(57)【要約】【課題】  コスト抑制して表示歪を抑制でき、且つ消費電力や発熱を抑制することができる車両用表示装置を提供すること。【解決手段】  ウィンドシールド８に設けられ、ウィンドシールド８にならう凹形状曲面で、表示より暗い色で第１の反射（反射位置２０１）と第２の反射（反射位置２０２）を行う黒色反射部３と、表示光を投影するプロジェクタ１と、黒色反射部３の第２の反射位置２０２へ向かって、表示光を反射するスクリーン２を備えた。【選択図】        図１
2010018131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示をフロントウィンドシールドの位置付近で反射させ、ドライバに虚像で表示を行う車両用表示装置において、
前記フロントウィンドシールドに設けられ、前記フロントウィンドシールドにならう凹形状曲面で、表示より暗い色で第１の反射と第２の反射を行う着色反射部と、
前記着色反射部の第１の反射位置へ向かって、表示光を投影する表示手段と、
前記着色反射部の第１の反射位置からの表示光を結像させるとともに、前記着色反射部の第２の反射位置へ向かって、表示光を反射するスクリーンと、
を備えた、
ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用表示装置において、
前記着色反射部は、フロントウィンドシールドの周縁を覆う着色部分を拡大して形成した、
ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用表示装置において、
前記スクリーンは、前記フロントウィンドシールドを通過して前記スクリーンへ向かう外光を前記着色反射部が遮るように、前記フロントウィンドシールド近傍のインストパネル内部に配置した、
ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両用表示装置において、
前記着色反射部の第１の反射は、表示光の凹面反射により、前記スクリーンに実像を結像させる反射であり、
前記着色反射部の第２の反射は、表示光の凹面反射により、車両前方側に虚像を表示させる反射である、
ことを特徴とする車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用表示装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、表示器からの表示像をスクリーンに結像させ、その像をウィンドシールド（フロントウィンドシールド、以下省略する）に反射させて表示を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１２７７０７号公報（第２−３頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来にあっては、ウィンドシールドの曲面による表示歪補正のためにスクリーンを曲面にしていて、その形状の形成法としては成型等が考えられるが、スクリーンを配置する位置や角度等によってスクリーン形状を変更する必要があり、コストが増大していた。
また、スクリーンに結像された表示をウィンドシールドの透明部分に反射表示しているために、表示器輝度はかなり明るくする必要があり、消費電力や発熱が問題であった。
【０００４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、コスト抑制して表示歪を抑制でき、且つ消費電力や発熱を抑制することができる車両用表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、表示をフロントウィンドシールドの位置付近で反射させ、ドライバに虚像で表示を行う車両用表示装置において、前記フロントウィンドシールドに設けられ、前記フロントウィンドシールドにならう凹形状曲面で、表示より暗い色で第１の反射と第２の反射を行う着色反射部と、前記着色反射部の第１の反射位置へ向かって、表示光を投影する表示手段と、前記着色反射部の第１の反射位置からの表示光を結像させるとともに、前記着色反射部の第２の反射位置へ向かって、表示光を反射するスクリーンと、を備えた、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、コスト抑制して表示歪を抑制でき、且つ消費電力や発熱を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の車両用表示装置を実現する実施の形態を、請求項１，２，３，４に係る発明に対応する実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の車両用表示装置の主要構成の説明断面図である。
実施例１の車両用表示装置は、プロジェクタ１、スクリーン２、黒色反射部３を備えている。
プロジェクタ１は、内部に表示像を生成する表示部と、表示部を透かすように光を当てて、像に輝度を持たせる光源を備え、表示光を照射する。そして、プロジェクタ１は、インストパネル４の内部から車両前方方向のウィンドシールド８の中央下端の黒色反射部３へ向かって表示光を照射する構造である。
【０００９】
スクリーン２は、プロジェクタ１からの表示光を黒色反射部３を介して受けるようにし、表示光を結像させ、その結像を表示光として、黒色反射部３に向かって反射する。なお、スクリーン２は、プロジェクタ１より車両前方側のインストパネル４の内部に配置される。
黒色反射部３は、ウィンドシールド８の中央下端に設けられ、表示光の反射を行う。なお、黒色反射部３については、後述する。
【００１０】
ここで、プロジェクタ１、スクリーン２のインストパネル４内部の配置について説明する。
インストパネル４は、図１に示すように、車両後方側では、メータ７のフードとなり、そこから、前方のウィンドシールド８の下端近傍まで上面が延びている。そして、その内部には、エンジンルームとの隔壁であるダッシュアッパ６、空調用のダクト５などがある。
実施例１の車両用表示装置では、プロジェクタ１及びスクリーン２は、ウィンドシールド８の中央下端の黒色反射部３への投影、反射を行うのみであるため、車両前方側の少ないスペースしか占有しない。そのため、ダッシュアッパ６、ダクト５、などインストパネル４の内部に配置されている物に干渉することがない。
【００１１】
次に黒色反射部３について説明する。
図２は実施例１の車両用表示装置の黒色反射部の説明図である。図３は実施例１の車両用表示装置の黒色反射部及びマスキング部の説明図である。
実施例１では、図３に示すように、ウィンドシールド８の周縁部に、黒色反射部３及びマスキング部３ａを設けている。
この黒色反射部３及びマスキング部３ａは、例えば、ウィンドシールド８の構成を２枚ガラスの合わせガラスとし、その合わせガラスの間に例えば黒いセラミック塗装部分として、設けるものである。
【００１２】
なお、図２等の図面上では、黒いセラミック塗装部分は、説明上、ハッチングで示すものとする。
また、図３に示すように、ウィンドシールド８の周縁部に設けるマスキング部３ａの一部の高さを大きくして、黒色反射部３を形成する。
この黒色反射部３は、ドライバ側よりも車室左右の中央よりに設けるようにして、メータフードになるインストパネル４の部分やステアリング９により一部が見えなくなるケラレが生じないようにする。
【００１３】
そして、黒色反射部３を設けた部分に相当するインストパネル４の部分を下方へ凹ませるようにして、図２に示す横長の略六角形状の黒色反射部３を設けるようにする。これをインストパネル４の凹部４ａとする。
この際に、インストパネル４の凹部４ａ以外の上面部分、つまり一般面は、可能な限り上方に設定し、反射表示を行う部分のみを凹ませる形状の凹部４ａとする。
【００１４】
次に実施例１の車両用表示装置の表示光の反射に関する構成について説明する。
図１において、プロジェクタ１は、黒色反射部３の下側の反射位置２０１へ光路１００により、表示光の照射を行う。黒色反射部３は、光路１００を反射位置２０１で反射し、光路１０１にて、スクリーン２へ表示光を向かわせる。
スクリーン２は、光路１０１の表示光を一端結像させ、且つ表示光として反射し、黒色反射部３の反射位置２０２へ光路１０２により表示光を向かわせる。
黒色反射部３は、光路１０２を反射位置２０２で反射し、ドライバのアイポイントＥへ光路１０３により表示光を向かわせる。
このように実施例１では、黒色反射部３で２回反射を行う構成である。
【００１５】
作用を説明する。
[表示歪の抑制作用]
図４は実施例１の車両用表示装置の虚像表示状態を示す光学レイアウト図である。図５は実施例１の車両用表示装置の表示像歪の説明図である。図６は凹面鏡と虚像における表示像歪の説明図である。図７は凹面鏡と実像における表示歪の説明図である。
実施例１の車両用表示装置では、まず、プロジェクタ１から光路１００にて、黒色反射部３へ表示光が照射される。
プロジェクタ１の表示像は、矩形の表示像１１とする（図５(c)参照）。
黒色反射部３では、反射位置２０１において、表示光を反射し、光路１０２にて、スクリーン２へ表示光が向かう。
そして、スクリーン２において、表示光が結像し、表示像２１が生成される（図５(b)参照）。
【００１６】
ここで、図４に示す黒色反射部３からスクリーン２への光路１０１に着目する。そして、図５(b)に示すようにスクリーン２で結像した表示像２１に対して、上辺c1、下辺d1とする。すると、図４の黒色反射部３からスクリーン２への光路１０１は、表示像２１の上辺c1の両端を形成する光路１０１ａと、表示像２１の下辺d1の両端を形成する光路１０１ｂに分けることができる。
このように考えると、黒色反射部３からスクリーン２への反射及びスクリーン２での結像は、黒色反射部３がウィンドシールド８の面に設けられることから、車室内側に凹形状となるため、凹面鏡と実像の関係となる。
【００１７】
凹面鏡と実像の関係を、図７を参照して説明すると、光路１０１ａが光路１０１ｂより長い関係にある場合、図７(a),(b)に示すように、光路１０１ａの実像の長さc1'より、光路１０１ｂの実像の長さd1'のほうが長くなる。
そのため、黒色反射部３で反射させ、スクリーン２で結像させた実像の表示像２１は、光路１０１ａが光路１０１ｂより長くなるため、上辺c1より下辺d1が長くなるように表示歪を生じた表示像２１になる。
【００１８】
次に、図４に示すスクリーン２から黒色反射部３への光路１０２に着目する。そして、図５(a)に示すように虚像として表示される表示像２０に対して、上辺a1、下辺b1とする。すると、図４のスクリーン２から黒色反射部３の反射位置２０２への光路１０２は、表示像２０の上辺a1の両端を形成する光路１０２ａと、表示像２０の下辺b1を形成する光路１０２ｂに分けることができる。
このように考えると、スクリーン２から黒色反射部３への反射及び黒色反射部３でドライバのアイポイントＥへの反射による虚像表示は、黒色反射部３がウィンドシールド８の面に設けられることから、車室内側に凹形状となるため、凹面鏡と虚像の関係となる。
【００１９】
凹面鏡と虚像の関係を、図６を参照して説明すると、光路１０２ａが光路１０２ｂより長い関係にある場合、図６(a),(b)に示すように、光路１０２ａによる虚像の長さa1'は、光路１０２ｂによる虚像の長さb1'より長くなる。
そのため、スクリーン２からの表示光を黒色反射部３で反射させ、虚像表示した表示像２０は、光路１０２ａが光路１０２ｂより長くなるため、上辺a1が下辺b1より長くなるよう表示歪を生じようとする。
【００２０】
但し、光路１０２で送る表示像は、表示像２１であり、下辺が上辺より長く歪んでいるので、上辺を長くしようとする作用と打ち消しあう。よって、虚像表示される表示像２０は、上辺と下辺の長さの差、つまり表示歪が抑制された表示像となる。
このように実施例１では、黒色反射部３での２回反射により、コストを抑制し、特段の表示歪のための構成の追加なく、表示歪を抑制した虚像表示を行う。
【００２１】
さらに、実施例１の虚像表示は、ウィンドシールド８の周縁部として設けられるマスキング部３ａの一部を拡大して設けられているため、さらにコストが抑制される。そして、黒い反射面となるために、虚像の表示像２０に対して、強いコントラストを得ることができるため、表示器輝度を抑制することができ、消費電力や発熱の問題を生じることがない。
【００２２】
実施例１の作用を明確にするために、以下にさらに説明を加える。
図８は車両用表示装置の主要構成の説明断面図である。図９は図８の構成における虚像表示状態を示す光学レイアウト図である。図１０は図８の構成における表示像歪の説明図である。
車両において虚像表示を行うためには、図８に示すような、表示器５１からの表示光を光路３０１によりウィンドシールド８でドライバへ向かって反射させ、虚像表示を行うことが考えられる。
その際に、表示器５１は矩形の表示像１１を表示するものとする。
すると、光路３０１は、表示像１１の上辺の両端での光路３０１ａと、表示像１１の下辺の両端での光路３０１ｂからなるものとすることができる。
【００２３】
ここで、ウィンドシールド８は、車室内側に凹形状となるため、上記図６で説明した凹面鏡と虚像の関係となる。図９に示すように、光路としては、光路３０１ａが光路３０１ｂより長くなるため、図１０(a)に示すように、虚像で表示される表示像２２の上辺a1は、下辺b1より長くなる表示歪を生じたものとなる。
そのため、この表示歪を補正するために例えばスクリーンを曲面にする場合には、配置する位置や角度等によってスクリーン形状を変更する必要があり、コストが増大する。しかし、車両では、デザイン性や車室内の快適性などから、スクリーンの位置や角度は決まるため、例えば他の車種への展開等が困難となってしまう。
【００２４】
これに対して実施例１の車両用表示装置では、プロジェクタ１の表示像をウィンドシールド８の黒色反射部３の第１の反射面（反射位置２０１）で反射してスクリーン２に結像させた実像（表示像２１）は、反射面まで距離が長い方が像としては小さく（上辺c1）、距離が短い方が像としては長く（下辺d1）なる。
【００２５】
スクリーン２上に結像した実像（表示像２１）をドライバが見る場合には、実像（表示像２１）から第２の反射面（反射位置２０２）で反射して虚像を見ることになる。ここでは、スクリーン２から黒色反射部３までの距離が長い方が虚像は大きく（上辺a1）、距離が短い方が虚像は小さく（下辺b1）なる。
表示の全体としては、ウィンドシールド８の曲面に起因する表示歪が第１の反射と第２の反射で互いに打ち消しあう方向に作用し、表示歪は非常に抑制される。
【００２６】
また、図８の構成では、ウィンドシールド８の透明部分に反射表示しているので、表示器輝度はかなり明るくする必要があり、消費電力や発熱が問題となる。
この点、実施例１では、黒く見える黒色反射部３が虚像表示の背景となるため、表示は強いコントラストを得ることになり、表示器輝度を少なくし、消費電力や発熱の問題が生じない。
また、実施例１では、スクリーン２が黒色反射部３の影となる部分に配置されているので、スクリーン２に外光が入り難くなり、外光による表示品質（コントラスト）の低下を防ぐ。
【００２７】
次に、効果を説明する。
実施例１の車両用表示装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００２８】
(1)表示光をウィンドシールド８の位置付近で反射させ、ドライバに虚像で表示を行う車両用表示装置において、ウィンドシールド８に設けられ、ウィンドシールド８にならう凹形状曲面で、表示より暗い色で第１の反射（反射位置２０１）と第２の反射（反射位置２０２）を行う黒色反射部３と、黒色反射部３の第１の反射位置２０１へ向かって、表示光を投影するプロジェクタ１と、黒色反射部３の第１の反射位置２０１からの表示光を結像させるとともに、黒色反射部３の第２の反射位置２０２へ向かって、表示光を反射するスクリーン２を備えたため、コスト抑制して表示歪を抑制でき、且つ消費電力や発熱を抑制することができる。
【００２９】
(2)上記(1)において、黒色反射部３は、ウィンドシールド８の周縁を覆う着色部分を拡大して形成したため、コストを抑制して黒色反射部３を設けることができる。また、ドライバの前方視界に配慮した表示部にすることができる。
【００３０】
(3)上記(2)において、スクリーン２は、ウィンドシールド８を通過してスクリーン２へ向かう外光を黒色反射部３が遮るように、ウィンドシールド８の近傍のインストパネル４の内部に配置したため、外光による表示品質の低下を防止することができる。
(4)上記(1)〜(3)において、黒色反射部３の第１の反射（反射位置２０１）は、表示光の凹面反射により、スクリーン２に実像（表示像２１）を結像させる反射であり、黒色反射部３の第２の反射は、表示光の凹面反射により、車両前方側に虚像（表示像２０）を表示させる反射であるため、第１の反射では、凹面鏡と実像の関係となるようにして、プロジェクタの矩形表示の上辺より下辺を大きくし、第２の反射では、凹面鏡と虚像の関係となるようにして、下辺より上辺を大きくし、第１の反射と第２の反射の表示を歪ませる作用が打ち消しあうようにして、コスト抑制して表示歪を抑制できる。
【００３１】
以上、本発明の車両用表示装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００３２】
例えば、実施例１では、黒色反射部は、ウィンドシールドの２枚合わせの間に設ける塗装部分としたが、ウィンドシールドの車室内側に塗装で設けてもよく、また接着によるものであってもよい。
また、例えば実施例１では、黒色反射部は黒色としたが、表示に対しての十分なコントラストを有すれば、他の色にしてもよく、また模様を加えたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１の車両用表示装置の主要構成の説明断面図である。
【図２】実施例１の車両用表示装置の黒色反射部の説明図である。
【図３】実施例１の車両用表示装置の黒色反射部及びマスキング部の説明図である。
【図４】実施例１の車両用表示装置の虚像表示状態を示す光学レイアウト図である。
【図５】実施例１の車両用表示装置の表示像歪の説明図である。
【図６】凹面鏡と虚像における表示像歪の説明図である。
【図７】凹面鏡と実像における表示歪の説明図である。
【図８】車両用表示装置の主要構成の説明断面図である。
【図９】図８の構成における虚像表示状態を示す光学レイアウト図である。
【図１０】図８の構成における表示像歪の説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    プロジェクタ
２    スクリーン
３    黒色反射部
３ａ    マスキング部
４    インストパネル
４ａ    凹部
５    ダクト
６    ダッシュアッパ
７    メータ
８    ウィンドシールド
９    ステアリング
１１    表示像
２０〜２２    表示像
５１    表示器
１００    （プロジェクタから黒色反射部への）光路
１０１    （黒色反射部からスクリーンへの）光路
１０１ａ    光路
１０１ｂ    光路
１０２    （スクリーンから黒色反射部への）光路
１０２ａ    光路
１０２ｂ    光路
１０３    （黒色反射部からドライバのアイポイントへの）光路
２０１    （黒色反射部の第１の）反射位置
２０２    （黒色反射部の第２の）反射位置
３０１    （表示器からウィンドシールドへの）光路
３０１ａ    光路
３０１ｂ    光路
a1    （表示像２０の）上辺
b1    （表示像２０の）下辺
c1    （表示像２１の）上辺
d1    （表示像２１の）下辺
Ｅ    (ドライバの)アイポイント
【図１】
2010018131.tif 000003
【図２】
2010018131.tif 000004
【図３】
2010018131.tif 000005
【図４】
2010018131.tif 000006
【図５】
2010018131.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010018131.tif 000009
【図８】
2010018131.tif 000010
【図９】
2010018131.tif 000011
【図１０】
2010018131.tif 000012