(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る車両用表示器を提供すること。【解決手段】  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成り、発散系であるプリズム体２と、プリズム体２を回転させる駆動部１１と、表示させる画像情報によりプリズム体２の回転運動に同期させてLEDアレイ１の点灯、消灯を制御するLED制御回路４と、プリズム体２からの出光を入射・出射する収束系であるレンズ３とを備えた。【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成る第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光学系の回転運動に同期させて発光素子の点灯、消灯を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用表示器。
【請求項２】
請求項１に記載された車両用表示器において、
前記第１光学系からの出光を入射・出射する収束系である第２の光学系を備え、
前記第１光学系は、発散系であることを特徴とする車両用表示器。
【請求項３】
請求項２に記載された車両用表示器において、
前記第１光学系は、
光線の入射、出射を行う少なくとも２面以上の面を有し、
各面は凹面形状を有し、
回転手段により所定の角度回転されることにより、光線の入射・出射部分に対して凹面形状が繰り返し現れるもの、
であることを特徴とする車両用表示器。
【請求項４】
請求項３に記載された車両用表示器において、
発光素子からの光を、前記第１光学系と前記第２光学系の間に焦点を結ばせる第３の光学系を有する、
ことを特徴とする車両用表示器。
【請求項５】
請求項４に記載された車両用表示器において、
前記第１光学系と前記第２光学系、及び第３の光学系の少なくとも１つ以上の光学系が持つ色収差により、車両乗員のアイポイントから見たときにおける発光色の違いに起因する結像位置の違いを補正するために、前記発光素子の発光タイミングを制御する、
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に記載された車両用表示器において、
前記第１光学系が、
発光素子の線状配列方向と直交する平面内においてのみ光線を発散する光学系であり、
前記第２光学系が、
発光素子の線状配列方向と直交する平面内においてのみ光線を収束する光学系である、
ことを特徴とする車両用表示器。
【請求項７】
請求項１に記載された車両用表示器において、
前記第１の光学系は、
入射面と出射面が略平行で、且つ平板形状であり、
それぞれを少なくとも２面以上持つ、
ことを特徴とする車両用表示器。
【請求項８】
請求項７に記載された車両用表示器において、
前記第１光学系は、
回転手段により所定の角度回転されることにより、光線の入射面・出射面に対して同一形状が繰り返し現れるもの、
であることを特徴とする車両用表示器。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載された車両用表示器において、
前記制御手段が、
前記第１光学系が持つ色収差による、車両乗員のアイポイントから見たときにおける発光色の違いに起因する結像位置の違いを補正するために、前記発光素子の発光タイミングを制御する、
ことを特徴とする車両用表示器。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９に記載された車両用表示器において、
線状に配置した複数の前記発光素子を複数列配置した、
ことを特徴とする車両用表示器。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０に記載された車両用表示器において、
前記発光素子が、
少なくとも２色以上の発光色を有する発光素子を含むものである、
ことを特徴とする車両用表示器。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１に記載された車両用表示器において、
前記第１光学系を通過した光が、曲面形状を有する車両の窓ガラスに反射した後に車両乗員により表示情報として観察される構成にし、
前記窓ガラスに反射して生じる表示歪を補正するように、発光素子の線状配列を屈曲して配置する、
ことを特徴とする車両用表示器。
【請求項１３】
請求項１２に記載された車両用表示器において、
前記回転手段が、
前記第１光学系の回転停止の際に、表示における窓ガラスの反射点から第１の光学系に向かって入射する外光を、発光素子のない方向に屈折透過する回転位置で第１光学系を回転停止させる、
ことを特徴とする車両用表示器。
【請求項１４】
請求項７〜請求項１３に記載された車両用表示器において、
前記第１光学系からの出光を入射・出射する収束系である第２の光学系を備えることを特徴とする車両用表示器。
【請求項１５】
請求項１４に記載された車両用表示器において、
前記第２光学系が、
発光素子の線状配列方向と直交する平面内においてのみ、又は発光素子の線状配列方向と傾斜して交わる平面内においてのみ光線を収束する光学系である、
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る車両用表示器を提供することである。
【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成る第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光学系の回転運動に同期させて発光素子の点灯、消灯を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
なお、請求項６において、第２光学系が発光素子の線状配列方向と直交する平面内においてのみ光線を収束する光学系であるものは、図３０に示すように、第１光学系と第２光学系の間にミラー等を設けて光線を屈折した場合も含まれるものとする。
【発明の効果】
【０００５】
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、低コストな車両用表示器にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の車両用表示器を実現する実施の形態を、請求項１，２，３，６，１２，１３に係わる発明に対応する実施例１、請求項１，２，３，４，６に係わる発明に対応する実施例２、請求項１，２，３，５，６，１０，１１に係わる発明に対応する実施例３、請求項１２に係わる発明に対応する実施例４、請求項７，８，１２，１３に係わる発明に対応する実施例５、請求項７，９，１０，１１に係わる発明に対応する実施例６とに基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
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側面図である。
図２は実施例１の車両用表示器の主要構成を示す平面図である。
図３は実施例１の車両用表示器の第１光学系により光線が偏向される様子を説明する図である。
図４は実施例１の車両用表示器の表示像が発生する様子を説明する図である。
図５は実施例１の車両用表示器の発光素子とモータの制御のタイミングを説明する図である。
図６は実施例１の車両用表示器の表示像の一例を示す図である。
図７は実施例１の車両用表示器の車両設置状態を示す説明図である。
図８は実施例１の車両用表示器の停止状態の説明図である。
【０００８】
実施例１の車両用表示器では図１、２に示すように、まず５個の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７を設ける。スリット７には、光を通過させる開口部を設ける。
【０００９】
プリズム体２は、４つの側面が断面方向において各々半径100mmの凹形状を持つ角柱体であり、この角柱体を中心軸で回転自在にする。さらに、プリズム体２の対向する面間距離は20mm、材料は透明アクリルであり、射出成形工法により作成される。
このプリズム体２は、LED制御回路４で制御される駆動部１１の駆動で回転するようにする。駆動部１１には図示しないがモータが用いられる。
【００１０】
レンズ３（第２光学系に相当する）は、側面から見て半径70mmの平凸形状を有する厚さ10mmのシリンドリカルレンズ形状であり、材料はＢＫ７（ガラス）材である。
【００１１】
LEDアレイ１、プリズム体２、レンズ３は、LEDアレイ１と運転者のアイポイントを結ぶ基準光軸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、プリズム体２からの光をアイポイントに向けて通過させるようにレンズ３を設ける。
【００１２】
上述の通り、プリズム体２、レンズ３は、LEDアレイ１の配列方向と直交する平面内においてのみ光線を発散/収束するように設けられている。
なお、表示像はフロントウィンドウに反射してドライバに認識されるが、説明の便宜上、各図ではフロントウィンドウによる反射は省略し記載している。
また、レンズ３は、LEDアレイ１の配列方向と傾斜して交わる平面内においてのみ光線を発散／収束するようにしてもよく、プリズム体２からの出射方向をプリズム体２により、もしくはミラー等により変更した後、レンズ３を通す場合に対応させるようにしてもよい。
【００１３】
実施例１の車両用表示器は、車両のフロントウィンドウガラス８の下方となるインストルメントパネル９の内部に設ける。
これにより運転者は、実施例１の車両用表示器から出力された光をフロントウィンドウガラス８に反射させて、図７に示すように虚像で表示を見ることができる。
次に作用を説明する。
【００１４】
［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詳細に説明する。
図３１はスクリーンを用いた表示器におけるスクリーン上での光の拡散の振る舞いを示す図である。ＬＥＤアレイ(発光素子列)が発する光線は、図示の回転位置の多面体ミラーとレンズにより、スクリーン中央位置Ｏに結像する。
また、多面体ミラーが図示の位置に対して回転軸を中心に±１０度回転した位置にあるとき、スクリーン位置Ｐ及びＱに結像する。
Ｏ，Ｐ，Ｑに結像する光線は、拡散作用をもつスクリーンにより破線の楕円で示した拡散光線群に分かれる。スクリーンには一般には透明部材の表裏面を梨地加工したもの、乳白色板等が用いられるが、入射する光線に対し透過側、反射側いずれの方向にも拡散光線群を発生させる。
ここで、ドライバのアイポイント方向に向かう光線は各々光線ｏ，ｐ，ｑのみであり、これらの光線によりドライバは表示を認識できるわけだが、残りの光線についてはアイポイントから見たときには表示に寄与せず無駄となってしまう。
従って充分な表示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。
また従来技術で用いられた多角柱状ミラーは、一般にはアルミ材を切削、又は研削することにより作成されるが、高度な形状精度及び表面粗さ精度が求められるため、その製造コストが高い。
また、アルミ材の表面保護のため、切削または研削後に保護コートを行う必要もあり、このことも多角柱状ミラーのコストを押し上げる。
これに対して、実施例１では、上記構成にしている。
【００１５】
［画像表示作用］
図１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１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３に示す。図３ではプリズム体２が基準角から２０゜反時計回りに回転したときの光束の偏向を示す。
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３に示す、プリズム体２が基準角から２０゜反時計回りに回転した場合、αは約1.3度である。
これより、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ことが理解できる。
【００１６】
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４を示す通り、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、基準角からプリズム体２が時計廻りに１０度回転した位置、基準角からプリズム体２が０度回転し、基準角からプリズム体２が反時計廻りに１０度回転した位置、基準角からプリズム体２が反時計廻りに２０度回転となる回転位置に順に達し、光束が各回転位置に応じて光束が偏向されレンズ３に入射する。
レンズ３は収束作用を持っており、各位置での光束がアイポイント方向に向かうように設けられている。
【００１７】
前述の構成で説明した形状、配置の場合、各回転角に応じたアイポイントから観察したLED像は、LEDアレイ１からアイポイント側に約15mm近づいた位置に結像する。なお、プリズム体２、レンズ３は一平面内に発散/収束作用をもつが、非点収差は問題とならないレベルであり良好な結像を示す。
また、プリズム体２が基準角から時計回り２０度から反時計回り２０度に回転することにより得られた、回転走査方向の表示画角γは約0.41度となる。この画角γが、アイポイントから見たときの表示の回転走査方向の見かけの角度、即ち表示サイズと等価なものになる。
【００１８】
この各回転位置に達した時間に所定の時間、LEDを発光させ、かつ、これらのLEDアレイ１の回転および回転に合わせたLEDの発光制御を高速で行うことにより人間の眼の残像効果から、図６(ａ)に示すような２次元の表示像Ｓが得られる。
この図６(ａ)では、横５×縦１１ドットの表示を示している。
表示像Ｓの横方向は５個並べられたLEDアレイにより得られる。
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、人間の眼の残像効果により得られる。
【００１９】
なお、この図６(ａ)でLEDの各像が縦長になっているのはプリズム体２が一定の角速度で回転している一方、LEDの発光時間が有限長さを有しているためである。LED像の縦方向の長さは、図１に示すスリット７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。
【００２０】
次にプリズム体２の回転、及びLEDの発光の制御について図５を用いて説明する。
回転クロックはプリズム体２が１回転する毎に発せられるクロック信号を表す。即ち回転クロックの間隔がプリズム体２の１回転に要する時間を表す。
面クロックはプリズム体２の各面が所定の位置を通過する毎に発せられるクロック信号を表している。本実施例１の場合、回転クロックの１周期の間に４回発せられる。この面クロックの間隔が、一回の表示を生成するのに要する時間、即ち表示周期を表す。
LEDアレイ１を形成する各LEDは、この面クロックの１周期の間に、面クロックが発せられた後、所定の休止期間を経て、表示内容に応じてパルス状の駆動電流を与えられる。
図６(ａ)の場合は、１１回のパルス状の駆動電流が与えられる。
以降、表示内容が変更されるまで、各LEDは面クロックが立ち上がる毎に同じ駆動電流波形が与えられ発光を繰り返し、結果として人間の眼の残像効果により表示像が生成される。
一般に人間の眼の残像効果を利用した表示を行う場合、像のチラツキ感をなくすためには、少なくとも５０Ｈｚ以上、出来れば１００Ｈｚ以上の周期で像の表示を行えば良い。
ここで周期を１００Ｈｚとした場合、図５の場合、
面クロック間隔    ：0.01秒、
回転クロック間隔  ：0.04秒
となる。従って駆動部１１はプリズム体２を、１回転あたり0．04秒、即ち毎分１５００回転にて回転させれば良い。この回転速度は現在用いられるモータにとって比較的遅い回転速度であるため、安価なモータの採用が可能であり、モータの長寿命化に有利であり、また制御も容易である。
なお、この実施例１では、説明上、LEDアレイ１を５個のLEDで構成しているが必要に応じてLEDの個数を増減することにより表示の横方向のサイズを変更することができることは言うまもない。
図６(ｂ)にLEDアレイを２４個のLEDから形成し、"ＡＢＣ"と表示した例を示す。
【００２１】
［停止状態におけるLEDアレイの保護作用］
実施例１の車両用表示器において、プリズム体２の回転を停止する際には、図８に示すように、LEDアレイ１の点灯タイミングで使用する面の向きとは異なる面の向きとなる回転位置でLED制御回路４が駆動部１１を停止させる。
すると、日射などの外光が、プリズム体２を通過してLEDアレイ１に向かう際に、プリズム体２の屈折により、光がLEDアレイ１に向かう方向から逸脱する。
これにより、LEDアレイ１が日射などの外光により劣化等を起こすことを防止することができる。
【００２２】
[コストの抑制作用]
発光素子が発した光線が、拡散透過、拡散反射作用を持つスクリーン部材を透過しないため、光のロスが少なく比較的低出力のLEDアレイ１を用いることができる。またこのため、コストを抑制することが出来る。
さらに、回転走査手段であるプリズム体２を、透明樹脂の射出成形という低コストに適した工法で作成することができるため、コストを抑制することが出来る。
【００２３】
また、LEDアレイと回転する第１光学系を用いて２次元表示像を生成するため、高価な液晶ディスプレイを用いる必要がない。
このため、コストを抑制することが出来る。
【００２４】
[太陽光等外来光の影響防止作用]
【００２５】
実施例１では、拡散透過、拡散反射作用を持つスクリーン部材を用いないため、太陽光等外来光が入射することにより、表示全面において表示コントラストが低下する事は起きない。
【００２６】
[アイレンジの拡大作用]
更に、実施例１の車両用表示器において、プリズム体２、レンズ３ともLEDアレイ１の配列方向に対して収束作用を持たせていない。これにより以下の作用が得られる。
LEDアレイ１の配列方向とLEDアレイ１の発する光線光軸で決まる平面内において、プリズム体２、レンズ３とも発散・収束作用を持たないため、この方向において、観察者のアイポイントが比較的大きく移動しても表示歪みの変化を小さくすることが出来る。
一般に車両においては観察者、即ちドライバのアイレンジ（アイポイントの存在範囲）は車両水平方向の方が、車両垂直方向より広いとされている。
(参考文献)  ＪＩＳ  Ｄ  ００２１  自動車の運転者アイレンジ
従って、本実施例１のLEDアレイ１の配列方向を、車両水平方向となるように本発明による表示器を配置することにより、アイレンジの広い範囲で表示歪みの変化の少ない表示像を提供することが出来る。
なお、図３０に示すように、LEDアレイ１とレンズ３の間にミラーＭを設けて光線を屈折させるようにし、さらに様々な装置のレイアウトに対応できるようにしてもよい。
【００２７】
次に効果を説明する。
実施例１の車両用表示器にあっては、下記に列挙する効果を得ることが出来る。
(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成り、プリズム体２と、プリズム体２を回転させる駆動部１１と、表示させる画像情報によりプリズム体２の回転運動に同期させてLEDアレイ１の点灯、消灯を制御するLED制御回路４とを備えるため、線状に配置されたLEDアレイ１が発する光線が回転するプリズム体２に入射する事により、プリズム体２の回転量に応じて光路が中心光軸から離れるように偏向される。この光学系において、線状に配置された各々のLEDアレイ１の発光を回転位置に応じて発光を制御することにより、人間の目の持つ残像効果によりスクリーンを介することなく虚像として２次元画像が観察者に表示像として認識される。
この構成ではスクリーン等の拡散透過、拡散反射作用を持つ部材を光線は通過しないため、光のロスは非常に少なく、また、太陽光等の外来光が表示器に進入することによる表示のコントラスト低下を殆ど無視できるレベルとすることができ、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、多角柱状ミラーを用いることなく低コストにできる。
【００２８】
(2)プリズム体２からの出光を入射・出射する収束系であるレンズ３を備え、プリズム体２は発散系であるため、プリズム体２に入光した光は、光路が中心光軸から離れるように偏向し、その光線を収束系を持つレンズ３により観察者のアイポイント方向に向くように偏向させ、虚像として２次元画像が観察者に表示像として認識される。これにより、非常に光のロスを小さくすることができる。
ここでいう収束系の光学系とは凸レンズまたは凹面ミラーを用いることができる、またレンズとミラーの形態としてフレネルレンズまたはフレネルミラーとして知られるものを用いても良い。
【００２９】
(3)プリズム体２は、光線の入射、出射を行う少なくとも２面以上の面を有し、同面は、光線の入射面と出射面が同一の面形状からなる両凹レンズ形状を構成し、駆動部１１により所定の角度回転されることにより、光線の入射・出射部分に対して同一形状が繰り返し現れるものであるため、プリズム体２が光線の入射、出射を行う少なくとも２面以上の面を有し、光線の入射面と出射面が同一の面形状からなる両凹レンズ形状をなし、回転手段により所定の角度回転されることにより、同一形状が繰り返し現れる。
このため、プリズム体２の回転速度を遅くすることができるため、駆動部１１の負荷を低減でき、表示器を低消費電力化、小型化、低騒音化、長寿命化とすることができる。
また、プリズム体２の回転中の表示に寄与しない無効な時間を低減することが出来るため、LEDアレイ１の発光エネルギーを低減でき、表示器を低消費電力化、小型化、長寿命化とすることができる。
【００３０】
(6)プリズム体２が、LEDアレイ１の線状配列方向と直交する平面内においてのみ光線を発散する光学系であり、レンズ３が、LEDアレイ１の線状配列方向と直交する平面内においてのみ光線を収束する光学系であるため、プリズム体２、レンズ３ともLEDアレイ１の線状配列方向に対して光線の収束作用を有さない。このためこの方向における観察者のアイポイントが比較的大きく移動しても表示歪みの変化等を小さくすることができる。
【００３１】
(13)駆動部１１が、プリズム体２の回転停止の際に、運転者のアイポイント方向からプリズム体２に向けて入射した外光を、LEDアレイ１のない方向に屈折透過する回転位置でプリズム体２を回転停止させるため、駆動部１１がプリズム体２の回転停止の際に、表示における窓ガラスの反射点からレンズ３を経てプリズム体２に向けて入射した外光を、LEDアレイ１のない方向に屈折透過するようにして停止させ、車両駐車時等の非使用時に太陽光が表示器に入射してもLEDアレイ１側に進入する事が無く、太陽光による加熱によりLEDアレイ１が破壊されることを避けることができる。
【実施例２】
【００３２】
実施例２では、回転走査方向の表示サイズの拡大を図るためレンズ６（第３光学系に相当する）を設ける。
回転走査方向の表示サイズの拡大を図るためには、プリズム体２（第１光学系に相当する）による偏向量を大きく取ればよく、そのためには図３を見て類推されるように、プリズム体２の発散のパワーを増大させれば良い。
しかし、この発散のパワーをむやみに増大させると、図３において角度βで示した光束の発散が大きくなり、結果として良好な結像を得ることが困難となる。
この問題の解決のため、第１光学系と第２光学系の間で光線を一旦収束させる作用を持つ第３光学系を導入する。
まず構成を説明する。
図９は実施例２の車両用表示器の主要構成を示す側面図である。
図１０は実施例２の車両用表示器の主要構成を示す平面図である。
図１１は実施例２の車両用表示器の表示像が発生する様子を説明する図である。
図１２は実施例２の車両用表示器の光路の説明図である。
【００３３】
まず、プリズム体２２は、４つの側面が断面方向において、図９(b)に示す非球面式及び定数で表される非球面凹形状を持つ角柱体であり、中心軸で回転自在に設ける。さらに、プリズム体２２の対向する面間距離は15mmにし、材料は透明アクリルであり、射出成形工法により作成される。
さらに、プリズム体２２は、LED制御回路２４で制御される駆動部２２１の駆動で回転するようにする。駆動部２２１には図示しないがモータが用いられる。
【００３４】
レンズ２３（第２の光学系に相当する）は、側面から見て半径70mmの平凸形状を有する厚さ10mmのシリンドリカルレンズ形状であり、材料はＢＫ７（ガラス）材である。
【００３５】
レンズ２６は、側面から見て半径25mmの両凸形状を有する厚さ5mmのシリンドリカルレンズ形状であり、材料はＢＫ７（ガラス）材である。
【００３６】
プリズム体２２、レンズ２３、レンズ２６は、LEDアレイ２１の配列方向とLEDアレイ２１が発する光線光軸Ｄで決まる平面と直交する平面内においてのみ光線を発散/収束するように設けられているのは、実施例１と同様である。
各構成要素の位置関係は図９〜図１１に示した通りであり、LEDアレイ２１とアイポイントを結ぶ基準光軸Ｄ上に、LEDアレイ２１からの光を通過させるようにレンズ２６を設け、レンズ２６からの光を通過させるようにプリズム体２２を設け、プリズム体２２からの光をアイポイントに向かって通過させるようにレンズ２３を設ける。
なお、レンズ２６は、プリズム体２２とレンズ２３の間に焦点を結ぶよう設置する。
次に作用を説明する。
【００３７】
［画像表示作用］
図９〜図１２を用いて説明する。
LEDアレイ１の各LEDをプリズム体２の回転位置に応じて発光制御を行うことにより、人間の眼の残像効果を用いて２次元の画像を生成する原理については実施例１と同様である。
光束はプリズム体２２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１１に示す。
図１１ではプリズム体２２が基準角から２０゜反時計回りに回転したときの光束の偏向を示す。
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１１に示す、プリズム体２２が基準角から２０゜反時計回りに回転した場合、αは約3.0度である。
【００３８】
図１２に、基準角からプリズム体が時計廻りに２０度回転した位置、基準角からプリズム体が時計廻りに１０度回転した位置、基準角からプリズム体が時計廻りに０度回転した位置、基準角からプリズム体が反時計廻りに１０度回転した位置、基準角からプリズム体が反時計廻りに２０度回転した位置となった場合の光路図、及び各回転位置に応じたLED結像位置を示す（S-20〜S+20）。
前述の構成で説明した形状、配置の場合、各回転角に応じたアイポイントから観察したLED像は、LEDアレイ２１からアイポイント側から遠ざかる方向に5mm〜25mmの範囲に結像する。
アイポイントから見た場合、結像位置が奥行き方向にややばらついているが、実用上の問題とはならない。また実施例１と同様にプリズム体２２、レンズ２３、レンズ２６は一平面内に発散/収束作用をもつが、非点収差は問題とならないレベルであり良好な結像を示す。
また、プリズム体２２が基準角から時計回り２０度から反時計回り２０度に回転することにより得られた、回転走査方向の表示画角γは約0.92度となる。
このように、実施例２の車両用表示器にあっては、レンズ２６の追加によりプリズム体２の発散のパワーを増大させ、プリズム体２の回転によるに光線の偏向量を大きく取れるようにする。
実施例２の車両用表示器では、実施例１の(1),(2),(3)の効果に加えて次の効果を有する。
【００３９】
(4)LEDアレイ２１からの光を、プリズム体２２とレンズ２３の間に焦点を結ぶレンズ２６を設けたため、プリズム体２２による偏向量を大きく取ることができる。これにより、以下に示す効果を得ることができる。
(4-1)回転走査方向の表示サイズ拡大効果。
プリズム体２２の回転による光線の偏向量を大きく取れるため、表示サイズを拡大することが出来る。
(4-2)プリズム体の薄肉化効果。
プリズム体２２の面間距離を小さくしても十分大きな表示サイズを得ることができる。
これは、プリズム体を薄肉化出来ることを意味し、プリズム体の製造容易性を増大するものであり、製造コストを抑制することができる。
【００４０】
さらに実施例２のプリズム体２２、レンズ２３、レンズ２６は、図９、図１０に示すようにLEDアレイ２１の配列方向へは、光線を収束させない。
これにより、以下の効果を有することになる。
【００４１】
(6)´プリズム体２２、レンズ２３、レンズ２６が、LEDアレイ２１の線状配列方向と直交する方向にのみ光線を収束する光学系であるため、この方向におけるアイポイントが比較的大きく移動しても表示歪みの変化等を小さくすることができる。
【実施例３】
【００４２】
実施例３はLEDアレイを複数列配置し、赤、緑、青色に発光させるようにした例である。
図１３、図１４を用いて説明する。
実施例３のLEDアレイ３１は、赤色に発光するLEDアレイ３１１、緑色に発光するLEDアレイ３１２、青色に発光するLEDアレイ３１３からなり、LEDは合わせて５×３個が配置される。
なお、ここでは説明の便宜上、第１，２実施例と同様に、図１３平面図中矢印にて図示した方向をLEDアレイ配列方向とする。
他の構成については実施例２と同様であるので説明を省略する。
次に作用を説明する。
【００４３】
［カラー表示作用］
図１３に示すように、赤、緑、青色のLEDアレイ３１１、３１２、３１３の、プリズム体の基準角におけるLED像、３１１'〜３１３'が生じる。
各回転位置における３色のLEDの発光開始時間をずらす制御を行うことにより、３色を同一位置に表示することができる。
すなわち図１３の場合、プリズム体３２が反時計回りに回転するとし、赤と緑、緑と青LED３１１、３１２、３１３の虚像位置のずれａをLEDの虚像が移動するのに相当する時間分をｔａとしたときに、緑のLEDアレイ３１２を基準にして、赤のLEDアレイ３１１の表示の発光開始時間をｔａ分早く、青のLEDアレイ３１３をｔａ分遅くすれば良い。
この制御の様子を図１５のタイミングチャートに示す。なお、プリズム体３２、レンズ３３が持つ色収差に起因する結像位置の違いも、発光タイミングを制御することで補正できる。
【００４４】
３色のLEDを同一位置に表示ができるということは、３色の表示光の強さを適宜制御することにより表示のカラー化が可能となる。
なお、近年のLEDでは一つのLED筐体の中に、近接して赤、緑、青に発光する３個のLEDチップを設けたものが実用化されている。このようなLEDを用いてLEDアレイを構成すると、上記に説明したように時間ずらし制御を行うことなくカラー表示が可能となる。
【００４５】
次に効果を説明する。
実施例３の車両用表示器では、実施例１の(1),(2),(3),(6)の効果に加えて以下の効果を有する。
(5)プリズム体３２、レンズ３３が持つ色収差により、運転者のアイポイントから見たときにおける発光色の違いに起因する結像位置の違いを補正するために、LEDアレイ３１１，３１２，３１３の発光タイミングをLED制御回路３４で制御するため、色収差により発生する発光素子色毎の表示位置ズレを補正し、色ズレのないカラー表示ができる。
(10)線状に配置した複数の赤色のLEDアレイ３１１、緑色のLEDアレイ３１２、青色のLEDアレイ３１３を列状に配置したため、表示のカラー化ができるため、表示情報量の向上、視認性の向上が図れる。
例えば、通常の表示は青、緑色を用い、ドライバに警報を与えるときには赤、黄色を用いることが可能となり、表示内容に対する注意の喚起をより確実に行うことが出来る。
【００４６】
(11)LEDアレイ３１が、赤色のLEDアレイ３１１、緑色のLEDアレイ３１２、青色のLEDアレイ３１３というように、少なくとも２色以上の発光色を有するものを含むため、マルチカラーの表示が可能となり、特に、赤、青、緑の光の３原色を用いることによりフルカラー表示ができる。
【実施例４】
【００４７】
実施例４は、発光素子の線状配列を屈曲させた例である。
すなわち、図１６に示すようにLEDアレイ１の配列をフロントウィンドウガラスの曲面に対応させるようにする。これにより、フロントウィンドウガラスに虚像で示す表示が、フロントウィンドウガラスの曲面に影響を受ける表示歪みを補正することができる。
他の構成、作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
実施例４の車両用表示器は、実施例１の(1),(2),(3)の効果に加えて下記の効果を有する。
(12)プリズム体２を通過した光が、車両のフロントウィンドウガラス８に反射した後に運転者により表示情報として観察される構成にし、フロントウィンドウガラスに反射して生じる表示歪を補正するように、LEDアレイ１の線状配列を屈曲して配置するため、複雑な３次元形状を有するフロントウィンドウガラスの反射により生じる表示歪みを補正し、低歪みの表示画像を得ることができる。
【実施例５】
【００４８】
実施例５は、入射面と出射面が略平行で、且つ平板形状な角柱状のプリズム体を用いる例である。
まず、構成を説明する。
図１７は実施例５の車両用表示器の主要構成を示す側面図である。
図１８は実施例５の車両用表示器の主要構成を示す平面図である。
図１９、図２０は実施例５の車両用表示器のプリズム体により光線が偏向され、表示像が発生する様子を説明する図である。
図２１は実施例５の車両用表示器のプリズム体の回転角と表示像位置との関係を表す説明図である。
図２２は実施例５の車両用表示器の車両設置状態を示す説明図である。
図２３は実施例５の車両用表示器の停止状態を示す説明図である。
【００４９】
実施例５の車両用表示器におけるプリズム体５２は、断面方向において１辺が40mmの正方形形状を持つ角柱体であり、中心軸で回転自在にする。さらにプリズム体５２の対向する面間距離は40mm、材料はアクリルであり、射出成形工法により作成される。
このプリズム体５２は、LED制御回路５４で制御される駆動部５２１の駆動で回転させる。駆動部５２１には、図示しないモータが用いられる。
表示像の観察者のアイポイント５５は、プリズム体５２の回転中心から1000mm離れた位置にあり、その他各要素の位置関係は図中に示した通りである。なお、表示像はフロントウィンドウ５６に反射してドライバに認識されるが、説明上、図においては、フロントウィンドウ５６による反射は省略し記載している。
【００５０】
次に作用を説明する。
［画像表示作用］
図１７に示すように、LEDアレイ５１の各LEDはプリズム体５２に向かい光束を発する。なお、説明上、図１７に示したプリズム体５２の回転角を基準角とする。光束はプリズム体５２の回転角に応じて、光軸から離れる方向に偏向されアイポイント５５に到達する。
この様子を図１９に示す。図１９ではプリズム体５２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。プリズム体５２は平行平板として機能するため、光束はプリズム体５２を通過したのち図示のように光軸上方にほぼ平行移動して進む。
【００５１】
この光束の一部がアイポイント５５に到達し、観察者がLED像S+40として観察される。
これより、プリズム体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、アイポイントから離れた位置にLED像が観察されることが理解できる。ここで、プリズム体５２を反時計廻りに回転させた場合を考えると、図２０に示す通り、基準角からプリズム体５２が反時計廻りに-40度回転した位置、基準角からプリズム体５２が反時計廻りに-20度回転した位置、基準角からプリズム体５２が反時計廻りに0度回転した位置、基準角からプリズム体５２が反時計廻りに+20度回転した位置、基準角からプリズム体５２が反時計廻りに+40度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、LED像S-40、S-20、S0、S+20、S+40が観察される。
【００５２】
前述の構成で説明した形状、配置の場合、各回転角に応じたアイポイントから観察したLED像はLEDアレイ５１からアイポイント側に約17.5mm近づいた位置（以下像面Ｓと呼ぶ）に結像する。なお、プリズム体５２による非点収差は問題とならないレベルであり良好な結像となる。また、プリズム体５２が基準角から反時計廻り-40度から+40度に回転することにより得られる回転走査方向の表示画角γは約1.243度であった。この画角γがアイポイントから見た時の表示の回転走査方向の見かけの角度、即ち表示サイズと等価なものとなる。
【００５３】
図２１にプリズム体５２の回転角と表示像位置の関係を示す。横軸は基準角からのプリズム体回転角を示し、反時計廻り方向の回転を正とする。縦軸は像面S上のLED表示像位置のy座標を示し、基準光軸Dから上方を正とする。
LEDの点灯タイミングは、図２１の関係に従い、プリズム体５２の各回転位置に達した時間に所定の時間、LEDを発光させ、かつ、これらのプリズム体５２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眼の残像効果から、図６(a)に示すような２次元の表示像Sが得られる。
【００５４】
図６(a)では、横５×縦１１ドットの表示を示している。表示像Sの横方向は５個並べられたLEDアレイ５１により得られる。表示像Sの縦方向はLEDアレイ５１をプリズム体５２の回転位置に応じて１１回の発光制御を行い人間の眼の残像効果により得られる。
なお、この図６(a)でLEDの各像が縦長になっているのはプリズム体５２が一定の角速度で回転している一方、LEDの発光時間が有限長さを有しているためである。LED像の縦方向の長さは、図１７に示すスリットの開孔部高さを変更することにより調節する事ができる。
【００５５】
次にプリズム体５２の回転、及びLEDの発光の制御について図２４を用いて詳細に説明する。
回転クロックはプリズム体５２が１回転する毎に発せられるクロック信号を表している。即ち回転クロックの間隔は、プリズム体５２が１回転に要する時間を表す。
面クロックはプリズム体５２の各面が所定の位置を通過する毎に発せられるクロック信号を表している。実施例５の場合、回転クロックの１周期の間に４回発せられる。この面クロックの間隔が、一回の表示を生成するのに要する時間、即ち表示周期を表す。
【００５６】
LEDアレイ５１を形成する各LEDは、この面クロックの１周期の間に、面クロックが発せられた後、所定の休止期間を経て、表示内容に応じてパルス状の駆動電流を与えられる。図６(a)の場合は、１１回のパルス状の駆動電流が与えられる。以降、表示内容が変更されるまで、各LEDは面クロックが立ち上がる毎に同じ駆動電流波形が与えられ発光を繰り返し、結果として人間の眼の残像効果により表示像が生成される。
一般に人間の眼の残像効果を利用した表示を行う場合、像のチラツキ感をなくすためには、少なくとも50Hz以上、出来れば100Hz以上の周期で像の表示を行えばよい。
ここで周期を100Hzとした図６の場合、面クロック間隔が0.01秒、回転クロック間隔が0.04秒となる。従って駆動部５２１はプリズム体５２を、１回転あたり0.04秒、即ち毎分1500回転にて回転させればよい。この回転速度は現在用いられるモータにとって比較的遅い回転速度であるため、安価なモータの採用が可能であり、モータの長寿命化に有利であり、制御も容易である。
【００５７】
また、実施例５では、説明上、LEDアレイ５１を５個のLEDで構成しているが必要に応じてLEDの個数を増減することにより表示の横方向のサイズを変更することができることは言うまでもない。図６(b)にLEDアレイ５１を２４個のLEDから形成し、"ABC"と表示した例を示す。
なお、図２１より回転角と表示像位置はほぼリニアな関係を持つものの、回転角の絶対値が大きい領域では、回転角の変化分に対して表示位置の変化がやや大きくなる、という特性を持っている。
この特性を折り込みLED発光のタイミング制御を行うことで、LED表示ドットの縦方向の等間隔性をより向上することができる。
【００５８】
具体的な例として、図２５に示すように回転角の絶対値が大きい領域に相当する行１及び行１１の駆動パルスの幅Tw1、Tw11、及び駆動パルスの間隔Tp1、Tp10を、回転角の絶対値の小さい行６の駆動パルスの幅Tw6、及び駆動パルスの間隔Tp6と比べ短くすれば良い。行１及び行１１については駆動パルスの幅が短くなった分、表示輝度が小さくなるが、駆動パルスの高さI1、I11を行６の高さI6より高くすることにより表示輝度の均一性を保つことができる。
ここまでの説明では行１及び行１１の発光制御についてのみ述べたが、行２、行３及び行９、行１０その他についても図２１に示される特性を参照し同様な制御を行うことが可能である。
【００５９】
［停止状態におけるLEDアレイの保護作用］
実施例５の車両用表示器において、プリズム体５２の回転を停止する際には、図２３に示すように、LEDアレイ５１の点灯タイミングで使用する面の向きとは異なる面の向きとなる回転位置でLED制御回路５４が駆動部５２１を停止させる。
これにより日射などの外光がプリズム体を透過してLEDアレイ５１に向かう際にプリズム体５２の屈折により光がLEDアレイ５１に向かう方向から逸脱する。これによりLEDアレイ５１が日射などの外光により劣化等を起こすことを防止できる。
【００６０】
次に効果を説明する。
実施例５の車両用表示器にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(7)プリズム体５２は、入射面と出射面が略平行で、且つ平板形状であり、それぞれを少なくとも２面以上持つため、(7-1)LEDアレイ５１が発した光線が、拡散透過、拡散反射作用を持つスクリーン部材を透過しないため、光のロスが少なく比較的低出力のLEDを用いることができる。このため、コストを抑制することができる。また、プリズム体５２を透明樹脂の射出成形という低コストに適した工法で作成することができるため、コストを抑制することができる。
また、LEDアレイ５１と回転するプリズム体５２を用いて２次元表示像を生成するため、高価な液晶ディスプレイを用いる必要がない。このため、コストを抑制することができる。
(7-2)拡散透過、拡散反射作用を持つスクリーン部材を用いないため太陽光等外来光が入射することにより、表示全面において表示コントラストが低下する事は起きない。
(7-3)一般に良く知られるように凹面ミラー及び凸面レンズ等の球面形状を持つ光学系を用いてLEDやLCD像の拡大表示を行う場合、観察者のアイポイントの位置の変化に伴い、表示像の位置の移動及び表示像の歪み変化を生じ表示品質の低下を招く。この構成では、LEDが発する光束は平行平板形状からなるプリズム体２のみを透過しアイポイントに到達するため、言い換えれば、球面光学系を用いないため、アイポイントの位置の変化に伴う、表示像の位置の移動及び表示像の歪みの変化を比較的小さいものとすることができる。
【００６１】
(8)プリズム体５２は、駆動部５２１により所定の角度回転されることにより、光線の入射面・出射面に対して同一形状が繰り返し現れるものであるため、プリズム体５２の回転速度を遅くすることができるため、駆動部５２１の負荷を低減でき、表示器を低消費電流化、小型化、低騒音化、長寿命化とすることができる。
また、プリズム体５２の回転中の表示に寄与しない無効な時間を低減することができるため、LEDアレイ５１の発光エネルギーを低減でき、表示器を低消費電力化、小型化、長寿命化とすることができる。
【００６２】
(12)プリズム体５２を通過した光が、曲面形状を有する車両の窓ガラスに反射した後に車両乗員により表示情報として観察される構成にし、窓ガラスに反射して生じる表示歪を補正するように、LEDアレイ５１の線状配列を屈曲して配置するため、複雑な３次元形状を有するフロントウィンドウガラスの反射により生じる表示歪みを補正し、低歪みの表示画像を得ることができる。
【００６３】
(13)駆動部５２１が、プリズム体５２の回転停止の際に、表示における窓ガラスの反射点からプリズム体５２に向かって入射する外光を、LEDアレイ５１のない方向に屈折透過する回転位置でプリズム体５２を回転停止させるため、プリズム体５２の回転を停止する際には、図２５に示すように、LEDアレイ５１の点灯タイミングで使用する面の向きとは異なる面の向きとなる回転位置でLED制御回路５４が駆動部５２１を停止させる。これにより日射などの外光がプリズム体５２を透過してLEDアレイ５１に向かう際にプリズム体５２の屈折により光がLEDアレイ５１に向かう方向から逸脱する。これによりLEDアレイ５１が日射などの外光により劣化等を起こすことを防止できる。
【実施例６】
【００６４】
実施例６は、LEDアレイを複数列配置し、赤、緑、青色に発光させるようにした例である。
図２６は実施例６の車両用表示器の主要構成を示す側面図である。図２７は実施例６の車両用表示器の主要構成を示す平面図である。
実施例６の車両用表示器のLEDアレイは、赤色に発光するLEDアレイ４１１、緑色に発光するLEDアレイ４１２、青色に発光するLEDアレイ４１３で構成される。LEDは合わせて５×３個が配置される。なお、説明上、実施例１と同様に、図２７平面図中矢印にて図示した他の構成については実施例１と同じであるので説明を省略する。
【００６５】
次に作用を説明する。
［カラー表示作用］
図２６に示すように、赤、緑、青色のLEDアレイ４１１，４１２，４１３のプリズム体５２の基準角におけるLED像、４１１'，４１２'，４１３'が生じる。各回転位置における３色のLEDの発光開始時間をずらす制御を行うことにより、３色を同一位置に表示することができる。
すなわち、プリズム体５２が反時計廻りに回転するとし、赤と緑、緑と青LEDの虚像ずれａをLEDの虚像が移動するのに相当する時間分をtaとしたときに、緑LEDを基準にして、赤LEDの表示の発光開始時間をta分早く、青LEDの表示の発光開始時間をta分遅くすればよい。
この制御の様子を図２８のタイミングチャートに示す。
【００６６】
３色のLEDを同一位置に表示できるということは、３色の表示光の強さを適宜制御することにより表示のカラー化が可能となる。
なお、近年のLEDでは一つのLED筐体の中に、近接して赤、緑、青に発光する３個のLEDチップを設けたものが実用化されている。このようなLEDを用いてLEDアレイを構成すると、上記に説明したように時間ずらし制御を行うことなくカラー表示が可能となる。
【００６７】
次に効果を説明する。
実施例６の車両用表示器は実施例５の(7)の効果に加えて下記の効果を有する。
(9)LED制御回路５４が、プリズム体５２が持つ色収差による、車両乗員のアイポイントから見たときにおける発光色の違いに起因する結像位置の違いを補正するために、赤、緑、青色のLEDアレイ４１１，４１２，４１３の発光タイミングを制御するため、３色の表示光の強さを適宜調整し、品質のよい表示のカラー化ができる。
【００６８】
(10)線状に配置した複数のLEDを複数列配置したため、赤、緑、青のLEDのそれぞれの色が５個、３色で５個×３個により、カラーでかつ、表示に充分な広さを持つ表示像にすることができる。
【００６９】
(11)LEDアレイは、赤、緑、青の３色のLEDアレイ４１１，４１２，４１３で構成するため、表示のカラー化ができるため、表示情報量の向上、視認性の向上が図れる。例えば、通常の表示は青、緑色を用い、ドライバに警報を与える際には、赤、黄色を用いることが可能になり、表示内容に対する注意の喚起をより確実に行うことができる。
【実施例７】
【００７０】
実施例７は、入射面と出射面が略平行で、且つ平板形状な面を有するプリズム体からの出光を入射・出射する収束系である第２の光学系を備え、この第２の光学系は発光素子の線状配列方向と直交する平面内においてのみ光線を収束する例である。
実施例７では、図２９に示すように、プリズム体７２からの出射先にレンズ７４を設けている。このレンズ７４は、LEDアレイ７１の配列方向に直行する平面内においてのみ光線を収束する。
【００７１】
図１９に示す通り、40mmの正方形形状を断面にもつプリズム体の回転角40°で表示サイズの半分11.5mm、これは正方形断面形状で1面の半分の回転角限界45°に余裕代を持たない。つまり、1組の入射、出射の平板面を前提とするとプリズム体回転角使用領域は限界に近い。
本実施例７では、表示像の結像位置1000mm及び表示サイズ22.3mmを固定し、その効果を表す。上図は固定したシリンドリカルレンズのレンズ７４をプリズム体７２の回転中心よりアイポイント方向に21mmの位置に配置し、１辺26mmの正方形断面をもつプリズム体と組合せ、表示仕様を合わせることが可能となる。
走査方向にのみ一定曲率を持たせることにより、LEDの並び方向は等倍となり表示の精彩さは損なわない。また、１辺26mmの正方形断面とすることにより、射出成形によって表示品質劣化の主因と懸念されるヒケの発生低減にも繋がる。
【００７２】
ここでは、片面一定曲率を持ったレンズを使用しているが、両凸レンズであろうが曲率が非球面であろうがそのレンズ形態を問わない。
実施例５の図１７（図２９(b)に同等のものを示す）と比べ、厚み方向で20mm、光軸方向で11.2mmのサイズ縮小が可能になる。
また、図示の通り、LED像の結像位置がレンズの拡大遠方結像効果により、LED光源よりアイポイント側でなく遠ざかる方向になる。これは要求された結像位置に対してユニット全体を車両内部（アイポイントからLED光源方向）へ押込むことなく表示することが可能となり、サイズ縮小と共に車両レイアウト自由度を増加させる効果を得る。
【００７３】
次に効果を説明する。
実施例７の車両用表示器は上記(7)の効果に加えて下記の効果を有する。
(14)プリズム体７２からの出光を入射・出射する収束系であるであるレンズ７４を備えるため、虚像として２次元画像が観察者に表示像として認識され、非常に光のロスを小さくすることができる。また、サイズ縮小と共にレイアウト自由度を増加できる。
(15)レンズ７４が、LEDアレイ７１の線状配列方向と直交する平面内においてのみ光線を収束するため、この方向における観察者のアイポイントが比較的大きく移動しても表示歪みの変化等を小さくすることができる。
【００７４】
以上、本発明の車両用表示器を実施例１〜実施例７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、第１光学系は、実施例では面が凹面状の４角柱形状のものを示したが、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。
第２光学系、第３光学系は、実施例に示す以外の形状、特性を有するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１の車両用表示器の主要構成を示す側面図である。
【図２】実施例１の車両用表示器の主要構成を示す平面図である。
【図３】実施例１の車両用表示器の第１光学系により光線が偏向される様子を説明する図である。
【図４】実施例１の車両用表示器の表示像が発生する様子を説明する図である。
【図５】実施例１の車両用表示器の発光素子とモータの制御のタイミングを説明する図である。
【図６】実施例１の車両用表示器の表示像の一例を示す図である。
【図７】実施例１の車両用表示器の車両設置状態を示す説明図である。
【図８】実施例１の車両用表示器の停止状態の説明図である。
【図９】実施例２の車両用表示器の主要構成を示す側面図である。
【図１０】実施例２の車両用表示器の主要構成を示す平面図である。
【図１１】実施例２の車両用表示器の表示像が発生する様子を説明する図である。
【図１２】実施例２の車両用表示器の光路の説明図である。
【図１３】実施例３の車両用表示器の主要構成を示す側面図である。
【図１４】実施例３の車両用表示器の主要構成を示す平面図である。
【図１５】実施例３の車両用表示器の発光素子とモータの制御のタイミングを説明する図である。
【図１６】実施例４の車両用表示器のLEDアレイの配列状態と表示像を示す説明図である。
【図１７】実施例５の車両用表示器の主要構成を示す側面図である。
【図１８】実施例５の車両用表示器の主要構成を示す平面図である。
【図１９】実施例５の車両用表示器のプリズム体により光線が偏向され、表示像が発生する様子を説明する図である。
【図２０】実施例５の車両用表示器のプリズム体により光線が偏向され、表示像が発生する様子を説明する図である。
【図２１】実施例５の車両用表示器のプリズム体の回転角と表示像位置との関係を表す説明図である。
【図２２】実施例５の車両用表示器の車両設置状態を示す説明図である。
【図２３】実施例５の車両用表示器の停止状態を示す説明図である。
【図２４】実施例５の車両用表示器のプリズム体の回転及びLEDの発光の制御状態を示すタイミングチャート図である。
【図２５】実施例５の車両用表示器のプリズム体の回転及びLEDの発光において、回転角の絶対値が大きい領域の表示輝度の均一性を保つ制御状態を示すタイミングチャート図である。
【図２６】実施例６の車両用表示器の主要構成を示す側面図である。
【図２７】実施例６の車両用表示器の主要構成を示す平面図である。
【図２８】実施例６の車両用表示器のプリズム体の回転及びLEDの発光の制御の状態を示すタイミングチャート図である。
【図２９】実施例７の車両用表示器の主要構成を示す側面図である。
【図３０】車両用表示器の他の実施例を示す説明図である。
【図３１】実施例１の車両用表示器において、スクリーンと多面体ミラーを用いた状態の説明図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  LEDアレイ
２１  LEDアレイ
３１１  （赤色の）LEDアレイ
３１２  （緑色の）LEDアレイ
３１３  （青色の）LEDアレイ
３１１´  （赤色の）LEDアレイの像
３１２´  （緑色の）LEDアレイの像
３１３´  （青色の）LEDアレイの像
２  プリズム体
２２  プリズム体
３２  プリズム体
１１  駆動部
２２１  駆動部
３２１  駆動部
３  レンズ
２３  レンズ
２６  レンズ
３３  レンズ
４  LED制御回路
２４  LED制御回路
５  アイポイント
６  レンズ
７  スリット
８  フロントウィンドウガラス
９  インストルメントパネル
５１  LEDアレイ
５２  プリズム体
５３  スリット
５４  LED制御回路
５５  アイポイント
５６  フロントウィンドウ
５７  インストルメントパネル
５２１  駆動部
４１１  （赤色の）LEDアレイ
４１２  （緑色の）LEDアレイ
４１３  （青色の）LEDアレイ
Ｄ  基準光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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