JP7077937B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本明細書では、車両に搭載され、各種画像を表示する車両用表示装置を開示する。

従来から、車両内において各種画像を表示する車両用表示装置が広く知られている。従来、車両用表示装置としては、液晶パネルや有機ＥＬパネルを有したものが多かった。また、一部では、内装パネルの裏側から画像を表す光を照射する、いわゆる、リヤプロジェクタ式の車両用表示装置が提案されている。かかるリヤプロジェクタ式の表示装置によれば、表示面であるスクリーン（内装パネル）が三次元的に弯曲または屈曲していても映像を映すことができ、表示面の自由度が向上する。

特許文献１には、こうしたリヤプロジェクタ式の車両用表示装置が開示されている。特許文献１において、プロジェクタは、画像を表す投影光をスクリーン（内装パネル）に向けて反射させる反射部を有しており、この反射部を介して投影光をスクリーンに照射している。かかる構成とすることで、プロジェクタ本体（光源）からスクリーンまでの直線距離を低減でき、ひいては、投影光の光路上に障害物が介在しにくくなる。

特開２０１８－０７９８３８号公報

しかしながら、特許文献１では、プロジェクタ本体とスクリーンとの間に異物の侵入を防止するための部材がなかった。そのため、特許文献１の技術では、プロジェクタ本体からスクリーンまでの間である投影光の光路上に粉塵等の異物が侵入し、表示品質の低下を招くおそれがあった。

こうした問題を避けるため、プロジェクタ本体とスクリーンとの間への異物侵入を防止するカバー部材を設けることも考えられる。しかしながら、こうしたカバー部材を設けた場合、当然ながら、カバー部材の先端は、半透明のスクリーンの裏面に密着することになる。このカバー部材の先端が、プロジェクタから直接届く光により照らし出されると、スクリーンを前方から見たときに、カバー部材の先端が透けて見えてしまい、内装パネルの意匠性の低下を招くおそれがあった。

そこで、本明細書では、表示品質を高く保ちつつ、内装パネルの意匠性を高く保つことができる車両用表示装置を開示する。

本明細書で開示する表示装置は、車室内に設けられ、少なくとも一部がスクリーンとして機能する内装パネルと、前記内装パネルの背後に設けられ、前記スクリーンに向かって映像を表す投影光を照射するリヤプロジェクタと、前記リヤプロジェクタと前記スクリーンとの間において前記投影光の周囲を取り囲むことで、前記投影光の照射範囲への異物の侵入を防止するカバー部材と、前記カバー部材の先端を前記スクリーンの裏面に固定する固定部材であって、前記スクリーンの裏面に密着する固定部材と、を備え、前記カバー部材は、前記リヤプロジェクタの光源と前記固定部材の少なくとも一部とを結ぶ直線よりも内側に突出して、前記投影光の照射範囲を絞る絞り部を有する、ことを特徴とする。

カバー部材を設けることで照射範囲内への異物の侵入が防止され、高い表示品質を保つことができる。また、カバー部材に絞り部を設けることで、固定部材に、光源からの光が直接当たらなくなるため、スクリーンの表側から固定部材が透けて見えることが効果的に防止される。結果として、上記の構成によれば、表示品質を高く保ちつつ、内装パネルの意匠性を高く保つことができる。

この場合、前記絞り部は、前記光源からみて手前側３／４の範囲内に設けられていてもよい。

かかる構成とすることで、固定部材の透けをより確実に防止できる。

また、前記スクリーンの少なくとも一方向の端部は、前記スクリーンの外側範囲とシームレスに繋がっており、前記絞り部は、前記固定部材のうち前記一方向の端部に密着する部分と前記光源とを結ぶ直線よりも内側に突出していてもよい。

かかる構成とすることで、スクリーンの外側範囲とシームレスに繋がる箇所において絞り部が透けて見えないため内装パネルのデザイン性を向上できる。

また、前記内装パネルは、複数のパネル部材を組み合わせてなるインストルメントパネルであり、前記スクリーンの上下端部は、前記パネル部材の繋ぎ目近傍に位置しており、前記カバー部材のうち前記投影光の照射範囲の上下に配される面には、前記絞り部がなくてもよい。

かかる構成とした場合、スクリーンの上下端は、パネル部材の繋ぎ目に近いため、固定部材が透けても目立たない。そして、上下の面に絞り部を設けないため、上下の面の構成を簡易化できる。

本明細書で開示する表示装置によれば、表示品質を高く保ちつつ、内装パネルの意匠性を高く保つことができる。

表示装置が組み込まれた車両のインストルメントパネルを助手席側から見た図である。 図１におけるＡ－Ａ線での端面図である。 図１におけるＢ－Ｂ線での端面図である。

以下、図面を参照して車両用の表示装置１０の構成について説明する。図１は、表示装置１０が組み込まれた車両のインストルメントパネル（以下「インパネ１２」という）を、助手席側から見た図である。また、図２は、図１におけるＡ－Ａ線での端面図であり、図３は、図１におけるＢ－Ｂ線での端面図である。

本例の表示装置１０は、車室に設けられた内装パネルの一部をスクリーン２２として使用するものである。具体的には、車室の前端近傍に設けられたインパネ１２の一部をスクリーン２２として使用する。インパネ１２は、周知の通り、運転席、助手席の前に広がる内装パネルである。このインパネ１２は、樹脂等からなるパネル部材である。こうしたインパネ１２は、単一のパネル部材で構成されてもよいし、複数のパネル部材を組み合わせて構成されてもよい。本例では、図２に示す通り、インパネ１２は、少なくとも、車室内に対向するフロントパネル１４と、フロントパネル１４の上端から斜め上方向に延びるアッパーパネル１６と、フロントパネル１４の下端から斜め下方向に延びるロアパネル１８と、を有している。

インパネ１２全体は、車幅方向および高さ方向の両方に沿って弯曲した自由曲面である。インパネ１２のうち運転席の前方には、速度メーター等の計器類（図示せず）が、組み込まれる。また、計器類の近傍には、運転手によりハンドリングされるハンドル２０が取り付けられている。また、インパネ１２には、エアコンの吹き出し口、スピーカの出力口等（図示せず）を構成するための凹凸や孔も存在している。

さらに、インパネ１２のうち助手席の前方には、当該助手席側に突出する棚３６が取り付けられている。この棚３６は、助手席に座った乗員が、飲み物などの荷物を置くスペースとして利用できる。棚３６は、車幅方向に長尺で、その一部が、後述するスクリーン２２に一部侵入している。この棚３６は、後述するプロジェクタ２４からの投影光を遮る構造体として機能するが、これについては、後述する。

インパネ１２のうち助手席の前方部分は、表示装置１０のスクリーン２２として機能する。図１において、クロスハッチング箇所は、スクリーン２２を示している。図１から明らかな通り、本例において、スクリーン２２は、略四角形となっている。このスクリーン２２の幅方向両端の近傍には、パネル部材同士の繋ぎ目はなく、スクリーン２２の幅方向両端は、当該スクリーン２２の外側範囲とシームレスに繋がっている。一方、スクリーン２２の上下方向両端は、フロントパネル１４と、アッパーパネル１６またはロアパネル１８との繋ぎ目に近接している。なお、記述した通り、インパネ１２全体は、幅方向および高さ方向の双方に沿って弯曲しているため、スクリーン２２も幅方向および高さ方向に沿って弯曲した、換言すれば、三次元的に弯曲または屈曲した自由曲面となっている。

ここで、映像を表示する手段としては、従来は、液晶パネルや有機ＥＬパネルが多用されていた。しかしながら、液晶パネルや有機ＥＬパネルは、本例のように三次元的に弯曲または屈曲した自由曲面に形成することは困難であった。そこで、本例の表示装置１０は、スクリーン２２の背後に設けられたプロジェクタ２４で、当該スクリーン２２に映像を示す光を照射するリヤプロジェクタ方式としている。かかる構成とすることで、三次元的に弯曲または屈曲した自由曲面や、エアコン吹き出し口等を構成するための凸凹が存在する凸凹面であっても、映像を表示することができる。

リヤプロジェクタ方式では、プロジェクタ２４から照射された投影光がスクリーン２２を透過するとともに散乱することで、乗員が画像を視認できる。そのため、スクリーン２２は、プロジェクタ２４から投影される投影光を良好に透過、散乱させる一方で、運転席・助手席側から見たときにプロジェクタ２４が透けて見えない程度の不透過性を有する、すなわち半透明である必要がある。

かかる構成とするために、例えば、スクリーン２２をビニル樹脂やアクリル樹脂、ガラス等の光透過性の半透明部材で構成してもよい。また、スクリーン２２は、透明素材からなるフロントパネル１４の表面に、不透明な印刷を適度な密度で施すことで、半透明性を得るようにしてもよい。いずれにしても、スクリーン２２は、プロジェクタ２４が停止している際には、周辺のインパネ１２と同様の色調を有する一方、プロジェクタ２４が駆動して投影光が照射されれば、鮮やかな映像を映し出すことが望ましい。

インパネ１２の背後（インパネ１２よりも車両前方側）には、プロジェクタ２４が設けられている。プロジェクタ２４は、画像を投影するもの、より詳細には、スクリーン２２に向けて画像を表す投影光を投影し、当該スクリーン２２に当該投影光による画像を映すものである。このプロジェクタ２４は、投影光を出力する本体部２５と、当該本体部２５とスクリーン２２（フロントパネル１４）との間に跨って延びるコーンカバー３２と、を有している。

本体部２５は、ＬＥＤ素子等の光源２６や、投影する画像の原画像を形成する駆動部３０、光源２６からの光を所望の画角に広げるレンズ２８等を有している。駆動部３０は、例えば、ＣＰＵやメモリを有したマイコンや原画像を形成するマイクロディスプレイ等を含んでおり、外部機器から画像信号を受信すると、当該画像信号に応じた原画像を形成する。

光源２６は、この原画像に対応する投影光を照射する。ここで、図２における「目」のマークは、助手席に座った乗員の目の位置、すなわち、アイポイントＥＰを示している。この図２から明らかな通り、プロジェクタ２４の光源２６は、アイポイントＥＰよりも下方にある。換言すれば、光源２６は、助手席に座った乗員が見下す位置（ただし、実際にはインパネ１２で遮られて見えず）に位置している。レンズ２８は、光源２６のすぐ前に配置され、光源２６からの光を広げるとともに、光学的な歪みを補正する。

本体部２５とスクリーン２２との間には、照射範囲を取り囲むコーンカバー３２が延びている。このコーンカバー３２は、照射範囲内への粉塵等の異物の侵入を防止し、これにより表示品質を高く保つために設けられたカバー部材である。このコーンカバー３２は、例えば、樹脂等からなり、その内面は、光の反射を防ぐべく、例えば黒色塗装されている。

また、コーンカバー３２は、スクリーン２２に対応した断面形状を有し、スクリーン２２に近づくにつれ断面積が大きくなる錐状筒体である。本例において、スクリーン２２は、図１に示すように略四角形であるため、コーンカバー３２も断面略四角形の略四角錐となっている。すなわち、コーンカバー３２は、照射範囲の上側に位置する上カバー面３２ｕと、下側に位置する下カバー面３２ｄと、左側に位置する左カバー面３２ｌと、右側に位置する右カバー面３２ｒの四つの面を有している。

ここで、四つの面のうち、幅方向両側に位置する右カバー面３２ｒおよび左カバー面３２ｌは、その途中に、照射範囲を絞るように内側に張り出した絞り部４０を有している。この絞り部４０は、後述するシール部材３４に直接到達する光を遮るために設けられているが、これについては後述する。

コーンカバー３２の先端は、固定部材であるシール部材３４を介してスクリーン２２の裏面に固着される。シール部材３４は、コーンカバー３２の先端とスクリーン２２との隙間を埋めるように適度な弾性を有した材料、例えばゴムやスポンジ等からなり、スクリーン２２の裏面に接着され、密着する。

以上のようなリヤプロジェクタ式の表示装置１０の場合、スクリーン２２が弯曲や凸凹を有していても画像を表示できるため、デザインの自由度を向上できる。ただし、こうしたリヤプロジェクタ式の表示装置１０を車両に搭載した場合、光源２６から観察者までの距離が短くなるという問題がある。すなわち、車両内のスペースは限られており、プロジェクタ２４の設置スペースも限られる。そのため、プロジェクタ２４は、比較的、小型にせざるを得ず、光源２６からスクリーン２２までの距離も短くなりがちである。また、スクリーン２２を観察する観察者、すなわち、運転席や助手席に座る乗員の位置は、ほぼ一定であり、スクリーン２２から観察者までの距離も限られる。その結果、リヤプロジェクタ式の表示装置１０を車両に組み込んだ場合、光源２６から観察者までの距離が短くなりがちであった。

光源２６から観察者までの距離が短い場合、光源２６から出射された光が、直接、観察者の目に入った時に、観察者が眩しさを感じるという問題があった。こうした問題を避けるために、プロジェクタ２４の本体部２５の外側に、投影光を反射して屈曲させるミラーを複数設けることが考えられる。かかる構成とすれば、光源２６から観察者までの光路距離をかせぐことができる。そして、これにより投影光が観察者の目に入っても、観察者は、眩しさを感じにくくなる。

しかしながら、こうしたミラーを複数設けた場合、部品点数の増加や重量の増加という別の問題を招く。特に、車両用の表示装置１０において、ミラー等の光学部品を追加する場合には、車両の走行に伴う振動を受けても適切な位置を維持するような取り付け構造が必要となり、部品点数や重量のさらなる増加を招きやすかった。

そこで、本例では、スクリーン２２の一部を表側から覆う棚３６（構造体）を設けている。この棚３６は、クリップ３８等の締結手段でフロントパネル１４に締結されており、投影光を遮ることができる遮光性を有している。図２に示す通り、この棚３６は、プロジェクタ２４の光源２６の斜め上に取り付けられている。別の言い方をすると、棚３６は、光源２６とアイポイントＥＰとを結ぶ直線Ｌ１上に位置している。

かかる構成とすることで、光源２６からアイポイントＥＰに向かう光が、その途中で棚３６により遮られ、観察者の目に直接入射しない。その結果、強い光が観察者の目に入らないため、観察者が眩しさを感じることを効果的に抑制できる。つまり、スクリーン２２の一部を覆う構造体（棚３６）を設けることで、プロジェクタ２４の本体部２５の外側に複雑な光学系を設けることなく、観察者の眩しさを軽減できる。

また、本例では、投影光を遮る構造体として、棚３６を設けている。この棚３６は、上述した通り、乗員が荷物などを置くスペースとして利用でき、車両のユーティリティを向上させるものである。こうしたユーティリティを向上させる部材を、投影光を遮る構造体として用いることで、車室内のスペース効率をより向上できる。

ところで、これまでの説明から明らかな通り、フロントパネル１４の裏面のうちスクリーン２２の境界部分には、シール部材３４が密着している。また、フロントパネル１４は、その一部をスクリーン２２として利用する関係上、半透明となっている。そのため、シール部材３４に強い光が当たると、フロントパネル１４の前側から、このシール部材３４が透けて見えしまい、見栄えが悪化するおそれがあった。

そこで、本例では、左カバー面３２ｌおよび右カバー面３２ｒに絞り部４０を設け、シール部材３４に光源２６からの光が直接当たることを防止している。この絞り部４０は、既述した通り、光源２６とシール部材３４を結ぶ直線Ｌ２よりも内側に突出しており、光源２６からシール部材３４に直接向かう光を遮っている。これにより、スクリーン２２の幅方向両端に位置するシール部材３４が、光源２６からの直接光で照らし出されることが防止され、シール部材３４が透けて見えることが防止される。

ただし、絞り部４０がスクリーン２２近くに位置していると、シール部材３４の近くまで届いた光の反射光等により、シール部材３４が照らし出され、表側から透けて見えるおそれがある。そこで、本例では、スクリーン２２からやや離れた位置、具体的には、光源２６から見て手前側３／４の範囲内に絞り部４０を設けている。

なお、当然ながら、このように投影光の一部が絞り部４０により遮られるため、画像表示範囲の幅方向範囲は、絞り部４０の最も内側に突出した点と光源２６とを結ぶ直線Ｌ３によって規定され、図３におけるＷがスクリーン２２の画像表示範囲の幅方向寸法となる。

また、本例では、照射範囲の幅方向両側に設けられる左カバー面３２ｌおよび右カバー面３２ｒにのみ絞り部４０を設け、照射範囲の上下方向両側に設けられる上カバー面３２ｕおよび下カバー面３２ｄには絞り部４０を設けていない。これは、スクリーン２２の上下両端が、パネル部材同士の繋ぎ目に近接しており、スクリーン２２の上下両端に位置するシール部材３４が目立たないためである。スクリーン２２の上下両端に位置するシール部材３４が目立つ場合には、当然ながら、上カバー面３２ｕおよび下カバー面３２ｄにも絞り部４０を設ければよい。

なお、これまで説明した構成は一例であり、少なくとも、コーンカバー３２の一部に、光源２６とシール部材３４を結ぶ直線Ｌ２よりも内側に突出した絞り部４０が設けられるのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、本例では、インパネ１２の一部をスクリーン２２として利用しているが、スクリーン２２は、車室内に設けられる内装パネルであれば、他のパネルに設けられてもよい。例えば、運転席や助手席の背面パネルの一部を、後部座席に座った乗員が視認するスクリーン２２として用いてもよい。

また、本例では、左カバー面３２ｌおよび右カバー面３２ｒに絞り部４０を設けているが、絞り部４０の位置および個数は、適宜、変更されてもよい。したがって、例えば、右カバー面３２ｒにのみ絞り部４０を設け、他のカバー面は、絞り部４０のない形状としてもよい。また、逆に、四つのカバー面３２ｌ，３２ｒ，３２ｄ，３２ｕ全てに絞り部４０を設けてもよい。さらに、本例では、スクリーン２２の一部を覆って投影光を遮る構造体（棚３６）を設けているが、こうした構造体は、省略されてもよい。

１０ 表示装置、１２ インパネ、１４ フロントパネル、１６ アッパーパネル、１８ ロアパネル、２０ ハンドル、２２ スクリーン、２４ プロジェクタ、２５ 本体部、２６ 光源、２８ レンズ、３０ 駆動部、３２ コーンカバー（カバー部材）、３４ シール部材（固定部材）、３６ 棚（構造体）、３８ クリップ、４０ 絞り部。

Claims (1)

1. 車室内に設けられ、少なくとも一部がスクリーンとして機能する内装パネルと、
   前記内装パネルの背後に設けられ、前記スクリーンに向かって映像を表す投影光を照射するリヤプロジェクタと、
   前記リヤプロジェクタと前記スクリーンとの間において前記投影光の周囲を取り囲むことで、前記投影光の照射範囲への異物の侵入を防止するカバー部材と、
   前記カバー部材の先端を前記スクリーンの裏面に固定する固定部材であって、前記スクリーンの裏面に密着する固定部材と、
   を備え、前記カバー部材は、前記リヤプロジェクタの光源と前記固定部材の少なくとも一部とを結ぶ直線よりも内側に突出して、前記投影光の照射範囲を絞る絞り部を有する、
   ことを特徴とする車両用表示装置。
   

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