(57)【要約】【課題】アイレンジ内の視認範囲の位置調整ができると共に、表示歪を極力押さえかつインストルメントパネル内のスペースを有効に利用できる車両用表示装置を提供すること。【解決手段】表示器２０は、表示デバイス２１と、表示デバイス２１の表示像を拡大する光学部材２２と、表示デバイス２１と光学部材２２の間に設置され、表示デバイス２１の表示像を反射させる反射部材２３と、開口部１ｂを覆う開口部カバー２４とを含み、開口部カバー２４は、開口部１ｂに固定される取付用枠２６に取り付けられ、表示デバイス２１、光学部材２２および反射部材２３は、ケース２５に収容されて一体化されており、ケース２５は、支持軸２５ａによりインストルメントパネル１ａ内で回動可能に支持されており、ケース２５と取付用枠２６は、伸縮可能な連結部材２７により連結されている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のインストルメントパネル内に設置された表示器の表示像を、インストルメントパネルの開口部からフロントガラス内面で反射させてアイレンジ内で視認する車両用表示装置であって、
上記表示器は、表示デバイスと、該表示デバイスの表示像を拡大する光学部材と、上記表示デバイスと上記光学部材の間に設置され、上記表示デバイスの表示像を反射させる反射部材と、上記開口部を覆う開口部カバーとを含み、
上記開口部カバーは、上記開口部に固定される取付用枠に取り付けられ、
上記表示デバイス、上記光学部材および上記反射部材は、ケースに収容されて一体化されており、
上記ケースは、支持軸により上記インストルメントパネル内で回動可能に支持されており、
上記ケースと上記取付用枠は、伸縮可能な連結部材により連結されている
ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
車両のインストルメントパネル内に設置された表示器の表示像を、インストルメントパネルの開口部からフロントガラス内面で反射させてアイレンジ内で視認する車両用表示装置であって、
上記表示器は、表示デバイスと、該表示デバイスの表示像を拡大する光学部材と、上記表示デバイスと上記光学部材の間に設置され、上記表示デバイスの表示像を反射させる反射部材と、上記開口部を覆う開口部カバーとを含み、
上記表示デバイス、上記光学部材、上記反射部材および上記開口部カバーは、ケースに収容されて一体化されており、
上記ケースは、支持軸により上記インストルメントパネル内で回動可能に支持されており、
上記ケースは、上記開口部に固定される取付用枠に伸縮可能な連結部材により連結されている
ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項３】
前記反射部材は、前記フロントガラスの反射特性による上記表示像の歪を補正するために上記フロントガラスの反射特性と逆の相補的な反射特性を有する
ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用表示装置。
【請求項４】
前記反射部材は、両眼視差により前記フロントガラスで反射される像が二重像になる表示歪も補正する反射特性をさらに有する
ことを特徴とする請求項３記載の車両用表示装置。
【請求項５】
前記光学部材は、凸レンズ、フレネルレンズまたは凹面ミラーである
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
【請求項６】
前記開口部カバーは、凹面状に形成され、前記アイレンジから見た場合に前記取付用枠の遮蔽壁が見えるように前記取付用枠に取り付けられている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の速度や警報表示を表示するための一般にヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置と呼ばれる車両用表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の車両用表示装置として、実公平７−４２８５４号公報（特許文献１参照）に開示されているものがある。この車両用表示装置は、図５に示すように、車両１のインストルメントパネル１ａ内に、図示しない液晶表示セル（表示器）、光源、駆動回路、レンズ等からなる投影装置１３が配されており、フロントガラス２内面へ投影した投影装置１３の表示器の表示像をフロントガラス２内面で運転者９に向けて反射させて表示器の表示像を運転者９の両眼により視認させるようにするものであるが、投影装置１３の表示器とフロントガラス２との間に表示器の表示像を反射してフロントガラス２内面に投射する歪み補正用の反射鏡１４を設けている。この反射鏡１４は、フロントガラス２の反射特性とは逆の反射特性を有するものである。このような構成により、フロントガラス２内面での反射により歪まされる表示器の反射像が、表示器の元の正常な表示像となり、フロントガラス２上の像は歪むことなく、非常に見やすいものとすることができる。
【０００３】
【特許文献１】
実公平７−４２８５４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の構成の車両用表示装置では、インストルメントパネル１ａ内において投影装置１３を設置するためのスペースが小さい場合、投影装置１３の前方に反射鏡１４を設置できない場合がある。
【０００５】
運転者の眼からレンズで結像される虚像表示までの距離（表示距離）は、離れている方が良い。これは、運転者が、前方を注視している運転中に、目線を移して虚像表示を見る際、眼の焦点合わせの労力が少なくなるというメリットがあるからである。
【０００６】
最終反射体（図５では、フロントガラス２）の反射点と表示器間の距離が（実際には、フロントガラス２は湾曲しているので、その影響でフロントガラス２に映る表示は拡大され、遠方表示されるが）、フロントガラス２の反射点と虚像表示間距離となる。
【０００７】
よって、要求される表示距離となるように、フロントガラス２に対して表示器を物理的に離して設置すれば良いのだが、インストルメントパネル１ａ内のスペースはそのような余裕がない。
【０００８】
そこで、フロントガラス２と表示器を実際に離して設置したのと等価になるように、表示器と拡大用の光学部品（レンズや拡大ミラーなど）で虚像を作り、最終反射体に対して表示器を離して設置したのと同様条件とする方法がある。
【０００９】
すなわち、表示器と拡大用の光学部品との関係は、図６において（１／ａ）−（１／ｂ）＝１／ｆとなり、拡大用光学部品（ここでは、レンズ５）と表示器（ここでは、液晶表示セル３の表示面３ａ）間の距離（ａ）とレンズ５の焦点ｆによって、レンズ５と虚像１０表示の距離（ｂ）が決まる。
【００１０】
ここで、なるべく表示器を小型化するために、焦点ｆ値を小さくして距離（ａ）を短くすれば、小型にはなるが、表示歪が大きくなりすぎて視認性の良い表示が提供できなくなる。それを補正するために、他の光学部品を追加することも考えられるが、コスト、重量が大きくなりすぎる。
【００１１】
よって、与えられたスペース内で、表示器と拡大用光学部品は、できるだけ離れた位置に設置し、拡大用光学部品のパワーを最小にして要求仕様を満足させることで、表示歪などを最小として視認性の良い表示を提供することが望ましい。
【００１２】
また、ＨＵＤユニットの大型化を防ぐために、アイレンジ内にある程度の視認範囲を設ける場合がある。その場合、視認範囲がアイレンジ全域を網羅するようにするために、ＨＵＤユニット側でアイレンジ内の視認範囲の位置調整を行う必要がある。
【００１３】
そこで、本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、車両のインストルメントパネル内に設置された表示器の表示像を、インストルメントパネルの開口部からウインドシールド内面で反射させて運転者に視認させる際に、アイレンジ内の視認範囲の位置調整ができると共に、表示歪を極力押さえかつインストルメントパネル内のスペースを有効に利用できる車両用表示装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、車両のインストルメントパネル内に設置された表示器の表示像を、インストルメントパネルの開口部からフロントガラス内面で反射させてアイレンジ内で視認する車両用表示装置であって、上記表示器は、表示デバイスと、該表示デバイスの表示像を拡大する光学部材と、上記表示デバイスと上記光学部材の間に設置され、上記表示デバイスの表示像を反射させる反射部材と、上記開口部を覆う開口部カバーとを含み、上記開口部カバーは、上記開口部に固定される取付用枠に取り付けられ、上記表示デバイス、上記光学部材および上記反射部材は、ケースに収容されて一体化されており、上記ケースは、支持軸により上記インストルメントパネル内で回動可能に支持されており、上記ケースと上記取付用枠は、伸縮可能な連結部材により連結されていることを特徴とする車両用表示装置に存する。
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、車両のインストルメントパネル内に設置された表示器の表示像を、インストルメントパネルの開口部からフロントガラス内面で反射させてアイレンジ内で視認する車両用表示装置において、表示器は、表示デバイスと、表示デバイスの表示像を拡大する光学部材と、表示デバイスと光学部材の間に設置され、表示デバイスの表示像を反射させる反射部材と、開口部を覆う開口部カバーとを含み、開口部カバーは、開口部に固定される取付用枠に取り付けられ、表示デバイス、光学部材および反射部材は、ケースに収容されて一体化されており、ケースは、支持軸によりインストルメントパネル内で回動可能に支持されており、ケースと取付用枠は、伸縮可能な連結部材により連結されているので、車両のインストルメントパネル内に設置された表示器の表示像を、インストルメントパネルの開口部からウインドシールド内面で反射させて運転者に視認させる際に、アイレンジ内の視認範囲の位置調整ができると共に、表示歪を極力押さえかつインストルメントパネル内のスペースを有効に利用できる。また、表示器内への埃等の侵入を防止することができる。
【００１６】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、車両のインストルメントパネル内に設置された表示器の表示像を、インストルメントパネルの開口部からフロントガラス内面で反射させてアイレンジ内で視認する車両用表示装置であって、上記表示器は、表示デバイスと、該表示デバイスの表示像を拡大する光学部材と、上記表示デバイスと上記光学部材の間に設置され、上記表示デバイスの表示像を反射させる反射部材と、上記開口部を覆う開口部カバーとを含み、上記表示デバイス、上記光学部材、上記反射部材および上記開口部カバーは、ケースに収容されて一体化されており、上記ケースは、支持軸により上記インストルメントパネル内で回動可能に支持されており、上記ケースは、上記開口部に固定される取付枠に伸縮可能な連結部材により連結されていることを特徴とする車両用表示装置に存する。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、車両のインストルメントパネル内に設置された表示器の表示像を、インストルメントパネルの開口部からフロントガラス内面で反射させてアイレンジ内で視認する車両用表示装置において、表示器は、表示デバイスと、表示デバイスの表示像を拡大する光学部材と、表示デバイスと光学部材の間に設置され、表示デバイスの表示像を反射させる反射部材と、開口部を覆う開口部カバーとを含み、表示デバイス、光学部材、反射部材および開口部カバーは、ケースに収容されて一体化されており、ケースは、支持軸によりインストルメントパネル内で回動可能に支持されており、ケースは、開口部に固定される取付枠に伸縮可能な連結部材により連結されているので、車両のインストルメントパネル内に設置された表示器の表示像を、インストルメントパネルの開口部からウインドシールド内面で反射させて運転者に視認させる際に、アイレンジ内の視認範囲の位置調整ができると共に、表示歪を極力押さえかつインストルメントパネル内のスペースを有効に利用できる。また、表示器内への埃等の侵入を防止することができる。
【００１８】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、前記反射部材は、前記フロントガラスの反射特性による上記表示像の歪を補正するために上記フロントガラスの反射特性と逆の相補的な反射特性を有することを特徴とする請求項１または２記載の車両用表示装置に存する。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、反射部材は、フロントガラスの反射特性による表示像の歪を補正するためにフロントガラスの反射特性と逆の相補的な反射特性を有するので、表示歪の発生を押さえることができる。
【００２０】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、前記反射部材は、両眼視差により前記フロントガラスで反射される像が二重像になる表示歪も補正する反射特性をさらに有することを特徴とする請求項３記載の車両用表示装置に存する。
【００２１】
請求項４記載の発明によれば、反射部材は、両眼視差により前記フロントガラスで反射される像が二重像になる表示歪も補正する反射特性をさらに有するので、表示歪の発生を極力押さえることができる。
【００２２】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、前記光学部材は、凸レンズ、フレネルレンズまたは凹面ミラーであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用表示装置に存する。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、光学部材は、凸レンズ、フレネルレンズまたは凹面ミラーであるので、容易に表示器の表示像を拡大することができる。
【００２４】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の発明は、前記開口部カバーは、凹面状に形成され、前記アイレンジから見た場合に前記取付用枠の遮蔽壁が見えるように前記取付用枠に取り付けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用表示装置に存する。
【００２５】
請求項６記載の発明によれば、開口部カバーは、凹面状に形成され、アイレンジから見た場合に取付用枠の遮蔽壁が見えるように取付用枠に取り付けられているので、フロントガラスを透過した外光が開口部カバーで反射して運転者の眼に入り運転者を眩惑させることがなく、安全である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る車両用表示装置の実施の形態を示し、（Ａ）は車両用表示装置の概略構成図、（Ｂ）は車両用表示装置における表示器の斜視図である。
【００２７】
車両用表示装置は、車両のフロントガラス２の下方に位置するインストルメントパネル１ａに形成された開口部１ｂの内側に、液晶ディスプレイ等からなる表示デバイス２１と、表示デバイス２１の表示像を拡大する光学部材としての凸レンズ２２と、表示デバイス２１と凸レンズ２２の間に設置され、表示デバイス２１の表示像を反射させる反射部材としての反射ミラー２３と、開口部１ｂを覆う開口部カバー２４とを含む表示器２０が設置される。
【００２８】
開口部カバー２４は、取付用枠２６に取り付けられ、取付用枠２６は、開口部１ｂにネジ止め等の固定手段により固定される。表示デバイス２１、凸レンズ２２および反射ミラー２３は、ケース２５に収容されて一体化されており、ケース２５は、取付用枠２６に伸縮可能な連結部材２７により連結されている。また、ケース２５には、対向する側面にそれぞれ支持軸２５ａが設けられており（図１では、１個しか見えていない）、ケース２５は、支持軸２５ａによりインストルメントパネル１ａ内の適所に回動可能に取り付けられる。
【００２９】
表示器２０は、インストルメントパネル１ａ内の与えられたスペースをなるべく有効に利用するために、凸レンズ２２と表示デバイス２１が最大限離して設置されており、その間に、フロントガラス２の反射特性と逆の相補的な反射特性を有する反射ミラー２３が設置されている。
【００３０】
凸レンズ２２の表裏面には、外光の映り込みを防ぎ、かつ表示デバイス２１からの光の利用効率も向上させるために、ＡＲ（アンチリフレクション）コーティングが施こされている。
【００３１】
開口部カバー２４は、透明性のアクリル板等からなり、表示デバイス２１からの表示像の光を透過し、かつ、外部からの埃などが表示器２０内に侵入するのを防ぐ。また、一般に、フロントガラス２を透過した外光が開口部カバー２４で反射して運転者の眼に入ると運転者を眩惑させて危険なため、開口部カバー２４は、アイレンジ３０から直接視認できないレイアウトにしている。すなわち、開口部カバー２４は、フロントガラス２内面に映った“外光が反射している開口部カバー２４”を運転者に見せないようにするために、凹面状に形成され、アイレンジ３０から見た場合に取付用枠２６の遮蔽壁２６ａが見えるように取付用枠２６に取り付けられている。
【００３２】
伸縮可能な連結部材２７は、たとえば、ゴム膜、蛇腹、スポンジ状クッション材などからなり、ケース２５の上部外周部分を取付用枠２６の下部外周部分に連結している。
【００３３】
上述の構成において、表示器２０の表示デバイス２１からの表示像の光は、反射ミラー２３で反射され、凸レンズ２２で拡大され、開口部カバー２４を透過し、インストルメントパネル１ａの開口部１ｂを通過してフロントガラス２の内面で反射されて、車両の前方に結像される虚像１１としてアイレンジ３０の視認範囲３０ａに位置する図示しない運転者の眼で視認される。
【００３４】
この際、反射ミラー２３は、フロントガラス２の反射特性と逆の相補的な反射特性を有するので、表示デバイス２１の表示像が反射ミラー２３で反射され、続いてフロントガラス２で反射されて結像される虚像１１は、フロントガラス２の反射特性に起因する表示歪が補正されて、表示デバイス２１における元の正常な表示像になる。
【００３５】
また、図２に示すように、ケース２５の支持軸２５ａを支点としてケースを回動させることにより、アイレンジ３０内における元の視認範囲３０ａに対して上下方向の異なる位置となる視認範囲３０ａ′および３０ａ″から、表示デバイス２１の表示像が車両の前方の異なる位置に結像される虚像１１となって見えるように調整することができる。
【００３６】
この際、開口部カバー２４が取り付けられた取付用枠２６と、支持軸２５ａによりインストルメントパネル１ａ内の適所に回動可能に取り付けられたケース２５とは、回動マージン分だけ離されて設置されているが、上述の回動に応じて伸縮することができる連結部材２７によって連結されているため、回動マージン分のスペースから埃などが表示器２０内に入ることが防止される。
【００３７】
なお、要求仕様で表示サイズが大きい場合は、凸レンズ２２が大型化して、重量、コストアップとなったり、製造できなくなったりすることもあるので、このような場合には、凸レンズ２２に代えてフレネルレンズを用いることができる。
【００３８】
また、基本的に、表示デバイス２１の表示像の光は、凸レンズ２２に対して垂直に入射するため、レンズ収差は発生し難いが、拡大率が大きいあるいは要求表示サイズが大きいことで、表示デバイス２１および凸レンズ２２が共に大型化し、凸レンズ２２の周辺部分を使用することでレンズ収差が発生する場合においては、レンズ収差を対策するために、凸レンズ２２を非球面化することもできる。
【００３９】
また、反射ミラー２３は、フロントガラス２の反射特性と逆の相補的な反射特性を有し、フロントガラス２の反射特性に起因する表示歪を補正しているが、さらに、両眼視差によりフロントガラス２で反射される像が二重像になる表示歪も補正することができるように構成しても良い。
【００４０】
また、図３に示すように、拡大用光学部材として凸レンズ２２に代えて、凹面ミラー（球面ミラー）２２Ａを設置しても良い。この場合は、入反射角があるため入反射角による歪が発生するので、この入反射角による歪を別設置の補正用光学部品（図示しないが、たとえば、非球面ミラー）で補正する必要がある。
【００４１】
また、図４に示すように、表示器２０は、表示デバイス２１、凸レンズ２２、反射ミラー２３および開口部カバー２４がケース２５に収容されて一体化され（図４では、これらの構成部品はケース内にあるので見えていない）、ケース２５は、開口部１ｂに固定される取付用枠２６に伸縮可能な連結部材２７により連結されるように構成しても良い。このような構成は、開口部カバー２４による外光反射防止のマージンがデフォルト状態で余裕があれば可能である。そして、開口部カバー２４もケース２５内に設置されて一体となれば、図１に示す構成の表示器２０よりも、表示器２０内への埃の侵入はし難くなるというメリットがある。
【００４２】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００４３】
たとえば、上述の実施の形態では、開口部カバー２４は、凹面状に形成されているが、インストルメントパネル１ａの内側上部と表示器２０間の距離がない場合は、開口部カバー２４は平板状とし、その両面にＡＲコーティングを施しても良い。
【００４４】
また、上述の実施の形態ではケース２５と取付用枠２６間が離れている例を示したが、本発明の他の実施例として、ケース２５より、取付用枠２６を大きなサイズで作り、取付用枠２６の側壁をケース２５を覆うことができるように延長し、その中にケース２５をはめ込み、はめ込んだ後のケース２５と取付用枠２６の側壁間の隙間を、スポンジ状クッション材等の連結部材２７で埋めることにより、埃等の侵入を防止するように構成しても良い。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、車両のインストルメントパネル内に設置された表示器の表示像を、インストルメントパネルの開口部からウインドシールド内面で反射させて運転者に視認させる際に、アイレンジ内の視認範囲の位置調整ができると共に、表示歪を極力押さえかつインストルメントパネル内のスペースを有効に利用できる。また、表示器内への埃等の侵入を防止することができる。
【００４６】
請求項２記載の発明によれば、車両のインストルメントパネル内に設置された表示器の表示像を、インストルメントパネルの開口部からウインドシールド内面で反射させて運転者に視認させる際に、アイレンジ内の視認範囲の位置調整ができると共に、表示歪を極力押さえかつインストルメントパネル内のスペースを有効に利用できる。また、表示器内への埃等の侵入を防止することができる。
【００４７】
請求項３記載の発明によれば、表示歪の発生を押さえることができる。
【００４８】
請求項４記載の発明によれば、表示歪の発生を極力押さえることができる。
【００４９】
請求項５記載の発明によれば、容易に表示器の表示像を拡大することができる。
【００５０】
請求項６記載の発明によれば、フロントガラスを透過した外光が開口部カバーで反射して運転者の眼に入り運転者を眩惑させることがなく、安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用表示装置の実施の形態を示し、（Ａ）は車両用表示装置の概略構成図、（Ｂ）は車両用表示装置における表示器の斜視図である。
【図２】図１の車両用表示装置におけるアイレンジ内の視認範囲の位置調整を説明する概略構成図である。
【図３】図１の車両用表示装置における光学部材の変形例を示す概略構成図である。
【図４】図１の車両用表示装置における表示器の変形例を示す斜視図である。
【図５】従来の車両用表示装置の構成例を示す図である。
【図６】図５の車両用表示装置における表示器と拡大用の光学部品との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ａ　　インストルメントパネル
１ｂ　　開口部
２　　　フロントガラス
２０　　表示器
２１　　表示デバイス
２２　　凸レンズ（光学部材）
２３　　反射ミラー（反射部材）
２４　　開口部カバー
２５　　ケース
２５ａ　支持軸
２６　　取付用枠
２６ａ　遮蔽壁
２７　　連結部材
３０　　アイレンジ
３０ａ　視認範囲
【図１】
2004130892.tif 000003
【図２】
2004130892.tif 000004
【図３】
2004130892.tif 000005
【図４】
2004130892.tif 000006
【図５】
2004130892.tif 000007
【図６】
2004130892.tif 000008