(57)【要約】【課題】  光源の発した光のロスを少なくし、比較的小規模な光源にて充分な表示輝度を得られるようにでき、光源の発した光を走査する光学系として、多角柱状ミラーを用いることなく、比較的低コストな光学系を用いることができ、さらに、表示表現の自由度を増加でき、表示品質を向上させることができる車両用表示器を提供すること。【解決手段】  LEDアレイ１と、透明体からなるプリズム体２と、プリズム体２を回転させるモータ６と、LEDアレイ１の点灯、消灯を制御するLED制御回路４とを備え、LED制御回路４は、点灯タイミングの１ピッチより小さい分ずらした点灯タイミングでLEDアレイ１の点灯、消灯を制御するずらし制御を行った。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を表示で乗員に伝達する車両用表示器において、
線状に配置された複数の発光素子と、
同発光素子の光を入射・出射する透明体からなる第１の光学系と、
前記第１光学系を回転させる回転手段と、
表示させる画像情報により第１光学系の回転に同期させた点灯タイミングで発光素子の点灯、消灯を制御する制御手段と、
前記制御手段の点灯タイミングの１ピッチより小さい分ずらした点灯タイミングで発光素子の点灯、消灯を制御するずらし制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用表示器。
【請求項２】
請求項２に記載の車両用表示器において、
前記ずらし制御手段は、
前記制御手段の線状配置した複数発光素子で表示させる１列の表示像に対して、表示像の一部を重ねるタイミングで表示させる、
ことを特徴とする車両用表示器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の車両用表示器において、
前記ずらし制御手段は、
前記制御手段の点灯タイミングの１ピッチに対して、ハーフピッチ分ずらした点灯タイミングで発光素子の点灯、消灯を制御する、
ことを特徴とする車両用表示器。
【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器において、
前記第１光学系は、多角柱形状であり、
前記制御手段により点灯光を入射させる面と、前記ずらし制御手段により点灯光を入射させる面とを異なる面とし、
前記ずらし制御手段は、面の制御タイミングをずらすようにした、
ことを特徴とする車両用表示器。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用表示器において、
前記第１光学系とともに回転し、前記第１光学系の各面に対応した被検出部を設けた検出用回転体を設け、
前記被検出部の検出により、前記第１光学系の回転位置と各面毎のタイミングを得る検出手段を設け、
前記ずらし制御手段で制御する前記第１光学系の面に対応した前記検出用回転体の被検出部をずらして配置した、
ことを特徴とする車両用表示器。
【請求項６】
請求項１〜請求項５に記載の車両用表示器において、
線状配置した前記複数発光素子を発光素子列とし、前記発光素子列の配置の１ピッチより小さい分ずらして、複数の発光素子を線状配置したずらし発光素子列を設け、
前記制御手段及び前記ずらし制御手段は、前記発光素子列と前記ずらし発光素子列の前記第１光学系の回転走査方向の表示位置が同じ位置となるタイミングで点灯・消灯させる、
ことを特徴とする車両用表示器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転情報を運転者に表示するシステムに関するものであり、特に車両、船舶、航空機などウィンドウに運転に関わる情報を表示する車両用表示器の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、複数の面からなる多角柱状ミラーと直線上に配置された発光素子列を配置し、発光素子から発光する光を拡大するレンズと一定回転数で回転させる駆動手段とを設け、前記ミラーの回転位置に応じて発光素子を選択的に発光させることにより２次元画像をスクリーン上に表示させている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−２０７９４号公報（第２−４頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら従来技術を、車両、船舶、航空機などにおいて運転に関わる情報を表示する車両用表示器に適用する場合、スクリーンを用いる必要があるため、スクリーンにより光が拡散してしまうため光エネルギーのロスが多い。
このロスを補うため光源規模の大型化が必要であり、表示器の大型化、消費電力の増大、発熱の増大、コストの増大、（発熱による）光源の短寿命化を招くという問題があった。
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、光源の発した光のロスを少なくし、比較的小規模な光源にて充分な表示輝度を得られるようにでき、光源の発した光を走査する光学系として、多角柱状ミラーを用いることなく、比較的低コストな光学系を用いることができ、さらに、表示表現の自由度を増加でき、表示品質を向上させることができる車両用表示器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明では、情報を表示で乗員に伝達する車両用表示器において、線状に配置された複数の発光素子と、同発光素子の光を入射・出射する透明体からなる第１の光学系と、前記第１光学系を回転させる回転手段と、表示させる画像情報により第１光学系の回転に同期させた点灯タイミングで発光素子の点灯、消灯を制御する制御手段と、前記制御手段の点灯タイミングの１ピッチより小さい分ずらした点灯タイミングで発光素子の点灯、消灯を制御するずらし制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００５】
なお、点灯タイミングの１ピッチとは、線状に配置した複数の発光素子の点灯・消灯から、線状に配置した複数の発光素子の次の点灯・消灯までの時間とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、小規模な光源にすることができ、省スペースで、低コストにでき、さらに、表示表現の自由度を増加でき、表示品質を向上させることができる。
【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器を実現する実施の形態を実施例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の車両用表示器の主要構成を示す説明図である。図２は実施例１の車両用表示器のプリズム体及び回転羽根部の説明図である。図３は実施例１の車両用表示器の制御ブロック図である。
【０００９】
実施例１の車両用表示器では、まず、複数のLEDを１列に並べたLEDアレイ１を設ける。このLEDアレイ１の発光は、LED制御回路４により表示内容とプリズム体２（第１光学系に相当する）の回転位置に応じて行われる。LEDアレイ１の発光方向には、スリット３を設ける。スリット３には、光を通過させる開口部を設ける。
【００１０】
プリズム体２は、材質をアクリルとして、射出成形工法により作成される。形状は４角柱体にする。
さらに、プリズム体２には、図示しないが、モータシャフト用の取付け孔と、回転軸２ａとなる突部を両端面にそれぞれ設ける。
【００１１】
プリズム体２の回転軸２ａとなる突部には、プリズム体２と一体となって回転する回転羽根部７を設ける。
回転羽根部７は、４角柱であるプリズム体２の各面に対応して、４つの羽根を有するものとする。さらに、実施例１では、プリズム体２の対向する２つの面をＡ面とし、９０度回転し、対向する２つの面をＢ面として、回転羽根部７の回転羽根は、Ａ面の回転方向終端を約１．３８度ずらすよう羽根幅を変更している（図２参照）。
【００１２】
フォトインタラプタ８は、図１に示すように、回転羽根部７を挟むようにして、発光部と受光部を配置し、羽根により光が遮られることで、回転位置信号を生成する。この検出信号は、パルス信号となる。
LEDアレイ１、プリズム体２は、LEDアレイ１と運転者のアイポイント５を結ぶ基準光軸Ｄ上に、LEDアレイ１からの光を通過させるようにプリズム体２を設ける（図５参照）。
【００１３】
次に、図３を参照してLED制御回路４について説明する。
LED制御回路４は、表示データ部４１、点灯タイミングデータ部４２、点灯制御部４３、タイミング生成部４４からなる。
表示データ部４１は、表示させるデータをテーブルデータとして保存し、タイミング生成部４４へ出力する。
点灯タイミングデータ部４２は、LEDアレイ１に対する点灯タイミングをテーブルデータとして保存し、タイミング生成部４４へ出力する。この点灯タイミングデータには、プリズム体２のＡ面用のデータテーブルと、Ａ面からハーフピッチずらしたＢ面用のデータテーブルとを有するようにする。
点灯制御部４３は、設定されたタイミングに従って、LEDアレイ１の点灯タイミングを制御する。
タイミング生成部４４は、フォトインタラプタ８からのパルス信号と、点灯タイミングデータ、表示データからLEDアレイ１の点灯タイミングを設定し、出力する。
LED駆動回路４５は、点灯制御部４３の制御に従って、LEDアレイ１を駆動点灯、消灯させる。
【００１４】
次に作用を説明する。
[スクリーンについて]
ここで、スクリーンを用いた場合の表示について、追加して説明しておく。スクリーンを用いた場合、LEDアレイ（発光素子列）が発する光線は、ミラーやレンズによりスクリーン上に結像することになる。
スクリーンは一般には透明部材の表裏面を梨地加工したもの、乳白色板が用いられるが、入射する光線に対して、透過側、反射側のいずれの方向にも拡散光線群を発生させることになる。
【００１５】
この拡散光線群のうち、ドライバのアイポイントに向かう光線のみが有効で、他は無駄となる。
従って充分な輝度を得ようとすると、このロスを補うため光源規模の大型化が必要であり、表示器の大型化、消費電力増大、発熱の増大、コストの増大、発熱による光源の短寿命化を招く。
これに対して、本実施例１では、スクリーン無しで、充分な表示を行えるようにしている。
【００１６】
[画像表示作用]
図４，５に示すようにLEDアレイ１の各LEDはプリズム体２に向かい光束を発する。
なお、説明の便宜上、図５に示したプリズム体２の回転角を基準角とする。光束はプリズム体２の回転角に応じて、光軸から離れる方向に偏向される。この様子を図５に示す。図４では、プリズム体２が基準角から４０°反時計回りに回転したときの光束の偏向を示す。
【００１７】
光軸方向に出射された光束は、光軸に対して角度αの偏向を受ける。
図５に示す、プリズム体２が基準角から４０°反時計回りに回転した場合、αは約０．６２度である。
このように、プリズム体２を任意の方向に回転させた場合、回転に応じて光束が偏向される。
【００１８】
ここで、プリズム体２を反時計廻りに回転させた場合を考えると、図５に示す通り、基準角からプリズム体２が時計廻りに４０°回転した位置、基準角からプリズム体２が時計廻りに２０度回転した位置、基準角の位置、基準角からプリズム体２が反時計廻りに２０°回転した位置、基準角からプリズム体２が反時計廻りに４０°回転した位置に順に達し、光束が各回転位置に応じて偏向され、アイポイント方向へ向かうように設けられている。
【００１９】
この各回転位置に達した時間に所定の時間、LEDを発光され、かつ、これらのLEDアレイ１の回転及び回転に合わせたLEDの発光制御を高速で行うことにより人間の目の残像効果から、図６に示すように２次元の表示像Ｓが得られる。
【００２０】
この図６では、横１１×縦１１ドットの表示を示している。表示像Ｓの横方向は１１個並べられたLEDアレイ１により得られる。表示像Ｓの縦方向はLEDアレイ１をプリズム体２の回転位置に応じて１１回の発光制御を行い、人間の目の残像効果により得られる。
なお、LED像の縦方向の長さは、スリット３の開口部サイズを変更することにより、またはLEDの発光時間を制御することで、調整することができる。
【００２１】
[表示ドット数について]
実施例１の車両用表示器では、図６に示すようなドット表示が可能になる。この表示における分解能は、表示に用いるLEDの個数と、プリズム体２の角度変更をして、走査方向の表示列を複数化した数で決まることになる。
例えば、図６において、横１１ドット×縦１１ドットの表示とは、LEDの数が１１個、走査方向への表示列が１１列であることを示す。つまり、表示のドットサイズが決まると、分解能が定まってしまい、細かな表示への対応性が不十分であった。
これに対し、実施例１では、ハーフピッチずらした点灯タイミングでの表示を行っている。
【００２２】
[ハーフピッチずらした点灯タイミング作用]
点灯タイミングをずらさない場合の点灯タイミングについて図８に示す。プリズム体は４角柱であるため、１回転は、４つの面に要する時間で構成され、回転羽根部７による検出で、各面の始期において、面クロック信号が生じる状態となる。この１つの面に要する時間が表示周期となり、この表示周期は、休止期間、表示期間、休止期間で構成される。この表示期間において、行１〜行１１までを点灯、消灯させると、行１と次に行２では、時間が経過しているため、その分、プリズム体２が回転し、プリズム体２の角度が異なることになる。
【００２３】
このようにして、表示像が形成される。
【００２４】
これに対し、実施例１のように、プリズム体２の４角面をＡ面とＢ面に分け、ハーフピッチずらした場合の各信号のタイムチャートを図９に示す。
実施例１では、回転位置の検出パルス信号を生成する回転羽根部７において、約１．３８°ずらしたことにより、生成される面パルスが、Ａ面とＢ面でハーフピッチ分ずれるようにする（図７(a),図７(b)参照）。なお、１ピッチとは、Ａ面で１つの行と次の行が表示されるまでの時間間隔とし、この中間をハーフピッチとする。
【００２５】
実施例１では、図９に示すようにＡ面の点灯とハーフピッチずらしたＢ面の点灯は、半分近く重なるものである。そのため、表示像としても、Ａ面に対し半分、縦にずれた表示像となる（図７(a),図７(b)参照）。
実施例１では、タイミング生成部４４が、フォトインタラプタ８からの実際のプリズム体２の回転に応じた検出信号から、表示データに応じて、Ａ面のタイミングとＡ面とハーフピッチずらしたＢ面のタイミングで、点灯タイミングを生成する。つまり、１つの表示において、単に所定の間隔のドット表示を行うのではなく、縦方向にハーフピッチずらした表示も行うのである。
Ｂ面による表示は、Ａ面に点灯ピッチ間に組み込まれるため、Ａ面とＢ面で１つの表示を行うことになる。
すると、例えば図１０(a)に示すような縦横所定間隔のＡ面のみのドット表示に対し、Ｂ面による表示が組み込まれることによって、より、本来の丸みに近い表示ができたり、よりわかりやすい表示ができたりすることになる。つまり、LEDやプリズム体を増加させてコスト増になるようなことなく、表示の分解能を向上させ、より表示品質が向上するのである。
【００２６】
言い換えて説明すると、Ａ面の表示と、ハーフピッチ縦方向にずれたＢ面の表示が組み合わせられることによって、角部や丸みを表現する段差は、Ａ面の２倍の段数により表現できることになり、分解能を２倍にした作用効果を得る。例えばＡ面では、円形部分が４５度の段差で表現されるのに対して、Ｂ面を組み合わせるとその半分の２２．５度の部分を表現でき、より本来の形状に近い、もしくはよりわかりやすい表示が行えるのである。また、文字形状の厚みは、Ａ面の1.5倍、2.5倍を表現でき、より細かい表現となる。
【００２７】
また、Ａ面のみで行う表示では、１つの表示に対し、あまり複数に変化させた表示を行うことは難しい。しかし、Ｂ面が組み合わせられることによって、その表示表現の自由度が向上することになる。
【００２８】
効果を説明する。実施例１の車両用表示器にあっては、以下の効果を有する。
(1)情報を表示で乗員に伝達する車両用表示器において、線状に配置された複数のLEDアレイ１と、LEDアレイ１の光を入射・出射する透明体からなるプリズム体２と、プリズム体２を回転させるモータ６と、表示させる画像情報によりプリズム体２の回転に同期させた点灯タイミングでLEDアレイ１の点灯、消灯を制御するLED制御回路４とを備え、LED制御回路４は、点灯タイミングの１ピッチより小さい分ずらした点灯タイミングでLEDアレイ１の点灯、消灯を制御するずらし制御を行うため、表示表現の自由度を向上させることができ、表示品質を向上させることができる。
【００２９】
(2)LED制御回路４で行うずらし制御は、線状配置した複数LEDアレイ１で表示させる１列の表示像に対して、表示像の一部を重ねるタイミングで表示させるため、表示をよりなだらかにしたり、より本来の形状に近い表示にしたり、厚みや薄みの表現をより鮮やかにしたりすることで、表示表現の自由度を向上させることができ、表示品質を向上させることができる。
【００３０】
(3)LED制御回路４で行うずらし制御は、点灯タイミングの１ピッチに対して、ハーフピッチ分ずらした点灯タイミングでLEDアレイ１の点灯、消灯を制御するため、表示の分解能を走査方向に２倍にして、表示表現の自由度を向上させることができ、表示品質を向上させることができる。
【００３１】
(4)プリズム体２は、多角柱形状であり、Ａ面として制御する面と、Ｂ面として制御する面とを異なる面とし、Ｂ面の面クロックをＡ面の面クロックに対してずらすようにしたため、コストを増加させることなく、Ａ面、Ｂ面の設定と制御により、表示表現の自由度を向上させることができ、表示品質を向上させることができる。
【００３２】
(5)プリズム体２とともに回転し、プリズム体２の各面に対応した羽根を設けた回転羽根部７を設け、羽根の検出により、プリズム体２の回転位置と各面毎のタイミングを得るフォトインタラプタ８を設け、LED制御回路４のずらし制御でのプリズム体２の面に対応した回転羽根部７をずらして配置したため、タイミングのずらし間隔を回転羽根部７で生成し、プリズム体２の回転に即したタイミングにし、回路コストを増大させることなく、ずらしタイミング信号を生成することができる。
【実施例２】
【００３３】
実施例２は、LED配列を２列にし、この２列をハーフピッチずらすことにより、LED配列方向の表示を重ねた表示にする例である。
図１１は、実施例２の車両用表示器におけるLEDアレイ配列を示す説明図である。
実施例２では、LEDアレイ１１とLEDアレイ１２を並行し、且つ、LEDアレイ１１のLEDの配置間隔の１ピッチに対し、LEDアレイ１２はハーフピッチ分ずらすように設ける（図１１参照）。
このLEDアレイ１１とLEDアレイ１２は、発光する位置が異なるが、アイポイントへ向かうプリズム体２からの出射角度が同じになるように点灯タイミングを制御する。つまり、LEDアレイ１１の表示像とLEDアレイ１２の表示像を、１列のLEDアレイの表示像となるように重なるように制御する。
【００３４】
すると、表示像は、プリズム体２の回転による走査方向のみでなく、LED配列方向にもハーフピッチずれた表示を組合せることができる。つまり、ずらし制御と配列をずらしたLEDアレイ１２により、縦１１個×横１１個の配列で構成された表示像を、文字や形状を実際に表示する際には、両方向へハーフピッチずらした表示を組合せることにより、縦２２個×横２２個、つまり解像度では４倍に近似した表示にする。
【００３５】
発光素子を表示像に相当する個数設ける表示装置に比較して、本車両用表示装置は、非常にコストが有利である。
効果を説明する。実施例２の車両用表示装置は、上記(1)〜(5)の効果に加えて以下の効果を有する。
(6)LEDアレイ１１に対し、LEDの配置の１ピッチのハーフピッチ分ずらして、LEDを配置したLEDアレイ１２を設け、LED制御回路４は、LEDアレイ１１とLEDアレイ１２のプリズム体２の回転走査方向の表示位置が同じ位置となるタイミングで点灯・消灯させるため、非常にコストを抑制した構成により、さらに表示品質を向上させることができる。
【００３６】
以上、本発明の車両用表示器を実施例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。
例えば、発光素子は、LEDに限られないが省電力のものが好ましい。
また、第１光学系は、実施例では４角柱形状のものを示したが、３角柱や、５角、６角など、他の形状であってもよい。
また、回転手段は、モータでなくてもよいが、コストが低く、省スペースなものが好ましい。
制御手段は、他の装置の制御を兼ねるものであってもよい。
また、実施例１におけるLED制御回路４は、図３に示す構成に限られないものとする。
なお、点灯タイミングのずらし量は、１ピッチの間であればよく、ハーフピッチに限られない。例えば、表示させる内容によっては、表示の上側を細かく表示できることの効果が高い場合には、ずらしピッチをそのように設定すればよいのである。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本願発明は、車両に限らず、列車や船舶などの移動体の表示器へ利用可能性がある。また、閉空間内で使用される表示器などにも、利用可能性がある。さらに、省スペース、省コストなため、各種携帯機や、玩具などにも利用可能性がある。
【００３８】
また、第１光学系の代わりに反射ミラーを用いた構成するものは、特に利用が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１の車両用表示器の主要構成を示す説明図である。
【図２】実施例１の車両用表示器のプリズム体及び回転羽根部の説明図である。
【図３】実施例１の車両用表示器の制御ブロック図である。
【図４】実施例１の車両用表示器における光軸偏向の状態を示す説明図である。
【図５】実施例１の車両用表示器の説明図である。
【図６】実施例１の車両用表示器の表示像の例を示す説明図である。
【図７】実施例１の車両用表示器のＡ面、Ｂ面、Ａ面とＢ面を組み合わせる点灯状態と表示像の状態を示す説明図である。
【図８】ずらし制御を行わない場合の制御信号のタイムチャートである。
【図９】実施例１の車両用表示器において、ずらし制御の制御信号のタイムチャートである。
【図１０】ずらし制御を行わない場合とずらし制御を行う場合の表示像の違いについての説明図である。
【図１１】実施例２の車両用表示器におけるLEDアレイLED配列を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  LEDアレイ
２  プリズム体
２ａ  回転軸
３  スリット
４  LED制御回路
４１  表示データ部
４２  点灯タイミングデータ部
４３  点灯制御部
４４  タイミング生成部
４５  駆動回路
５  アイポイント
６  モータ
７  回転羽根部
８  フォトインタラプタ
Ｄ  基準光軸
【図１】
2006350108.tif 000003
【図２】
2006350108.tif 000004
【図３】
2006350108.tif 000005
【図４】
2006350108.tif 000006
【図５】
2006350108.tif 000007
【図６】
2006350108.tif 000008
【図７】
2006350108.tif 000009
【図８】
2006350108.tif 000010
【図９】
2006350108.tif 000011
【図１０】
2006350108.tif 000012
【図１１】
2006350108.tif 000013