JP5962624B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

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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、スクリーンには、画像が視認される方向の手前側または奥側に***する形状の***部が形成されており、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
さて、車両情報を表した上記画像には、指針を表した指針画像や、指針画像の背景を表した背景画像、数字、文字または図柄を表した表意画像等が含まれている。そして、スクリーンの***部に表示される画像には歪みが生じるが、背景画像に生じる歪みとは違い、上記表意画像の場合には僅かに歪んだだけで判読性が著しく悪くなる。
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、スクリーンに***部を形成して画像を立体的に視認させるようにしつつも、***部を形成することに起因した表意画像の判読性悪化を抑制するようにした、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(D)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、スクリーンは、斜面(31a)を有する***部(31)を有し、スクリーンに表示される画像には、斜面に表示されるとともに、数字、文字または図柄を表した複数の要素画像(D18a、D18b、D18c)を組み合わせて構成された表意画像(D12〜D19)が含まれており、複数の要素画像は、斜面を下る方向とは交差する方向に並べて配置されていることを特徴とする。
さて、***部に表示される表意画像に歪みが生じる原因を、本発明者は次のように考察した。すなわち、表示光は拡大しながら進んでいくため、プロジェクタからスクリーンまでの光路長が長いほど、表示光の拡大度合いが大きくなり、スクリーンに表示される画像は大きくなる。そのため、表意画像の中の部位に応じて光路長が異なると、表意画像のうち光路長が長い部位は大きく表示され、光路長が短い部位は小さく表示されることとなり、その結果、表意画像に歪みが生じることとなる。
例えば図5に示すように、3つの要素画像Da、Db、Dcの各々が「1」「4」「0」であり、これらを組み合わせて「140」といった数字の画像(表意画像Dx)が構成されている場合について、上記歪みを説明する。図5の例では、表意画像Dxがスクリーン30の斜面31aに表示されており、要素画像「1」の光路長が要素画像「4」よりも長く、要素画像「0」の光路長が要素画像「4」よりも短い。すると、「1」が「4」よりも大きく表示され、「0」が「4」よりも小さく表示され、その結果、図5に示す通り「140」が歪んで表示される。
この点を鑑みた上記発明によれば、複数の要素画像は、スクリーンの斜面を下る方向とは交差する方向に並べて配置されている。そのため、複数の要素画像の光路長が互いに異なることを抑制できるので、表意画像に歪みが生じることを抑制できる。よって、スクリーンに***部を形成して画像を立体的に視認させるようにしつつも、***部を形成することに起因した表意画像の判読性悪化を抑制できる。
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2のIII−III線に沿う断面図。 図2に示す表意画像の拡大図。 本発明者が検討した車両用表示装置であって、本発明の比較対象となる表示装置。
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の開口部10aに取り付けられた透光カバー11の裏側には、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、以下に説明する拡大レンズ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の光は、拡大レンズ21によって拡大された後、上記表示光Pとしてプロジェクタ20から射出される。
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、透光カバー11を通過して視認者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、***部31が形成された肉厚均一の板形状である。図2に示すように、スクリーン30は、視認者M側から見て円形の形状であり、円形のスクリーン30の中央に***部31は位置する。スクリーン30は、上記***部31に加え、以下に説明する底部32、傾斜部33および外周部34を有した形状である。また、視認者M側から見て、***部31は円形の形状であり、底部32、傾斜部33および外周部34は環状の形状である。***部31の外周には底部32の内周が繋がり、底部32の外周には傾斜部33の内周が繋がり、傾斜部33の外周には外周部34の内周が繋がる。
図3に示すように、***部31は、視認者M側に***した形状、かつ、視認者M側に凸となる向きに湾曲した形状であり、***部31の頂点31bを頂点とした球面を形成する。頂点31bに接する仮想面は、視認方向(図3の上下方向)に対して垂直である。したがって、***部31のうち頂点31bから離れた部分であるほど、上記仮想面に対する傾斜角度が大きくなる。この傾斜角度が所定角度(例えば45度)以上となっている***部31の部分が、特許請求の範囲に記載の斜面31aに相当する。
底部32は、***部31の外周端から径方向に延びる円環形状であり、上記仮想面に対して平行な板面を形成する。傾斜部33は、底部32の外周端から径方向に延びる円環形状であり、上記仮想面に対して一定の角度で視認者M側へ徐々に***する平坦な斜面を形成する。外周部34は、傾斜部33の外周端から径方向に延びる円環形状であり、上記仮想面に対して平行な板面を形成する。なお、***部31の頂点31bは、外周部34よりも視認者M側に位置し、***部31の斜面31aは外周部34よりも視認者Mの反対側に位置する。
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、以下に説明する表示板D10、目盛り板D20、加飾リングD30、D40、指針D10aおよびボスD10bである。これらの表示板D10、目盛り板D20、加飾リングD30、D40、指針D10aおよびボスD10bは、実在する部品ではなく画像(部品画像)である。
表示板D10は、数字D11、D12、D13、D14、D15、D16、D17、D18、D19とともに***部31に表示されている。また、指針D10aおよびボスD10bも***部31に表示されている。表示板D10は、***部31の外形に沿う円形であり、表示板D10の中央に円形のボスD10bが表示されている。指針D10aは、ボスD10bから表示板D10の径方向に延びる形状であり、ボスD10bを中心に表示板D10上を回転するように動画で表示される。数字D11〜D19は、斜面31aに表示されて車速を表す静止画像である。
数字D11〜D19、指針D10aおよびボスD10bは、表示板D10とは異なる色で表示されている。表示板D10は、頂点31bから外周端にかけて輝度が徐々に変化するようにグラデーション表示されている。具体的には、外周端に近いほど低輝度に表示している。これにより、***部31の立体形状が強調して視認されるようになり、表示板D10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。
なお、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。
表示板D10が、指針D10aの背景を表した背景画像であるのに対し、数字D11〜D19は、一定の意味を持つ表意画像である。数字D11は1桁の数字であり、数字D12〜D15は2桁の数字であり、数字D16〜D19は3桁の数字である。そして、2桁以上の数字D12〜D19については、複数の要素画像D18a、D18b、D18c(図4参照)を組み合わせて構成された表意画像であると言える。例えば、図4に示す3桁の数字D18は「140」を表しているが、「1」を表す要素画像D18aと、「4」を表す要素画像D18bと、「0」を表す要素画像D18cとを順に並べて構成されている。
複数の要素画像D18a、D18b、D18cは、斜面31aを下る方向とは交差する方向に並べて配置されている。この下る方向とは、***部31の頂点31bから径方向に延びる方向であり、以下、***部31の径方向と呼ぶ。図2中の一点鎖線K1は、斜面31aのうち数字D11〜D19が表示されている部分において、径方向に対して垂直に延びる仮想線である。この仮想線K1は、頂点31bを中心とした円形であり、***部31の***高さが同一となる仮想の等高線であると言える。
要するに、複数の要素画像D18a、D18b、D18cは、***部31に対して同心円である仮想線K1上に並べて配置されている。したがって、複数の要素画像D18a、D18b、D18cの並ぶ方向が、指針D10aの回転周方向に対して平行であるとも言える。なお、2桁以上の数字D12〜D19のうち複数の要素画像D18a、D18b、D18cの並ぶ方向の長さである横寸法L1が、その垂直な方向の長さである縦寸法L2よりも長い。
背景画像である表示板D10とは異なる色で数字D11〜D19を表示していることは先述した通りであるが、***部31の径方向、つまり斜面を下る方向において、要素画像D18a、D18b、D18cの中の明度または色を異ならせている。例えば、「0」を表す要素画像D18cのうち、径方向の中心側、つまり斜面上側の部分に位置する上部D18uと、斜面上側の部分に位置する下部D18dとは、異なる明度または色で表示されている。具体的には、要素画像D18cの下部D18dは、上部D18uに比べて膨張度合いの高い色または明度、或いは収縮度合いの低い色または明度で表示されている。また、斜面下側から上側に向かい、膨張度合いが徐々に小さくなるよう、或いは収縮度合いが徐々に大きくなるよう、要素画像D18cはグラデーション表示されている。
ここで、膨張色および収縮色について以下に説明する。赤、橙、黄色のような暖色系の色は、実際のものよりも大きく見える。青、青緑のような寒色系の色は、実際よりも小さく見える。この大きさは色相だけでなく、明度からも影響を受けており、赤でもピンクのような明度の高い色は、膨張色としてより大きく見える。逆に収縮色は、寒色の中でも明度の低い色、例えば青でも紺のような明度の低い色は、収縮色としてより小さく見える。なお、明度のない黒も収縮色である。
図2の説明に戻り、目盛り板D20は、目盛りD21とともに底部32に表示されている。目盛り板D20は、底部32の内周および外周に沿う円環形状である。目盛りD21は、数字D11〜D19に対応する位置に表示されている。目盛り板D20は、目盛りD21の背景を表した背景画像である。目盛り板D20は、目盛りD21とは異なる色であり、かつ、表示板D10の外周端と同一の輝度で表示されている。上述した数字D11〜D19および目盛りD21についても、実在する印刷物ではなく画像である。そして、回転表示される指針D10aは、回転して目盛りD21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D30、D40は、傾斜部33および外周部34に表示されている。傾斜部33に表示されている加飾リングD30は、内周端から外周端にかけて輝度が徐々に変化するようにグラデーション表示されている。外周部34に表示されている加飾リングD40は、加飾リングD30の外周端と同一の輝度で表示されている。
次に、上述の如く要素画像D18a、D18b、D18cを仮想線K1上に並べて配置することの技術的意義について説明する。
プロジェクタ20から出射される表示光Pは拡大レンズ21により拡大されており、さらにその表示光Pは反射鏡40により拡大されている。よって、スクリーン30に投影される表示光Qは拡大しながら進んでいく。そのため、プロジェクタ20からスクリーン30までの光路長が長いほど、表示光Qの拡大度合いが大きくなり、スクリーン30に表示される画像は大きくなる。そのため、図5に示すように、本実施形態に反して3つの要素画像Da、Db、Dcを斜面31aの下る方向(つまり径方向)に並べて配置すると、各々の要素画像Da、Db、Dcの光路長は、図3中のQ1、Q2、Q3に示すように異なってくる。
具体的には、3本の異なる仮想線K1、K2、K3(図3および図5参照)上に各々の要素画像Da、Db、Dcが配置されており、斜面31aの上側であるほど光路長Q1、Q2、Q3は長くなる。よって、「1」を表す要素画像Daは「0」を表す要素画像Dcよりも拡大して表示される。その結果、図5に示す通り「140」を表す表意画像Dxは歪んで表示される。
この点を鑑みた本実施形態によれば、複数の要素画像D18a、D18b、D18cは、斜面31aの周方向に並べて配置されている。つまり、複数の要素画像D18a、D18b、D18cは、同一の等高線(仮想線K1)上に配置されている。そのため、複数の要素画像D18a、D18b、D18cの光路長が互いに異なることを抑制できるので、数字D12〜D19に歪みが生じることを抑制できる。よって、スクリーン30に***部31を形成して表示板D10の画像を立体的に視認させるようにしつつも、***部31を形成することに起因した数字D12〜D19の判読性悪化を抑制できる。
さらに本実施形態では、スクリーン30に表示されるメータ画像Dには、車両情報に応じて回転する指針を表した指針画像D10a、および指針画像により指し示される目盛りを表した目盛り画像D21が含まれている。そして、複数の要素画像D18a、D18b、D18cの並ぶ方向が、指針画像D10aの回転方向に対して平行である。
そのため、斜面31aを下る方向とは交差する方向に複数の要素画像D18a、D18b、D18cを並べた結果、表意画像の向きが視認者Mから見て傾いていても、視認者Mに与える違和感を軽減できる。例えば、図2に示す数字D18は視認者Mから見て90度回転して傾いているが、指針D10aの回転方向と数字D18の向きが一致するので、視認者Mに与える違和感を軽減でき、数字D18(表意画像)の判読性低下を抑制できる。
さらに本実施形態では、表意画像のうち複数の要素画像の並ぶ方向の長さ(例えば数字D12〜D19の横寸法L1)が、複数の要素画像の並ぶ方向に対して垂直な方向の長さ(例えば数字D12〜D19の縦寸法L2)よりも長い。そのため、図5に例示するように斜面31aの下る方向に要素画像D18a、D18b、D18cを並べると、要素画像D18a、D18b、D18c毎の光路長Q1、Q2、Q3の差が大きくなり、表意画像Dxの歪みが顕著になる。よって、このように横寸法L1が縦寸法L2よりも長い場合に要素画像D18a、D18b、D18cを仮想線K1に沿って並べる本実施形態によれば、表意画像の歪み抑制の効果が顕著に発揮される。
さらに本実施形態では、斜面31aを下る方向において、要素画像の中の表示色または明度を異ならせている。例えば、要素画像D18cのうち斜面上側の部分に位置する上部D18uと、斜面上側の部分に位置する下部D18dとは、異なる色または明度で表示されている。
さて、一つの要素画像の中でも、斜面31aを下る方向において斜面上側の部分と斜面下側の部分とでは、光路長が異なるため、表示される大きさが僅かに異なってくる。例えば、要素画像D18cの上部D18uは、厳密に言えば下部D18dよりも光路長が長い。この点を鑑み、本実施形態では、斜面31aを下る方向において要素画像D18cの中の表示色または明度を異ならせている。そのため、***に起因して大きく表示される部分(例えば上部D18u)を収縮色にし、***に起因して小さく表示される部分(例えば下部D18d)を膨張色にすることで、要素画像D18cの中で生じる画像の歪みが目立たないようにできる。
(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。
・上記実施形態に係る要素画像D18a、D18b、D18cは、斜面31aを下る方向と直交する方向に並べて配置されている。しかし、本発明に係る要素画像の並び方向は、斜面31aを下る方向と直交に限られるものではなく、斜面31aを下る方向と交差する方向に並んでいればよい。但し、直交する方向に並べると、歪みを最大限に抑制でき、好適である。
・図2および図3に示す例では、***部31が球面形状であり、その球面上に表意画像D12〜D19が表示されている。これに対し、円筒形状の外周面または内周面の如く、一方向に湾曲した湾曲面上に表意画像D12〜D19が表示されていてもよい。この場合には、湾曲面の斜面を下る方向とは交差する方向に要素画像D18a、D18b、D18cを並べて配置することとなる。例えば、円筒の軸方向と平行に要素画像D18a、D18b、D18cを並べれば、複数の要素画像の光路長を同一にでき、歪み抑制の効果を向上できる。
・図2および図3に示す***部31は、視認方向の手前側に***する形状であるが、視認方向の奥側に***する形状であってもよい。
・図2に示す例では、表意画像D12〜D19が数字であり、その数字を構成する各桁の数字を要素画像D18a、D18b、D18cとしている。これに対し、表意画像が文字であり、その文字を構成する1字ずつを要素画像としてもよい。例えば、「CHARGE」といった文字を構成するアルファベットの1字ずつを要素画像とし、各々のアルファベットを図1中の一点鎖線K1(つまり等高線)に沿って並べては位置すればよい。或いは、表意画像が複数の要素画像から構成される図柄、例えば天候を表す図柄や、空調装置による送風状態を表す図柄、車両の異常状態を表す図柄等であってもよい。また、これらの数字、文字、図柄を組み合わせて表意画像が構成されていてもよい。
・図1に示す実施形態では、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。
20…プロジェクタ、30…スクリーン、31…***部、31a…斜面、D…メータ画像(画像)、D12〜D19…数字(表意画像)、D18a、D18b、D18c…要素画像、P…表示光。

Claims (4)

  1. 車両情報を表した画像(D)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、
    前記スクリーンは、斜面(31a)を有する***部(31)を有し、
    前記スクリーンに表示される画像には、前記斜面に表示されるとともに、数字、文字または図柄を表した複数の要素画像(D18a、D18b、D18c)を組み合わせて構成された表意画像(D12〜D19)が含まれており、
    前記複数の要素画像は、前記斜面を下る方向とは交差する方向に並べて配置されていることを特徴とする車両用表示装置。
  2. 前記スクリーンに表示される画像には、前記車両情報に応じて回転する指針を表した指針画像(D10a)、および前記指針画像により指し示される目盛りを表した目盛り画像(D21)が含まれており、
    前記複数の要素画像の並ぶ方向が、前記指針画像の回転方向に対して平行であ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. 前記表意画像のうち前記複数の要素画像の並ぶ方向の長さ(L1)が、前記複数の要素画像の並ぶ方向に対して垂直な方向の長さ(L2)よりも長い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。
  4. 前記斜面を下る方向において、前記要素画像の中の表示色または明度を異ならせていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の車両用表示装置。
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