JP3591662B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両用表示装置に関し、特に表示デバイスから送出される速度等の運転情報の表示パターンを運転者前方の反射体で反射させて、虚像として表示された表示パターンを運転者が視認するようにした車両用表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両のダッシュボードの下または天井部分に情報表示用の表示デバイスを置き、表示デバイスからの表示パターンを運転者前方の反射体で反射させて、虚像として表示された表示パターンを視認するようにした車両用表示装置が多く用いられている。車両のダッシュボードの下に表示デバイスを置いて表示させる技術については例えば特開平３−１１７２７１号公報に、天井部分に表示デバイスを置いて表示させる技術については例えば特開昭６３−２５８２３３号公報、実開昭６４−２６２８号公報等に開示されている。
【０００３】
図５は従来の車両用表示装置の一例の断面図、図６は図５の車両用表示装置の上面図である。
【０００４】
車両のウィンドシールド８の内側に配置されたダッシュボード７の下に表示デバイス４を配置する。表示デバイス４からの表示パターン（光９で示す）はプリズム１１を通して反射板５に投影された後反射板５で反射され、運転者の視点１０に入る。運転者にはその表示パターンが虚像の表示像６として視認される。表示デバイス４には、液晶表示デバイスの背面側に光源が配置されて各種情報を表示するパターンを光源により反射板５に投影する型のもの、蛍光表示管（ＶＦＴ）を用い自発光で各種情報のパターンを表示して反射板５に投影する型のもの等がある。
【０００５】
図６に示すように、運転者は運転中に意識的にまたは無意識的に動くから、それに伴って目（視点１０）も動く。目が動くため、図６に示すように、運転者のアイレンジを１０ａ，１０ｂで表わす。同様に、助手席にいる人のアイレンジを１０ｃ，１０ｄで表わす。表示像６の両端からアイレンジ１０ａ，１０ｂおよび１０ｃ，１０ｄにそれぞれ外接する接線１５ａ，１５ｂおよび１５ｃ，１５ｄを図示するように引くと、接線１５ａと１５ｂとの間および１５ｃと１５ｄとの間の範囲が表示像６全体を完全に視認できる範囲である。運転者が表示パターンを完全に視認できるためには、表示デバイス４の四隅から発した光９が反射板５で反射されて運転者の目（視点１０）に入るようにプリズム１１、反射板５の大きさを設置する必要がある。
【０００６】
図７は図５に示すプリズムと表示デバイスの側面図である。
【０００７】
プリズム１１は、外光が入射するのを防止するための遮光プリズム１２と表示像の歪みを補正するための補正プリズム１３の２枚のプリズムをカナダバルサムで貼り合わせたものから成る。このプリズム１１は、光が入る入射面（補正プリズム１３の面１３ｃ）と光が出て行く開口面（遮光プリズム１２の面１２ｃ）とが平行である。従って、表示デバイス４から補正プリズム１３に入射する光と遮光プリズム１２の開口面１２ｃから出て行く光とは平行となり、表示デバイス４からの表示パターン９はそのままプリズム１１を通って反射板５に投影され、運転者に視認される。
【０００８】
しかしながら、表示デバイス４から入射した光１６はすべて開口面１２ｃから出て行くのではなく、光１６は開口面１２ｃから出て行く光１６ａとは開口面１２ｃで反射する光１６ｂとに分かれる。光１６ｂは 補正プリズム１３の入射面１３ｃに戻り、ここで再反射して開口面１２ｃへ行く光１６ｃと入射面１３ｃから出て行く光１６ｄに別れる。光１６ｃは開口面１２ｃから出て行く光１６ｅと開口面１２ｃで再反射する光１６ｆとに分かれる。入射面１３ｃから出て行った光１６ｄは表示デバイス４の表面で反射して再び補正プリズム１３の入射面１３ｃからプリズム１１内に入射し、以下同様の入射と反射とが繰り返えされる。光１６ａ，１６ｅ，・・・は平行で、かつこの順で光強度は弱くなって行く。このことは、光１６ｅで代表される表示パターンが光１６ａで代表される表示パターンに対してゴーストを形成していることを示す。ゴーストが発生すると表示パターンは見づらいので、ゴーストが発生しない表示装置として入射面１３ｃと開口面１２ｃとが平行でないプリズムを使用する表示装置が提案された。
【０００９】
図８はゴーストを発生しない従来のプリズムの正面図および側面図、図９は図８のプリズムと表示デバイスの側面図である。
【００１０】
プリズム２１は、プリズム１１と同様に、外光が入射するのを防止するための遮光プリズム２２と表示像の歪みを補正するための補正プリズム２３の２枚のプリズムをカナダバルサムで貼り合わせたものから成るが、光が入る入射面（補正プリズム２３の面２３ｃ）と光が出て行く開口面（遮光プリズム２２の面２２ｃ）とが平行ではないように構成されている。表示デバイス４から補正プリズム２３に入射する光１７は遮光プリズム２２の開口面２２ｃから出て行く光１７ａと開口面２２ｃで反射する光１７ｂに分かれる。光１７ｂはプリズム内で反射を繰り返して光１７ｃで示すようにプリズムから出て行く。遮光プリズム２２の開口面２２ｃと補正プリズム２３の入射面２３ｃとは平行でないため、開口面２２ｃで反射する光１７ｂは、開口面２２ｃで反射した角度よりも大きな角度で入射面２３ｃに入射し反射する。従って、光１７ａと光１７ｃとは平行となることはなく、光１７ｃは光１７ａから大きく外れる。従来は、このようにゴーストを防止していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述平行でないプリズムを使用すると、遮光プリズム２２の開口面２２ｃは、図９に示したように、表示デバイス４の表面に対して傾いているため、開口面２２ｃはこの傾角だけ傾いて反射板５に映し出される。さらに、図６に示したように、運転者は右側の座席に座っていて、反射板５に映っているプリズムの開口面２２ｃを斜めから視認している。このとき、水平面とある角度傾いた矩形のものを斜め垂直上方から眺めると平行四辺形に見えるのと同じ原理で、図１０に示すように、運転者には、矩形のプリズムの開口面２２ｃが平行四辺形に見える。プリズムの開口面２２ｃは、表示パターンが完全に通れるように長さｌを確保している。長さｌは、平行四辺形の中に矩形の表示像６が視認される大きさであることが必要である。
【００１２】
しかし、プリズムの大きさを上述のように設定したとき、図１０に示すように、表示像６の隣に三角形の余分なプリズムのスペース２５が存在することになる。表示パターンを完全に視認しようとすると、プリズムのスペース２５に相当する量だけ余分にプリズム２２の大きさを必要とし、その分だけスペースをとり、コスト高になるという問題がある。また、長さｌを短くすると、表示パターンの端が斜めに切れて不自然である。
【００１３】
本発明の目的は、必要でかつ最小限のプリズムを使用することにより、省スペース化、低コスト化が可能となる車両用表示装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、運転者の前方に反射板を配設し、表示デバイスから送出される運転情報等を表示する表示パターンをプリズムを通して前記反射板で反射させて、虚像の表示像として遠方表示された前記表示パターンを視認するようにした車両用表示装置において、前記プリズムは、前記表示デバイスからの光が入る入射面を持つ補正プリズムと、前記補正プリズムの出射光が入射され、入射された光が出て行く開口面であって前記入射面と平行でない開口面を持つ遮光プリズムとからなり、前記プリズムは、開口面が矩形のプリズムを切除して、開口面を形成する一辺である上辺の長さに対して、開口面を形成する一辺でありかつ前記上辺よりも前記表示デバイスに近い側にある底辺の長さが短い逆台形の形状にされた前記開口面を持ち、前記開口面は、アイレンジの横方向の最端から見た時に、前記虚像の表示像として視認される前記開口面の中に、前記虚像の表示像として視認される前記表示デバイスの表示パターンの矩形が視認される大きさとされ、さらに、前記底辺の長さは、アイレンジの横方向の最端から見た時に、前記虚像の表示像として視認される前記プリズムの逆台形の斜辺が、前記虚像の表示像として視認される前記表示デバイスの表示パターンの矩形の縦辺とほぼ平行になるように、前記上辺の長さに対して短くされていることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、前記底辺の長さが前記表示デバイスの長さよりも長いことを特徴とする。
【００１６】
本発明は、前記プリズムから前記反射板へ入射し反射して、アイレンジの横方向の最端から見た時に前記運転者の目に入射する光の入射角をα、前記プリズムの開口面と前記表示デバイスの表面との角をβとするとき、前記逆台形のプリズムの斜辺が上辺に対する垂直線となす角θは、
θ＝ｔａｎ^-1（ｔａｎα・ｃｏｓβ）
で定められることを特徴とする。
【００１７】
【作用】
本発明では、プリズムの光通過に対する開口面を上辺に対して底辺が短い逆台形の形状にしたので、余分の三角形のプリズム像が映らずに速度等の運転情報の表示像のみを視認でき、省スペース化、低コスト化が可能となる。
【００１８】
前記プリズム１の底辺が前記表示デバイスの長さよりも長くしておかないと、映し出された表示像の端が切れてしまい、不自然な像になる。
【００１９】
前記プリズムの斜辺と垂直線となす角（切除角）θは、前記プリズムから前記反射板へ入射し反射して前記運転者の目に入射する光の入射角と前記プリズムの開口面と前記表示デバイスの表面との角とから定められる。
【００２０】
【実施例】
図１は本発明の一実施例の正面図および側面図である。
【００２１】
この実施例においては、遮光プリズム２と補正プリズム３とからなるプリズム１を上辺に対して底辺が短い逆台形の形状にしている。換言すれば、従来の開口面が矩形のプリズムを角度θだけ切除して逆台形にしている。台形の底辺は表示デバイスの長さよりも長いことが必要である。そうでないと、表示像６が切れてしまうからである。それ以外は従来と同じである。切除角θは次のようにして定められる。
【００２２】
図２は本発明の表示装置の平面図である。
【００２３】
この図は、運転者がアイレンジの最右端から表示デバイスの表示を視認する時を想定したものである。図示しない表示デバイスの表示はプリズム１から反射板５へ入射して反射して光軸Ｂ（図６の１５ａに対応する）を通り運転者の目１０に入射する。つまり、プリズムへの入射角αより外側部は運転者が表示を認識する際に必要としない部分であり、この角度αをプリズムの切除角と決定できる。これは、後述する図３（ｂ）に対応している。
【００２４】
図３（ａ）は本発明のプリズムの側面図である。図３（ｂ）は図示しない表示デバイスの垂直上方からプリズムを視認したときのプリズムの開口面２ｃの図である。ここで、表示デバイスの表面に対する開口面の幅ｗ_１ の正射影幅をｗ_２ とすると、プリズム幅はｗ_２ と視認できる。図３（ｃ）はプリズム開口面の垂直上方からプリズムを視認したときのプリズムの開口面２ｃの図である。ここでは、プリズム幅はｗ_１ と視認できる。
【００２５】
次に、図３（ｂ）と図３（ｃ）を比較すると、視認角度を変化した場合には、切除される辺の長さａはそれぞれ等しいが、プリズムの幅が図３（ｂ）ではｗ₂ 、図３（ｃ）ではｗ₁ 変化するため、実際の切除角が同じであっても、見かけ上切除角も変化することになる。
【００２６】
図３（ｂ）より
ｗ_２ ＝ｗ_１ ｃｏｓβ …（１）
ａ＝ｗ_２ ｔａｎα …（２）
（２）式に（１）式を代入して
ａ＝ｗ_１ ｃｏｓβ・ｔａｎα …（３）
が得られる。
図３（ｃ）より
ａ＝ｗ_１ ｔａｎθ …（４）
（３）式と（４）式より
ｗ_１ ｔａｎθ＝ｗ_１ ｃｏｓβ・ｔａｎα
∴ ｔａｎθ＝ｔａｎα・ｃｏｓβ …（５）
（５）式から、
θ＝ｔａｎ^−１（ｔａｎα・ｃｏｓβ） …（６）
が得られる。
【００２７】
図４は図１のプリズムを用いた表示装置の正面図である。
【００２８】
運転者席から表示装置を見ると、反射板５の中に表示像６が視認されるが、向かって右側のプリズム１の縦の辺は垂直になっていて、図１０に示した余分なプリズムを必要としていない。図示されないが、助手席から見ると、向かって左側のプリズム１の辺が縦の垂直になっており、同様に余分なプリズムのスペースを必要としない。従って、この表示装置を用いればプリズムの大きさを最小限に使用でき、かつ運転者席あるいは助手席から表示装置を眺めても表示像全体を視認できる。これは、プリズム１を図１に示した形状にしたからである。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、プリズムを逆台形にしたので、プリズムの余分なスペースを必要としなくなり、省スペース化、低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の正面図および側面図である。
【図２】本発明の表示装置の平面図である。
【図３】図３は本発明のプリズムの側面図、表示デバイスの開口面の上面図およびプリズムの開口面の上面図である。
【図４】図１に示すプリズムを用いた表示装置の正面図である。
【図５】従来の車両用表示装置の一例の断面図である。
【図６】図５に示す車両用表示装置の平面図である。
【図７】図５に示すプリズムと表示デバイスの側面図である。
【図８】ゴーストを発生しない従来の表示装置用プリズムの正面図および側面図である。
【図９】図８に示すプリズムを使用した表示装置の側面図である。
【図１０】図８に示すプリズムを使用した表示装置の正面図である。
【符号の説明】
１ プリズム
２ 遮光プリズム
３ 補正プリズム
４ 表示デバイス
５ 反射板
６ 表示像
７ ダッシュボード
８ ウィンドシールド
９ 光
１０ 視点

Claims (3)

1. 運転者の前方に反射板を配設し、表示デバイスから送出される運転情報等を表示する表示パターンをプリズムを通して前記反射板で反射させて、虚像の表示像として遠方表示された前記表示パターンを視認するようにした車両用表示装置において、
   前記プリズムは、前記表示デバイスからの光が入る入射面を持つ補正プリズムと、前記補正プリズムの出射光が入射され、入射された光が出て行く開口面であって前記入射面と平行でない開口面を持つ遮光プリズムとからなり、
   前記プリズムは、開口面が矩形のプリズムを切除して、開口面を形成する一辺である上辺の長さに対して、開口面を形成する一辺でありかつ前記上辺よりも前記表示デバイスに近い側にある底辺の長さが短い逆台形の形状にされた前記開口面を持ち、
   前記開口面は、アイレンジの横方向の最端から見た時に、前記虚像の表示像として視認される前記開口面の中に、前記虚像の表示像として視認される前記表示デバイスの表示パターンの矩形が視認される大きさとされ、
   さらに、前記底辺の長さは、アイレンジの横方向の最端から見た時に、前記虚像の表示像として視認される前記プリズムの逆台形の斜辺が、前記虚像の表示像として視認される前記表示デバイスの表示パターンの矩形の縦辺とほぼ平行になるように、前記上辺の長さに対して短くされていることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記底辺の長さが前記表示デバイスの長さよりも長いことを特徴とする請求項１記載の車両用表示装置。
3. 前記プリズムから前記反射板へ入射し反射して、アイレンジの横方向の最端から見た時に前記運転者の目に入射する光の入射角をα、前記プリズムの開口面と前記表示デバイスの表面との角をβとするとき、前記逆台形のプリズムの斜辺が上辺に対する垂直線となす角θは、
   θ＝ｔａｎ^-1（ｔａｎα・ｃｏｓβ）
   で定められることを特徴とする請求項１記載の車両用表示装置。

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