JP6296607B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、インストルメントパネルに設けられるとともにフロントガラスに向けて表示画像を投影し、該フロントガラスに反射した前記表示画像の虚像を搭乗者に視認させる車両用表示装置に関する。

従来、車両用表示装置として、インストルメントパネルの内部に設けた投射器からの表示画像をフロントガラスに投影し、投影された表示画像をフロントガラスに反射させ、この反射画像を虚像として搭乗者に視認させるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された車両用表示装置では、インストルメントパネルの開口部に表示画像を透過させる透明カバーが設けられ、この透明カバーによって装置の内部に埃等が入り込まないようになっている。

特開２００７−１４８０９２号公報

ところで、特許文献１に記載されたような従来の車両用表示装置において、透明カバーがフロントガラスに映りこんだ反射像が、周囲のインストルメントパネルが映りこんだ反射像よりも暗く視認されることから、透明カバーの反射像が目立ってしまい搭乗者に違和感を与えるとともに、表示画像の視認性が低下しやすいという不都合がある。

本発明の目的は、搭乗者に違和感を与えることなく視認性を向上させることができる車両用表示装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に記載された本発明の車両用表示装置は、インストルメントパネルに設けられるとともにフロントガラスに向けて表示画像を投影し、該フロントガラスに反射した前記表示画像の虚像を搭乗者に視認させる車両用表示装置であって、前記インストルメントパネルの内部側に設けられて前記表示画像を投射する投射部と、前記投射部から投射された表示画像を前記フロントガラスに向かって透過させる透過部と、前記透過部を透過した前記表示画像を通過させる開口部から径方向外方に広がる表面部と、を備え、前記表面部は、前記開口部から離れた位置から該開口部に向かって徐々に明度が低下する表面色を有して構成されていることを特徴とする。

以上のような本発明の車両用表示装置によれば、フロントガラスに反射して映る反射像としては、外側から内側に向かってインストルメントパネルの反射像、表面部の反射像、投射部の反射像となり、投射部の反射像の中に表示画像の反射像（虚像）が視認されることとなる。この際、比較的明るいインストルメントパネルの反射像と、比較的暗い投射部の反射像との間に、投射部に向かって徐々に明度が低下する表面色（グラデーション）を有した表面部の反射像が視認されることから、反射像における明暗のコントラストの急激な変化が抑制され、搭乗者に与える違和感が軽減される。

請求項２に記載された車両用表示装置は、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記表面部は、前記開口部に向かって徐々に下がり勾配が大きくなる上向き凸な曲面状に形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、表面部が内側の開口部に向かって下がり勾配が大きくなる上向き凸な曲面状に形成されているので、その外縁部側の勾配が緩やかに形成されてインストルメントパネルに連続することとなり、インストルメントパネルとの境界部における急激な角度変化や段差が生じないようにできる。従って、境界部におけるコントラストの変化を抑制することができ、インストルメントパネルの反射像と枠部の反射像との差を目立たせないようにでき、搭乗者に与える違和感をさらに軽減することができる。また、表面部の下がり勾配が徐々に大きくなり開口部に向かって深くなることで、開口部に近い部分に外光が当たりにくくなったり、その部分からの反射光がフロントガラスに向かいにくくなったりする。このため、表面部の反射像が開口部に近づくほど暗くなるという形状によるグラデーション効果が得られ、表面色のグラデーションと合わせることで、外縁部から開口部に至る反射像の明るさ変化の設定幅を広げることができる。

請求項３に記載された車両用表示装置は、請求項１又は２に記載の車両用表示装置において、前記表面色は、前記表面部にグラデーション塗装を施して構成されるか、又は、前記表面部にグラデーションフィルムを貼付して構成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、表面部の素材に関わらず、また表面部を構成する部材に関わらず、即ち表面部がインストルメントパネルよって構成されるか枠部で構成されるかに関わらず、表面色のグラデーションを設けることができる。さらには、車両用表示装置を車両に組み付けた後に表面色のグラデーションを設けたり、既存の車両に搭載された車両用表示装置に対して表面色のグラデーションを設けたりすることもできる。

請求項４に記載された車両用表示装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用表示装置において、前記開口部を有し、前記インストルメントパネルに組み付けられるとともに外縁部が該インストルメントパネルに連続するように形成された枠部をさらに備え、該枠部に前記表面部が形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、開口部を有した枠部に表面部が形成されているので、インストルメントパネルに表面部を形成する必要がなくなり、表面色を施す加工対象が枠部に限定されることで、加工手間や加工コストを低減させることができる。なお、車両用表示装置としては、枠部を備えず、インストルメントパネルに開口部が形成されたものでもよく、この場合には、開口部を囲むインストルメントパネルの一部によって表面部が構成されていてもよい。

請求項５に記載された車両用表示装置は、請求項４に記載の車両用表示装置において、前記枠部は、光を透過する半透過性材料を用いて板状に形成され、該枠部の裏側には、該枠部に向かって光を照射する照射手段が設けられ、前記枠部の板厚が前記開口部に向かって徐々に厚くなるように形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、半透過性材料を用いて形成された枠部の裏側に照射手段が設けられ、照射手段から照射した光を枠部の表面部側に透過させるとともに、枠部の板厚が開口部に向かって徐々に厚くなるように形成されていることで、枠部の表面部全体を明るくすることによりインストルメントパネルの反射像とのコントラストを抑制しつつ、開口部側（透過部側）を相対的に暗くすることにより、前述したようなグラデーション効果を得ることができる。

本発明の車両用表示装置によれば、フロントガラスに反射して映るインストルメントパネルの反射像と透過部の反射像との間に明るさの差があったとしても、表面色のグラデーションを有した表面部の反射像によってコントラストの急激な変化が抑制されるので、搭乗者に違和感を与えることがなく、表示画像の周囲に自然な反射像が形成されることにより、表示画像の反射像（虚像）の視認性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る車両用表示装置が設けられたインストルメントパネルの一部を示す斜視図である。 前記車両用表示装置を示す断面図である。 前記車両用表示装置による表示状態を示す図である。 前記車両用表示装置の一部を拡大して示す断面図である。 前記車両用表示装置の他の一部を拡大して示す断面図である。 前記車両用表示装置の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜３に示すように、本実施形態の車両用表示装置１は、車両のインストルメントパネルＩに設けられるとともにフロントガラスＦに向けて表示画像Ｇ１を投影し、フロントガラスＦに反射した表示画像Ｇ２の虚像Ｇ３を搭乗者に視認させるものである。すなわち、図２、３に示すように、車両用表示装置１から投影された表示画像Ｇ１は、フロントガラスＦに反射して搭乗者のアイレンジＥＲに到達することになるが、搭乗者がアイレンジＥＲ内のアイポイントＥＰから前方を見た場合には、反射した表示画像Ｇ２がフロントガラスＦよりも前方にある虚像Ｇ３として視認される。これにより、搭乗者は、フロントガラスＦを通して前方視界を得るとともに、この前方視界の中に虚像Ｇ３を重ねて視認できるようになっている。

この車両用表示装置１は、インストルメントパネルＩの内部側に設けられる装置本体部２と、この装置本体部２の内部に設けられて表示画像を投射する投射部としての表示ユニット３と、この表示ユニット３から投射された表示画像をフロントガラスＦに向かって透過させる透過部としての透明カバー４と、この透明カバー４を透過した表示画像を通過させる開口部５１を有する枠部としてのベゼル体５と、このベゼル体５の下側（裏側）における車両前方側に設けられる照射手段としての導光部材６と、を備えている。なお、本実施形態において、図１の左斜め上側及び図２の左側が車両の前方側であり、以降、単に車両前方側と記すことがある。

装置本体部２は、箱状の筐体２１と、この筐体２１内部に設けられて表示ユニット３からの表示画像を透明カバー４に導く光学ユニット２２と、図示しない制御ユニットと、を備えて構成されている。筐体２１は、上方に開口して形成され、この開口部分に透明カバー４が取り付けられている。筐体２１の車両前方側には、ブラケット２３を介して支持部材２４が固定され、この支持部材２４に導光部材６が支持されている。このような筐体２１は、車両における車体パネル等の車両本体に固定され、インストルメントパネルＩとは直接固定されず縁が切られている。

光学ユニット２２は、表示ユニット３から投射された表示画像を反射させる複数のミラーや拡大縮小させる複数のレンズを有して構成され、搭乗者から視認される虚像Ｇ３が車両前方側の遠方に焦点が合うように、表示ユニット３からの表示画像Ｇ１の投射経路を延長するようになっている。

表示ユニット３は、制御ユニットからの信号を受けて表示画像を生成する表示器を有し、この表示器としては、例えば、透過型の液晶表示パネルにより構成され、数値、文字、図形などの可視情報（表示画像）を必要に応じて表示することができる。また、表示ユニット３にはバックライトのような照明用の光源が設けられており、表示器が表示した可視情報を光束として投射するようになっている。

透明カバー４は、透光性を有するとともに下向きに凸の曲面を有する長方形状の面材であって、筐体２１によって車両前方側に向かって前下がりに支持されている。

ベゼル体５は、その中央に開口部５１を有するとともに外縁部５２がインストルメントパネルＩに連続して設けられ、インストルメントパネルＩに支持されている。開口部５１は、透明カバー４の端縁に沿った矩形状の端縁５１Ａを有し、透明カバー４を透過した表示画像Ｇ１を通過させるようになっている。外縁部５２は、インストルメントパネルＩの表面Ｉａと同一高さで段差なく連続し、インストルメントパネルＩとの間に隙間が生じないように取り付けられている。

また、ベゼル体５は、図４、５に示すように、外縁部５２から開口部５１の端縁５１Ａに向かって下がり勾配となる枠表面部（表面部）５３を有し、この枠表面部５３は、外縁部５２から開口部５１の端縁５１Ａに向かうにしたがい下がり勾配が徐々に大きくなる上向き凸な曲面状に形成され、すなわち、ベゼル体５は、その表面全体が中央部の開口部５１に向かって下がるすり鉢状に形成されている。さらに、ベゼル体５は、車両前方側に位置する前枠部５Ａと、左右に位置する一対の横枠部５Ｂと、車両後方側に位置する後枠部５Ｃと、を有して平面視略矩形環状に形成されている。

このようなベゼル体５は、適宜な厚みを有した熱可塑性樹脂からなり、例えば射出成形によって成形されている。この熱可塑性樹脂は、光を透過する半透過性材料であり、成形後の透過率が２０％程度のものが好ましい。さらに、ベゼル体５の枠表面部５３には、図１、５に示すように、外縁部５２から開口部５１の端縁５１Ａに向かって徐々に明度が低下する表面色としてのグラデーション５４が設けられている。このグラデーション５４は、枠表面部５３にグラデーション塗装を施すことによって構成されるか、又は、枠表面部５３にグラデーションフィルムを貼付することによって構成されている。

このようなグラデーション５４の外縁部５２側は、インストルメントパネルＩの表面Ｉａと色味及び光沢度が同等となるような表面色及び質感とされている。これにより、図３に示すフロントガラスＦに映りこんだ反射像として、インストルメントパネルＩの反射像Ｉｒと、ベゼル体５の反射像５ｒとは、それぞれの明るさが揃えられている。また、グラデーション５４の開口部５１側は、外縁部５２よりも明度が低下する、即ち、暗い色味になっているので、図３に示すフロントガラスＦに映りこんだ反射像として、ベゼル体５の反射像５ｒは、内側の透明カバー４の反射像４ｒ及び表示画像Ｇ２に向かって徐々に暗く視認されるようになっている。

ベゼル体５の前枠部５Ａは、図４に示すように、車両前方側に向かって裏側が開放して設けられており、この前枠部５Ａの下側に導光部材６が設けられている。導光部材６は、車両前方側のフロントガラスＦから入射した外光を内部で反射させ、前枠部５Ａの裏面に向かって照射するプリズムであり、照射する光が拡散して均一な分散光となるように複数の反射面を有した適宜な多角形断面を有して形成されている。また、導光部材６の底面には、鋸歯状の凹凸が形成されており、導光部材６内部で反射する光を拡散させることで、前枠部５Ａに照射する光の照度にムラが生じにくくなっている。

導光部材６を支持する支持部材２４は、金属板などから構成され、導光部材６側の表面が鏡面とされ、導光部材６から出射する光を導光部材６に向かって反射するように構成されている。このようにベゼル体５の前枠部５Ａの下方に導光部材６及び支持部材２４が設けられていることで、フロントガラスＦから入射した外光は、導光部材６の内部で反射、拡散されるとともに、一部が支持部材２４により反射され、導光部材６の上面から分散光として前枠部５Ａの裏面に向かって照射される。照射された分散光は、半透過性を有するベゼル体５の前枠部５Ａを透過し、前枠部５Ａの上方に出射されることで、前枠部５Ａにおける枠表面部５３が明るく見えるようになる。

ベゼル体５の横枠部５Ｂは、図５に示すように、左右のインストルメントパネルＩに外縁部５２が当接して設けられ、この外縁部５２において、横枠部５Ｂの枠表面部５３とインストルメントパネルＩの表面Ｉａとは、互いの表面同士が段差なく連続して設けられている。このように枠表面部５３とインストルメントパネルＩの表面Ｉａと滑らかに連続して設けられているので、図３に示すフロントガラスＦに映りこんだ反射像として、インストルメントパネルＩの反射像Ｉｒとベゼル体５の反射像５ｒとの境界におけるコントラストが抑制されている。

以上のような本実施形態の車両用表示装置１において、フロントガラスＦに映りこんだ反射像は、図３に示すように、中心側に位置する表示画像Ｇ２に向かって、外側からインストルメントパネルＩの反射像Ｉｒ、ベゼル体５の反射像５ｒ、及び透明カバー４の反射像４ｒの順で並ぶとともに徐々に暗くなるように搭乗者から視認される。即ち、比較的明るく視認されるインストルメントパネルＩの反射像Ｉｒから、比較的暗く視認される透明カバー４の反射像４ｒまで、徐々に明るさが低下し、その途中で急激な明るさ変化が生じず、比較的暗い透明カバー４の反射像４ｒの中に表示画像Ｇ２が浮き上がって視認されるようになっている。

各反射像Ｉｒ，５ｒ，４ｒの明るさは、前述したように、インストルメントパネルＩの表面Ｉａの光沢度や色味、ベゼル体５の枠表面部５３のグラデーション５４の明度、ベゼル体５の樹脂材料や厚みによる透過率、前枠部５Ａ裏面に対する導光部材６からの照射光の強さや方向、透明カバー４の材質や曲率、傾き角度など、各部の形状、寸法、材質の組み合わせによって設定される。ここで、インストルメントパネルＩの形状やフロントガラスＦの角度や曲率は、車種によって異なり、また同一車種であってもインストルメントパネルＩの表面Ｉａの仕上げ（凹凸や色）が異なることもある。従って、個々のインストルメントパネルＩやフロントガラスＦに応じて、ベゼル体５や透明カバー４の形状、寸法、材質、表面処理、グラデーション５４の色や明度等を設定することとなる。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、フロントガラスＦに映りこんだ反射像として、インストルメントパネルＩの反射像Ｉｒ、ベゼル体５の反射像５ｒ、及び透明カバー４の反射像４ｒは、中心側に位置する表示画像Ｇ２に向かって徐々に暗くなるように搭乗者から視認されるので、コントラストの急激な変化が抑制され、いずれかの反射像Ｉｒ，５ｒ，４ｒが目立つことがなく、搭乗者に与える違和感を軽減することができる。従って、比較的暗い透明カバー４の反射像４ｒの中に表示画像Ｇ２が浮き上がって視認されることとなり、表示画像Ｇ２の虚像Ｇ３の視認性を向上させることができる。

ベゼル体５の枠表面部５３とインストルメントパネルＩの表面Ｉａとが段差なく滑らかに連続して設けられているので、その境界部におけるコントラス変化を抑制することができ、フロントガラスＦに映る反射像Ｉｒ，５ｒの違和感を軽減することができる。さらに、枠表面部５３が上向き凸な曲面状に形成され、その外縁部５２側の勾配が緩やかに形成されているので、外縁部５２とインストルメントパネルＩとがスムーズに連続することから、フロントガラスＦに映るベゼル体５の反射像５ｒの明るさ変化を緩やかにすることができ、搭乗者に与える違和感をさらに軽減することができる。

また、ベゼル体５の枠表面部５３が開口部５１に向かって徐々に深くなることで、開口部５１に近い部分に外光が当たりにくくなったり、その部分からの反射光がフロントガラスＦに向かいにくくなったりする。このため、ベゼル体５の反射像５ｒが開口部５１に近づくほど暗くなるという形状によるグラデーション効果が得られ、グラデーション５４と合わせることで、外縁部５２から開口部５１に至る反射像５ｒの明るさ変化の設定幅を広げることができる。ベゼル体５が半透過性材料を用いて形成されるとともに、このベゼル体５の前枠部５Ａの下側に導光部材６が設けられ、導光部材６から照射された光が前枠部５Ａの表面側に透過して前枠部５Ａの表面が明るくなることで、前枠部５Ａの部分の反射像が暗くなりすぎることが抑制できる。

インストルメントパネルＩとは別体のベゼル体５の枠表面部５３にグラデーション５４が設けられているので、インストルメントパネルＩにグラデーションを形成する必要がなくなり、グラデーション５４を施す加工対象がベゼル体５に限定されることで、加工手間や加工コストを低減させることができる。また、枠表面部５３にグラデーション塗装を施すか、又は、枠表面部５３にグラデーションフィルムを貼付することによってグラデーション５４が構成されるので、ベゼル体５の素材に関わらずに所定の明度変化を有するグラデーション５４を設けることができる。さらには、車両用表示装置１を車両に組み付けた後にグラデーション５４を設けたり、既存の車両に搭載された車両用表示装置１に対してグラデーション５４を設けたりすることもできる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、インストルメントパネルＩとは別体で形成されたベゼル体５の枠表面部５３を表面部としたが、これに限らず、表面部がインストルメントパネルＩの表面Ｉａの一部に形成されたものであってもよい。この場合には、ベゼル体５は省略され、インストルメントパネルＩの一部に開口部を形成するとともに、この開口部の周辺を表面部とし、開口部に向かって徐々に明度が低下する表面色を設ければよい。

また、枠部は、前記実施形態のベゼル体５のように、開口部５１に向かって下がり勾配を有したすり鉢状に形成されたものに限らず、インストルメントパネルの表面と略フラットに形成されたものでもよいし、下がり勾配ではなく開口部に向かって上り勾配を有して形成されたものでもよい。さらに、前記実施形態では、透過部としての透明カバー４が車両前方側に向かって前下がりに設けられていたが、これに限らず、透過部が略水平に設けられていてもよいし、前上がりや左右に傾斜して設けられていてもよい。

また、前記実施形態では、枠部としてのベゼル体５が半透過性材料から形成され、光透過性を有して構成され、その前枠部５Ａの下側に照射手段としての導光部材６が設けられていたが、枠部は光透過性を有していなくてもよく、この場合には照射手段が省略できる。また、照射手段は、前枠部５Ａの下側に設けられるものに限らず、横枠部５Ｂ及び後枠部５Ｃを含んだベゼル体５全体の下側に設けられていてもよいし、前枠部５Ａ、横枠部５Ｂ及び後枠部５Ｃのうちの少なくともいずれかの下側に設けられていればよい。さらに、照射手段は、外光を入射、透過、反射させて照射する導光部材６に限らず、電力によって発光する発光装置や外光を感知するセンサー等を含んで構成されてもよい。

また、前記実施形態では、枠表面部５３にグラデーション塗装を施すか、又は、枠表面部５３にグラデーションフィルムを貼付することによってグラデーション５４が構成されていたが、表面部の表面色としては、塗装やフィルムによって構成されたものに限らず、枠表面部５３の明るさによって構成されるものであってもよい。その一例としては、図６に示すように、ベゼル体５の板厚が開口部５１に向かって徐々に厚くなるように形成され、これによりベゼル体５を透過する光の量が調整され、外縁部５２側に多くの光を透過させ、開口部５１側を透過する光量を抑える構成が採用可能である。この構成によれば、枠表面部５３において、外縁部５２側が相対的に明るくなり、開口部５１側が相対的に暗くなり、即ち開口部５１側に向かって枠表面部５３の明度を徐々に低下させることができる。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

１ 車両用表示装置
２ 画像投影機
３ 表示ユニット（投射部）
４ 透明カバー（透過部）
５ ベゼル体（枠部）
６ 導光部材（照射手段）
５１ 開口部
５３ 枠表面部（表面部）
５４ グラデーション（表面色）
Ｆ フロントガラス
Ｇ１ 表示画像
Ｇ３ 虚像
Ｉ インストルメントパネル

Claims (5)

1. インストルメントパネルに設けられるとともにフロントガラスに向けて表示画像を投影し、該フロントガラスに反射した前記表示画像の虚像を搭乗者に視認させる車両用表示装置であって、
   前記インストルメントパネルの内部側に設けられて前記表示画像を投射する投射部と、
   前記投射部から投射された表示画像を前記フロントガラスに向かって透過させる透過部と、
   前記透過部を透過した前記表示画像を通過させる開口部から径方向外方に広がる表面部と、を備え、
   前記表面部は、前記開口部から離れた位置から該開口部に向かって徐々に明度が低下する表面色を有して構成されていることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記表面部は、前記開口部に向かって徐々に下がり勾配が大きくなる上向き凸な曲面状に形成され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. 前記表面色は、前記表面部にグラデーション塗装を施して構成されるか、又は、前記表面部にグラデーションフィルムを貼付して構成されてい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. 前記開口部を有し、前記インストルメントパネルに組み付けられるとともに外縁部が該インストルメントパネルに連続するように形成された枠部をさらに備え、該枠部に前記表面部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用表示装置。
5. 前記枠部は、光を透過する半透過性材料を用いて板状に形成され、該枠部の裏側には、該枠部に向かって光を照射する照射手段が設けられ、
   前記枠部の板厚が前記開口部に向かって徐々に厚くなるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用表示装置。

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