイドウィンドで反射して運転者の視点に達する光線を説明する図である。図６は、本発明の一実施形態に係る車両用計器の多段プリズムに入射する光線の入射角及び反射角を説明する図である。

はじめに、本発明の一実施形態に係る多段プリズム２３の文字板２ａから出射される出射光を運転者の視線Ｅより下方に曲げる作用について説明する。図３に示すように、多段プリズム２３の回路基板２ｃに配設されたＬＥＤ等の光源により文字板２ａから出射される出射光は、多段プリズム２３の裏面２３ａに入射し、多段プリズム２３内を経由して、多段プリズム２３の表面２３ｂから運転者側に向けて透過する際に、出射光の光線が図１のＡ´の如く下方に曲げられる。このため、Ａ´は、多段プリズム２３を透過し、フロントガラス４で反射した後、運転者の視線Ｅに入るような光線Ａよりも下方に曲げられるため、文字板２ａから発せられた光は、フロントガラス４を介して運転者の視点Ｅに到達しない。従って、夜間等において、フロントガラス４上には、文字板２ａ等の映り込みが生じない。

また、図４に示すように、高緯度からの外光（太陽等）が多段プリズム２３に入射すると、多段プリズム２３の内部で反射を繰り返し、フロントガラス４を介して運転者視点Ｅに到達する光線Ｂが考えられる。この光線に対しては、多段プリズム２３内の底面２３ｃに暗色塗装を施し、底面２３ｃで光を吸収することで、図４に示すような光線の成立を防止している。

さらに、多段プリズム２３の回路基板２ｃに配設されたＬＥＤ等の光源により文字板２ａから出射される出射光は、図５に示すように、多段プリズム２３内を経由して、多段プリズム２３の表面２３ｂからサイドウィンド５上で反射をして運転者の視点Ｅに至る光線Ａａが考えられる。しかしながら、サイドウィンド５に達する光線は、図４のＡｂのように多段プリズム２３によって下方へ曲げられるので、文字板２ａ等の映り込みが生じない。また、文字板２ａから出射された出射光が多段プリズム２３の側面２３ｅとサイドウィンド５で反射をして運転者の視点Ｅに至る光線（図示せず）も考えらえるが、側面２３ｅには、底面２３ｃと同様に暗色塗装が施されているため、出射光は２３ｅ上で吸収される。従って、文字板２ａから出射された出射光の光線による窓映りも起こらない。

しかしながら、フロントガラス４には全く映り込みが生じないというわけではない。実際には、多段プリズム２３の裏面２３ａや表面２３ｂがフロントガラス４に映り込んでいる。この場合、多段プリズム２３の裏面２３ａ及び表面２３ｂにカメラやメガネレンズ等に用いられる反射防止膜を設けるようにしてもよい。反射防止膜は蒸着等で直接多段プリズム２３の裏面２３ａ及び表面２３ｂの面に作ることも可能であるが、裏面に粘着性のある反射防止膜シートを貼り付けるようにしてもよい。また、多段プリズム２３は、上端部が運転者側に近づくように傾斜しているため、運転者は多段プリズム２３の表面２３ｂ及び裏面２３ａの面反射を介してダッシュボード１の面Ｄを見ることになる。従って、面Ｄを光吸収性の良い材質で構成すれば、多段プリズム２３の表面２３ｂ及び２３ａに反射防止処理を施さなくても良いことになる。これにより、本発明に係る多段プリズム２３は、多段プリズム２３の裏面２３ａや表面２３ｂの映り込みが目立たないような形状となっている。

次に、本発明の一実施形態に係る多段プリズム２３により、フロントガラス４への映り込みを低減する作用について詳細に説明する。図６に示すように、運転者の視線Ｅ（車両内に設定される任意の乗員のアイポイント）から車両の前方に向かう光線Ｃが点Ｐにおいて、多段プリズム２３から空気に入射する時の入射角が多段プリズム２３を透過せず、全反射する臨界角θｃである時、多段プリズム２３内の光線Ｃは、裏面２３ａと表面２３ｂとの間で全反射を繰り返し、底面２３ｃに達する。しかしながら、多段プリズム２３内の光線Ｃが裏面２３ａと表面２３ｂとの間で全反射を繰り返すためには、光線Ｃの点Ｐにおける入射角度が臨界角θｃを上回る範囲、すなわち図６に示す（Ｙ）側となる。つまり、光線Ｃの点Ｐにおける入射角度が臨界角θｃを上回る時、多段プリズム２３の裏面２３ａと表面２３ｂとの間で全反射を繰り返すこととなる。従って、文字板２ａの映り込みを無くし、かつ多段プリズム２３の裏面２３ａが夜間でも目立たない暗色として視認できるようにするためには、運転者の視点Ｅが、光線Ｃに対し図中（Ｙ）側に位置する必要がある。

上述したように、光線を運転者の視線Ｅより下方に曲げる作用、及び、フロントガラス４への映り込みを低減する作用が成立するような多段プリズム２３の形状であるならば、従来の断面がくさび型のプリズム１３を車両用計器２０に配設しなくても、フロントガラス４上への映り込みを防止することができる。

次に、図７〜図９を参照して、本発明の一実施形態に係る多段プリズム２３により、フロントガラス４への映り込みを低減する作用について、運転者の視線Ｅの光線Ｃに基づいて詳細に説明する。図７は、本発明の一実施形態に係る車両用計器の多段プリズムを拡大した図である。図８は、本発明の一実施形態に係る車両用計器の反射回数に対する運転者の視線の入射角を示した図である。図９は、本発明の一実施形態に係る車両用計器の多段プリズムの形状を示した図である。

図７に示すように、運転者の視線Ｅの光線Ｃが多段プリズム２３から空気に入射するときの臨界角θｃは、多段プリズム２３を構成する材料（アクリル）の屈折率をｎ１としたときに、ｎ１＝１．４９、空気の屈折率をｎ２としたときに、屈折率ｎ２＝１．００となる。従って、ｎ１＞ｎ２であるので、臨界角θｃは、
θｃ＝ｓｉｎ^−１ ｎ２／ｎ１＝４２．２[ｄｅｇ]・・・（１）
となる。従って、運転者の視線Ｅの光線Ｃが多段プリズム２３内の点Ｐ１において全反射するための条件は、
θｃ≧４２．２[ｄｅｇ]・・・（２）
となり、この条件を満たすような運転者の視線Ｅの光線Ｃを設計すればよいこととなる。また、運転者の視線Ｅの光線Ｃが多段プリズム２３内で反射を繰り返すための条件は、ｎ回目反射時の入射角をθｎ（ｎ≧１）とすると、
θｎ≧４２．２[ｄｅｇ]・・・（３）
となる。図７に示すように、文字板２ａの表示面と平行な方向と、多段プリズム２３の裏面２３ａとのなす角度をα、多段プリズム２３を側面視したときの表面２３ｂの方向とのなす角度をβとすると、光線Ｃのｎ回目の入射角θｎは、（３）式の条件を考慮して、
θｎ＋１＝θｎ＋α−β（ｎ＝１、２、・・・） （ただし、θ１＝θｃ≧４２．２[ｄｅｇ]）・・・（４）
と表すことができる。（４）式において、α、βの値により、多段プリズム２３の形状が異なるため、以下（ｉ）〜（ｖ）に示すα、βの値を設定する。

（ｉ）α＞βの場合、多段プリズム２３の形状は、図７に示すような形状となる。多段プリズム２３に入射した運転者の視線Ｅの光線Ｃは、多段プリズム２３の裏面２３ａ上にある点Ｐ１に到達する。（４）式により、運転者の視線Ｅの光線Ｃは、点Ｐ１で全反射した後、多段プリズム２３の表面２３ｂ上にある点Ｐ２に到達する。この時の入射角θ２は（３）の式を満たしているため、運転者の視線Ｅの光線Ｃは全反射する。以後、同様の全反射を繰り返し、ｎ回反射後の入射角θｎは、θｎ＜θｎ＋１となるので、９０[ｄｅｇ]に近い値に達する。この時、運転者の視線Ｅの光線Ｃは、多段プリズム２３の裏面２３ａ、又は表面２３ｂとほぼ平行になるため、次の全反射をする前に暗色塗装が施されている底面２３ｃに到達する。従って、運転者は、フロントガラス４上の映り込みを暗色塗装と視認するので、結果として、フロントガラス４上の映り込みを目立たなくすることができる。

一例として、α＝２５[ｄｅｇ]、β＝２０[ｄｅｇ]、θｃ＝４２．２[ｄｅｇ]における、反射回数ｎに対する光線Ｃの入射角θｎを示したものを図９に示す。図９に示すように、θｎは、反射回数を追うごとに９０[ｄｅｇ]に近づいており、運転者の視線Ｅの光線Ｃは、最終的に暗色塗装が施されている底面２３ｃに到達する。従って、上述したフロントガラス４への映り込みを低減する作用が成立する。

（ii）α＝βの場合、多段プリズム２３形状は、断面鋸歯上となる多段傾斜面形状を持たない多段プリズム２３となる。つまり、多段プリズム２３の裏面２３ａは平板となる。このとき、（４）式は、θｎ＋１＝θｎとなり、多段プリズム２３に入射した光線Ｃの入射角θｎは、反射回数によらず一定となる。このような平板形状は、（２）式を満たせば、運転者の視線Ｅの光線Ｃは、全反射を繰り返し、暗色塗装が施されている底面２３ｃに達するので、（ｉ）と同等の作用が成立する。

（iii）α＜βの場合、多段プリズム２３に入射した運転者の視線Ｅの光線Ｃは、裏面２３ａへ入射した時に臨界角θｃを下回るので、結果として運転者はフロントガラス４に文字板２ａ等の映り込みを認識してしまう。従って、このような形状は適さないこととなる。

（iv）α＝０[ｄｅｇ]の場合、多段プリズム２３形状は、（ii）の場合と同様に、断面鋸歯上となる多段傾斜面形状を持たない多段プリズム２３となる。つまり、多段プリズム２３の裏面２３ａは平板となる。しかし、多段プリズム２３に入射した光線Ｃの入射角θｎは、（４）式より、反射回数が増えると臨界角θｃを下回ることから、（iii）の場合と同様の理由により、このような形状は適さないこととなる。

（ｖ）β＝０[ｄｅｇ]の場合、多段プリズム２３の形状は、図１０に示すような形状となる。多段プリズム２３に入射した光線Ｃの入射角θｎは、（４）式より、反射回数が増えると入射角θｎは、θｎ＜θｎ＋１となり、９０[ｄｅｇ]に近い値に達する。従って、運転者の視線Ｅの光線Ｃは、全反射を繰り返し、暗色塗装が施されている底面２３ｃに達するので、（ｉ）と同等の作用が成立する。

すなわち、文字板２ａの表示面と平行な方向と、多段プリズム２３の裏面２３ａとのなす角度α、多段プリズム２３を側面視したときの表面２３ｂの方向とのなす角度βが、（ｉ）、（ii）、（ｖ）の条件を満たす場合に、多段プリズム２３に入射した光線は多段プリズム２３の表面２３ｂと裏面２３ａで全反射を繰り返し、裏面２３ａ又は表面２３ｂとほぼ平行となり多段プリズム２３の底面２３ｃに到達する。従って、従来のようなくさび型のプリズム１３を適用しなくとも、フロントガラス４上に文字板２ａ等の映り込みを目立たなくする。

また、多段プリズム２３の底面２３ｃに暗色塗装を施しているので、暗色塗装が施された面に入射した光線Ｃは吸収される。つまり、多段プリズム２３の表面２３ｂと裏面２３ａとを除いた面で反射した光線によりフロントガラス４面に文字板２ａ等が窓映りすることがない。

次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の一実施形態に係る多段プリズム２３により、フロントガラス４への映り込みを低減する作用について文字板２ａから出射される出射光に基づいて詳細に説明する。図１０は、本発明の一実施形態に係る車両用計器の文字板から出射した光がフロントガラスで反射して運転者の視点に達する光線を説明する図である。図１１は、本発明の一実施形態に係る車両用計器の多段プリズムを拡大した図である。

図１０に示すように、多段プリズム２３の回路基板２ｃに配設されたＬＥＤ等の光源Ｏにより文字板２ａから出射された場合、多段プリズム２３内を経由して光線Ａ´のように多段プリズム２３によって光線Ａより下方へ曲げられなければ文字板２ａ等の映り込みが生じる。図１１に示すように、文字板２ａの表示面と平行な方向と、光源Ｏより出射される出射光の光線Ａとのなす角度をψ、文字板２ａの表示面と平行な方向と、多段プリズム２３内を経由し、光線Ａ´のように多段プリズム２３によって光線Ａより下方へ曲げられるための条件は、
ψ＜ψ´・・・（５）
となり、この条件を満たすような光線Ａ´を設計すればよいこととなる。また、図１０に示すように、出射光の光線Ａが多段プリズム２３の裏面２３ａの傾斜面に入射する際の側面視の入射角度をθ１、出射光の光線Ａが多段プリズム２３の表面２３ｂから出射するときの屈折角度をθ４としたときに、出射光の光線Ａとのなす角度ψと多段プリズム２３内を経由した光線ψ´は、
ψ＝９０[ｄｅｇ]＋α−θ１・・・（６）
ψ´＝９０[ｄｅｇ]＋β−θ４・・・（７）
となる。（６）式及び（７）式を（５）式に代入すると、
θ１−θ４＞α−β・・・（８）
となる。ここで、図１１に示すように、出射光の光線Ａが多段プリズム２３の裏面２３ａから入射した際の側面視の屈折角度をθ２、出射光の光線Ａが多段プリズム２３の表面２３ｂから出射するときの入射角度をθ３としたとき、上述したように、多段プリズム２３を構成する材料（アクリル）の屈折率ｎ１、空気の屈折率ｎ２は、ｎ１＝１．４９、屈折率ｎ２＝１．００とすると
θ１＞θ２、θ４＞θ３・・・（８）
となる。また、図１１に示すように、多段プリズム２３の裏面２３ａの傾斜方向と、多段プリズム２３の裏面２３ａから入射した光線とのなす角度をａ、多段プリズム２３の裏面２３ａから入射した光線と、多段プリズムの表面２３ｂとのなす角度をｂ、文字板２ａの表示面と垂直な方向と、多段プリズム２３の裏面２３ａの傾斜方向とのなす角度をｃ、文字板２ａの表示面と垂直な方向と、多段プリズムの表面２３ｂとのなす角度をｄ、としたとき、角度ａ＝θ２＋９０[ｄｅｇ]、角度ｂ＝９０[ｄｅｇ]−θ３、角度ｃ＝９０[ｄｅｇ]−α、角度ｄ＝９０[ｄｅｇ]＋β、と表すことができる。また、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝３６０[ｄｅｇ]であるので、
θ２−θ３＝α−β・・・（９）
となる。従って、光源Ｏにより文字板２ａから出射された出射光が光線Ａ´のように多段プリズム２３によって光線Ａより下方へ曲げられるための条件は、
θ１−θ４＞θ２−θ３・・・（１０）
となり、この条件をみたすような文字板２ａから出射された出射光を設計すればよいこととなる。これにより、文字板２ａ等から出射した出射光は、多段プリズム２３を透過する際に屈折するため、本来ならフロントガラス４上で反射をし、運転者の視点Ｅに達する出射光の光線Ａより下方に曲げられる。従って、出射光の光線Ａ´はフロントガラスには映らないため、夜間等における文字板２ａ等の窓映り現象等は生じない。

従って、多段プリズム２３を、文字板２ａの表示面と平行な方向と、多段プリズム２３の裏面２３ａとのなす角度αは、多段プリズム２３を側面視したときの表面２３ｂの方向とのなす角度βよりも大きくなるように構成し、文字板２ａから出射される出射光の光線が多段プリズム２３の裏面２３ａの傾斜面に入射する際の側面視の入射角度θ１、出射光の光線が多段プリズム２３の裏面２３ａから入射した際の側面視の屈折角度をθ２、屈折後の出射光の光軸が多段プリズム２３から出射する際の入射角度をθ３、屈折角度をθ４としたとき、「θ１−θ４＞θ２−θ３」が成立するように構成することにより、フロントガラス４上には、文字板２ａ等の映り込みが生じないこととなる。

このようにして、本発明の実施形態に係る車両用計器２０は、文字板２ａが収納された計器ケース２ｂの前面に多段プリズム２３が配設された車両用計器２０であって、多段プリズム２３は、表面２３ｂが平面形状をなし、裏面２３ａが断面鋸歯状となる多段傾斜面形状をなし、運転者の視点Ｅから車両の前方に向かう光線Ｌが、運転者の視点Ｅの前方に存在するフロントガラスで反射して、多段プリズム２３の表面２３ａから入射して多段プリズム２３の裏面２３ａにて反射する反射角度は、多段プリズム２３を構成する材料の屈折率をｎとしたときに、θ＝ｓｉｎ^−１（１／ｎ）で求められる臨界角θより大きく、文字板２ａの表示面と平行な第１の方向と、多段プリズム２３の裏面２３ａの傾斜方向とのなす角度をαとし、第１の方向と、多段プリズム２３を側面視したときの表面２３ｂの方向とのなす角度をβとしたとき、αはβよりも大きい。

多段プリズム２３の裏面２３ａが断面鋸歯状となる多段傾斜面形状をなしているので、多段プリズム２３の厚さが均一となり、断面がくさび型の従来のプリズム１３と比較して、成型時間を短縮することができる。従って、プリズムの成型時間に伴う製造コストの低減を図ることで、生産性がより高い車両用計器を提供することができる。

また、多段プリズム２３の厚さは面積によらず均一であるため、単位あたりの重さを軽くすることができる。また、多段プリズム２３の面積を大きく設計したとしても、多段プリズム２３が厚くならず、車両用計器２０の重量が重くなることがない。従って、多段プリズム２３の厚みと重量が設計上の制約となることがなく、適用できる計器類のサイズに制限がないので、設計上の制約が少ない。

さらに、フロントガラス４で反射して、多段プリズム２３の表面２３ｂから入射して多段プリズム２３の裏面２３ａにて反射する反射角度は、多段プリズム２３を構成する材料の屈折率をｎとしたときに、θｃ＝ｓｉｎ^−１（１／ｎ）で求められる臨界角θより大きいので、多段プリズムに入射した光線Ｃは、多段プリズム２３の裏面２３ａで全反射する。

また、文字板２ａの表示面と平行な第１の方向と、多段プリズム２３の裏面２３ａの傾斜方向とのなす角度をαとし、第１の方向と、多段プリズム２３を側面視したときの表面の方向とのなす角度をβとしたとき、αはβよりも大きいので、多段プリズム２３に入射した光線は多段プリズム２３の表面２３ｂと裏面２３ａで全反射を繰り返し、裏面２３ａ又は表面２３ｂとほぼ平行となり多段プリズム２３の底面２３ｃに到達する。従って、従来のようなくさび型のプリズム１３を適用しなくとも、フロントガラス４上に文字板２ａ等の映り込みを目立たなくすることができる。

また、本発明の実施形態に係る車両用計器２０は、多段プリズム２３は、上端部が運転者側に近づくように傾斜している。これにより、運転者の像等、多段プリズム２３の正面に位置するものの像の映り込みを防止することができる。また、運転者は多段プリズム２３の表面２３ｂ及び裏面２３ａの面反射を介してダッシュボード１の面Ｂを見ることになるため、面Ｄを光吸収性の良い材質で構成すれば、多段プリズム２３の表面２３ｂ及び２３ａに反射防止処理を施さなくても良いことになる。

さらに、本発明の実施形態に係る車両用計器２０は、文字板２ａの表示面の任意の点より出射される出射光の光線が多段プリズム２３の裏面２３ａに入射し、多段プリズム内を経由して、多段プリズム２３の表面２３ｂから運転者側に向けて透過する際に、出射光の光線Ａが多段プリズム２３の裏面２３ａの傾斜面に入射する際の側面視の入射角度をθ１、出射光の光線が多段プリズム２３の裏面２３ａから入射した際の側面視の屈折角度をθ２、屈折後の出射光の光軸が多段プリズム２３から出射する際の入射角度をθ３、屈折角度をθ４としたとき、「θ１−θ４＞θ２−θ３」が成立する。これにより、メータの文字板等から出射した出射光は、表カバーを透過する際に屈折するため、本来ならフロントガラス上で反射をし、運転者の視点に達する出射光の光線より下方に曲げられる。従って、出射光の光線はフロントガラスには映らないため、夜間等におけるメータの文字板等の窓映り現象等は生じない。

また、本発明の実施形態に係る車両用計器２０は、多段プリズム２３の表面２３ｂ及び裏面２３ａを除いた面の少なくとも底面２３ｃに暗色塗装を施している。これにより、暗色塗装が施された面に入射した光線Ｃは吸収される。つまり、多段プリズム２３の表面２３ｂと裏面２３ａとを除いた面で反射した光線によりフロントガラス４面に文字板２ａ等が窓映りすることがない。従って、夜間等にメータが照明されても、その明かりがフロントガラスに当たって運転者の目に入り、外部視界を悪化させることはない。

以上、本発明の車両用計器を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれにこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上記した実施形態では、多段プリズム２３を構成する材料はアクリルの場合について説明したが、表面が平面形状をなし、裏面２３ａが断面鋸歯状となる多段傾斜面形状であれば適宜変更が可能である。

また、上記した実施形態では、多段プリズム２３の底面２３ｃ及び両側面２３ｅと上面２３ｆ、すなわち、多段プリズム２３の裏面２３ａと表面２３ｂとを除いた他の面には暗色塗装が施されている場合について説明したが、底面２３ｃのみに暗色塗装を施してもよい。また、外光や文字板２ａから出射された光が多段プリズムの裏面２３ａ及び表面２３ｂのうち、多段プリズム２３の底面２３ｃ近傍に収束する場合には、その部分に暗色塗装を施してもよい。

また、上記した実施形態で参照した図は、説明のしやすさを優先した略図であり、多段プリズム２３のピッチや、多段プリズム２３の厚さは任意に設定することができる。

また、上記した実施形態では、指針式のアナログメータ形式について説明したが、電子メータ等のディジタル形式にも適用可能である。

本発明は、メータが収納された計器ケースの前面に表カバーが配設された車両用計器において、従来技術と同等の作用を持ち、かつ生産性がより高く、設計上の制約が少なくする上で極めて有用である。

１ ダッシュボード
２ 車両用計器
２ａ 文字板
２ｂ 計器ケース
２ｃ ムーブメント
２ｄ 回路基板
２ｅ 指針
３ 表カバー
４ フロントガラス
５ サイドウィンド
２０ 車両用計器
１３ プリズム
１３ａ プリズムの裏面
１３ｂ プリズムの表面
１３ｅ プリズムの両側面
１３ｃ プリズムの底面
２３ 多段プリズム
２３ａ 多段プリズムの裏面
２３ｂ 多段プリズムの正面
２３ｃ 多段プリズムの底面
２３ｅ 多段プリズムの両側面
２３ｆ 多段プリズムの上面
３３ 微小プリズム

Claims (4)

1. メータが収納された計器ケースの前面に表カバーが配設された車両用計器において、
   前記表カバーは、表面が平面形状をなし、裏面が断面鋸歯状となる多段傾斜面形状をなし、
   車両内に設定される任意の乗員のアイポイントから車両の前方に向かう光軸が、該アイポイント前方に存在するフロントガラスで反射して、前記表カバーの表面から入射して前記表カバーの裏面にて反射する反射角度は、前記表カバーを構成する材料の屈折率をｎとしたときに、θｃ＝ｓｉｎ^−１（１／ｎ）で求められる臨界角θｃより大きく、
   前記メータの表示面と平行な第１の方向と、前記表カバー裏面の傾斜方向とのなす角度を第１の角度とし、前記第１の方向と、前記表カバーを側面視したときの前記表面の方向とのなす角度を第２の角度としたとき、前記第１の角度は前記第２の角度よりも大きいことを特徴とする車両用計器。
2. 前記表カバーは、上端部が運転者側に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の車両用計器。
3. 前記メータの表示面の任意の点より出射される出射光の光線が前記表カバーの裏面に入射し、該表カバー内を経由して、該表カバーの表面から運転者側に向けて透過する際に、
   前記出射光の光線が前記表カバーの裏面の傾斜面に入射する際の側面視の入射角度をθ１、前記出射光の光線が前記表カバーの裏面から入射した際の側面視の屈折角度をθ２、屈折後の出射光の光軸が前記表カバーから出射する際の入射角度をθ３、屈折角度をθ４としたとき、「θ１−θ４＞θ２−θ３」が成立することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の車両用計器。
4. 前記表カバーの表面及び裏面を除いた面の少なくとも底面に暗色塗装を施したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用計器。

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