JP6232363B2 - 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内に配置されてウインドシールドの前方に虚像を形成す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内に設けられて車両のウインドシールドの前方に虚像を形成するヘッドアップディスプレイ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は、ディスプレイを有した表示源と、表示源の表示面に交差する方向に並設された複数の発光体と、を備え、表示源及び複数の発光体によって照射された光を反射部材で反射するように構成されている。表示源によって搭乗者の正面を向いた虚像が形成されるとともに、複数の発光体によって車両の前後方向に並んだ虚像が形成され、これらの虚像が組み合わされるようになっている。

特開２０１１−１２８４５０号公報

このような特許文献１の車両用表示装置において、複数の発光体に替えて表示源と同様のディスプレイを設ければ、画像を立体的に表示することができる。即ち、図８に示すように、主画像Ｐ１０１を形成するための主表示器１０１と、副画像Ｐ１０２、Ｐ１０３を形成するための左右一対の副表示器１０２、１０３と、反射部材１０４と、を備え、ウインドシールドＷの前方に、主画像Ｐ１０１及び副画像Ｐ１０２、Ｐ１０３で構成された虚像を形成する車両用表示装置１００とする。このような車両用表示装置１００では、主画像Ｐ１０１が搭乗者に対向し、副画像Ｐ１０２、Ｐ１０３の一端が主画像Ｐ１０１に隣接するとともに他端が手前に位置することで、搭乗者から見て主画像Ｐ１０１が副画像Ｐ１０２、Ｐ１０３よりも奥側に位置し、これらの画像が立体的に視認される。

このような車両用表示装置１００では、副画像Ｐ１０２、Ｐ１０３が平面で表示されるため、主画像Ｐ１０１と副画像Ｐ１０２、Ｐ１０３との間に角部が形成されてしまい、主画像Ｐ１０１と副画像Ｐ１０２、Ｐ１０３とに一体感がなく搭乗者に違和感を与えてしまう可能性がある。このように副画像Ｐ１０２、Ｐ１０３が平面で構成されていると、主画像Ｐ１０１との組み合わせによって表現することができる立体感に限界があり、より一層立体感を向上させることができる車両用表示装置が望まれる。しかしながら、副表示器の表示面を非平面に形成することは困難である。

本発明の目的は、立体感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。

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、車両のインストルメントパネル内に配置されてウインドシールドの前方に虚像を形成する車両用表示装置であって、前記虚像は、搭乗者に対向して表示される主画像と、一端側が前記主画像に隣接するとともに他端側が該一端側よりも手前に位置する副画像と、を含み、前記主画像を形成するための表示面を有する表示器と、前記副画像を形成するための投影器及び非平面形状のスクリーンと、を備え、前記主画像が前記表示面の虚像であり、前記副画像が前記スクリーンの虚像であることを特徴とする車両用表示装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記スクリーンが、反射型のスクリーンであることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記スクリーンが、透過型のスクリーンであることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記スクリーンが、曲面部を有していることを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記スクリーンが、前記投影器との距離の異なる複数の面を有していることを特徴とするものである。

請求項６に記載された発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記スクリーンが、筒状に形成されていることを特徴とするものである。

請求項１に記載された発明によれば、副画像の一端側が主画像に隣接するとともに他端側が手前に位置することから、主画像が副画像よりも奥側に位置し、主画像と副画像とが組み合わされて立体的に表示される。さらに、副画像が投影器と非平面形状のスクリーンとによって形成されることから副画像を非平面形状にすることができ、このような副画像を主画像に組み合わせることにより、平面の副画像を組み合わせる構成と比較して、立体感を向上させることができる。このとき、スクリーンは、表示器と比較して容易に非平面形状にすることができる。

請求項２に記載された発明によれば、スクリーンの構成を簡単化することができる。

請求項３に記載された発明によれば、スクリーンを挟んでウインドシールド（又は反射部材）の反対側に投影器を配置することができ、表示器の周辺におけるウインドシールド（又は反射部材）側の構成を簡単化することができる。

請求項４に記載された発明によれば、副画像の一端側が主画像から見て凹の曲面となるようにスクリーンに曲面部を形成することにより、主画像と副画像とが滑らかに接続され、立体感を向上させることができるとともに、一体感のある画像を表示することができる。

請求項５に記載された発明によれば、スクリーンが複数の面を有する、即ち、スクリーンが階段状に形成されていることから、副画像が複数の表示面を有して表示される。このような複数の表示面が車両の前後方向に並設されるとともに、一端側の表示面ほど前後方向との交差方向において主画像の近くに位置するようにスクリーンの複数の面を設定することにより、奥側に向かうにしたがって副画像が交差方向において主画像に近づくように視認され、立体感を向上させることができる。

請求項６に記載された発明によれば、筒状のスクリーンによって形成された副画像は主画像を囲むように表示され、主画像を強調して立体感を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用表示装置を示す側面図である。 図１の車両用表示装置によって表示される画像の一例を示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用表示装置を示す側面図である。 本発明の第３実施形態に係る車両用表示装置を示す（Ａ）側面図及び（Ｂ）上面図である。 図４の車両用表示装置によって表示される画像の一例を示す正面図である。 本発明の第４実施形態に係る車両用表示装置を示す上面図である。 本発明の第５実施形態に係る車両用表示装置を示す上面図である。 従来技術の車両用表示装置を示す上面図である。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、第２〜５実施形態においては、第１実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材及び同様な機能を有する構成部材には、第１実施形態と同じ符号を付すとともに説明を省略する。

［第１実施形態］
本実施形態の車両用表示装置１Ａは、図１に示すように、表示器２と、投影器３と、スクリーン４Ａと、反射部材５と、を備え、車両のインストルメントパネル内に配置され、ウインドシールドＷの前方に道路状況や車両の状態等を示す虚像を形成するものである。この虚像は、後述する主画像Ｐ１と副画像Ｐ２とで構成される。

表示器２は、例えばＴＦＴＬＣＤ（ＴＦＴ液晶表示装置）であって、反射部材５の後方側に設けられる。表示器２は、前方側に向けられた表示面２１において画像を表示することによって、車両の前後方向に略直交する平面に沿った（即ち、搭乗者に対向した）主画像Ｐ１を形成するように構成されている。

投影器３は、例えば液晶プロジェクタであって、反射部材５の後方側且つ表示器２の下方に設けられ、斜め上方（前方且つ上方）に向けられた投射面３１からスクリーン４Ａに光を投射するように構成されている。

スクリーン４Ａは、反射型のスクリーンであって、前面４１を下方に向けて投影器３と対向し、上方に凸（即ち、投影器３から見て凹）の曲面部４２を有して全体が曲面状に形成されている。投影器３が投射した光によってスクリーン４Ａの前面４１に画像が形成され、この画像によって副画像Ｐ２が形成される。副画像Ｐ２は、一端Ｐ２１が主画像Ｐ１の下端に隣接するとともに他端Ｐ２２が一端Ｐ２１よりも後方側（手前）に位置するとともに、スクリーン４Ａが曲面部４２を有していることにより、下方に凸（即ち、主画像Ｐ１から見て凹）の曲面となる。

反射部材５は、例えば全体が前方に向かって凸の非球面ミラーであって、後方から照射された光を斜め上方（上方且つ後方）のウインドシールドＷに向けて反射するように構成されている。

以上のような表示器２によって形成される主画像Ｐ１、及び、投影器３とスクリーン４Ａとによって形成される副画像Ｐ２の表示情報の一例について説明する。

主画像Ｐ１及び副画像Ｐ２は、カーナビゲーションシステムに連動して表示され、図２に示すように、主画像Ｐ１が、道路の形状や周辺の建物等を示す道路表示部Ｐ１１と、車両の進行方向を案内する矢印である案内表示部Ｐ１２と、を有し、副画像Ｐ２が案内表示部Ｐ２３を有する。搭乗者から見た案内表示部Ｐ２３は、他端Ｐ２２から前方の一端Ｐ２１に向かって延びるにしたがって、上下方向においても主画像Ｐ１に近づいていき、隙間を開けて案内表示部Ｐ１２に接続される。従って、副画像Ｐ２の奥側に表示された主画像Ｐ１は、下方を手前側とするとともに上方を奥側として認識され、主画像Ｐ１と副画像Ｐ２とが組み合わされて立体的に表示される。このとき、副画像Ｐ２が下方に凸の曲面となっていることから、案内表示部Ｐ２３が案内表示部Ｐ１２に滑らかに接続される。

図２に示すように案内表示部Ｐ１２、Ｐ２３が交差点Ｃにおいて右折を指示する場合、車両が交差点Ｃに近づいていくと、副画像Ｐ２の案内表示部Ｐ２３が他端Ｐ２２側から徐々に表示されなくなって前後方向に短くなっていくとともに、道路表示部Ｐ１１全体が下方に移動していくことにより、車両の交差点Ｃへの接近を体感しやすいようになっている。

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、副画像Ｐ２が曲面部４２を有するスクリーン４Ａによって形成され、案内表示部Ｐ２３が案内表示部Ｐ１２に滑らかに接続されることから、主画像Ｐ１と副画像Ｐ２との一体感を演出するとともに、立体感を向上させることができる。

さらに、従来のように表示器によって副画像を形成する場合、表示器にヒートシンク等の放熱部材を設ける必要があるのに対し、スクリーン４Ａは放熱部材を必要としないことから、スクリーン４Ａの設置スペースが小さく、車両用表示装置全体を小型化することができる。

［第２実施形態］
本実施形態の車両用表示装置１Ｂは、図３に示すように、表示器２と、投影器３と、スクリーン４Ｂと、反射部材５と、を備える。

スクリーン４Ｂは、反射型のスクリーンであって、第１実施形態と同様に配置され、投影器３との距離の異なる３つの反射面４３ａ〜４３ｃを有して階段状に形成されている。これらの反射面４３ａ〜４３ｃは、最も後方側の反射面４３ａから最も前方側の反射面４３ｃに向かうにしたがって、投影器３との距離が大きくなるように配置されている。

このようなスクリーン４Ｂによって中継された副画像Ｐ３は、次のような形状を有する。即ち、副画像Ｐ３は、前後方向に配置された３つの表示面Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃを有し、一端Ｐ３１側の表示面ほど上下方向において主画像Ｐ１に近い位置に配置される。副画像Ｐ３は、例えば第１実施形態と同様の案内表示部を有するものであって、１つの表示面を所定の距離（例えば１００ｍ）に対応させ、車両が目的地点に近づく際、後方側の表示面から順に消灯していくように構成されている。

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、副画像Ｐ３が３つの反射面４３ａ〜４３ｃを有するスクリーン４Ｂによって形成されて主画像Ｐ１と組み合わされることから、副画像Ｐ３の表示面のうち奥側のものほど上下方向において主画像Ｐ１に近い位置に形成され、副画像Ｐ３と主画像Ｐ１との連続性を演出し、立体感を向上させることができる。

［第３実施形態］
本実施形態の車両用表示装置１Ｃは、図４に示すように、表示器２と、４つの投影器３ａ〜３ｄと、スクリーン４Ｃと、反射部材５と、を備える。

４つの投影器３ａ〜３ｄは、表示器２の上方に配置された上面用投影器３ａと、表示器２の下方に配置された下面用投影器３ｂと、表示器２の右方に配置された左面用投影器３ｃと、表示器２の左方に配置された右面用投影器３ｄと、で構成される。

スクリーン４Ｃは、投影器３ａ〜３ｄ側よりも反射部材５側において大きな開口を有した筒状に形成され、その外周面が円錐の頂点付近を除去した形状とされるとともに、筒の内側を反射面とした反射型のスクリーンである。

次に、投影器３ａ〜３ｄとスクリーン４Ｃとによって形成される副画像Ｐ５について説明する。上面用投影器３ａによって主画像Ｐ４の上方に副画像上面Ｐ５１が形成され、下面用投影器３ｂによって主画像Ｐ４の下方に副画像下面Ｐ５２が形成され、左面用投影器３ｃによって主画像Ｐ４の左方に副画像左面Ｐ５３が形成され、右面用投影器３ｄによって主画像Ｐ４の右方に副画像右面Ｐ５４が形成され、これらの面Ｐ５１〜５４によって副画像Ｐ５が構成される。即ち、副画像Ｐ５は、主画像Ｐ４を囲むように表示される。

次に、主画像Ｐ４及び副画像Ｐ５の表示情報の一例について説明する。主画像Ｐ４及び副画像Ｐ５は、図５に示すように、前方の車両との接近状況を表示するものであって、主画像Ｐ４は、自車両の現在速度を表示する速度表示部Ｐ４１と、前方側の車両の存在を表示する他車両表示部Ｐ４２と、を有する。

副画像Ｐ５は、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、自車両と前方側の車両との接近度合いに応じて表示位置を変更する。即ち、前方側の車両と比較的離れている場合には、図５（Ａ）のように主画像Ｐ４から遠い部分において表示する副画像Ｐ５とし、前方側の車両と接近した場合には、図５（Ｃ）のように主画像Ｐ４に近い部分において表示する副画像Ｐ５とする。

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、筒状のスクリーン４Ｃによって形成された副画像Ｐ５が主画像Ｐ４を囲むことにより、主画像Ｐ４を強調するとともに立体感を向上させることができる。

さらに、副画像Ｐ５において前方側の車両との接近度合いに応じて表示位置を変更することにより、前方側の車両と接近したことを搭乗者が直感的に理解しやすくなり、減速を促して車間距離を適切に保つようにすることができる。

［第４実施形態］
本実施形態の車両用表示装置１Ｄは、図６に示すように、表示器２と、２つの投影器３ｅ、３ｆと、２つのスクリーン４Ｄａ、４Ｄｂと、反射部材５と、を備える。

２つの投影器３ｅ、３ｆは、左面用投影器３ｅと右面用投影器３ｆとで構成され、それぞれスクリーン４Ｄａ、４Ｄｂの背面側（反射部材５の反対側）に配置される。

２つのスクリーン４Ｄａ、４Ｄｂは、左面用スクリーン４Ｄａと右面用スクリーン４Ｄｂとで構成されている。スクリーン４Ｄａ、４Ｄｂは、リアプロジェクション用の透過型スクリーンであって、全体が背面側に向かって凸の曲面状に形成されている。

左面用投影器３ｅと左面用スクリーン４Ｄａとによって主画像（不図示）の左側に副画像（不図示）が形成され、右面用投影器３ｆと右面用スクリーン４Ｄｂとによって主画像の右側に副画像（不図示）が形成され、これらの副画像は、第１実施形態の副画像Ｐ２と同様に曲面となっている。

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、投影器３ｅ、３ｆがそれぞれスクリーン４Ｄａ、４Ｄｂの背面側に配置されることから、表示器２の周辺における反射部材５側の構成を簡単化することができる。

［第５実施形態］
本実施形態の車両用表示装置１Ｅは、図７に示すように、表示器２と、２つの投影器３ｅ、３ｆと、２つのスクリーン４Ｄａ、４Ｄｂと、反射部材５と、２つの第２反射部材６と、を備える。

２つの第２反射部材６は、例えば平面ミラーであって、それぞれスクリーン４Ｄａ、４Ｄｂの背面側に配置され、その反射面６１をスクリーン４Ｄａ、４Ｄｂの背面に向けることにより、投影器３ｅ、３ｆによって投射された光をスクリーン４Ｄａ、４Ｄｂの背面に向けて反射するように構成されている。

投影器３ｅ、３ｆは、表示器２に近接して配置されるとともに、第２反射部材６に向けて光を投射するように構成されている。

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、投影器３ｅ、３ｆによって投射された光をスクリーン４Ｄａ、４Ｄｂに向けて反射する第２反射部材６が設けられていることで、投影器３ｅ、３ｆの配置の自由度を向上させることができ、投影器３ｅ、３ｆを表示器２に近接して配置して車両用表示装置１Ｅ全体を小型化することができる。

なお、本発明は、前記第１〜５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、前記第１実施形態のスクリーン４Ａが曲面部４２を有し、前記第２実施形態のスクリーン４Ｂが複数の反射面４３ａ〜４３ｃを有し、前記第３実施形態のスクリーン４Ｃが筒状に形成されるものとしたが、これらの構成は適宜に組み合わされていてもよい。即ち、例えば曲面部及び段部を有するスクリーンとしてもよいし、筒状のスクリーンに段部や曲面部が形成されていてもよい。また、透過型のスクリーンが曲面部や段部等を有して適宜な形状に形成されていてもよい。

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。

１Ａ 車両用表示装置
２ 表示器
３ 投影器
４Ａ スクリーン
４２ 曲面部
５ 反射部材
Ｐ１ 主画像
Ｐ２ 副画像
Ｐ２１ 一端
Ｐ２２ 他端
Ｗ ウインドシールド

Claims (6)

1. 車両のインストルメントパネル内に配置されてウインドシールドの前方に虚像を形成する車両用表示装置であって、
   前記虚像は、搭乗者に対向して表示される主画像と、一端側が前記主画像に隣接するとともに他端側が該一端側よりも手前に位置する副画像と、を含み、
   前記主画像を形成するための表示面を有する表示器と、
   前記副画像を形成するための投影器及び非平面形状のスクリーンと、を備え、
   前記主画像が前記表示面の虚像であり、前記副画像が前記スクリーンの虚像であることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記スクリーンが、反射型のスクリーンであ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. 前記スクリーンが、透過型のスクリーンであ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. 前記スクリーンが、曲面部を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
5. 前記スクリーンが、前記投影器との距離の異なる複数の面を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
6. 前記スクリーンが、筒状に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用表示装置。

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