(57)【要約】【課題】車両用内装材に対する搭載性が良好で、虚像を明瞭に視認可能な車両用表示装置を提供する。【解決手段】表示装置３０は、車室内側に向けて開口する開口部２１と、開口部２１に連通するとともに、車両上方に天井面２２Ａが形成された内部空間２２と、を有するインストルメントパネル２０に設けられたものであり、内部空間２２における車両下方に配され、車両上方に向けて表示光Ｌを出射するように構成された表示部３１と、天井面２２Ａに配され、表示部から出射された表示光Ｌを反射して、表示光Ｌの虚像Ｖを生成するように構成された反射部３３と、表示部３１と反射部３３の間に配されたハーフミラー３４であって、表示部３１から出射された表示光Ｌを透過するとともに、反射部３３で反射された表示光Ｌを開口部２１側に向けて鏡面反射して、乗員に虚像Ｖとして視認させるように構成されたハーフミラー３４と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内側に向けて開口する開口部と、前記開口部に連通するとともに、車両上方に天井面が形成された内部空間と、を有する車両用内装材に設けられた車両用表示装置であって、
前記内部空間における車両下方に配され、車両上方に向けて表示光を出射するように構成された表示部と、
前記天井面に配され、前記表示部から出射された前記表示光を反射して、前記表示光の虚像を生成するように構成された反射部と、
前記表示部と前記反射部の間に配されたハーフミラーであって、前記表示部から出射された前記表示光を透過するとともに、前記反射部で反射された前記表示光を前記開口部側に向けて鏡面反射して、乗員に前記虚像として視認させるように構成されたハーフミラーと、を備える車両用表示装置。
【請求項２】
前記車両用内装材は、前記天井面を構成する天井部と、前記天井面の車幅方向両側に立設された一対の側壁部と、を備え、
前記ハーフミラーは、前記天井部により車両上方から覆われるとともに、前記一対の側壁部により車幅方向両側から覆われるようにして配されている請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項３】
前記表示部は、前記内部空間において、前記開口部を介して前記乗員の視界に入る位置より車室内側に配されている請求項１または請求項２に記載の車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用内装材に設けられた車両用表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学装置として、下記特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に開示の光学装置は、対象物体より放射される光束を反射および透過させる部分反射部材と、部分反射部材で反射された光束を部分反射部材へ反射させる再帰性反射部材と、再帰性反射部材で部分反射部材へ反射され、部分反射部材を透過する光束を、部分反射部材の側へ傾ける光学素子とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−４０９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示の構成を車両用内装材に対して適用しようとすると、乗員に対してハーフミラーの奥方に反射部を設ける構成となり、乗員の視界に入る位置に反射部が配されることとなる。このため、乗員が反射部に対して焦点を合わせしまい、虚像を視認し難くなることが懸念される。
【０００５】
また、車両用表示装置を車両用内装材に設ける場合には、その搭載性や、虚像を明瞭に視認させるための配置構成を採ることが求められる。
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、車両用内装材に対する搭載性が良好で、虚像を明瞭に視認可能な車両用表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の車両用表示装置は、車室内側に向けて開口する開口部と、前記開口部に連通するとともに、車両上方に天井面が形成された内部空間と、を有する車両用内装材に設けられた車両用表示装置であって、前記内部空間における車両下方に配され、車両上方に向けて表示光を出射するように構成された表示部と、前記天井面に配され、前記表示部から出射された前記表示光を反射して、前記表示光の虚像を生成するように構成された反射部と、前記表示部と前記反射部の間に配されたハーフミラーであって、前記表示部から出射された前記表示光を透過するとともに、前記反射部で反射された前記表示光を前記開口部側に向けて鏡面反射して、乗員に前記虚像として視認させるように構成されたハーフミラーと、を備える。
【０００８】
本発明によれば、天井面を車両用内装材に形成するから、反射部の搭載性に優れる。また、反射部が天井面に配されるから、例えば、乗員に対してハーフミラーの奥方に反射部を設ける構成のように、乗員の視界に入る位置に反射部が配されることがなく、乗員が虚像に焦点を合わせてこれを視認し易い構成を実現することができる。さらに、車両用内装材における天井面を構成する部分を外部の光を遮る遮光部として機能させることができ、ハーフミラーで反射する外部の光の光量を低減して、乗員に虚像を明瞭に視認させることができる。
【０００９】
上記構成において、前記車両用内装材は、前記天井面を構成する天井部と、前記天井面の車幅方向両側に立設された一対の側壁部と、を備え、前記ハーフミラーは、前記天井部により車両上方から覆われるとともに、前記一対の側壁部により車幅方向両側から覆われるようにして配されていてもよい。
【００１０】
このような構成によれば、車両用内装材の天井部と側壁部とを外部の光を遮る遮光部として機能させることができ、より一層、ハーフミラーで反射する外部の光の光量を低減して、乗員に虚像を明瞭に視認させることができる。
【００１１】
上記構成において、前記表示部は、前記内部空間において、前記開口部を介して前記乗員の視界に入る位置より車室内側に配されていてもよい。
【００１２】
このような構成によれば、表示部及び表示部から出射された表示光が直接的に乗員に視認され難く、乗員が虚像に焦点を合わせてこれを視認し易い構成を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車両用内装材に対する搭載性が良好で、虚像を明瞭に視認可能な車両用表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置を車室内から視た図
【図２】表示装置を車両前後方向に沿って切断した断面図
【図３】虚像の表示態様を示す断面図
【００１５】
本発明の一実施形態を図１から図３によって説明する。本実施形態では、車両１０のインストルメントパネル（車両用内装材）２０に設けられた表示装置（車両用表示装置）３０について例示する。なお、図２の左側が車両前方、右側が車両後方にそれぞれ対応し、上方が車両上方、下方が車両下方にそれぞれ対応する。
【００１６】
インストルメントパネル２０は、図１に示すように、車室前方において、フロントウィンドウ１１の車両下方に配されている。インストルメントパネル２０には、運転席側に、ステアリングホイール１３Ａとメーターパネル１３Ｂが設けられている。また、インストルメントパネル２０には、助手席側に、グローブボックス１４Ａが設けられている。インストルメントパネル２０の中央部には、センターコンソール１６と表示装置３０が設けられている。
【００１７】
インストルメントパネル２０は、図１に示すように、ほぼ水平方向に沿って延在して、車両上方を向く面を構成する上面部２０Ａと、上面部２０Ａの車両後端部から車両下方に向けて立設され、車両後方を向く面を構成する後面部２０Ｂとを有する。本実施形態では、上面部２０Ａの車幅方向中央部付近が後述する天井部２４を構成している。
【００１８】
インストルメントパネル２０には、図１及び図２に示すように、車室内側に向けて開口する開口部２１が形成されている。開口部２１は、平面視矩形状をなし、後面部２０Ｂにおけるセンターコンソール１６の車両上方において、車両後方に向けて開口している。
【００１９】
インストルメントパネル２０は、図２に示すように、開口部２１に連通するとともに、車両上方に天井面２２Ａが形成された内部空間２２を有している。また、インストルメントパネル２０は、天井面２２Ａを構成する天井部２４と、天井面２２Ａの車幅方向両側に立設された一対の側壁部２５，２５（図１参照）とを備えている。天井部２４及び一対の側壁部２５，２５は、内部空間２２を画成しており、内部空間２２には表示装置３０が設けられている。言い換えれば、インストルメントパネル２０は、表示装置３０の筐体のような役目を果たす。
【００２０】
表示装置３０は、図２に示すように、表示部３１と、反射部３３と、表示部３１と反射部３３の間に配されたハーフミラー３４とを備えて構成されている。この表示装置３０は、空中に虚像Ｖを結像して、乗員に視認させるように構成されている。なお、図２において、１点鎖線は、運転席又は助手席に着座する乗員の視界を示している。
【００２１】
表示部３１は、予めメモリ（不図示）に保存された映像や、新たに生成した映像等を表示可能に構成されている。表示部３１としては、液晶ディスプレイ等の各種ディスプレイを適用することができる。本実施形態では、表示部３１が立体的な植物の映像を表示するものを例示する（図１参照）。このような表示としては、動的な意匠を伴うものであっても構わない。
【００２２】
表示部３１は、図２に示すように、内部空間２２における車両下方に配され、車両上方に向けて表示光Ｌを出射するように構成されている。また、表示部３１は、内部空間２２において、開口部２１を介して乗員の視界に入る位置より車室内側に配されている。表示部３１は、光出射面３１Ａを車両上方かつ車両前方に向ける姿勢で、インストルメントパネル２０に取り付けられている。
【００２３】
反射部３３は、図２に示すように、天井面２２Ａに配されている。具体的には、反射部３３は、表面が反射面とされるシート状をなし、裏面に設けられた図示しない接着層等を介して天井面２２Ａに取り付けられている。
【００２４】
反射部３３は、図３に示すように、表示部３１から出射された表示光Ｌを反射して、表示光Ｌの虚像Ｖを生成するように構成されている。本実施形態では、反射部３３として、再帰性反射材からなるものを例示する。ここで、「再帰性反射材」とは、光源から照射された光を受けると、その光を光源方向に再帰させる性質を有する反射材である。そのような再帰性反射材としては、ガラスビーズ反射材、マイクロプリズム反射材等を例示することができる。
【００２５】
反射部３３は、図３に示すように、開口部２１付近に虚像Ｖを結像するように構成されている。以下、この位置を結像位置と呼ぶ。仮に、ハーフミラー３４が配されていない場合には、表示部３１から出射された表示光Ｌは反射部３３で再帰性反射して、その出射された位置に結像される。そして、表示部３１と反射部３３の間にハーフミラー３４が配されている場合には、反射部３３で再帰性反射した表示光Ｌは、ハーフミラー３４の他方の面３４Ｂで鏡面反射することにより、他方の面３４Ｂを対称面として、光出射面３１Ａと面対称な結像位置に結像される。本実施形態では、その結像位置が、天井部２４と一対の側壁部２５，２５の車両後端部により囲まれた位置、つまり、開口部２１付近に設定されている。
【００２６】
ハーフミラー３４は、図２に示すように、板状をなし、一方の面３４Ａを表示部３１に向けるとともに、他方の面３４Ｂを反射部３３に向ける姿勢で、インストルメントパネル２０に取り付けられている。ハーフミラー３４は、天井部２４により車両上方から覆われるとともに、一対の側壁部２５，２５により車幅方向両側から覆われるようにして配されている。さらに、ハーフミラー３４は、内部空間２２において、開口部２１を介して乗員の視界に入る位置に配されている。つまり、ハーフミラー３４は、その他方の面３４Ｂが虚像Ｖの背景となるような位置に設けられている。
【００２７】
ハーフミラー３４は、図３に示すように、表示部３１から出射された表示光Ｌを透過するとともに、反射部３３で反射された表示光Ｌを開口部２１側に向けて鏡面反射して、乗員に虚像Ｖとして視認させるように構成されている。なお、「鏡面反射」とは、入射角と反射角が等しく、反射光線が平行光線であるような反射態様のことを表す。ハーフミラー３４は、一方の面３４Ａと他方の面３４Ｂにおいて、特定の方向からの光の透過率及び反射率をそれぞれ適宜設計することで、ビームスプリッターとして機能する。本実施形態では、ハーフミラー３４は、一方の面３４Ａに偏光フィルムが貼られており、表示部３１からの光が一方の面３４Ａで反射されず、他方の面３４Ｂ側に透過することで、反射部３３へ到達する光を増やしている。そして、ハーフミラー３４は、その反射と透過の割合が、一方の面３４Ａにおいて、表示部３１からの光をほとんど透過するとともに、他方の面３４Ｂにおいて、反射部３３からの光をほとんど反射するように設定されている。このような構成により、ハーフミラー３４を介することによる光の減衰を低減して、虚像Ｖが明るく表示されるようになっている。
【００２８】
続いて、本実施形態の作用について説明する。表示装置３０は、起動する前の状態では、表示部３１から表示光Ｌが出射されず、開口部２１の奥方の暗部において各部が目立たな構成とされている（図２参照）。そして、表示装置３０は、車両１０のドアを開けると、或いは、夜間等周囲の照度が低い状態で車両１０のアクセサリー電源がオンとされると起動する。
【００２９】
図３に示すように、表示装置３０が起動すると、表示装置３０から表示光Ｌが出射される。表示装置３０から出射された表示光Ｌは、ハーフミラー３４を透過して、反射部３３に入射する。そして、表示光Ｌは、反射部３３で再帰性反射され、ハーフミラー３４の他方の面３４Ｂで鏡面反射される。すると、結像位置において、乗員に虚像Ｖとして視認されることとなる。このような空中に結像する虚像Ｖは、従来のように実像を表示する表示装置にはない、斬新な意匠を呈する。
【００３０】
ところで、このような空中に結像する虚像Ｖは、例えば、実像を表示する表示装置の表示面ように、焦点を合わせるべき構造体（表示面）がないため、虚像Ｖに焦点を合わせて視認することが難しい場合がある。例えば、開口部２１内（内部空間２２）に乗員の目を引く構造体がある場合には、そのような構造体に目が行き、乗員が虚像Ｖを視認できない虞がある。一方、本実施形態では、虚像Ｖの奥方には、光反射性に優れた他方の面３４Ｂを開口部２１側に向ける姿勢でハーフミラー３４が配されており、ハーフミラー３４より奥の構造体に目が行きにくくなっている。また、ハーフミラー３４自体も、均一でフラットな鏡面状をなしており、また、後述するように外部の光の反射量が低減されることで、乗員の目を引き難く、虚像Ｖの背景に適した構成となっている。さらに、本実施形態は、虚像Ｖの結像位置が開口部２１（天井部２４及び一対の側壁部２５，２５の車両後端部）付近に設定されているから、乗員は、インストルメントパネル２０における開口部２１の位置を目安にして虚像Ｖに焦点を合わせやすく、虚像Ｖを視認し易くなっている。
【００３１】
続いて、本実施形態の効果について説明する。本実施形態によれば、天井面２２Ａをインストルメントパネル２０に形成するから、反射部３３の搭載性に優れる。具体的には、インストルメントパネル２０に表示装置３０を設ける構成としては、各部を筐体に組み付け、組み付けられた表示装置３０をインストルメントパネル２０に対して後付けする構成が一般的である。一方、本実施形態では、インストルメントパネル２０に天井面２２Ａを形成し、ここに反射部３３を配する構成を採用することで、各部を組み付けるための筐体を削減することができるとともに、筐体をインストルメントパネル２０に組み付ける際の組み付け誤差をなくして、虚像Ｖの結像位置の精度の向上することができる。
【００３２】
さらに、本実施形態では、反射部３３が天井面２２Ａに配されるから、例えば、乗員に対してハーフミラー３４の奥方に反射部３３を設ける構成のように、乗員の視界に入る位置に反射部３３が配されることがなく、乗員が虚像Ｖに焦点を合わせてこれを視認し易い構成を実現することができる。さらに、インストルメントパネル２０における天井面２２Ａを構成する部分を外部の光を遮る遮光部として機能させることができ、ハーフミラー３４で反射する外部の光の光量を低減して、乗員に虚像Ｖを明瞭に視認させることができる。
【００３３】
具体的には、空中に虚像Ｖを結像する表示装置においては、ハーフミラーの手前（観察者側）に虚像が結像される構成上、ハーフミラーの観察者側の光反射率を低減して、虚像の背景となるハーフミラーのギラつきを低減したいという要請がある。このため、そのような表示装置としては、観察者に対してハーフミラーの奥方に反射部３３を設け、表示部からの表示光をハーフミラーで反射させた後に、反射部３３で反射させ、さらにハーフミラーを透過させる構成が一般的である。当該構成によれば、ハーフミラーの観察者側の面（他方の面に相当）を反射率の高い面とする必要がなく、当該面で反射する外部の光の光量を低減することができる。しかしながら、本願発明者等は、そのような構成では、車両用内装材に設けた場合に、ハーフミラーの奥方に反射部が配されることで、乗員が虚像Ｖではなく反射部に対して焦点を合わせてしまい、虚像Ｖが視認され難いということを、新たに確認するに至った。そこで、本願発明者等は鋭意検討した結果、インストルメントパネル２０における開口部２１では、車室内において特に問題となる車両上方からの外部の光を、天井面２２Ａを構成する部分で遮ることができる点に着目し、さらに、当該部分を反射部３３の配置にも用いる構成のものを新たに開発した。そして、本実施形態では、ハーフミラー３４の他方の面３４Ｂを鏡面反射する面とすることで、反射部３３を乗員の視界に入らない天井面２２Ａに配する構成を実現しつつ、ハーフミラー３４の他方の面３４Ｂによる外部の光の反射という問題を、インストルメントパネル２０における天井面２２Ａを構成する部分を外部の光を遮る遮光部として機能させることで解決した。
【００３４】
また、本実施形態では、ハーフミラー３４は、天井部２４により車両上方から覆われるとともに、一対の側壁部２５，２５により車幅方向両側から覆われるようにして配されている。このため、インストルメントパネル２０の天井部２４と側壁部２５とを外部の光を遮る遮光部として機能させることができ、より一層、ハーフミラー３４で反射する外部の光の光量を低減して、乗員に虚像Ｖを明瞭に視認させることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、表示部３１は、内部空間２２において、開口部２１を介して乗員の視界に入る位置より車室内側に配されている。このため、表示部３１及び表示部３１から出射された表示光Ｌが直接的に乗員に視認され難く、乗員が虚像Ｖに焦点を合わせてこれを視認し易い構成を実現することができる。
【００３６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態以外にも、表示部の構成、配置は適宜変更可能である。例えば、表示部は、一部乗員の視界に入る位置に配置されていてもよい。
（２）上記実施形態以外にも、反射部の構成、配置は適宜変更可能である。例えば、反射部は、反射面が凹面鏡とされることで、虚像を生成するものであってもよい。
（３）上記実施形態以外にも、ハーフミラーの構成、配置は適宜変更可能である。例えば、ハーフミラーは、両面において、可視光領域における光透過率が３０％以上７０%以下であり、かつ、可視光領域の光線反射率が３０％以上７０%以下のものであってもよい。なお、この場合には、ハーフミラーにおける光の減衰を考慮して、表示部における光出射量を適宜設定する必要がある。
（４）上記実施形態以外にも、開口部の形状、表示装置の設置場所は適宜設定可能である。例えば、表示装置は、メーターパネルが設けられる部分や、フロントウィンドウの基端部付近に車幅方向の全域に亘って設けられていてもよく、開口部の形状も表示装置に応じて適宜変更可能である。また、開口部には、これを閉塞する蓋部が設けられていても構わない。
（５）上記実施形態以外にも、虚像の結像位置は適宜変更可能である。例えば、虚像の結像位置は、開口部の車室内側であっても構わない。また、虚像は、運転席又は助手席に着座する乗員に視認されるものに限られず、後部座席に着座する乗員に視認されるものであってもよい。
（６）上記実施形態では、車両用内装材としてインストルメントパネルを例示したが、これに限られない。例えば、車両用内装材は、ドアトリムや天井用内装材等であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
２０…インストルメントパネル（車両用内装材）、２１…開口部、２２…内部空間、２２Ａ…天井面、２４…天井部、２５…側壁部、３０…表示装置（車両用表示装置）、３１…表示部、３３…反射部、３４…ハーフミラー、Ｌ…表示光、Ｖ…虚像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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