JP7176687B2 - vehicle display - Google Patents
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Description
本発明は、車両用表示装置に関する。 The present invention relates to a vehicle display device.
入射された光を入射方向へと反射する再帰反射部材と、入射された光の一部を反射し一部を透過する光分岐部材とを用いて、光源の像を空中に結像させる表示装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この表示装置では、光源からの光の一部を光分岐部材で反射させて再帰反射部材へと出射する。再帰反射部材で再帰反射された光の一部は、光分岐部材を透過して、光源の像を空中に結像する。以下、空中に結像される光源の像を空中像という。 A display device that forms an image of a light source in the air by using a retroreflective member that reflects incident light in the direction of incidence and a light branching member that reflects a portion of the incident light and transmits a portion of the incident light. is known (see, for example, Patent Document 1). In this display device, part of the light from the light source is reflected by the light branching member and emitted to the retroreflective member. Part of the light retroreflected by the retroreflecting member passes through the light branching member and forms an image of the light source in the air. An image of a light source formed in the air is hereinafter referred to as an aerial image.
上述の表示装置を、例えば車両の車体外部への表示に適用する場合、表示した空中像に触れようとした際等に誤って車体にぶつからないように、光分岐部材から空中像までの距離(以下、空中像の飛び出し量という)をできるだけ大きくすることが望まれる。 When the display device described above is applied to display outside the body of a vehicle, for example, the distance from the light branching member to the aerial image ( It is desired to increase the pop-out amount of the aerial image hereinafter) as much as possible.
空中像は、光分岐部材に対して光源と対称の位置に結像されるため、空中像の飛び出し量を大きくするには、光源から光分岐部材までの距離を大きくする必要があった。しかし、車両では限られたスペースに表示装置を搭載することが要求されており、装置の薄型化が要求される。 Since the aerial image is formed at a position symmetrical to the light source with respect to the light branching member, it has been necessary to increase the distance from the light source to the light branching member in order to increase the projection amount of the aerial image. However, vehicles are required to mount the display device in a limited space, and the device is required to be thin.
本発明の目的は、薄型でありつつも空中像の飛び出し量を大きくすることが可能な車両用表示装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vehicular display device capable of increasing the projection amount of an aerial image while being thin.
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記[1]~[6]の車両用表示装置を提供する。 One aspect of the present invention provides the following vehicle display devices [1] to [6] in order to achieve the above object.
[1]光源と、入射された光を再帰反射する再帰反射部材と、前記光源からの光の少なくとも一部を反射して前記再帰反射部材へと出射すると共に、前記再帰反射部材で再帰反射され入射された光の少なくとも一部を透過する光分岐部材と、を備え、前記再帰反射部材で再帰反射され前記光分岐部材を透過した光が前記光源の像を空中に結像するように構成され、かつ、前記光源からの光を反射して前記光分岐部材に入射する反射部材を備えた、車両用表示装置。 [1] A light source, a retroreflective member that retroreflects incident light, and at least part of the light from the light source is reflected and emitted to the retroreflective member, and is retroreflected by the retroreflective member. and a light branching member that transmits at least part of the incident light, wherein the light retroreflected by the retroreflective member and transmitted through the light branching member forms an image of the light source in the air. and a reflective member that reflects the light from the light source and enters the light branching member.
[2]前記反射部材は、反射面が凹状の曲面に形成された反射鏡を有し、前記光源と前記反射鏡との距離が、前記反射鏡の焦点距離よりも短い、[1]に記載の車両用表示装置。 [2] The reflecting member according to [1], wherein the reflecting member has a reflecting mirror having a concave curved reflecting surface, and the distance between the light source and the reflecting mirror is shorter than the focal length of the reflecting mirror. vehicle display device.
[3]前記反射鏡が、反射面が凹状の球面に形成された凹面鏡からなる、[2]に記載の車両用表示装置。 [3] The vehicular display device according to [2], wherein the reflecting mirror is a concave mirror having a concave spherical reflecting surface.
[4]前記反射部材は、複数の反射鏡を有し、前記光源からの光を前記複数の反射鏡で順次反射して前記光分岐部材へと出射するように構成されている、[1]乃至[3]の何れか1項に記載の車両用表示装置。 [4] The reflecting member has a plurality of reflecting mirrors, and is configured such that the light from the light source is sequentially reflected by the plurality of reflecting mirrors and emitted to the light branching member, [1] The vehicle display device according to any one of [3].
[5]前記光源、前記再帰反射部材、前記光分岐部材、及び前記反射部材が、モールド部材により一体に設けられている、[1]乃至[4]の何れか1項に記載の車両用表示装置。 [5] The vehicle display according to any one of [1] to [4], wherein the light source, the retroreflective member, the light branching member, and the reflecting member are integrally provided by a molded member. Device.
[6]車両の車体に取り付けられ、前記車体の外部へと前記光源の像が結像するように構成されている、[1]乃至[5]の何れか1項に記載の車両用表示装置。 [6] The vehicular display device according to any one of [1] to [5], which is attached to a vehicle body and configured to form an image of the light source on the outside of the vehicle body. .
本発明によれば、薄型でありつつも空中像の飛び出し量を大きくすることが可能な車両用表示装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the display apparatus for vehicles which can enlarge the amount of projections of an aerial image can be provided, although it is thin.
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
[Embodiment]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(車両用表示装置の全体構成)
図1は、本実施の形態に係る車両用表示装置の概略構成図である。図1に示すように、車両用表示装置1は、光源2と、再帰反射部材(レトロリフレクター)3と、光分岐部材(ビームスプリッター)4と、反射部材5と、を備えている。
(Overall Configuration of Vehicle Display Device)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle display device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1 , the vehicle display device 1 includes a
光源2としては、例えば、複数のLED(発光ダイオード)を配列した板状の表示器等を用いることができる。また、光源2としては、例えば、1つ以上のLEDと、LEDからの光を拡散する拡散体と、を有するものを用いることもできる。さらに、光源2としては、液晶ディスプレイ等のディスプレイ(表示器)を用いることもできる。
As the
再帰反射部材3は、入射された光を入射方向へと反射する再帰反射を行う部材である。再帰反射部材3としては、シート状に形成された再帰反射シートを用いることができる。再帰反射部材3としては、通常一般に用いられている構造のもの、例えば、ガラスビーズを用いたものやプリズムを用いたものを用いることができる。
The
光分岐部材4は、板状に形成されており、入射された光の一部を反射し、一部を透過するものである。光分岐部材4としては、ハーフミラーを用いることができる。なお、光分岐部材4は、ハーフミラーに限らず、アクリルやガラスからなる板状部材、パンチングメタル等の開口列を有する板、ワイヤーグリッドフィルム、反射型偏光フィルム、その他、一般にビームスプリッターと呼称されるものを用いることができる。 The light branching member 4 is formed in a plate shape, and reflects a part of incident light and transmits a part of the light. A half mirror can be used as the light branching member 4 . The light splitting member 4 is not limited to a half mirror, and may be a plate-like member made of acrylic or glass, a plate having rows of apertures such as punching metal, a wire grid film, a reflective polarizing film, and others, which are generally called beam splitters. can be used.
光分岐部材4は、光源2からの光の少なくとも一部を反射して再帰反射部材3へと出射すると共に、再帰反射部材3で再帰反射され入射された光の少なくとも一部を透過する。これにより、再帰反射部材3で再帰反射され光分岐部材4を透過した光が、光源2の像を空中に結像する。以下、空中に結像される光源2の像を空中像6と呼称する。また、光分岐部材4から空中像6までの距離を、空中像6の飛び出し量という。
The light branching member 4 reflects at least part of the light from the
(反射部材5)
本実施の形態に係る車両用表示装置1では、光源2からの光を反射部材5で反射して光分岐部材4に入射するように構成されている。光源2からの光は、反射部材5で反射された後に、光分岐部材4に入射され、入射された光の一部が再帰反射部材3へと反射されることになる。
(Reflective member 5)
The vehicular display device 1 according to the present embodiment is configured such that the light from the
このように構成することで、反射部材5によって、光源2の虚像7が形成されることになり、この光源2の虚像7が、空中像6として空中に結像されることになる。すなわち、本実施の形態では、空中像6は、光分岐部材4に対して光源2の虚像7と対称な位置に結像される。その結果、光分岐部材4に対して光源2や反射部材5を大きく離間させずとも、光分岐部材4から比較的離れた位置に空中像6を結像することが可能になり、空中像6の飛び出し量を大きくしつつも車両用表示装置1の薄型化が可能になる。
With this configuration, a
反射部材5としては、光のロスを避けるためになるべく反射率が高いものを用いることが望ましく、光源2からの光の反射率が80%以上、より好ましくは90%以上のものを用いることが望ましい。
As the reflecting
本実施の形態では、反射部材5として、反射面5aが凹状の球面に形成された凹面鏡51を用いた。これにより、凹面鏡51の焦点距離よりも近い位置に光源2を配置することで、光源2の虚像7をより光分岐部材4から離れた位置に形成して、空中像6の飛び出し量をより大きくすることができる。本実施の形態では、凹面鏡51の薄型化を図るため、凹面鏡51を反射型のフレネルレンズで構成している。
In this embodiment, as the reflecting
また、反射部材5として凹面鏡51を用いることで、光源2の虚像7(すなわち空中像6)は光源2のサイズよりも拡大されることになるため、光源2のサイズが小さくても大きい空中像6を結像することが可能になる。よって、光源2のサイズを小さくすることができ、コンパクトでより小さいスペースに搭載可能な車両用表示装置1が実現可能になる。
Further, by using the
また、光分岐部材4と、反射部材5(光軸511と直交する面)とは、非平行である。反射部材5と光分岐部材4との間隔は、光源2側で狭く、再帰反射部材3側で広くすることが好ましい。これにより、より多くの光を光分岐部材4へ向けて反射でき、空中像6をより明るくすることができる。
Also, the light branching member 4 and the reflecting member 5 (the surface orthogonal to the optical axis 511) are non-parallel. It is preferable that the distance between the reflecting
(車両への適用)
図2(a)は、図1の車両用表示装置1を車両に取り付けた際の概略構成図であり、図2(b)は、車体外部への空中像6の表示の一例を示す図である。図1及び図2(a),(b)に示すように、車両用表示装置1は、車両10の車体11に取り付けられ、11車体の外部へと空中像6が結像するように構成されている。本実施の形態では、車両用表示装置1は、車両10のバックドア(リアハッチ)12に設けられ、バックドア12の後方に空中像6を結像するように構成されている。
(Application to vehicles)
FIG. 2(a) is a schematic configuration diagram when the vehicle display device 1 of FIG. 1 is attached to a vehicle, and FIG. 2(b) is a diagram showing an example of display of an
車両用表示装置1では、凹面鏡51は、バックドア12の外側の板金121の外表面に設けられており、その光軸511が車両10の後方かつ上方(斜め上方向)となるように設けられている。凹面鏡51と対向するように、光源2と光分岐部材4とが設けられている。ここでは、光源2と光分岐部材4とが略同一面上に設けられている場合を示しているが、これに限定されず、光源2の背面を覆うように光分岐部材4を延長し、光分岐部材4よりも凹面鏡51側に光源2を配置してもよい。
In the vehicle display device 1, the
光源2は、凹面鏡51の光軸511よりも鉛直方向下側に配置されている。すなわち、凹面鏡51の光軸511を外して、光軸511よりも反射面51a側に光源2が配置されている。再帰反射部材3は、凹面鏡51よりも鉛直方向下側に配置されている。なお、光軸511よりも上側に光源2を配置した場合、光が上方に戻ってしまい機能しなくなってしまう(再帰反射部材3側へと光が出射されなくなってしまう)。再帰反射部材3は、光分岐部材4よりも水平方向に対する傾斜角度が小さくなるように配置されている。
The
光分岐部材4の後方は、樹脂製のカバー8で覆われている。カバー8のうち、再帰反射部材3から光分岐部材4を介して空中像6へと到る光が通る部分は、少なくとも、当該光の一部を透過する部材で構成される。本実施の形態では、カバー8は、図示しないナンバープレートを照明するナンバー灯13を覆う役割も兼ねている。再帰反射部材3は、ナンバー灯13からの光を遮るために、板金121とカバー8との間を塞ぐように設けられている。なお、再帰反射部材3は、その表面(図示上側の面)が再帰反射をするように構成されており、その背面(図示下側の面)は、ナンバー灯13からの光を遮光可能な部材(例えば黒色の樹脂層など)で構成されている。なお、図2(a)中の符号122は、バックドア12の内層トリムを表している。
The rear of the light branching member 4 is covered with a cover 8 made of resin. A portion of the cover 8 through which the light from the
本実施の形態では、空中像6を結像する光は湾曲したカバー8を透過するため、カバー8の影響で空中像6が歪むおそれがある。そこで、カバー8の影響による空中像6の歪みを補正するカバー歪み補正手段をさらに備えてもよい。カバー歪み補正手段としては、例えば、凹面鏡51と光源2との間にカバー8による歪みを補正可能な部材(カバー8と同じ材質で逆形状のもの等)を配置すること、あるいは、カバー8の影響で歪むことによって意図する空中像6が得られるように、もとの光源2の像自体を変更すること等が上げられる。
In the present embodiment, the light that forms the
図2(b)に示すように、空中像6のカバー8からの距離d(車体11からの飛び出し量)は、空中像6に触れようとした場合でも車体11にはあたらないように、少なくとも75mm以上とすることが望ましい。本実施の形態では、距離dが75mm以上120mm以下となるよう車両用表示装置1を構成した。空中像6のカバー8からの距離dは、凹面鏡51と光源2との距離、凹面鏡51の反射面5aの曲率、あるいは、凹面鏡51と光分岐部材4との距離等により適宜調整可能である。また、本実施の形態では、地上から1380mm以上1780mm以下の高さHで、かつ空中像6から後方に450mm以上750mm以下の距離Dの位置から、空中像6を見ることができるように、視野を調整した。視野の調整は、各部材(光源2、凹面鏡51、再帰反射部材3、及び光分岐部材4)の配置位置や配置角度等により適宜調整することができる。
As shown in FIG. 2B, the distance d from the cover 8 of the aerial image 6 (the amount of protrusion from the vehicle body 11) is at least 75 mm or more is desirable. In this embodiment, the vehicle display device 1 is configured such that the distance d is 75 mm or more and 120 mm or less. The distance d of the
(変形例)
本実施の形態では、反射部材5に用いる凹面鏡51として、反射型のフレネルレンズを用いたが、図3(a)に示すように、通常の凹面鏡51を用いてもよい。また、他部材との干渉など配置スペースの制限等がある場合には、図3(b)に示すように、反射部材5として、反射面5aが円筒の一部となるように形成された反射鏡52を用いることもできる。ただし、この場合、垂直方向と水平方向で結像距離が変わり空中像6に歪みが生じるので、図3(a)に示すように反射面5aが凹状の球面に形成された凹面鏡51を用いることがより望ましい。なお、図3(b)に示すような反射面5aが円筒の一部となるように形成された反射鏡52を用いる場合、この歪みを補正する手段を追加してもよい。空中像6の歪みを補正する手段としては、例えば、反射鏡52と光源2との間に反射鏡52による歪みを補正可能な部材(レンズ等)を配置すること、あるいは、反射部材5で歪むことによって意図する空中像6が得られるように、もとの光源2の像自体を変更すること等が上げられる。
(Modification)
In the present embodiment, a reflective Fresnel lens is used as the
このように、反射部材5は、反射面5aが凹状の曲面に形成された反射鏡であるとよく、光源2と反射鏡との距離を、反射鏡の焦点距離よりも短くすることで、空中像6の飛び出し量をより大きくすることができる。
As described above, the reflecting
また、本実施の形態では、反射部材5として凹面鏡51を1つ用いたが、図3(c)に示すように、反射部材5として、複数の凹面鏡51を用いてもよい。この場合、光源2からの光は、複数の凹面鏡51で順次反射されて光分岐部材4へと出射されることになる。複数の凹面鏡51を組み合わせることで、空中像6の飛び出し量をさらに大きくすることが可能になる。ここでは、2つの凹面鏡51を用いる場合を示しているが、3つ以上の凹面鏡51を用いてもよい。ただし、使用する凹面鏡51を多くするほど空中像6を視認可能な視野が狭くなってしまうため、視野が狭くなりすぎないように使用する凹面鏡51は2つ以下であることが望ましい。
Further, in this embodiment, one
2つの凹面鏡51を用いる場合、光源2側の凹面鏡51a(光源2から直接光が入射される凹面鏡51)の曲率半径を、光分岐部材4側の凹面鏡51b(光分岐部材4に光を出射する凹面鏡51)の曲率半径よりも大きくすることで、空中像6をより大きくすることができる。また、光源2側の凹面鏡51aの曲率半径を、光分岐部材4側の凹面鏡51bよりも小さくすることで、空中像6の視野角を拡大することができる。
When using two
さらに、図4(a)に示すように、反射部材5として平面鏡53を用いてもよい。この場合、上述の凹面鏡51よりも空中像6の飛び出し量は小さくなるものの、反射部材5を用いずに光源2からの光を直接光分岐部材4に入射させる場合と比較すると、空中像6の飛び出し量を大きくすることができる。反射部材5として平面鏡53を用いる場合についても、図4(b)に示すように、複数の平面鏡53を用いて、空中像6の飛び出し量をより大きくすることが可能である。平面鏡53は凹面鏡51と比較して薄く出来るため、より狭いスペースにも配置可能になる。
Furthermore, as shown in FIG. 4A, a
さらにまた、図5に示すように、光源2、再帰反射部材3、光分岐部材4、及び反射部材5が、モールド部材9により一体に設けられていてもよい。これにより、振動により各部材の相対的な位置ずれを抑制でき、各部材の位置ずれによる空中像6の歪み等の不具合を抑制することができる。モールド部材9としては、光源2が発する光に対して透明(透過率が高い)ものを用いるとよく、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。樹脂以外のモールド部材9として、無機透明材を用いることもでき、ガラス等を用いることができる。モールド部材9を用いる場合、モールド部材9の表面に反射率の高い金属の膜を適宜な手段(例えば、蒸着等による膜形成、金属箔の貼り付け等)で形成することにより、反射部材5を形成することもできる。
Furthermore, as shown in FIG. 5, the
(実施の形態の作用及び効果)
以上説明したように、本実施の形態に係る車両用表示装置1では、光源2からの光を反射して光分岐部材4に入射する反射部材5を備えている。反射部材5により光源2の虚像を形成するよう構成することで、光分岐部材4に対して虚像と対象の位置に空中像6が結像されることになる。この結果、光源2から直接光分岐部材4に光を入射する場合と比較して、空中像6の飛び出し量を大きくすることができ、薄型とした場合でも空中像6の飛び出し量が大きい車両用表示装置1が得られる。車両10では、搭載スペースに厳しい制限があるが、本実施の形態によれば、非常に狭い(薄い)スペースにも搭載可能な車両用表示装置1を実現できる。
(Actions and effects of the embodiment)
As described above, the vehicular display device 1 according to the present embodiment includes the reflecting
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、上記実施の形態では、車両10のバックドア12に車両用表示装置1を設ける場合について説明したが、車両用表示装置1の設置位置はこれに限定されるものではない。
For example, in the above embodiment, the case where the vehicle display device 1 is provided on the
また、上記の実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 Moreover, the above embodiments and examples do not limit the invention according to the scope of claims. Also, it should be noted that not all combinations of features described in the embodiments and examples are essential to the means for solving the problems of the invention.
1 車両用表示装置
2 光源
3 再帰反射部材
4 光分岐部材
5 反射部材
5a 反射面
51 凹面鏡
6 空中像
7 虚像
9 モールド部材
10 車両
11 車体
1
Claims (6)
入射された光を再帰反射する再帰反射部材と、
前記光源からの光の少なくとも一部を反射して前記再帰反射部材へと出射すると共に、前記再帰反射部材で再帰反射され入射された光の少なくとも一部を透過する光分岐部材と、を備え、
前記再帰反射部材で再帰反射され前記光分岐部材を透過した光が前記光源の像を空中に結像するように構成され、
かつ、前記光源からの光を反射して前記光分岐部材に入射する反射部材を備え、
前記反射部材は、反射面が凹状の曲面に形成された反射鏡を有し、
前記光源と前記反射鏡との距離が、前記反射鏡の焦点距離よりも短い、
車両用表示装置。 a light source;
a retroreflective member that retroreflects incident light;
a light branching member that reflects at least part of the light from the light source and emits it to the retroreflective member, and transmits at least part of the incident light retroreflected by the retroreflective member;
The light retroreflected by the retroreflective member and transmitted through the light branching member forms an image of the light source in the air,
and a reflecting member that reflects the light from the light source and enters the light branching member ;
The reflecting member has a reflecting mirror having a concave curved reflecting surface,
the distance between the light source and the reflector is shorter than the focal length of the reflector;
Vehicle display.
請求項1に記載の車両用表示装置。 wherein the reflecting mirror is a concave mirror having a reflecting surface formed on a concave spherical surface;
The vehicle display device according to claim 1 .
請求項1又は2に記載の車両用表示装置。 The reflecting member has a plurality of reflecting mirrors, and is configured to sequentially reflect light from the light source by the plurality of reflecting mirrors and emit the light to the light branching member.
The vehicle display device according to claim 1 or 2 .
請求項1乃至3の何れか1項に記載の車両用表示装置。 attached to the vehicle body of the vehicle, and configured to form an image of the light source on the outside of the vehicle body;
The vehicle display device according to any one of claims 1 to 3 .
入射された光を再帰反射する再帰反射部材と、a retroreflective member that retroreflects incident light;
前記光源からの光の少なくとも一部を反射して前記再帰反射部材へと出射すると共に、前記再帰反射部材で再帰反射され入射された光の少なくとも一部を透過する光分岐部材と、を備え、a light branching member that reflects at least part of the light from the light source and emits it to the retroreflective member, and transmits at least part of the incident light retroreflected by the retroreflective member;
前記再帰反射部材で再帰反射され前記光分岐部材を透過した光が前記光源の像を空中に結像するように構成され、The light retroreflected by the retroreflective member and transmitted through the light branching member forms an image of the light source in the air,
かつ、前記光源からの光を反射して前記光分岐部材に入射する反射部材を備え、and a reflecting member that reflects the light from the light source and enters the light branching member;
前記光源、前記再帰反射部材、前記光分岐部材、及び前記反射部材が、モールド部材により一体に設けられている、wherein the light source, the retroreflective member, the light branching member, and the reflecting member are integrally provided by a molding member;
車両用表示装置。Vehicle display.
請求項5に記載の車両用表示装置。The vehicle display device according to claim 5 .
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