JP5089512B2 - Vehicle display device - Google Patents
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Description
本発明は、車両用表示装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of vehicle display devices.
従来では、表示器からの表示像をスクリーンに結像させ、その像をウィンドシールド(フロントウィンドシールド、以下省略する)に反射させて表示を行っている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、従来にあっては、ウィンドシールドの曲面による表示歪補正のためにスクリーンを曲面にしていて、その形状の形成法としては成型等が考えられるが、スクリーンを配置する位置や角度等によってスクリーン形状を変更する必要があり、コストが増大していた。
また、スクリーンに結像された表示をウィンドシールドの透明部分に反射表示しているために、表示器輝度はかなり明るくする必要があり、消費電力や発熱が問題であった。
However, in the past, the screen is curved to correct display distortion due to the curved surface of the windshield, and as a method of forming the shape, molding or the like can be considered. However, depending on the position and angle of the screen, the screen It was necessary to change the shape, and the cost was increased.
Further, since the display imaged on the screen is reflected and reflected on the transparent portion of the windshield, the brightness of the display device needs to be considerably increased, and power consumption and heat generation are problems.
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、コスト抑制して表示歪を抑制でき、且つ消費電力や発熱を抑制することができる車両用表示装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a display device for a vehicle that can suppress display distortion by suppressing cost and can suppress power consumption and heat generation. There is to do.
上記目的を達成するため、本発明では、表示をフロントウィンドシールドの位置付近で反射させ、ドライバに虚像で表示を行う車両用表示装置において、前記フロントウィンドシールドに設けられ、前記フロントウィンドシールドにならう凹形状曲面で、表示より暗い色で第1の反射と第2の反射を行う着色反射部と、前記着色反射部の第1の反射位置へ向かって、投影光を投影する投影手段と、前記着色反射部の第1の反射位置からの投影光を受け前記凹部形状曲面での反射によるゆがんだ実像を結像させるとともに、前記ゆがんだ実像を前記着色反射部の第2の反射位置に反射させてドライバに虚像として見せるスクリーンと、を備えた、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a vehicle display device that reflects a display in the vicinity of the position of the front windshield and displays a virtual image to a driver, the display is provided on the front windshield. A colored reflection part that performs first reflection and second reflection in a darker color than the display, and a projection unit that projects projection light toward the first reflection position of the colored reflection part; together form an image a real image distorted by reflection by the concave shape curved receiving the projected light from the first reflecting position of the colored reflective portion, reflects the distorted real image a second reflection position of the colored reflective portion And a screen that is displayed as a virtual image to the driver .
よって、本発明にあっては、コスト抑制して表示歪を抑制でき、且つ消費電力や発熱を抑制することができる。 Therefore, in the present invention, the display distortion can be suppressed by reducing the cost, and the power consumption and heat generation can be suppressed.
以下、本発明の車両用表示装置を実現する実施の形態を、請求項1,2,3,4に係る発明に対応する実施例1に基づいて説明する。
Hereinafter, an embodiment for realizing a vehicle display device of the present invention will be described based on Example 1 corresponding to the invention according to
まず、構成を説明する。
図1は実施例1の車両用表示装置の主要構成の説明断面図である。
実施例1の車両用表示装置は、プロジェクタ1、スクリーン2、黒色反射部3を備えている。
プロジェクタ1は、内部に表示像を生成する表示部と、表示部を透かすように光を当てて、像に輝度を持たせる光源を備え、表示光を照射する。そして、プロジェクタ1は、インストパネル4の内部から車両前方方向のウィンドシールド8の中央下端の黒色反射部3へ向かって表示光を照射する構造である。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of the main configuration of the vehicle display device according to the first embodiment.
The vehicle display device according to the first embodiment includes a projector 1, a screen 2, and a
The projector 1 includes a display unit that generates a display image therein, and a light source that applies light so as to pass through the display unit so that the image has brightness, and emits display light. The projector 1 is configured to irradiate display light from the inside of the
スクリーン2は、プロジェクタ1からの表示光を黒色反射部3を介して受けるようにし、表示光を結像させ、その結像を表示光として、黒色反射部3に向かって反射する。なお、スクリーン2は、プロジェクタ1より車両前方側のインストパネル4の内部に配置される。
黒色反射部3は、ウィンドシールド8の中央下端に設けられ、表示光の反射を行う。なお、黒色反射部3については、後述する。
The screen 2 receives the display light from the projector 1 via the
The black reflecting
ここで、プロジェクタ1、スクリーン2のインストパネル4内部の配置について説明する。
インストパネル4は、図1に示すように、車両後方側では、メータ7のフードとなり、そこから、前方のウィンドシールド8の下端近傍まで上面が延びている。そして、その内部には、エンジンルームとの隔壁であるダッシュアッパ6、空調用のダクト5などがある。
実施例1の車両用表示装置では、プロジェクタ1及びスクリーン2は、ウィンドシールド8の中央下端の黒色反射部3への投影、反射を行うのみであるため、車両前方側の少ないスペースしか占有しない。そのため、ダッシュアッパ6、ダクト5、などインストパネル4の内部に配置されている物に干渉することがない。
Here, the arrangement of the projector 1 and the screen 2 inside the
As shown in FIG. 1, the
In the vehicular display device according to the first embodiment, the projector 1 and the screen 2 only project and reflect on the black reflecting
次に黒色反射部3について説明する。
図2は実施例1の車両用表示装置の黒色反射部の説明図である。図3は実施例1の車両用表示装置の黒色反射部及びマスキング部の説明図である。
実施例1では、図3に示すように、ウィンドシールド8の周縁部に、黒色反射部3及びマスキング部3aを設けている。
この黒色反射部3及びマスキング部3aは、例えば、ウィンドシールド8の構成を2枚ガラスの合わせガラスとし、その合わせガラスの間に例えば黒いセラミック塗装部分として、設けるものである。
Next, the black reflecting
FIG. 2 is an explanatory diagram of a black reflecting portion of the vehicle display device according to the first embodiment. FIG. 3 is an explanatory diagram of a black reflecting portion and a masking portion of the vehicle display device according to the first embodiment.
In Example 1, as shown in FIG. 3, the black
The black reflecting
なお、図2等の図面上では、黒いセラミック塗装部分は、説明上、ハッチングで示すものとする。
また、図3に示すように、ウィンドシールド8の周縁部に設けるマスキング部3aの一部の高さを大きくして、黒色反射部3を形成する。
この黒色反射部3は、ドライバ側よりも車室左右の中央よりに設けるようにして、メータフードになるインストパネル4の部分やステアリング9により一部が見えなくなるケラレが生じないようにする。
In addition, on drawings, such as FIG. 2, a black ceramic coating part shall be shown with hatching on description.
Further, as shown in FIG. 3, the black reflecting
The black reflecting
そして、黒色反射部3を設けた部分に相当するインストパネル4の部分を下方へ凹ませるようにして、図2に示す横長の略六角形状の黒色反射部3を設けるようにする。これをインストパネル4の凹部4aとする。
この際に、インストパネル4の凹部4a以外の上面部分、つまり一般面は、可能な限り上方に設定し、反射表示を行う部分のみを凹ませる形状の凹部4aとする。
Then, the portion of the
At this time, the upper surface portion of the
次に実施例1の車両用表示装置の表示光の反射に関する構成について説明する。
図1において、プロジェクタ1は、黒色反射部3の下側の反射位置201へ光路100により、表示光の照射を行う。黒色反射部3は、光路100を反射位置201で反射し、光路101にて、スクリーン2へ表示光を向かわせる。
スクリーン2は、光路101の表示光を一端結像させ、且つ表示光として反射し、黒色反射部3の反射位置202へ光路102により表示光を向かわせる。
黒色反射部3は、光路102を反射位置202で反射し、ドライバのアイポイントEへ光路103により表示光を向かわせる。
このように実施例1では、黒色反射部3で2回反射を行う構成である。
Next, the structure regarding the reflection of the display light of the display apparatus for vehicles of Example 1 is demonstrated.
In FIG. 1, the projector 1 irradiates display light to the
The screen 2 forms an image of the display light on the
The black reflecting
Thus, in Example 1, it is the structure which reflects twice in the black
作用を説明する。
[表示歪の抑制作用]
図4は実施例1の車両用表示装置の虚像表示状態を示す光学レイアウト図である。図5は実施例1の車両用表示装置の表示像歪の説明図である。図6は凹面鏡と虚像における表示像歪の説明図である。図7は凹面鏡と実像における表示歪の説明図である。
実施例1の車両用表示装置では、まず、プロジェクタ1から光路100にて、黒色反射部3へ表示光が照射される。
プロジェクタ1の表示像は、矩形の表示像11とする(図5(c)参照)。
黒色反射部3では、反射位置201において、表示光を反射し、光路102にて、スクリーン2へ表示光が向かう。
そして、スクリーン2において、表示光が結像し、表示像21が生成される(図5(b)参照)。
The operation will be described.
[Inhibition of display distortion]
FIG. 4 is an optical layout diagram illustrating a virtual image display state of the vehicle display device according to the first embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram of display image distortion of the vehicle display device according to the first embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram of display image distortion in a concave mirror and a virtual image. FIG. 7 is an explanatory diagram of display distortion in the concave mirror and the real image.
In the vehicular display device according to the first embodiment, first, the display light is irradiated from the projector 1 to the black reflecting
The display image of the projector 1 is a rectangular display image 11 (see FIG. 5C).
In the
Then, the display light is imaged on the screen 2, and a
ここで、図4に示す黒色反射部3からスクリーン2への光路101に着目する。そして、図5(b)に示すようにスクリーン2で結像した表示像21に対して、上辺c1、下辺d1とする。すると、図4の黒色反射部3からスクリーン2への光路101は、表示像21の上辺c1の両端を形成する光路101aと、表示像21の下辺d1の両端を形成する光路101bに分けることができる。
このように考えると、黒色反射部3からスクリーン2への反射及びスクリーン2での結像は、黒色反射部3がウィンドシールド8の面に設けられることから、車室内側に凹形状となるため、凹面鏡と実像の関係となる。
Here, attention is focused on the
Considering this, the reflection from the black reflecting
凹面鏡と実像の関係を、図7を参照して説明すると、光路101aが光路101bより長い関係にある場合、図7(a),(b)に示すように、光路101aの実像の長さc1'より、光路101bの実像の長さd1'のほうが長くなる。
そのため、黒色反射部3で反射させ、スクリーン2で結像させた実像の表示像21は、光路101aが光路101bより長くなるため、上辺c1より下辺d1が長くなるように表示歪を生じた表示像21になる。
The relationship between the concave mirror and the real image will be described with reference to FIG. 7. When the
Therefore, the
次に、図4に示すスクリーン2から黒色反射部3への光路102に着目する。そして、図5(a)に示すように虚像として表示される表示像20に対して、上辺a1、下辺b1とする。すると、図4のスクリーン2から黒色反射部3の反射位置202への光路102は、表示像20の上辺a1の両端を形成する光路102aと、表示像20の下辺b1を形成する光路102bに分けることができる。
このように考えると、スクリーン2から黒色反射部3への反射及び黒色反射部3でドライバのアイポイントEへの反射による虚像表示は、黒色反射部3がウィンドシールド8の面に設けられることから、車室内側に凹形状となるため、凹面鏡と虚像の関係となる。
Next, attention is focused on the
Considering this, the virtual image display by the reflection from the screen 2 to the
凹面鏡と虚像の関係を、図6を参照して説明すると、光路102aが光路102bより長い関係にある場合、図6(a),(b)に示すように、光路102aによる虚像の長さa1'は、光路102bによる虚像の長さb1'より長くなる。
そのため、スクリーン2からの表示光を黒色反射部3で反射させ、虚像表示した表示像20は、光路102aが光路102bより長くなるため、上辺a1が下辺b1より長くなるよう表示歪を生じようとする。
The relationship between the concave mirror and the virtual image will be described with reference to FIG. 6. When the
For this reason, the
但し、光路102で送る表示像は、表示像21であり、下辺が上辺より長く歪んでいるので、上辺を長くしようとする作用と打ち消しあう。よって、虚像表示される表示像20は、上辺と下辺の長さの差、つまり表示歪が抑制された表示像となる。
このように実施例1では、黒色反射部3での2回反射により、コストを抑制し、特段の表示歪のための構成の追加なく、表示歪を抑制した虚像表示を行う。
However, the display image sent through the
As described above, in the first embodiment, the cost is reduced by the two-time reflection at the
さらに、実施例1の虚像表示は、ウィンドシールド8の周縁部として設けられるマスキング部3aの一部を拡大して設けられているため、さらにコストが抑制される。そして、黒い反射面となるために、虚像の表示像20に対して、強いコントラストを得ることができるため、表示器輝度を抑制することができ、消費電力や発熱の問題を生じることがない。
Furthermore, since the virtual image display of the first embodiment is provided by enlarging a part of the masking
実施例1の作用を明確にするために、以下にさらに説明を加える。
図8は車両用表示装置の主要構成の説明断面図である。図9は図8の構成における虚像表示状態を示す光学レイアウト図である。図10は図8の構成における表示像歪の説明図である。
車両において虚像表示を行うためには、図8に示すような、表示器51からの表示光を光路301によりウィンドシールド8でドライバへ向かって反射させ、虚像表示を行うことが考えられる。
その際に、表示器51は矩形の表示像11を表示するものとする。
すると、光路301は、表示像11の上辺の両端での光路301aと、表示像11の下辺の両端での光路301bからなるものとすることができる。
In order to clarify the operation of the first embodiment, further explanation will be added below.
FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view of the main configuration of the vehicle display device. FIG. 9 is an optical layout diagram showing a virtual image display state in the configuration of FIG. FIG. 10 is an explanatory diagram of display image distortion in the configuration of FIG.
In order to perform virtual image display in the vehicle, it is conceivable to perform virtual image display by reflecting display light from the
At that time, the
Then, the
ここで、ウィンドシールド8は、車室内側に凹形状となるため、上記図6で説明した凹面鏡と虚像の関係となる。図9に示すように、光路としては、光路301aが光路301bより長くなるため、図10(a)に示すように、虚像で表示される表示像22の上辺a1は、下辺b1より長くなる表示歪を生じたものとなる。
そのため、この表示歪を補正するために例えばスクリーンを曲面にする場合には、配置する位置や角度等によってスクリーン形状を変更する必要があり、コストが増大する。しかし、車両では、デザイン性や車室内の快適性などから、スクリーンの位置や角度は決まるため、例えば他の車種への展開等が困難となってしまう。
Here, since the
For this reason, in order to correct this display distortion, for example, when the screen is curved, it is necessary to change the screen shape depending on the position, angle, etc., which increases the cost. However, in a vehicle, since the position and angle of the screen are determined from the design and the comfort in the vehicle interior, for example, it is difficult to deploy to other vehicle types.
これに対して実施例1の車両用表示装置では、プロジェクタ1の表示像をウィンドシールド8の黒色反射部3の第1の反射面(反射位置201)で反射してスクリーン2に結像させた実像(表示像21)は、反射面まで距離が長い方が像としては小さく(上辺c1)、距離が短い方が像としては長く(下辺d1)なる。
On the other hand, in the vehicle display device according to the first embodiment, the display image of the projector 1 is reflected by the first reflecting surface (reflection position 201) of the
スクリーン2上に結像した実像(表示像21)をドライバが見る場合には、実像(表示像21)から第2の反射面(反射位置202)で反射して虚像を見ることになる。ここでは、スクリーン2から黒色反射部3までの距離が長い方が虚像は大きく(上辺a1)、距離が短い方が虚像は小さく(下辺b1)なる。
表示の全体としては、ウィンドシールド8の曲面に起因する表示歪が第1の反射と第2の反射で互いに打ち消しあう方向に作用し、表示歪は非常に抑制される。
When the driver sees the real image (display image 21) formed on the screen 2, the real image (display image 21) is reflected by the second reflecting surface (reflection position 202) to see the virtual image. Here, the longer the distance from the screen 2 to the
As a whole of the display, the display distortion caused by the curved surface of the
また、図8の構成では、ウィンドシールド8の透明部分に反射表示しているので、表示器輝度はかなり明るくする必要があり、消費電力や発熱が問題となる。
この点、実施例1では、黒く見える黒色反射部3が虚像表示の背景となるため、表示は強いコントラストを得ることになり、表示器輝度を少なくし、消費電力や発熱の問題が生じない。
また、実施例1では、スクリーン2が黒色反射部3の影となる部分に配置されているので、スクリーン2に外光が入り難くなり、外光による表示品質(コントラスト)の低下を防ぐ。
Further, in the configuration of FIG. 8, since the reflection is displayed on the transparent portion of the
In this regard, in Example 1, since the black
Moreover, in Example 1, since the screen 2 is arrange | positioned in the part used as the shadow of the
次に、効果を説明する。
実施例1の車両用表示装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle display device according to the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1)表示光をウィンドシールド8の位置付近で反射させ、ドライバに虚像で表示を行う車両用表示装置において、ウィンドシールド8に設けられ、ウィンドシールド8にならう凹形状曲面で、表示より暗い色で第1の反射(反射位置201)と第2の反射(反射位置202)を行う黒色反射部3と、黒色反射部3の第1の反射位置201へ向かって、表示光を投影するプロジェクタ1と、黒色反射部3の第1の反射位置201からの表示光を結像させるとともに、黒色反射部3の第2の反射位置202へ向かって、表示光を反射するスクリーン2を備えたため、コスト抑制して表示歪を抑制でき、且つ消費電力や発熱を抑制することができる。
(1) In a vehicular display device that reflects display light near the position of the
(2)上記(1)において、黒色反射部3は、ウィンドシールド8の周縁を覆う着色部分を拡大して形成したため、コストを抑制して黒色反射部3を設けることができる。また、ドライバの前方視界に配慮した表示部にすることができる。
(2) In the above (1), since the
(3)上記(2)において、スクリーン2は、ウィンドシールド8を通過してスクリーン2へ向かう外光を黒色反射部3が遮るように、ウィンドシールド8の近傍のインストパネル4の内部に配置したため、外光による表示品質の低下を防止することができる。
(4)上記(1)〜(3)において、黒色反射部3の第1の反射(反射位置201)は、表示光の凹面反射により、スクリーン2に実像(表示像21)を結像させる反射であり、黒色反射部3の第2の反射は、表示光の凹面反射により、車両前方側に虚像(表示像20)を表示させる反射であるため、第1の反射では、凹面鏡と実像の関係となるようにして、プロジェクタの矩形表示の上辺より下辺を大きくし、第2の反射では、凹面鏡と虚像の関係となるようにして、下辺より上辺を大きくし、第1の反射と第2の反射の表示を歪ませる作用が打ち消しあうようにして、コスト抑制して表示歪を抑制できる。
(3) In the above (2), the screen 2 is disposed inside the
(4) In the above (1) to (3), the first reflection (reflection position 201) of the
以上、本発明の車両用表示装置を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 As mentioned above, although the display apparatus for vehicles of the present invention has been described based on the first embodiment, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the invention according to each claim of the claims is described. Design changes and additions are allowed without departing from the gist.
例えば、実施例1では、黒色反射部は、ウィンドシールドの2枚合わせの間に設ける塗装部分としたが、ウィンドシールドの車室内側に塗装で設けてもよく、また接着によるものであってもよい。
また、例えば実施例1では、黒色反射部は黒色としたが、表示に対しての十分なコントラストを有すれば、他の色にしてもよく、また模様を加えたものであってもよい。
For example, in the first embodiment, the black reflecting portion is a painted portion provided between the two windshields, but may be provided by painting on the vehicle interior side of the windshield, or by adhesion. Good.
Further, for example, in Example 1, the black reflective portion is black. However, as long as it has a sufficient contrast with respect to the display, other colors or patterns may be added.
1 プロジェクタ
2 スクリーン
3 黒色反射部
3a マスキング部
4 インストパネル
4a 凹部
5 ダクト
6 ダッシュアッパ
7 メータ
8 ウィンドシールド
9 ステアリング
11 表示像
20〜22 表示像
51 表示器
100 (プロジェクタから黒色反射部への)光路
101 (黒色反射部からスクリーンへの)光路
101a 光路
101b 光路
102 (スクリーンから黒色反射部への)光路
102a 光路
102b 光路
103 (黒色反射部からドライバのアイポイントへの)光路
201 (黒色反射部の第1の)反射位置
202 (黒色反射部の第2の)反射位置
301 (表示器からウィンドシールドへの)光路
301a 光路
301b 光路
a1 (表示像20の)上辺
b1 (表示像20の)下辺
c1 (表示像21の)上辺
d1 (表示像21の)下辺
E (ドライバの)アイポイント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projector 2
a1 (upper side of display image 20)
b1 Bottom of
c1 Upper side of
d1 Lower side E (of the display image 21) Eye point (of the driver)
Claims (4)
前記フロントウィンドシールドに設けられ、前記フロントウィンドシールドにならう凹形状曲面で、表示より暗い色で第1の反射と第2の反射を行う着色反射部と、
前記着色反射部の第1の反射位置へ向かって、投影光を投影する投影手段と、
前記着色反射部の第1の反射位置からの投影光を受け前記凹部形状曲面での反射によるゆがんだ実像を結像させるとともに、前記ゆがんだ実像を前記着色反射部の第2の反射位置に反射させてドライバに虚像として見せるスクリーンと、
を備えた、
ことを特徴とする車両用表示装置。 In the vehicle display device that reflects the display near the position of the front windshield and displays a virtual image to the driver,
A colored reflecting portion provided on the front windshield, having a concave curved surface following the front windshield, and performing a first reflection and a second reflection in a darker color than the display;
Projection means for projecting projection light toward the first reflection position of the colored reflection portion;
Together form an image a real image distorted by reflection by the concave shape curved receiving the projected light from the first reflecting position of the colored reflective portion, reflects the distorted real image a second reflection position of the colored reflective portion Let the driver show it as a virtual image ,
With
A display device for a vehicle.
前記着色反射部は、フロントウィンドシールドの周縁を覆う着色部分を拡大して形成した、
ことを特徴とする車両用表示装置。 The vehicle display device according to claim 1,
The colored reflection portion is formed by enlarging a colored portion covering the periphery of the front windshield,
A display device for a vehicle.
前記スクリーンは、前記フロントウィンドシールドを通過して前記スクリーンへ向かう外光を前記着色反射部が遮るように、前記フロントウィンドシールド近傍のインストパネル内部に配置した、
ことを特徴とする車両用表示装置。 The vehicle display device according to claim 2,
The screen is arranged inside the instrument panel in the vicinity of the front windshield so that the colored reflection portion blocks outside light passing through the front windshield and going to the screen.
A display device for a vehicle.
前記着色反射部の第1の反射は、表示光の凹面反射により、前記スクリーンに実像を結像させる反射であり、
前記着色反射部の第2の反射は、表示光の凹面反射により、車両前方側に虚像を表示させる反射である、
ことを特徴とする車両用表示装置。 In the vehicle display device according to any one of claims 1 to 3,
The first reflection of the colored reflection portion is a reflection that forms a real image on the screen by concave reflection of display light,
The second reflection of the colored reflection portion is a reflection that displays a virtual image on the vehicle front side by concave reflection of display light.
A display device for a vehicle.
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