JP3917498B2 - 車両用分割表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用分割表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車等の車両には、車両の走行に際し、速度等のメータ表示の他にも種々の情報を表示させるようになってきており、例えば、GPSを用いたカーナビゲーションシステム用の装置は急速に普及しつつある。また、テレビジョン受像機により、乗員がテレビ放送を楽しめるようにしている車両もある。かかる表示装置として、運転者にとっても、乗員にとっても望ましい視認状態が得られるように、複数の光学系を備えたものがある。例えば、運転者の上方位置で車室の天井面に、表示器の画面の画像を投影するプロジェクタを内蔵した表示装置を固定し、表示装置には、プロジェクタから投影像が映じるスクリーンを後部座席に向けて設けて、後部座席の乗員がスクリーンの表示を視認できるようにし、かつ、前記画像をインストゥルメントパネルに載置したミラーを使ってミラーから運転者が画面の画像を視認できるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−272892号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、種々の情報や映像を表示する表示装置として、DMDパネルやLCDパネル等の表示器の表示面の領域を複数に分割し、各分割領域ごとに異なる種類の表示をさせるとともに、分割領域ごとに設けた光学系で視認可能とした車両用分割表示装置がある。これは、光学系に、その光学系に送出すべき画像の他に別の分割領域の画像の光が漏れ、干渉するという問題がある。また、表示像を大きくするために高拡大率にしようとすると、レンズや凹面鏡等の光学素子の曲率が相当程度大きくなり、表示像の歪みが大きくなる。例えば、表示器の画面を虚像により乗員が視認する構成の場合、画面を視認可能な視点の範囲を広く確保しようとすれば、表示器の画面の前方が広く開放されている必要があるため、相対的に表示面の狭い表示器とするか、表示面を狭く使わざるを得ず、光学系の拡大率を大きくせざるを得ない。特に、表示器としてDMDパネルを採用した場合、表示面の前方に、照明光を表示面に向ける凹面鏡やそのケーシングが配置されるため、問題である。
【0005】
これに対処すべく光学素子の数を増やして拡大率を分散させれば、軸方向の大型化は免れず、凹面鏡のように軸外しをして拡大する光学素子を多用すれば、車載スペースを節約できるメリットはあるが、軸外しによる像歪や収差が大きくなる。
【0006】
このように、車両用分割表示装置は実用化になお課題を有していた。
【0007】
本発明は前記実情に鑑みなされたもので、実用性が高く品質の高い表示が可能な車両用分割表示装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明では、表示器の表示面の領域を複数に分割して、分割した領域ごとに、該領域の画像を送出する光学系を設けた車両用分割表示装置において、
前記表示面よりも上方を、前記分割領域間の境界線を挟んで2つに隔てるとともに光の行き来を禁止する仕切り壁を設ける。そして、前記表示面と前記仕切り壁との間に、該仕切り壁の端面と実質的に当接するスクリーンとともに、前記表示面に映じた画像をスクリーン上に結像せしめる集光手段を設ける。
【0009】
仕切り壁により光の行き来が禁止されて、境界線を挟む分割領域の表示画像が干渉しあうのを防止することができる。これにより、表示画像の品質が向上し、実用性が向上する。
【0011】
これにより、表示面を保護する透明なカバーが存在する等で、表示面の直上位置で光の行き来がなされ得る場合でも、この光は集光手段により、スクリーン上に像を結ぶ光であるから、分割領域の表示画像が互いに干渉しあうのをさらに良好に防止することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
図1に本発明を適用した第1実施形態になる車両用分割表示装置を示す。表示部11と光学部12とを有しており、表示部11は、ハウジング110に、その天井部の開口から四角形の表示側の面を上方に向けて、表示器である表示パネル2が取り付けてある。ハウジング110内には表示パネル2用の図示しない駆動回路が格納されている。駆動回路による駆動で表示面2aに画像が表示される。表示パネル2はDMDパネルで、回路基板21の表面に、図中上側の面を表示面2aとして画像を表示するDMD基板22が実装され、その上方には保護用のガラス板23が積層している。表示パネル2の直上方からやや側方に逸れた位置には、表示面2aを照明すべく、ランプや、ランプからの光を表示面2aの方に集めるとともに表示面2aへの照明光を均一化する凹面鏡等よりなる照明光学系が配置される。表示パネル2としてはLCDパネルも用いられ得る。
【0019】
表示パネル2に表示される画像は表示面2aをその中央で対称に2つに画した領域201,202で別種の画像であり、駆動回路を共通にすることで構成の簡略化を図っている。以下の説明において、第1の領域201の画像は運転者用の速度等の表示であり、第2の領域202の画像は運転者を含む乗員共通の一般情報の表示であるとする。
【0020】
光学部12は、表示パネルガラス板23の、DMD基板22とは反対側の面(以下、表示パネル表面という)2bの図中上方に、前記領域201,202の並び方向と同じ方向に2つの三角プリズム31,32が並設してある。三角プリズム31,32は、直角の頂角に連なる面を、表示パネル表示面2aと平行に配置され、第1の三角プリズム31は表示パネル表示面2aの第1の領域201と対向し、第2の三角プリズム32は表示パネル表示面2aの第2の領域202と対向している。そして、第1の三角プリズム31と第2の三角プリズム32とで、それらの45°の傾斜面が互いに逆方向に向けられており、表示パネル表示面2aと対向する面から入射した光の傾斜面からの出射方向が逆方向を向くようになっている。
【0021】
前記出射方向にはそれぞれ光学系51,52が設けてあり、対応する三角プリズム31,32からの光を受けて所定の方向に表示像を出力するようになっている。
【0022】
図2は、表示パネル2から三角プリズム31,32までの部分の斜視図であり、表示パネル表面2bの図中上方を、表示面2aの2つの領域201,202の境界線200を挟んで隔てる仕切り壁4が設けてある。仕切り壁4は、表示パネル表示面2aに垂直に設けられ、表示パネル2とは反対側の端部で、端面が三角プリズム31,32それぞれの端面と当接している。また、仕切り壁4は上端が三角プリズム31,32の傾斜面よりも高くしてある。これにより、表示パネル表示面2aの第1の領域201から第1の三角プリズム31に到る空間と、表示パネル表示面2aの第2の領域202から第2の三角プリズム32に到る空間とが、仕切り壁4により実質的に分離される。
【0023】
仕切り壁4は、一般的な光学機器のハウジングの内壁面と同様に、遮光性部材により構成され、光の行き来が禁止される。したがって、表示パネル2がDMDパネルの場合は、表示面2aの各領域201,202が照明されるように、ライトや凹面鏡を領域201,202のそれぞれに臨む位置に配置するか、照明光学系を領域201,202ごとに設ける。また、仕切り壁4は例えば表面がツヤのない黒色のものを用い、表面の反射率を抑えることで、表示パネル表示面2aの画像が運転者らに多重に映じないようにする。
【0024】
しかして、表示パネル表示面2aの第1の領域201からの光は、仕切り壁4に遮られて、第2の三角プリズム32に入射することが禁止され、すべて第1の三角プリズム31に入射する。一方、表示パネル表示面2aの第2の領域202からの光は、仕切り壁4に遮られて、第1の三角プリズム31に入射することが禁止され、すべて第2の三角プリズム32に入射する。しかして、第1の光学系51による表示像に表示パネル表示面2aの第2の領域202の画像が含まれたり、第2の領域202からの漏洩光で画質が低下したりすることがない。反対に、第2の光学系52による表示像に表示パネル表示面2aの第1の領域201の画像が含まれたり、第1の領域201からの漏洩光で画質が低下したりすることがない。これにより、実用性が向上する。
【0025】
次に、光学系51,52について説明する。図3は第1の光学系51を示すもので、運転者の視線移動の負担を軽減するヘッドアップディスプレイ光学系である。光学系51は2つの結像光学系511,512から構成されている。第1の結像光学系511は凸レンズ61を有しており、表示パネル表示面2aの第1の領域201の画像が凸レンズ61により所定の倍率で拡大されて、凸レンズ61の出射側に配置されたスクリーン62上に投影されるようになっている。
【0026】
第1の結像光学系511は、スクリーン62からの光を反射する第1の凹面鏡63と、該凹面鏡63からの光を反射する第2の凹面鏡64とを有しており、ここで、軸外しがなされるようになっている。前記スクリーン62に映じた像が凹面鏡63,64を介して運転者の視点EP1で実像を結ぶ。運転者は凹面鏡64内に、拡大された虚像を視認することになる。
【0027】
光学糸51に要求される拡大率を、第1の結像光学系511と第2の結像光学系512とで分担するから、各結像光学系511,512は拡大率を抑制して、像歪や収差のない表示像を得ることができる。また、第2の結像光学系512は軸外しをして構成されており、第1の結像光学系511の軸方向に大型化しない。これにより、実用性が向上する。
【0028】
また、表示パネル表示面2aの前方で表示パネル表示面2aの外周に前記照明光学系のように陰になるものがあっても、第1の結像光学系511により、表示パネル表示面2aの第1の領域201の画像の実像を得ているので、第1の領域201の画像が完全に映じていれば、表示パネル表示面2a近傍で陰になるものの存在によっては、運転者の視点EP1の移動で像が見えにくくなるということを防止することができる。
【0029】
図4は第2の光学系52を示すもので、乗員に表示像を示すためのスクリーン67を備えたプロジェクタ光学系である。第2の光学系52は2つの結像光学系521,522から構成されている。第2の三角プリズム32から出射した表示パネル表示面2aの第1の領域201からの光が、第1の結像光学系521を構成する凸レンズ65により所定の倍率で拡大されて像を結ぶようになっている。
【0030】
第2の結像光学系522は凹面鏡66を有しており、第1の結像光学系521で得られた前記実像が凹面鏡66で拡大されて、スクリーン67上に投影される。乗員はスクリーン67上に映じた像を視認することになる。
【0031】
必要な拡大率を、第1の結像光学系521と第2の結像光学系522とで分担するから、各結像光学系521,522の光学素子は拡大率を抑制して、像歪や収差のない像を得ることができる。
【0032】
また、第2の結像光学系522は軸外しをして構成されており、第1の結像光学系521の軸方向に大型化することなく、表示像の品質が向上し、実用性が向上する。
【0033】
(第2実施形態)
図5に本発明を適用した第2実施形態になる車両用分割表示装置を示す。第1実施形態において、表示パネルから三角プリズムに到る光の経路を形成する部材の一部を変えたもので、図は本車両用分割表示装置の主要部を示している。車両用分割表示装置は基本的な構成は第1実施形態と同じで、第1実施形態と実質的に同じ作動をする部分には同じ番号を付して第1実施形態との相違点を中心に説明する。
【0034】
第1実施形態で示した図1、図2から知られるように、表示パネル表示面2aと仕切り壁4の端面との間にはガラス板23が挿入されるので、表示パネル表示面2aの一方の領域201(202)からの光は実際にはガラス板23を通り他方の領域202(201)へと一部が行き来する。ガラス板23がごく薄いものであればよいが、表示パネルの仕様によっては厚めのガラス板23が用いられる場合もある。また、DMDパネルの場合は、前記のごとく凹面鏡等が近接して配置されるので、表示装置の全体形状等によっては、仕切り壁の端面を表示パネル表面に当接することも困難な場合もある。本実施形態は、かかる場合にも、画質の低下が生じないようにすることができるようにして、さらに画質の向上を図ったものである。
【0035】
本実施形態では、仕切り壁4Aは、表示パネル表面2bから浮いており、仕切り壁4Aの下端には表示パネル2の表示面2aと平行に、スクリーン72が当接せしめてある。
【0036】
表示パネル2とスクリーン72との間には集光手段であるレンズ71がその主光軸を表示パネル表示面2aおよびスクリーン72の映写面と直交する方向にとって設けてあり、表示パネル表示面2aの画像をスクリーン72上に投影せしめるようになっている。
【0037】
したがって、本実施形態では、スクリーン72上に投影された像が、三角プリズム31,32および光学系51,52を介して乗員に視認可能となる。
【0038】
本実施形態によれば、表示パネル表示面2aの各点から発せられた光は、各点が属する領域201(202)とは反対側の領域202(201)の側に進入しても、レンズ71により、前記各点と対応するスクリーン72上の所定の点に集められ、表示パネル表示面2aの画像がスクリーン72上に結像することになる。したがって、表示パネル表示面2aからスクリーン72までの間に仕切り壁が存在しなくとも、境界線200を挟む領域201,202の画像が干渉しあうのをさらに良好に防止することができる。
【0039】
なお、表示パネル表示面2aの画像の結像位置がスクリーン72位置になるように、レンズ71の仕様および表示パネル2、スクリーン72の配置が決められている。図6はスクリーン72位置で合焦しない場合を示しており、表示パネル表示面2aの境界線200よりも図中上側の原像Aは、仕切り壁4Aよりも図中下側に実像Aができ、境界線200よりも図中下側の原像Bは、仕切り壁4Aよりも図中上側に実像Bができる。しかし、結像位置がスクリーン72位置からずれているため、単に像がぼけるだけではなく、仕切り壁4Aよりも図中上側に実像Aの光が滲み、仕切り壁4Aよりも図中下側に実像Bの光が滲むことになる。このため、境界線200を挟む表示パネル表示面2aの領域201,202の表示画像が干渉しあうのを防止する作用が損なわれる。したがって、表示パネル表示面2aの画像の結像位置がスクリーン72位置になるように、レンズ71の仕様および表示パネル21、スクリーン72の配置を決める。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態になる車両用分割表示装置の構成図である。
【図2】前記車両用分割表示装置の主要部の斜視図である。
【図3】前記車両用分割表示装置の第1の光学系の構成図である。
【図4】前記車両用分割表示装置の第2の光学系の構成図である。
【図5】本発明の第2実施形態になる車両用分割表示装置の主要部の斜視図である。
【図6】前記車両用分割表示装置の作動を説明する図である。
【符号の説明】
11 表示部
110 ハウジング
12 光学部
2 表示パネル(表示器)
2a 表示面
201,202 領域
200 境界線
31,32 プリズム
4,4A 仕切り壁
51,52 光学系
511,521 第1の結像光学系
512,522 第2の結像光学系
61,65 凸レンズ
62,67 スクリーン
63,64,66 凹面鏡
71 レンズ(集光手段)
72 スクリーン
Claims (1)
- 表示器の表示面の領域を複数に分割して、分割した領域ごとに、該領域の画像を送出する光学系を設けた車両用分割表示装置において、
前記表示面よりも上方を、前記分割領域間の境界線を挟んで2つに隔てるとともに光の行き来を禁止する仕切り壁を設け、前記表示面と前記仕切り壁との間に、該仕切り壁の端面と実質的に当接するスクリーンとともに、前記表示面に映じた画像をスクリーン上に結像せしめる集光手段を設けたことを特徴とする車両用分割表示装置。
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