JP5993117B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用表示装置に係り、例えば車両に搭載されスピードメータや警告灯を表示する車両用表示装置に関する。

近年、車両用表示装置（車両用計器）としては、奥行き感を出す表示態様を実現するために、スピードメータや燃料計、距離計など、自動車の走行に必要な情報を指し示す計器類を背景意匠中に浮いているように表示させる構成が用いられようになっている。この様な構成を採用することで、表示装置の表示態様を立体的に認識されるようにしている。

そのような立体感を出すためには、実像表示手段としては、例えばスピードメータあるいはタコメータ等であり、導光板の意匠部としては、例えば目盛り、数字等である。運転者等の視認者は、ハーフミラーを透過して実像表示手段（例えばスピードメータ）の実像を視認すると同時に、ハーフミラー上に結像される背景表示部材内面の背景意匠の虚像を視認する。

また、表示装置を車両用計器に適用した場合、運転者がイグニッションスイッチをＯＮに操作すると、まず、背景意匠の虚像が視認可能となり、しばらくして指針計器が視認可能とする技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術では、視認者が車両用計器を見ると、まず立体的な虚像が現れる。ここで、視認方向に或る程度の奥行きを有する立体に対しては、視認者の眼は容易且つ直ちに焦点を合わせることができるので、視認者は直ちに立体を認識する。次に、所定時間経過後、指針計器が現れる。このとき、視認者の眼は、立体虚像位置を手掛かりとして指針計器位置を認識する。すなわち、視認者の眼の焦点は既に立体虚像に合っているので、指針計器は、立体虚像よりも視認者側に、あたかも空中に浮かぶかのように見えることになる。これにより、立体感に富み、且つ斬新な見映えの表示装置を実現することができる。

更に、表示の浮遊感を改善する技術として、図１３に記載の車載用の表示装置１１０がある。この表示装置１１０では、メータ底面１７０とインストルメントパネル１８０の前方部分１７５’が連続性を持った面１７５を構成している。更に、メータ底面１７０の上側に構成された透明性のある反射板１４０に投影された虚像表示Ａ１００の背景を、そのインストルメントパネル１８０にすることで、虚像表示Ａ１００に浮遊感を与えている。

特開２００５−３０８４８８号公報

ところで、上述の表示の浮遊感を与える表示に関しては、一定の改善がなされているものの、依然として克服すべき課題が存在する。例えば、上述の図１３に示した表示装置１１０にあっては、虚像表示Ａ１００が反射板１４０の近傍に結像することから表示の奥行き感が得られにくいことがある。また、虚像表示Ａ１００が反射板１４０とインストルメントパネル１８０の間に結像されるため、表示器を実際にインストルメントパネル１８０に配置した構成と実質同じになり、表示の不思議感をユーザに与えることが難しいという課題がある。更に、表示が同一面（平面）に表現されることから、立体感が得られにくいという課題がある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、車両に搭載される表示装置において、ユーザが感じる表示の浮遊感や立体感を向上させる技術を提供することを目的とする。

本発明のある態様は、車両用表示装置に関する。この車両用表示装置は、車両のインストルメントパネルに設置されたときに、前記インストルメントパネルと設置位置より前方側に連続するような面を構成する底面と、前記底面に設けられた開口から光を出射するように、前記底面より所定深さに配置された第１の表示手段と、前記第１の表示手段と対向するように配置され、前記第１の表示手段からの光を反射する第１の反射手段と、前記第１の表示手段と前記第１の反射手段の間に配置され、前記第１の表示手段からの光を透過させ、前記第１の反射手段からの光を前記車両に規定されているアイレンジに向けて反射させる第２の反射手段と、前記インストルメントパネルと前記底面との前方側の境界に設けられた透明または半透明の前方壁面と、を備え、前記第１の表示手段は、前記インストルメントパネルに設置されたときに、前記アイレンジから直視できず、かつ、ウィンドシールドに窓映りしない位置に配置されており、前記アイレンジから視認する記第１の表示手段による虚像が、前記前方壁面を透過して視認される前記インストルメントパネルを背景として表示される。
前記第１の表示手段から前記第２の反射手段までの経路上に、第２の表示手段を備えてもよい。
また、前記第２の表示手段は、前記第１の反射手段の反射面から光を出射するように構成されてもよい。
また、前記第２の表示手段は、前記第１の反射手段の外側近傍に設けられてもよい。
また、前記第２の表示手段は、前記開口の開口縁部と前記第１の表示手段の意匠灯との間に設けられ、前記アイレンジから直視されず、ウィンドシールドに窓映りしない位置に配置されてもよい。

本発明によれば、車両に搭載される表示装置において、ユーザが感じる浮遊感や立体感を向上させる技術を提供することができる。

第１の実施形態に係る、車両用表示装置を示す図である。 第１の実施形態に係る、窓映り状態の車両用表示装置を示す図である。 第１の実施形態の変形例に係る、車両用表示装置を示す図である。 第２の実施形態に係る、車両用表示装置を示す図である。 第２の実施形態の変形例に係る、車両用表示装置を示す図である。 第２の実施形態の変形例に係る、車両用表示装置を示す図である。 第２の実施形態の変形例に係る、車両用表示装置を示す図である。 第２の実施形態の変形例に係る、格子状の開口を有する拡大ミラー及び虚像表示態様を示す図である。 第３の実施形態に係る、車両用表示装置を示す図である。 第４の実施形態に係る、車両用表示装置を示す図である。 第５の実施形態に係る、車両用表示装置を示す図である。 第５の実施形態の変形例に係る、車両用表示装置を示す図である。 従来技術に係る、車両用表示装置を示す図である。

以下、発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の概要は次の通りである。本実施形態では、メータ底面とインストルメントパネルが連続性を持った面で繋がっている。面の上側に構成された選択的透過性を有する反射板に投影された虚像映像表示の背景を、インストルメントパネルにすることで、虚像表示に浮遊感を与える。そして、虚像を不透明なインストルメントパネル表皮の車両前方に結像させて遠視点化することで、「奥行き感」と「不思議感」をユーザに与える表示を実現する。また、視距離の異なる表示を追加することで立体感のある表現を実現する。以下、具体的に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態に係る車両用表示装置１０ａを示す図であり、特に内部構造に着目し車両のインストルメントパネル８０に装着された状態を示している。図１（ａ）は、車両用表示装置１０ａとアイレンジＥＲとの関係が分かるように示している。また、図１（ｂ）は車両用表示装置１０ａのインストルメントパネル８０付近を拡大して示している。さらに、図２は、図１（ａ）について、窓映りに関する説明のために、仮想的に窓映りした状態の車両用表示装置１０ａを追加して示している。なお、図示で左側が車両前方、右側が車両後方として説明する。

アイレンジＥＲは、ＪＩＳ Ｄ ００２１の「自動車の運転者アイレンジ」の規定によるものである。自動車の運転室の設計に当たっては、大多数の運転者が良好な上方視界と下方視界を確保して運転できるように、運転者の体型によって目の位置が上下・前後に変化することによる目の移動範囲を含めた上記ＪＩＳ規定のアイレンジを基準に設計が行われている。その結果、平均的な体型の運転者が車両の運転席に着席した場合には、目の高さはアイレンジＥＲの範囲内に保持されることになり、上方視界と下方視界が確保された良好な前方直接視界での運転が可能になる。

車両用表示装置１０ａは、表示器７０と、拡大ミラー３０ａと、反射板４０とを備えている。本実施形態では、詳細は後述するが、下から表示器７０、反射板４０、拡大ミラー３０ａの順に配置されている。表示器７０から上方向に出力した光は、反射板４０を透過し、拡大ミラー３０ａで下方向に集光するように反射され、最後に反射板４０でアイレンジＥＲの方向に反射される。なお、拡大ミラー３０ａの反射面の曲率は、アイレンジＥＲに焦点を有するように設定されている。つまり、拡大ミラー３０ａで反射しさらに反射板４０で反射した光がアイレンジＥＲに届いたときに、アイレンジＥＲの中心において一点に集光するようになっている。

なお、車両用表示装置１０ａは、筐体として、メータ底面部６２、ケース前方壁面６３、メータフード２０、及び表示器ハウジング６５を備えている。ケース前方壁面６３は、透明なアクリル樹脂板等の透明素材で形成されている。したがって、アイレンジＥＲ側から車両用表示装置１０ａの前方側のインストルメントパネル８０を視認できる。

メータ底面部６２は、車両用表示装置１０ａがインストルメントパネル８０に装着されたときに、インストルメントパネル８０と連続した面を形成するように構成されている。特に前後のインストルメントパネル８０と連続した面を形成する。

更に、メータ底面部６２には、所定の位置に表示開口７１が形成されている。この表示開口７１から下側に延出する表示器ハウジング６５が設けられている。表示器ハウジング６５は、所定の深さＨ（以下、「配置深さＨ」という）に設定されている。そして、底部には表示器７０が備わっている。表示器７０の上面部分には意匠灯７２が設けられており、意匠灯７２から上方向に所定の意匠の光が出力される。なお、便宜的に、表示器ハウジング６５の車両前方側（図示左側）の壁面を表示器ハウジング前部６５ａと呼び、また、車両後方側（図示右側）の壁面を表示器ハウジング後部６５ｂと呼ぶ。

拡大ミラー３０ａは、下側が開放しているミラーケース２２に収容されており、反射面を表示器７０に対向するように下向きにして、表示器７０から所定距離だけ離間して配置されている。更に、ミラーケース２２の上部側、つまりウィンドシールド９０側を覆うようにメータフード２０が配置されている。そして、反射板４０の最後部４５は、メータフード２０の最後部よりも前になるように配置されている。つまり、反射板４０は、メータフード２０より外側（後側）に露出しないように構成されている。

反射板４０は、前方側（左側）から後側（右側）へ下方向に向かう傾斜状に配置されている。より具体的には、最後部４５がメータ底面部６２の後側端部付近に固定され、また、最前部４６はミラーケース２２の下側前端部付近に固定されている。

反射板４０は、ハーフミラー処理又は波長選択ミラー処理が施されており、図下側から入射した光を上側に透過させ、上側から入射した光を反射させる。つまり、意匠灯７２から出射した光は反射板４０を透過し拡大ミラー３０ａに向かう。拡大ミラー３０ａから下側に向かう光は、反射板４０で反射しアイレンジＥＲの方向に向かう。したがって、意匠灯７２で出射した光は、光路を２回折り返してアイレンジＥＲに届く。このとき、意匠灯７２の虚像Ｖは、インストルメントパネル８０よりも前方（図示左側）に存在することになる。

ところで、アイレンジＥＲに位置するユーザ視点Ｅから意匠灯７２が直接視認できたり、ウィンドシールド９０に意匠灯７２が窓映りしたりすると、良好な前方直接視界を確保できない。そこで、それらに対する対策として、意匠灯７２の配置等については、考慮が必要となる。具体的には、アイレンジＥＲのユーザ視点Ｅから、意匠灯７２を直視できなく、かつ、ウィンドシールド９０に窓映りしないように配置深さＨとする。更に、表示開口７１の後側位置６８、つまり、表示器ハウジング後部６５ｂが延出する位置は、壁面がウィンドシールド９０に窓映りしないように設定される。その結果、表示開口７１の後側位置６８から反射板４０の前端部分までの距離Ｌが規定されることになる。

アイレンジＥＲからの意匠灯７２の直視とウィンドシールド９０への窓映りの回避について、更に説明する。例えば、アイレンジＥＲからの直視に関しては、ユーザ視点ＥがアイレンジＥＲの上側外延の位置Ｅ２（図２参照）に位置したときに示す最も表示器７０側の光路Ａ１２が、ちょうど表示開口７１の後側位置６８を通って表示器ハウジング前部６５ａに届く。つまり、表示器７０には届かない。したがって、アイレンジＥＲのどこの位置にユーザ視点Ｅが有る場合でも、表示器７０を直視することができない。また、窓映りについては、意匠灯７２からの光のうち、最も後側から出射し表示開口７１の後側位置６８を通ってウィンドシールド９０で反射した光（光路Ｂ１１）が、アイレンジＥＲから外れていればよい。それ以外の光は、メータフード２０等の配置の関係上、光路Ｂ１２に示すように、アイレンジＥＲから一層外れた位置を通る。

以上、本実施形態によると、イグニションオフ時に、ドライバーからはメータ表示範囲がインストルメントパネル８０を背景とした開放感がある空間として見えている。そして、イグニションオンで開放された空間中に浮遊感がありかつ奥行き感、不思議感及び立体感がある表示が映し出される。なお、図３の車両用表示装置１０ｂに示すように、拡大ミラー３０ａの代わりに平板ミラー３０ｂが用いられてもよい。ただし、虚像位置Ｖが後方（図示右側）へ移動した位置になるため、奥行き感はその移動量に応じて低減する。

＜第２の実施形態＞
本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、立体感を向上させるものであり、上述の拡大ミラー３０ａの構成を一部変更している。

図４（ａ）は、本実施形態の車両用表示装置１０ｃを示している。また、図４（ｂ）が照明用開孔３１ｃを備える拡大ミラー３０ｃを示している。更に、図４（ｃ）がユーザ視点Ｅで視認される表示を示している。

ミラーケース２２には、拡大ミラー３０ｃと、バックライトとして機能する照明用ＬＥＤ２３ｃ及び導光板２４ｃが配置されている。この拡大ミラー３０ｃの反射面には、ミラー蒸着加工が施され、かつ、照明用開孔３１ｃが設けられている。

導光板２４ｃは、光拡散機能を有し、拡大ミラー３０ｃの背面（図示上側）に配置されている。また、導光板２４ｃの前側端部と後側端部に対向するように、照明用ＬＥＤ２３ｃが配置されている。照明用ＬＥＤ２３ｃの光が導光板２４ｃを通って、拡大ミラー３０ｃの照明用開孔３１ｃから出射する。つまり、拡大ミラー３０ｃから点群状の光が出射される。

このとき、表示器７０の意匠灯７２から出射された光による第１の虚像Ｖ１は、第１の実施形態と同様に、インストルメントパネル８０より前方（図示左側）に位置する。一方、拡大ミラー３０ｃの照明用開孔３１ｃから出射される光によって、点群状の第２の虚像Ｖ２が、拡大ミラー３０ｃと反射板４０の距離だけ前方の位置に発生する。ここでは、ケース前方壁面６３より後側（図示右側）に第２の虚像Ｖ２が位置する。つまり、ユーザ視点Ｅからは、第１の虚像Ｖ１が奥（遠方）に位置し、第２の虚像Ｖ２が手前（近く）に位置するように、視距離差がある態様で視認される。その結果、ユーザに対してより立体感のある虚像表現が可能となる。

本実施形態の変形例を図５〜図８に示す。図５の変形例の車両用表示装置１０ｄでは、拡大ミラー３０ｄの裏面（図示上側）をプリズム形状３３ｄとして、拡大ミラー３０ｄのエッジ部分から、照明用ＬＥＤ２３ｄの光を照射する。拡大ミラー３０ｄのエッジ部分から入射した光は、プリズム形状３３ｄで表側（図示した側）に反射し、照明用開孔３１ｄから出射する。このような構造とすることで、図４の導光板２４ｃを省略し、構成要素を少なくすることができる。

図６の変形例の車両用表示装置１０ｅでは、図５の拡大ミラー３０ｄを更に変更した形態の拡大ミラー３０ｅを採用している。この拡大ミラー３０ｅは、その裏面を白色塗装等の拡散処理を施した塗装面３３ｅを備えている。表面側（図下側）は、照明用開孔３１ｅが形成されており、塗装面３３ｅで反射・拡散した光が、この照明用開孔３１ｅから出射し、第２の虚像Ｖ２を表示する。このような構成にすることで、拡大ミラー３０ｅのコスト低減が可能となる。

図７の変形例の車両用表示装置１０ｆでは、図４に示した構成の照明用ＬＥＤ２３ｃ及び導光板２４ｃの代わりに、拡大ミラー３０ｆの裏面に、基板２４ｆに複数取り付けられた照明用ＬＥＤ２３ｆを配置する。照明用ＬＥＤ２３ｆの光を拡大ミラー３０ｆ内部で反射させることなく直接に照明用開孔３１ｆから出射させる。このような構成にすることで、照明用開孔３１ｆから出射する光の調整が容易となる。

図８は、拡大ミラー３０ｇに設けられる照明用開孔３１ｇを、格子状に変形したものである。ここでは、第１の虚像Ｖ１を覆うように格子状の第２の虚像Ｖ２が表示される。なお、照明用開孔３１ｇとして、格子状以外にも様々なパターンを採用することができる。

＜第３の実施形態＞
図９に本実施形態の車両用表示装置１０ｉとユーザが視認する表示態様を示す。図９（ａ）は、車両用表示装置１０ｉの構成を示す。図示のように、拡大ミラー３０ｉの周囲に第２の表示器２５ｉを設けている。第２の表示器２５ｉの表示のために、背面側（図示上側）の基板２４ｉに、照明用ＬＥＤ２３ｉが備わる。この第２の表示器２５ｉは、テルテール（警告灯）や常時点灯の表示枠を表示するものである。

具体的には、第２の表示器２５ｉは、第２の虚像Ｖ２に対応する光を出射する。そして、第２の表示器２５ｉは、拡大ミラー３０ｉの周囲に配置されることから、第１の虚像Ｖ１とは重なることはなく、虚像表示においても、メータ表示に対応する第１の虚像Ｖ１の周囲に、テルテール等に対応する第２の虚像Ｖ２が存在するように視認される。このような構成にすることで、上述の実施形態同様に、立体感のある虚像表現が可能となる。また、テルテール等の表示を、ユーザ手前側にあるように表示させることで、ユーザによる注意を一層高めることができる。

＜第４の実施形態＞
図１０（ａ）に、本実施形態の車両用表示装置１０ｊを示し、図１０（ｂ）に図１０（ａ）の領域Ｘ（第２の表示器２５ｊ）を拡大した構成を示す。また、図１０（ｃ）に虚像表示の態様を示す。

本実施形態では、第２の虚像Ｖ２に奥行きを持たせるために、第２の表示器２５ｊに合わせ鏡として、アルミミラー２７ｊとハーフミラー２８ｊを配置して、照明用ＬＥＤ２３ｊの光を直線離散的に反射させた光を出射する。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、拡大ミラー３０ｊの裏面側に基板２４ｊが設けられている。

そして、基板２４ｊ側から下側に所定距離離間してアルミミラー２７ｊが設けられている。更に、アルミミラー２７ｊから下側に所定距離離間してハーフミラー２８ｊが設けられている。そして、アルミミラー２７ｊの外側に照明用ＬＥＤ２３ｊが配置され、更に、ハーフミラー２８ｊが照明用ＬＥＤ２３ｊを覆うように配置さている。

照明用ＬＥＤ２３ｊから出射した光は、まずハーフミラー２８ｊで一部が透過（図下方向に直進）し、一部がアルミミラー２７ｊの方向に反射する。つぎに、アルミミラー２７ｊで反射した光は、ハーフミラー２８ｊで一部が透過し、一部が再びアルミミラー２７ｊの方向に反射する。この事象が繰り返され、図１０（ｂ）に示すように、ハーフミラー２８ｊによる反射虚像Ｖ２１〜Ｖ２ｎに対応した、アルミミラー２７ｊによる反射虚像Ｖ１１〜Ｖ１ｎが、内側ほど遠方になるような奥行き感を構成する。その結果、合わせ鏡による表示と同じ表示に対応する光が、第２の表示器２５ｊから出射される。なお、アルミミラー２７ｊとハーフミラー２８ｊの向きは、合わせ鏡として表示させる際に虚像をどのような間隔にするかによって決定される。

そして、第２の表示器２５ｊから出射された光が、奥行きを持った虚像表示を含むことから、第２の虚像Ｖ２も、図示のように、内側が遠方になり第１の虚像Ｖ１に近づくように表示される。

＜第５の実施形態＞
図１１に本実施形態の車両用表示装置１０ｋと虚像表示態様を示す。第５の実施形態の車両用表示装置１０ｋでは、第１の実施形態の表示器ハウジング６５の一部を第２の表示器６９としている。図１１（ｂ）に示すように、虚像表示の際に、第２の虚像Ｖ２が、矩形の第１の虚像Ｖ１の四隅から外方向に延びるように表示させている。この表示のために、第２の表示器６９は、表示器ハウジング６５の四隅部分に配置された導光部６９ｂと、その導光部６９ｂに対してそのエッジ部分から光を供給するＬＥＤ６９ｂを備える。導光部６９ｂが、上下方向に延びるように形成されているので、第２の虚像Ｖ２においても、奥行き感が得られる。なお、実際に明るくなる導光部６９ｂは、アイレンジＥＲから直接視認できない高さに配置される必要がある。

なお、本実施形態の変形例として、図１２（ａ）の車両用表示装置１０ｍに示すように、表示器ハウジング６５に配置される第２の表示器６９の構成として、複数のＬＥＤが縦に並んで構成されるＬＥＤアレイ７９が採用されてもよい。この場合、第２の虚像Ｖ２は、離散的に点状に表示される。

以上、本発明を実施形態を基に説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素及びその組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０ａ〜１０ｆ、１０ｉ〜１０ｋ、１０ｍ 車両用表示装置
２０ メータフード
２２ ミラーケース
２３ｃ、２３ｄ、２３ｆ、２３ｉ 照明用ＬＥＤ
２４ｃ 導光板
２５ｉ 第２の表示器
３０ａ、３０ｃ〜３０ｇ、３０ｉ〜３０ｋ、３０ｍ 拡大ミラー
３０ｂ 平板ミラー
３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ 照明用開孔
３３ｄ プリズム形状
４０ 反射板
６２ メータ底面部
６３ ケース前方壁面
６５ 表示器ハウジング
６９ 第２の表示器
７０ 表示器
７１ 表示開口
７２ 意匠灯
７９ ＬＥＤアレイ
９０ ウィンドシールド
８０ インストルメントパネル

Claims (5)

1. 車両のインストルメントパネルに設置されたときに、前記インストルメントパネルと設置位置より前方側に連続するような面を構成する底面と、
   前記底面に設けられた開口から光を出射するように、前記底面より所定深さに配置された第１の表示手段と、
   前記第１の表示手段と対向するように配置され、前記第１の表示手段からの光を反射する第１の反射手段と、
   前記第１の表示手段と前記第１の反射手段の間に配置され、前記第１の表示手段からの光を透過させ、前記第１の反射手段からの光を前記車両に規定されているアイレンジに向けて反射させる第２の反射手段と、
   前記インストルメントパネルと前記底面との前方側の境界に設けられた透明または半透明の前方壁面と、
   を備え、
   前記第１の表示手段は、前記インストルメントパネルに設置されたときに、前記アイレンジから直視できず、かつ、ウィンドシールドに窓映りしない位置に配置されており、
   前記アイレンジから視認する記第１の表示手段による虚像が、前記前方壁面を透過して視認される前記インストルメントパネルを背景として表示される
   ことを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記第１の表示手段から前記第２の反射手段までの経路上に、第２の表示手段を備え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. 前記第２の表示手段は、前記第１の反射手段の反射面から光を出射するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用表示装置。
4. 前記第２の表示手段は、前記第１の反射手段の外側近傍に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両用表示装置。
5. 前記第２の表示手段は、前記開口の開口縁部と前記第１の表示手段の意匠灯との間に設けられ、前記アイレンジから直視されず、ウィンドシールドに窓映りしない位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用表示装置。
   

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