JP6428431B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のインストルメントパネルに搭載される車両用表示装置に関する。

従来、車両のインストルメントパネルに搭載される車両用表示装置が知られている。特許文献１の車両用表示装置は、視認側に向きを固定されて実像表示する固定表示部として、指針による表示を行なうようになっている。そして、像源から画像の光が入射し得る電動可倒ミラーの向きを変える。これにより、固定表示部とは重ならずにずれた位置のマルチ表示スクリーンから視認側に対して画像を表示したり、固定表示部よりも上部に位置するウインドシールドに光を反射させて画像を虚像表示するようになっている。

特開平６−２５５３９８号公報

特許文献１では、ウインドシールドに光を反射させた虚像表示が固定表示部よりも上部になされるので、視認者が視認する前景と表示との間の視線移動負荷が軽減されるが、ウインドシールドでの反射により輝度が劣化してしまう。

また、像源とは別個の電動可倒ミラーの体格によって、装置が大型化してしまう。加えて、固定表示部とマルチ表示スクリーンとが互いに重ならずにずれた位置であるため、マルチ表示スクリーンの分、装置の視認側の表面積が大きくなってしまう。これらの原因により、車両への搭載性を十分に向上させることが困難であった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、搭載性と視認性とを両立する車両用表示装置を提供することにある。

本発明は、車両のインストルメントパネル（１）に搭載される車両用表示装置であって、
視認側に向きを固定されて実像表示する固定表示部（１０）と、
固定表示部よりも視認側に重なって位置すると共に、固定表示部の表示を透過させる光学部材（４０，２４０）と、
画像として光を射出する射出面（２２）を有すると共に、回転可能に形成される画像パネル（２０）とを備え、
画像パネルは、
光学部材に向かう方向を射出面の向きとし、光学部材に画像の光を反射させて視認側に対して画像を虚像表示する第１姿勢（Ｐ１）と、
第１姿勢からの回転により、固定表示部よりも上部であって、かつインストルメントパネルの上部に位置すると共に、視認側を射出面の向きとし、視認側に対して画像を実像表示する第２姿勢（Ｐ２）とをとることを特徴とする。

このような発明によると、光学部材は、視認側に向きを固定されて実像表示する固定表示部よりも視認側に重なって位置し、固定表示部の表示を透過させる。そして、光学部材に向かう方向を射出面の向きとする第１姿勢の画像パネルは、光学部材に画像の光を反射させることで、視認側に対して画像を虚像表示する。このような固定表示部による実像表示と、画像パネルによる虚像表示とが互いに重なった箇所から表示される。したがって、装置の視認側の表面積を抑制しつつ、重なった箇所における情報の集約によって視線移動負荷が軽減される。また、第１姿勢から回転された第２姿勢の画像パネルは、固定表示部よりも上部に位置すると共に、視認側を射出面の向きとし、視認側に対して画像を実像表示する。固定表示部よりも上部において、画像パネルから直接なされる実像表示によれば、車両の前景からの視線移動負荷が軽減されると共に、輝度の劣化を抑制することができる。以上により、搭載性と視認性とを両立する車両用表示装置を提供することができる。

なお、括弧内の符号は、記載内容の理解を容易にすべく、後述する実施形態において対応する構成を例示するものに留まり、発明の内容を限定することを意図したものではない。

第１実施形態における車両用表示装置を示す斜視図であって、画像パネルが第１姿勢をとる場合を示す図である。 第１実施形態における車両用表示装置を示す斜視図であって、画像パネルが第２姿勢をとる場合を示す図である。 第１実施形態における車両用表示装置を示す断面図であって、画像パネルが第１姿勢をとる場合を示す図である。 第１実施形態における車両用表示装置を示す断面図であって、画像パネルが第２姿勢をとる場合を示す図である。 第１実施形態における車両用表示装置の概略的な構成を示すブロック図である。 第１実施形態において、第１姿勢の画像パネルによる虚像表示及び固定表示部による実像表示の重なり表示を示す正面図であって、表示レイアウトＬ１の場合を示す図である。 第１実施形態において、第１姿勢の画像パネルによる虚像表示及び固定表示部による実像表示の重なり表示を示す正面図であって、表示レイアウトＬ２の場合を示す図である。 第２実施形態における図１に対応する図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における車両用表示装置１００は、図１，２に示すように、車両のインストルメントパネル１に搭載され、固定表示部１０と画像パネル２０とが協働して、視認側に対して表示を行なう。表示される情報としては、例えば車両の速度、エンジン回転数、燃料残量、エンジン冷却水の水温、電動モータの電流値、シフトチェンジ、オド・トリップメータ等の車両の状態量、あるいは、例えば警報、道路情報、視界補助情報、電子メール等の各種情報が挙げられる。

車両用表示装置１００が搭載されるインストルメントパネル１よりも車両上側には、車両のウインドシールド２が設置されている。ウインドシールド２は、透光性のガラスないしは合成樹脂により形成されており、車両の座席に着席する視認者（例えば運転者）は、当該ウインドシールド２を通して道路及び道路標識等を含む前景を視認すると共に、前景からの視線移動によって車両用表示装置１００を視認することとなる。

ここで、車両上側とは、車両が平地を走行するとき又は平地に停止するときに、重力が生ずる方向とは反対となる側を示す。

また、インストルメントパネル１には、車両上側に対して開口する開口部１ａが形成されている。開口部１ａは、画像パネルに合わせた矩形状に開口している。

このような車両用表示装置１００の構成を、さらに図３〜５も用いて、以下に詳細に説明する。車両用表示装置１００は、固定表示部１０、光学部材４０、画像パネル２０、回転機構３０、及び制御部６０を備えている。なお、図５は、概略的な構成を示すものであり、各要素の形状及び位置関係を厳密に示すものではない。

固定表示部１０は、図１〜５に示すように、インストルメントパネル１に位置し、表示板１２、及び指針１６ａ，１６ｂを有している。表示板１２は、一般的に文字板とも呼ばれており、例えば透光性樹脂の板状基材に透光性の印刷層又は遮光性の印刷層が形成された平板状を呈している。表示板１２は、視認側における表示面１２ａの向きをインストルメントパネル１に対して固定して配置されている。そして、透光性の印刷層が目盛及び文字の形状をなすことで、各指標１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが形成されている。各指標１２ｂ〜ｄは、視認側とは反対側である背面側から指標用バックライト部１４（図５を参照）を用いて照明されることで、点灯表示されるようになっている。指標として、指針１６ａの周囲に円周状の円周指標１２ｂが形成されている（図６，７も参照）。また、指針１６ｂの周囲に、円周状の円周指標１２ｃ、及び部分円周状の部分指標１２ｄが形成されている（図６，７も参照）。部分指標１２ｄは、円周指標１２ｂに近い側が一部欠けた部分円周状となっている。そして各指標１２ｂ〜ｄは、制御部６０により指標用バックライト部１４を制御されて、それぞれ個別に点灯又は消灯の切り換えが可能となっている。

各指針１６ａ〜ｂは、表示板１２よりも視認側において配置される針状部材である。本実施形態の指針１６ａ〜ｂは、互いに左右に並んで配置されている。表示板１２よりも背面側に設けられ、制御部６０により制御される指針用ステッピングモータ１８ａ，１８ｂ（図５を参照）の駆動により、各指針１６ａ〜ｂは、表示板１２を貫通して設けられる回転軸１７ａ，１７ｂの周りに回動するようになっている。各指針１６ａ〜ｂの先端が点灯表示された指標１２ｂ〜ｄを指示することにより、固定表示部１０は、視認側に向きを固定されて実像表示を行なうことが可能となっている。

光学部材４０は、図１〜５に示すように、透光性の合成樹脂ないしはガラス等からなる板状基材の表面に、透過率及び反射率を調整する薄膜を形成してなる部材である。光学部材４０は、固定表示部１０よりも視認側において固定表示部１０と重なって位置し、表示板１２に対して表面を傾斜した姿勢で配置されている。第１実施形態では、光学部材４０は、平面板状に形成され、表示板に対して４５°傾斜している。固定表示部１０の実像表示は、光学部材４０を透過するようになっている。

図１〜５に示す画像パネル２０は、画像として光を射出する射出面２２を有する液晶パネルである。特に本実施形態では、画像パネル２０として、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、ＴＦＴ）を用い、射出面２２に沿った２次元方向に配列された複数の液晶画素から形成されるアクティブマトリクス型の液晶パネルが採用されている。画像パネル２０には、光源（例えば発光ダイオード）及び導光板を有する内臓バックライトが射出面２２の裏側に内蔵されている。制御部６０により内臓バックライトからの光の透過率が液晶画素毎に制御されることで、画像パネル２０は、射出面２２を通じて、画像として光を射出することが可能となっている。

また、画像パネル２０は、特に図５に示すように、その一辺の縁部に回転軸２４を有している。回転軸２４は、固定表示部１０の上端部の近傍に配置され、両端をケーシングに回転可能に保持されている。そして、画像パネル２０は、回転機構３０の駆動によって回転軸２４まわりに回転可能となっている。

また、画像パネルの射出面とは反対側の面は、インストルメントパネル１と質感を合わせて形成されている。

回転機構３０は、図５に示すように、回転用ステッピングモータ３２、伝達ギア部３４を有している。制御部６０の制御により回転用ステッピングモータ３２のモータ軸が回転すると、伝達ギア部３４を通じて画像パネル２０の回転軸２４が回転させられる。

図５に示す制御部６０は、ＣＰＵ及びメモリ等からなる電子回路を主体として構成されている。ＣＰＵは、メモリに記憶されているコンピュータプログラムを実行することで、各種処理を実施可能となっている。

制御部６０は、車両のＥＣＵ等と通信可能となっており、車両の速度、並びにその他の車両の状態量及び各種情報を取得可能となっている。また、制御部６０は、固定表示部１０、画像パネル２０、回転機構３０と電気的に接続されている。これにより制御部６０は、固定表示部１０の表示、及び画像パネル２０の表示を制御すると共に、回転機構３０を介して画像パネル２０の姿勢を制御するようになっている。ここで、画像パネル２０は、第１姿勢Ｐ１及び第２姿勢Ｐ２をとるようになっている。

図１，３に示すように、第１姿勢Ｐ１をとる画像パネル２０は、インストルメントパネル１の開口部１ａを塞いでいる。これと共に、画像パネル２０は、光学部材４０に向かう方向を射出面２２の向きとしている。より詳細には、特に図３に示すように、画像パネル２０の射出面２２と光学部材４０の視認側を向く表面とは、９０°未満である対向角度（本実施形態では４５°）を互いになして対向する位置関係となっている。射出面２２の画像の光が光学部材４０の視認側を向く表面に反射されることで、画像パネル２０は、光学部材４０を介して視認側に対して画像を虚像表示するようになっている。第１実施形態では、指針１６ａ〜ｂに奥行きを合わせた位置ＰＶに、虚像が視認される。

ここで、第１姿勢Ｐ１の画像パネル２０による虚像表示と、固定表示部１０による実像表示とは、互いに重なる重なり表示として表示されることとなる。

このような第１姿勢Ｐ１の画像パネル２０は、回転軸２４まわりの光学部材４０とは反対側に例えば９０°回転することで、第２姿勢Ｐ２をとるようになる。

図２，４に示すように、第２姿勢Ｐ２をとる画像パネル２０は、固定表示部１０よりも車両上側となる上部に位置すると共に、視認側を射出面２２の向きとしている。こうして画像パネル２０は、視認側に対して画像を実像表示する。すなわち、上下に並んだ画像パネル２０と固定表示部１０がそれぞれ視認側に対して実像表示する。

なお、図３，４において、固定表示部１０及び画像パネル２０の光の方向を、それぞれ破線の矢印で模式的に示した。

制御部６０は、所定の条件によって第１姿勢Ｐ１及び第２姿勢Ｐ２を切り換える。所定の条件として、例えば車両の速度が設定速度（例えば８０ｋｍ／ｈ）以上である場合、画像パネル２０が第２姿勢Ｐ２をとり、当該設定速度未満である場合、画像パネル２０が第１姿勢Ｐ１をとるようにする。また、視認者の手動操作を所定の条件としてもよい。

以下では、第１姿勢Ｐ１の画像パネル２０による虚像表示及び固定表示部１０による実像表示の重なり表示について、図６，７を用いて、さらに詳細に説明する。制御部６０は、表示レイアウトＬ１、及び表示レイアウトＬ２を含む複数の表示レイアウト間で、重なり表示を互いに切り換えることが可能となっている。

図６に示す表示レイアウトＬ１では、指針１６ａが、点灯する円周指標１２ｂを指示することで、車両の速度が実像表示されている。指針１６ｂが、点灯する円周指標１２ｃを指示することで、エンジン回転数が実像表示されている。部分指標１２ｄは、消灯されている。円周指標１２ｂと円周指標１２ｃとの間の虚像表示スペース７１において、上下に長い画像が虚像表示されている。本レイアウトＬ１における画像では、シフトチェンジ、燃料残量、オド・トリップメータ等が虚像表示されている。

図７に示す表示レイアウトＬ２では、指針１６ａが、点灯する円周指標１２ｂを指示することで、車両の速度が実像表示されている。指針１６ｂが、点灯する部分指標１２ｄを指示することで、電動モータの電流値が実像表示されている。円周指標１２ｃは、消灯されている。表示レイアウトＬ１の場合よりも広い円周指標１２ｂと部分指標１２ｄとの間の虚像表示スペース７２において、左右に長い画像が虚像表示されている。本レイアウトＬ２における画像では、シフトチェンジ、燃料残量、オド・トリップメータ等に加え、受信メールの内容が虚像表示されている。

なお、その他の表示レイアウトとして、図１に示すような固定表示部１０の実像表示と画像パネル２０の虚像表示が重複して視認される表示レイアウトも用意されている。

（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に説明する。

第１実施形態によると、光学部材４０は、視認側に向きを固定されて実像表示する固定表示部１０よりも視認側に重なって位置し、固定表示部１０の表示を透過させる。そして、光学部材４０に向かう方向を射出面２２の向きとする第１姿勢Ｐ１の画像パネル２０は、光学部材４０に画像の光を反射させることで、視認側に対して画像を虚像表示する。このような固定表示部１０による実像表示と、画像パネル２０による虚像表示とが互いに重なった箇所から表示される。したがって、装置１００の視認側の表面積を抑制しつつ、重なった箇所における情報の集約によって視線移動負荷が軽減される。また、第１姿勢Ｐ１から回転された第２姿勢Ｐ２の画像パネル２０は、固定表示部１０よりも上部に位置すると共に、視認側を射出面２２の向きとし、視認側に対して画像を実像表示する。固定表示部１０よりも上部において、画像パネル２０から直接なされる実像表示によれば、車両の前景からの視線移動負荷が軽減されると共に、輝度の劣化を抑制することができる。以上により、搭載性と視認性とを両立する車両用表示装置１００を提供することができる。

また、第１実施形態によると、光学部材４０は、平面板状に形成される。平面板状の光学部材４０に画像の光を反射させることで、表示される虚像における歪曲等の収差の発生が抑制され、さらには画像パネル２０上の画像の解像度が虚像において劣化することも抑制されるので、視認性をさらに向上させることができる。

（第２実施形態）
図８に示すように、本発明の第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第２実施形態の車両用表示装置２００における光学部材２４０は、第１実施形態と同様に、透光性の合成樹脂ないしはガラス等からなる板状基材の表面に、薄膜を形成してなる部材である。光学部材２４０は、固定表示部１０よりも視認側に重なって位置し、表示板１２に対して表面を傾斜した姿勢で配置されている。

第２実施形態では、光学部材２４０は、中心部が固定表示部１０側に凹む曲面板状に形成されており、その板厚は、中心部、外周部にかかわらず実質均一となっている。このような光学部材２４０の形状により、固定表示部１０の実像表示は、その倍率変化を抑制されつつ、光学部材２４０を透過して表示されるようになっている。

第１姿勢Ｐ１において、射出面２２の画像の光が光学部材２４０の視認側を向く表面に反射されることで、第１実施形態と同様に画像パネル２０は、光学部材２４０を介して視認側に対して画像を虚像表示するようになっている。ここで、光学部材２４０の視認側を向く表面が固定表示部１０側に凹んでいることで、虚像は拡大されて、視認者に視認されることとなる。

以上説明した第２実施形態においても、画像パネル２０は、第１姿勢Ｐ１と、第２姿勢Ｐ２とをとる。したがって、共通する構成については、第１実施形態に準じた作用効果を奏することが可能となる。

また、第２実施形態によると、光学部材４０は、中心部が固定表示部１０側に凹む曲面板状に形成される。中心部が固定表示部１０側に凹む曲面板状の光学部材４０に画像の光を反射させることで、射出面２２のサイズに対して虚像を拡大して表示することができるので、搭載性と視認性とを両立することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に、変形例１としては、光学部材４０は、全体をスモーク調に着色された合成樹脂ないしはガラス等により形成されることで、固定表示部１０の表示を透過させるものであってもよい。

変形例２としては、固定表示部１０として、液晶パネルないしは有機ＥＬパネル等の画像表示ユニットが採用されていてもよい。

変形例３としては、画像パネルとして、透過型有機ＥＬパネルが採用されていてもよい。これによれば、画像パネル２０が、第２姿勢Ｐ２において、固定表示部１０よりも上部に位置すると共に、視認側を射出面２２の向きとし、視認側に対して画像を実像表示する場合に、視認者は、当該ウインドシールド２及び画像パネル２０を通して前景を視認することができる。

１ インストルメントパネル、１０ 固定表示部、２０ 画像パネル、２２ 射出面、４０，２４０ 光学部材、１００，２００ 車両用表示装置、Ｐ１ 第１姿勢、Ｐ２ 第２姿勢

Claims (4)

1. 車両のインストルメントパネル（１）に搭載される車両用表示装置であって、
   視認側に向きを固定されて実像表示する固定表示部（１０）と、
   前記固定表示部よりも視認側に重なって位置すると共に、前記固定表示部の表示を透過させる光学部材（４０，２４０）と、
   画像として光を射出する射出面（２２）を有すると共に、回転可能に形成される画像パネル（２０）とを備え、
   前記画像パネルは、
   前記光学部材に向かう方向を前記射出面の向きとし、前記光学部材に前記画像の光を反射させて視認側に対して前記画像を虚像表示する第１姿勢（Ｐ１）と、
   前記第１姿勢からの回転により、前記固定表示部よりも上部であって、かつ前記インストルメントパネルの上部に位置すると共に、視認側を前記射出面の向きとし、視認側に対して前記画像を実像表示する第２姿勢（Ｐ２）とをとることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記光学部材（４０）は、平面板状に形成され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. 前記光学部材（２４０）は、中心部が前記固定表示部側に凹む曲面板状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
4. 前記インストルメントパネルには、車両上方側に対して開口する開口部（１ａ）が形成され、
   前記画像パネルが前記第１姿勢をとることで前記開口部が塞がれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の車両用表示装置。

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