JP5862619B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタから射出された表示光をスクリーンに投射することで、車両情報を表した画像をスクリーンに表示させる車両用表示装置に関する。

特許文献１には、車速等の車両情報を表した画像の表示光を射出するプロジェクタと、射出された表示光が投射されて上記画像を表示するスクリーンと、を備える表示装置が開示されている。そして、スクリーンは、画像が視認される方向に凹凸した形状に形成され、これにより、画像を立体的に視認させるようにしている。

特開２００７−３２６４１９号公報

しかしながら、スクリーンに形成される凹凸の角度や、その凹凸部分への表示光の入射角度等の具合によっては、表示光の一部が凹凸の第１部分で反射し、その反射した表示光が凹凸の第２部分に入射する場合がある。すると、第１部分に表示させる筈の画像が第２部分にも表示（二重表示）され、画像の見栄えが著しく損なわれてしまう。

また、凹凸の第１部分で反射した表示光が、スクリーンのうち凹凸が形成されていない部分に入射する場合、或いは、スクリーンのうち凹凸が形成されていない部分で反射した表示光が、凹凸の第２部分に入射する場合についても、同様にして二重表示の問題が生じ得る。要するに、画像を立体視させるべくスクリーンに凹凸を形成すると、その凹凸形成に起因して上記二重表示の問題が生じやすくなる、との知見を本発明者は得た。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、二重表示により画像の見栄えが損なわれることの抑制を図った車両用表示装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、車両情報を表した画像の表示光（Ｐ）を射出するプロジェクタ（２０）と、表示光が投射されることにより画像を表示するスクリーン（３０）と、を備え、表示光（Ｐ）のうち、スクリーン（３０）の第１部分（３２２ａ）に表示される画像の表示光を第１表示光（Ｑ１）と呼び、スクリーン（３０）の第２部分（３２１ａ）に表示される画像の表示光を第２表示光（Ｑ２）と呼ぶ場合において、スクリーン（３０）は、画像が視認される方向に凹凸した形状に形成され、第１表示光（Ｑ１）の一部（Ｑ１’）が第１部分（３２２ａ）で反射して第２部分（３２１ａ）に入射する場合には、第１表示光（Ｑ１）は、第２表示光（Ｑ２）に比べて低輝度に設定されていることを特徴とする。

ここで、第１表示光の一部が第１部分で反射し、その反射した光（以下、第１反射光と呼ぶ）が第２部分に入射すると、第２部分には、第２表示光と第１反射光とが混ざった光（以下、混光と呼ぶ）の画像が表示されることとなる。そのため、第１反射光が高輝度であるほど、第１反射光が混光に与える影響が大きくなり、第２部分において第１反射光が目立って視認されてしまう。例えば、第１反射光が白色で第２表示光が青色であると、青色が白色に掻き消されて白色に近い色で視認される。つまり、スクリーンの第２部分において、本来視認させたい第２表示光（青色）よりも第１反射光（白色）が目立って視認されてしまう。

以上の点を鑑み、上記発明では、第１表示光が第２表示光に比べて低輝度に設定されている。そのため、第１反射光についても第２表示光に比べて低輝度になる。よって、第２部分において第２表示光と第１反射光とが混ざった混光に対して、第１反射光が与える影響を小さくできる。つまり、スクリーンの第２部分において、本来視認させたい第２表示光よりも第１反射光が目立って視認されてしまうことを抑制できる。したがって、第１部分に表示させる筈の画像が第２部分にも表示（二重表示）されて画像の見栄えが損なわれることを抑制できる。

本発明の一実施形態に係る車両用表示装置について、全体構成を模式的に示す断面図。 図１に示すスクリーンに表示される、メータ画像の一態様を示す正面図。 図１に示すスクリーンの拡大図。 図２に示す内側画像を低輝度に設定しなかった場合において、二重表示の状態を示す正面図。

以下に、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

図１に示すインストルメントパネル１０は、車両の室内のうちフロントウインドシールドの下方に配置されている。インストルメントパネル１０には、後に詳述する車両用表示装置が設置される。なお、図１中の上下前後方向を示す矢印は、車両用表示装置がインストルメントパネル１０に設置された状態における、車両の上下前後方向を示す。

車両用表示装置は、以下に説明するプロジェクタ２０、スクリーン３０および反射鏡４０を備える。プロジェクタ２０は、車両情報を表した画像の表示光Ｐを射出する。上記画像により表される「車両情報」の具体例としては、車速、エンジン回転速度、自動変速機のシフトレンジ、燃料残量、エンジン冷却水温度、各種警告情報等が挙げられる。

プロジェクタ２０は、以下に説明する光学歪レンズ２１、表示光生成装置２２および図示しない光源を備える。表示光生成装置２２は、光源の光を液晶パネルに透過させて、所望の画像を表した表示光を生成する。或いは、高速回転するカラーフィルタに光源の光を透過させて、所望の画像を表した表示光を生成する。

表示光生成装置２２により生成された画像には歪みが生じていない。このような画像に歪みを生じさせるのが光学歪レンズ２１である。光学歪レンズ２１により画像を歪ませておくことで、後述するスクリーン３０の凸部３２を透過した表示光Ｒの画像には歪みが含まれないようにできる。

反射鏡４０は、プロジェクタ２０から射出された表示光Ｐを、スクリーン３０へ向けて反射する。図１の例では、反射鏡４０の反射面は凸形状であり、表示光Ｐを拡大して反射する。反射鏡４０により反射された表示光Ｑは、スクリーン３０のうち視認者Ｍに対して反対側（奥側）から手前側へ透過する。スクリーン３０を透過した表示光Ｒは視認者Ｍであるユーザの目に入る。つまり、スクリーン３０への表示光Ｑの投射により、スクリーン３０に表示された画像がユーザにより視認される。

スクリーン３０は透光性を有する樹脂製の板であり、凸部３２が形成された肉厚均一の板形状である。凸部３２は、視認者Ｍ側に***した形状、かつ、視認者Ｍ側から見て円環状の形状である（図２参照）。スクリーン３０は、上記凸部３２に加え、以下に説明する中央部３１および外周部３３を有した形状である。

中央部３１は、スクリーン３０の中央部分を構成し、円環状の凸部３２の内周側に位置する。外周部３３は、円環状の凸部３２の外周側に位置する。中央部３１および外周部３３は、視認方向に対して垂直に拡がる平坦形状である。中央部３１および外周部３３は、凸部３２よりも視認者Ｍから離れて位置するので、凹部であるとも言える。なお、本実施形態では、スクリーン３０に対して垂直な方向が上記「視認方向」である。

凸部３２は、以下に説明する頂部３２１、内側傾斜部３２２および外側傾斜部３２３を有する。内側傾斜部３２２は、中央部３１の外周端から視認者Ｍ側に向けて徐々に***するように傾斜した形状である。頂部３２１は、内側傾斜部３２２の外周端から径方向に拡がる平坦形状である。外側傾斜部３２３は、外周部３３の内周端から視認者Ｍ側に向けて徐々に***するように傾斜した形状である。

図２に示すように、スクリーン３０に表示される画像は、複数の部品が組み合わさって構成されたメータ装置を表した画像（メータ画像Ｄ）である。上記「複数の部品」とは、以下に説明する目盛り板Ｄ１０、加飾リングＤ２０、指針Ｄ３０およびボスＤ３１である。これらの目盛り板Ｄ１０、加飾リングＤ２０、指針Ｄ３０およびボスＤ３１は、実在する部品ではなく画像（部品画像）である。

目盛り板Ｄ１０は円形であり、目盛り板Ｄ１０の中央に円形のボスＤ３１が表示されている。指針Ｄ３０は、ボスＤ３１から目盛り板Ｄ１０の径方向に延びる形状であり、ボスＤ３１を中心に目盛り板Ｄ１０上を回転するように動画で表示される。

加飾リングＤ２０は、指針Ｄ３０を取り囲む環状の形状であり、凸部３２に表示されている。目盛り板Ｄ１０は、スクリーン３０の中央部３１および外周部３３に表示される。したがって、加飾リングＤ２０は目盛り板Ｄ１０よりも表側に存在するように視認される。外側傾斜部３２３と外周部３３との境界線が加飾リングＤ２０の外周側の外形線に位置し、内側傾斜部３２２と中央部３１との境界線が加飾リングＤ２０の内周側の外形線に位置する。要するに、中央部３１および外周部３３と凸部３２との境界線は、部品画像同士の境界線と一致する。

そして、スクリーン３０の中央部３１および外周部３３は同一の色で表示されており、その色とは異なる色で頂部３２１および傾斜部３２ｂ、３２ｃは表示される。これにより、加飾リングＤ２０を径方向に跨ぐように目盛り板Ｄ１０が存在すると視認させ、かつ、目盛り板Ｄ１０の表側に加飾リングＤ２０が存在するように視認させることが促進される。

目盛り板Ｄ１０には、複数の数字Ｄ１１が周方向に並べて表示されている。内側傾斜部３２２には、複数の目盛りＤ２２ａが周方向に並べて表示されている。これらの数字Ｄ１１および目盛りＤ２２ａについても、実在する印刷物ではなく画像であり、以下の説明では、これらを単に数字Ｄ１１および目盛りＤ２２ａと記載する。そして、回転表示される指針Ｄ３０は、回転して目盛りＤ２２ａを指示する。これにより、メータ画像Ｄは車両情報である車速を表す。

加飾リングＤ２０、つまり凸部３２に表示される画像のうち、頂部３２１に表示される画像（頂部画像Ｄ２１）、内側傾斜部３２２に表示される画像（内側画像Ｄ２２）、および外側傾斜部３２３に表示される画像（外側画像Ｄ２３）は、それぞれ異なる態様で表示されている。

内側画像Ｄ２２および外側画像Ｄ２３は、中央部３１および外周部３３の色から頂部３２１の色まで徐々に変化するようにグラデーション表示されている。内側画像Ｄ２２は頂部画像Ｄ２１よりも低輝度に設定されている。本明細書における「輝度」とは、光度を光源面積で割った値のことである。また、上記「光度」とは、波長毎の放射強度に波長毎の比視感度をかけた値を、積分して得られた値である。比視感度の一例として、国際度量衡総会で定められた標準比視感度が挙げられる。

次に、上述の如く内側画像Ｄ２２を低輝度に設定することの技術的意義について、図３および図４を用いて説明する。

図３に示すように、スクリーン３０に投射される表示光Ｑのうち、内側傾斜部３２２に投射される表示光を第１表示光Ｑ１、頂部３２１に投射される表示光を第２表示光Ｑ２と呼ぶ。第１表示光Ｑ１のうち、内側傾斜部３２２の所定部分（第１部分３２２ａ）を視認者Ｍ側に透過した表示光Ｒ１は、目盛りＤ２２ａの画像として視認される。また、第２表示光Ｑ２のうち、頂部３２１の所定部分（第２部分３２１ａ）を視認者Ｍ側に透過した表示光Ｒ２は、頂部画像Ｄ２１として視認される。

図３に示す例では、第１部分３２２ａを透過する筈の第１表示光Ｑ１の一部が、第１部分３２２ａで反射して第２部分３２１ａに入射している。このように第１部分３２２ａで反射した光が第１反射光Ｑ１’に相当する。第１反射光Ｑ１’は、第２部分３２１ａから視認者Ｍ側に透過する。したがって、第２部分３２１ａを透過する表示光Ｒ２は、第２表示光Ｑ２と第１反射光Ｑ１’とが混ざった混光である。そのため、第１反射光Ｑ１’が高輝度であるほど、第１反射光Ｑ１’が混光に与える影響が大きくなり、第２部分３２１ａにおいて第１反射光Ｑ１’が目立って視認されてしまう。

図４は、本実施形態に反して内側画像Ｄ２２を高輝度に設定した場合のメータ画像Ｄを示す。具体的には、内側画像Ｄ２２に含まれる目盛りＤ２２ａを白色（高輝度）に設定し、頂部画像Ｄ２１を青色（低輝度）に設定した場合のメータ画像Ｄである。この場合、目盛りＤ２２ａ用の第１表示光Ｑ１の一部が、第１反射光Ｑ１’として頂部３２１から透過されてしまう。その結果、第２表示光Ｑ２による青色の頂部画像Ｄ２１中に、第１反射光Ｑ１’による白色の目盛りＤ２１ａが映り込んでしまう。要するに、スクリーン３０に凸部３２が形成されていることが原因で、内側傾斜部３２２に表示される目盛りＤ２２ａが頂部３２１にも二重に表示されてしまう。

この点を鑑みた本実施形態では、第１表示光Ｑ１が第２表示光Ｑ２よりも低輝度に設定されている。そのため、第２部分３２１ａの画像を表示する表示光Ｑ２に比べて、第１部分３２２ａの画像を表示する表示光Ｑ１の一部（反射光Ｑ１’）が目立って視認されることを抑制できる。よって、表示光Ｑがスクリーン３０へ投射される角度および凸部３２の形状が、二重表示を生じさせる状態であったとしても、二重表示を目立たせないようにできる。

なお、本実施形態では、内側画像Ｄ２２のうち目盛りＤ２２ａを除く部分の画像（内側背景画像）は、頂部３２１に向けて徐々に高輝度になるように設定されている。頂部画像Ｄ２１は均一の輝度に設定されている。そして、内側背景画像のうち輝度が最も高い部分（つまり頂部３２１の隣接する部分）よりも、頂部画像Ｄ２１は高輝度に設定されている。目盛りＤ２２ａは、頂部画像Ｄ２１よりも低輝度、かつ、内側背景画像よりも高輝度に設定されている。

そして、内側背景画像は、メータ画像Ｄの中で最も低輝度に設定されている。そのため、内側背景画像に係る反射光Ｑ１’が混光に与える影響を小さくすることを促進できる。よって、頂部画像Ｄ２１に内側背景画像が二重表示されることが視認されないようにする効果を促進できる。

また、頂部画像Ｄ２１は、メータ画像Ｄの中で最も高輝度に設定されている。そのため、頂部画像Ｄ２１に係る第２表示光Ｑ２が反射光Ｑ１’を掻き消すことを促進できる。よって、内側背景画像および目盛りＤ２１ａが頂部画像Ｄ２１に二重表示されることが視認されないようにする効果を促進できる。

例えば、頂部画像Ｄ２１を白色、内側背景画像を黒色、目盛りＤ２２ａを黄色にする。そして、メータ画像Ｄ内で頂部画像Ｄ２１の白色が最高輝度、内側背景画像の黒色が最低輝度、目盛りＤ２２ａの黄色が中間輝度となるように設定する。但し、目盛りＤ２２ａを最低輝度に設定し、内側背景画像を中間輝度に設定してもよい。

また、本実施形態によれば、スクリーン３０は視認方向に凹凸した形状であるため、スクリーン３０に表示されるメータ画像Ｄを立体的に視認させることができる。つまり、メータ画像Ｄにより表現されている仮想のメータ装置が、実在しているかのようにユーザに錯覚させることができる。詳細には、スクリーン３０の凸部３２に加飾リングＤ２０を表示させ、中央部３１および外周部３３に目盛り板Ｄ１０を表示させる。そのため、加飾リングＤ２０が目盛り板Ｄ１０より手前側に突出した立体部品であるかのように錯覚させることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・図３に示す例の場合、内側傾斜部３２２のいずれの部分においても表示光Ｑ１が頂部３２１へ反射される訳ではない。そのため、内側傾斜部３２２のうち第１反射光Ｑ１’が生じない部分に投射される表示光についてまで、低輝度に設定する必要はない。そして、内側傾斜部３２２のうち表示光Ｑ１を頂部３２１へ反射させる部分（第１部分３２２ａ）について、反射先である第２部分３２１ａの表示光Ｑ２よりも低輝度に設定しておけば十分である。

・図２の例では、凸部３２が円環形状であり、凸部３２に表示される加飾リングＤ２０に係る第１表示光Ｑ１および第２表示光Ｑ２について、第１表示光Ｑ１が第２表示光Ｑ２よりも低輝度に設定されている。これに対し、円環形状以外の凸部に投射される表示光についても二重表示が生じる場合には、反射元の第１表示光が反射先の第２表示光よりも低輝度に設定されるようにしてもよい。

・図３の例では、スクリーン３０の第１部分３２２ａが内側傾斜部３２２に位置し、スクリーン３０の第２部分３２１ａが頂部３２１に位置しているが、本発明は、このような位置関係に限定されるものではない。例えば、外側傾斜部３２３や頂部３２１、中央部３１、外周部３３に第１部分３２２ａ（反射元）が位置していてもよい。また、外側傾斜部３２３や内側傾斜部３２２、中央部３１、外周部３３に第２部分３２１ａ（反射先）が位置していてもよい。

・第１表示光Ｑ１を第２表示光Ｑ２に比べて低輝度に設定するにあたり、明度、彩度および色相のいずれで調整して設定してもよいし、これらの調整を組み合わせて設定してもよい。また、プロジェクタ２０が有する光源の輝度を部分的に調整して設定してもよい。

・上記実施形態では、スクリーン３０に投射される表示光のうちで、第１表示光Ｑ１を最低輝度に設定し、第２表示光Ｑ２を最高輝度に設定しているが、本発明はこのような設定に限定されるものではない。例えば、第１表示光Ｑ１が第２表示光Ｑ２よりも低輝度であれば、第１表示光Ｑ１は最低輝度でなくてもよいし、第２表示光Ｑ２を最高輝度でなくてもよい。

・上記各実施形態では、スクリーン３０に対して視認者Ｍの反対側から表示光Ｑを入射させて、表示光Ｑがスクリーン３０を透過して視認者Ｍの目に入るように、車両用表示装置は構成されている。これに対し、スクリーン３０に対して視認者Ｍの側から表示光を入射させて、表示光がスクリーン３０を反射して視認者Ｍの目に入るように構成されていてもよい。この構成であっても、スクリーン３０の凹凸に起因した二重表示が生じる場合があり、第１表示光を第２表示光よりも低輝度にすれば二重表示を目立たなくできる。

２０…プロジェクタ、３０…スクリーン、３２１ａ…スクリーンの第２部分、３２２ａ…スクリーンの第１部分、Ｐ…表示光、Ｑ１…第１表示光、Ｑ１’…第１表示光の一部、Ｑ２…第２表示光。

Claims (3)

1. 車両情報を表した画像の表示光（Ｐ）を射出するプロジェクタ（２０）と、
   前記表示光が投射されることにより前記画像を表示するスクリーン（３０）と、
   を備え、
   前記表示光（Ｐ）のうち、前記スクリーン（３０）の第１部分（３２２ａ）に表示される画像の表示光を第１表示光（Ｑ１）と呼び、前記スクリーン（３０）の第２部分（３２１ａ）に表示される画像の表示光を第２表示光（Ｑ２）と呼ぶ場合において、
   前記スクリーン（３０）は、画像が視認される方向に凹凸した形状に形成され、
   前記第１表示光（Ｑ１）の一部（Ｑ１’）が前記第１部分（３２２ａ）で反射して前記第２部分（３２１ａ）に入射する場合には、前記第１表示光（Ｑ１）は、前記第２表示光（Ｑ２）に比べて低輝度に設定されていることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記第１表示光（Ｑ１）は、前記スクリーン（３０）に投射される表示光のうちで最も低輝度に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記第２表示光（Ｑ２）は、前記スクリーン（３０）に投射される表示光のうちで最も高輝度に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用表示装置。

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