JP5381107B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両状態を点灯表示する車両用表示装置に関する。

特許文献１には、従来の車両用表示装置が開示されている。この車両用表示装置は、光を透過させる表示意匠部の形成された文字板と、文字板の背後に設けられた点状の光源とを有している。表示意匠部は、点状の光源により透過照明されることによって点灯するようになっている。

特開２００８−１１６３０２号公報

しかしながら、一般に上記のような車両用表示装置では、光源の発光面積が表示意匠部の面積よりも小さくなっている。したがって、点灯した表示意匠部を乗員が視認する際には、表示意匠部に明るさのむらが生じてしまうという問題がある。

本発明の目的は、表示意匠部の明るさのむらを低減できる車両用表示装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明は、光を発光する発光体と、発光体よりも乗員側に配置された表示板と、表示板に部分的に形成され、発光体側からの光を乗員側に透過させて所定形状で点灯表示する表示意匠部と、発光体と表示意匠部との間に配置された第１凸レンズ部とを有し、発光体は、第１凸レンズ部の焦点よりも内側に位置し、乗員側から見ると、発光体よりも奥側に発光体の拡大された虚像が形成されることを特徴とする車両用表示装置である。

これにより、発光体の虚像が第１凸レンズ部によって拡大して形成されるため、表示意匠部を見る乗員にとっては、表示意匠部の背後の発光体が見かけ上拡大されることになる。したがって、表示意匠部の明るさのむらを低減できる車両用表示装置が得られる。

請求項２に記載の発明は、第１凸レンズ部は、アレイ状に配列する複数の単レンズを有していることを特徴としている。

これにより、発光体の虚像は、複数の単レンズ毎に形成されて互いに重なり合うため、全体としてむらなく発光する虚像として視認される。したがって、表示意匠部の明るさのむらをさらに低減できる。

請求項３に記載の発明は、発光体は、発光ダイオードの発光面であることを特徴としている。

発光ダイオードの発光面そのものを発光体として用いることにより、車両用表示装置の部品点数を抑制でき、構成を簡素化できる。したがって、車両用表示装置の製造コストを削減できる。

請求項４に記載の発明は、第１凸レンズ部よりも反乗員側に配置された第２凸レンズ部と、第２凸レンズ部よりも反乗員側であって第２凸レンズ部の焦点よりも外側に発光面が配置された発光ダイオードとをさらに有し、発光体は、第２凸レンズ部により形成される発光面の実像であることを特徴としている。

発光面の実像は、第２凸レンズ部と発光面との位置関係や第２凸レンズ部の焦点距離等を変えることにより比較的高い自由度で位置を調節できる。したがって、車両用表示装置における各光学部品のレイアウトの自由度を向上できる。

第１実施形態における車両用表示装置の概略構成を示す模式図である。 ２種類のＬＥＤ装置の模式的な部分断面図である。 第２実施形態における車両用表示装置の概略構成を示す模式図である。 第３実施形態における車両用表示装置の概略構成を示す模式図である。 第４実施形態における車両用表示装置の概略構成を示す模式図である。 実像が元の発光面以上の大きさになるための条件を説明する図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１及び図２を用いて説明する。本実施形態の車両用表示装置は、車両の車室内前方に乗員が視認可能に設けられ、車両の各種情報を点灯表示するようになっている。図１は、本実施形態における車両用表示装置１の概略構成を示す模式図である。図１の上方は、乗員（運転者）側を表している。図１に示すように、車両用表示装置１は、透明材料で形成された表示板（文字板）１０を有している。表示板１０は、背面側からの光を乗員側に透過させて所定形状で点灯表示する表示意匠部２０と、表示意匠部２０以外の領域を遮光する遮光部３０とが形成されている。遮光部３０は、表示板１０の乗員側表面に印刷された遮光層によって形成されており、表示意匠部２０は、遮光層を所定形状に開口することにより形成されている。例えば表示意匠部２０は、赤色点灯により車両の警告情報を表示する警告表示灯を構成している。

表示板１０の背面側（反乗員側）には、表示意匠部２０を透過照明する例えば１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）装置４０が配置されている。ＬＥＤ装置４０は、回路基板４１上に実装されている。ＬＥＤ装置４０の発光面４０ａからは、例えば警告表示灯用の赤色光が発光されるようになっている。本実施形態において発光面４０ａは、表示意匠部２０に対する照明光を発光する発光体として機能している。光路上において発光面４０ａと表示意匠部２０との間には、凸レンズ（第１凸レンズ部）５０が配置されている。凸レンズ５０は、例えば表示意匠部２０よりも大きい径を有している。発光面４０ａは、凸レンズ５０の焦点（光源側に位置する前側焦点）５０ｆよりも内側（凸レンズ５０寄り）に位置している。

ここで、ＬＥＤ装置４０の発光面４０ａの具体例について説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、２種類の表面実装型ＬＥＤ装置の模式的な部分断面図である。図２（ａ）に示すように、ＬＥＤ装置４０は、一対のリード端子を備えたリードフレーム４２と、リードフレーム４２の一部を内側に収容する樹脂モールド４３とを有している。樹脂モールド４３の上面からは、すり鉢状に開口されたキャビティ４４を介してリードフレーム４２が露出している。キャビティ４４内のリードフレーム４２上には、電圧印加により発光するＬＥＤチップ４５が実装されている。ＬＥＤチップ４５は、キャビティ４４を介して露出している。このような構成においては、ＬＥＤチップ４５の上面が発光していると視認されるため、ＬＥＤチップ４５の上面がＬＥＤ装置４０の発光面４０ａとなる。

一方、図２（ｂ）に示す構成では、所定色の蛍光体やガラスビーズ等を含むフィラー４６がキャビティ４４内に充填されている。このような構成では、ＬＥＤチップ４５の上面ではなくフィラー４６の上面が発光していると視認されるため、フィラー４６の上面がＬＥＤ装置４０の発光面４０ａとなる。

次に、本実施形態の動作について説明する。ＬＥＤ装置４０に電圧を印加すると、発光面４０ａからは赤色光が射出される。発光面４０ａから射出した赤色光は、凸レンズ５０及び表示意匠部２０を通過して乗員側に射出する。これにより、表示意匠部２０は赤色に点灯する。

表示意匠部２０が点灯した状態において、乗員は、表示意匠部２０を介して発光面４０ａを観察することになる。このため、表示意匠部２０と比較して発光面４０ａの発光面積が小さい場合、表示意匠部２０のうち発光面４０ａに重なる部分だけが明るく見え、明るさのむらが生じ易くなってしまう。本実施形態では、発光面４０ａは凸レンズ５０の焦点５０ｆよりも内側に配置されているため、乗員側から見ると、発光面４０ａよりも奥側に発光面４０ａの虚像７０が形成される。虚像７０は、実際の発光面４０ａよりも拡大されているため、乗員にとって表示意匠部２０の後方に位置する発光面４０ａの発光面積は見かけ上拡大される。したがって本実施形態によれば、表示意匠部２０のほぼ全体が明るく見えるため、表示意匠部２０の明るさのむらを低減できる。

また、虚像７０の輝度は実際の発光面４０ａの輝度とほぼ同じであり、虚像７０の発光面積は実際の発光面４０ａの発光面積よりも大きくなる。このため、発光面４０ａの虚像７０の光度は、実際の発光面４０ａの光度よりも高くなる。したがって、本実施形態によれば、発光面４０ａの虚像７０を形成することによって、ＬＥＤ装置４０の消費電力を増加させることなく、明るい表示意匠部２０が得られる。また本実施形態によれば、表示意匠部２０において一定の明るさを得るために必要な消費電力を低減することができる。

さらに本実施形態では、ＬＥＤ装置４０の発光面４０ａそのものを発光体として用いているため、車両用表示装置１の部品点数を抑制でき、構成を簡素化できる。したがって、車両用表示装置１の製造コストを削減できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３を用いて説明する。図３は、本実施形態における車両用表示装置２の概略構成を示す模式図である。図３の上方は乗員側を表している。図３に示すように、本実施形態は、第１実施形態と比較すると、凸レンズ５０に代えてマイクロレンズ８０が第１凸レンズ部として用いられている点に特徴を有している。マイクロレンズ８０は、例えば表示意匠部２０の光源側の表面に印刷形成されている。マイクロレンズ８０は、焦点距離のほぼ等しい多数の微小単レンズがアレイ状に配列した構成を有している（図３では８つの微小単レンズ８１〜８８のみを示している）。各微小単レンズ８１〜８８の焦点（前側焦点）８１ｆ〜８８ｆは、概ね同一平面内に位置している。ＬＥＤ装置４０の発光面４０ａは、各微小単レンズ８１〜８８の焦点８１ｆ〜８８ｆよりも内側に配置されている。

本実施形態では、発光面４０ａの虚像は微小単レンズ８１〜８８毎に形成される。このため、乗員側から見ると、各虚像同士が重なり合い、全体として均一な輝度でむらなく発光する虚像９０として視認される。したがって本実施形態によれば、表示意匠部２０の明るさのむらをさらに低減できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図４を用いて説明する。図４は、本実施形態における車両用表示装置３の概略構成を示す模式図である。図４の上方は乗員側を表している。上記第１及び第２実施形態では、ＬＥＤ装置４０の発光面４０ａそのものが発光体として用いられているのに対し、本実施形態では、凸レンズ（第２凸レンズ部）１００により形成される発光面１２０ａの実像１１０が発光体として用いられている。

図４に示すように、乗員側から見て凸レンズ５０よりも奥側（反乗員側）には、凸レンズ１００が配置されている。凸レンズ１００は、例えばＬＥＤ装置１２０と一体的に形成されている。ＬＥＤ装置１２０の発光面１２０ａは、凸レンズ１００の焦点１００ｆよりも外側に位置している。これにより、乗員側から見て凸レンズ１００よりも手前側には、発光面１２０ａの実像１１０が、例えば発光面１２０ａよりも拡大されて形成される。実像１１０は、本実施形態では発光体として機能し、凸レンズ５０よりも奥側であって凸レンズ５０の焦点５０ｆよりも内側に位置している。これにより、乗員側から見て実像１１０よりも奥側には、凸レンズ５０により実像１１０の拡大虚像１１１が形成される。拡大虚像１１１は、元の発光面１２０ａよりも拡大されている。

したがって本実施形態によれば、発光面１２０ａの発光面積が見かけ上拡大されるため、第１実施形態と同様の効果が得られる。

また本実施形態では、凸レンズ１００により形成される実像１１０を発光体として用いている。発光体には、凸レンズ５０の焦点５０ｆよりも内側に配置するという位置的な制約があるが、実像１１０は、凸レンズ１００及び発光面１２０ａの位置関係や凸レンズ１００の焦点距離等を変えることにより比較的高い自由度で位置を調節できる。また、実像１１０は必ずしも元の発光面１２０ａより拡大される必要はなく、元の発光面１２０ａと同程度の大きさ又はそれより縮小されていてもよい。したがって本実施形態によれば、車両用表示装置３における各光学部品のレイアウトの自由度を向上できる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図５及び図６を用いて説明する。図５は、本実施形態における車両用表示装置４の概略構成を示す模式図である。図５の上方は乗員側を表している。

図５に示すように、表示板１０の背面側にはＬＥＤ装置１３０の発光面１３０ａが配置されている。発光面１３０ａは、表示意匠部２０に対する照明光を発光する発光体として機能している。光路上において発光面１３０ａと表示意匠部２０との間には、凸レンズ（凸レンズ部）１４０が配置されている。発光面１３０ａは、凸レンズ１４０の焦点１４０ｆよりも外側に位置している。表示意匠部２０の表面には、ＬＥＤ装置１３０からの光を拡散透過させるように、所定のマット処理が施されている。

発光面１３０ａが凸レンズ１４０の焦点１４０ｆよりも外側に位置しているため、凸レンズ１４０よりも乗員側には発光面１３０ａの実像１５０が形成される。本実施形態では、実像１５０が表示板１０の表示意匠部２０上に結像するように、発光面１３０ａ、凸レンズ１４０及び表示板１０の位置関係や、凸レンズ１４０の焦点距離が調節されている。

また本実施形態では、表示板１０上に結像される実像１５０が、元の発光面１３０ａと同じ大きさ又はそれより拡大されるようになっている。図６は、実像１５０が元の発光面１３０ａ以上の大きさになるための条件を説明する図である。凸レンズ１４０の発光面１３０ａ側の焦点距離をｆ１とし、表示板１０側の焦点距離をｆ２とし、発光面１３０ａと焦点（前側焦点）１４０ｆとの間の距離をｘ１とし、焦点（後側焦点）１４０ｆ’と表示板１０との間の距離をｘ２とする。また、凸レンズ１４０の軸を基準としたときの発光面１３０ａの高さをｙ１とし、実像１５０の高さをｙ２とする。拡大率ｍは、ｍ＝ｙ２／ｙ１＝（ｘ２＋ｆ２）／（ｘ１＋ｆ１）であるため、拡大率ｍを１以上にするためには、（ｘ１＋ｆ１）≦（ｘ２＋ｆ２）となるようにすればよい。これにより、表示板１０上に結像される実像１５０が元の発光面１３０ａ以上の大きさになる。例えば本実施形態では、実像１５０が表示意匠部２０のほぼ全体を含むように拡大率ｍが設定される。

このように本実施形態では、表示板１０の表示意匠部２０上に、凸レンズ１４０によって発光面１３０ａの拡大実像１５０が形成されている。このため、ＬＥＤ装置１３０に電圧を印加して発光面１３０ａを例えば赤色に発光させると、表示意匠部２０のほぼ全体を実像１５０により発光させることができる。したがって本実施形態によれば、表示意匠部２０の明るさのむらを低減できる。

また本実施形態では、表示意匠部２０に所定のマット処理が施されているため、実像１５０を形成する光は表示意匠部２０を拡散透過するようになっている。これにより、表示意匠部２０の明るさのむらをさらに低減できる。

（その他の実施形態）
上記第２実施形態では、複数の単レンズを有する第１凸レンズ部としてマイクロレンズを例に挙げたが、フライアイレンズ等のインテグレータレンズを用いることもできる。

また、上記第３及び第４実施形態の凸レンズ５０、１００、１４０に代えて、マイクロレンズやインテグレータレンズを用いることもできる。

さらに上記実施形態では、表面実装型のＬＥＤ装置を例に挙げたが、砲弾型のＬＥＤ装置を用いることもできる。

また上記実施形態では、凸レンズとして球面レンズを例に挙げたが、フレネルレンズや屈折率分布レンズ等の他のレンズを用いることもできる。

１、２、３、４ 車両用表示装置
１０ 表示板
２０ 表示意匠部
３０ 遮光部
４０、１２０、１３０ ＬＥＤ装置
４０ａ、１２０ａ、１３０ａ 発光面
５０ 凸レンズ（第１凸レンズ部）
５０ｆ、８１ｆ〜８８ｆ、１００ｆ、１４０ｆ 焦点
７０、９０、１１１ 虚像
８０ マイクロレンズ
８１〜８８ 単レンズ
１００ 凸レンズ（第２凸レンズ部）
１１０、１５０ 実像
１４０ 凸レンズ（凸レンズ部）

Claims (4)

1. 光を発光する発光体と、
   前記発光体よりも乗員側に配置された表示板と、
   前記表示板に部分的に形成され、前記発光体側からの光を乗員側に透過させて所定形状で点灯表示する表示意匠部と、
   前記発光体と前記表示意匠部との間に配置された第１凸レンズ部とを有し、
   前記発光体は、前記第１凸レンズ部の焦点よりも内側に位置し、前記乗員側から見ると、前記発光体よりも奥側に前記発光体の拡大された虚像が形成されることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記第１凸レンズ部は、アレイ状に配列する複数の単レンズを有してい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. 前記発光体は、発光ダイオードの発光面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用表示装置。
4. 前記第１凸レンズ部よりも反乗員側に配置された第２凸レンズ部と、
   前記第２凸レンズ部よりも反乗員側であって前記第２凸レンズ部の焦点よりも外側に発光面が配置された発光ダイオードと、をさらに有し、
   前記発光体は、前記第２凸レンズ部により形成される前記発光面の実像であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用表示装置。

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