JPH07102789B2 - 車両用反射型表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両のインストルメントパネル位置で運転者
に運転情報を表示する車両用表示装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、表示の視認速度を早めるために反射面を利用して
遠方表示を行うようにした車両用表示装置が提案されて
おり、例えば、第13図および第14図に示すものがある。

第13図の装置は、インストルメントパネル21のメータフ
ード22の下面に液晶表示器や蛍光表示管等の表示器23を
取り付けるとともにインストルメントパネル21のメータ
表示部にハーフミラー24を配設し、表示器23の表示像を
ハーフミラー24に投影することによりこのハーフミラー
24を介して表示器23の表示の虚像25を視認できるように
したものである。

これによって、視認される虚像25は、ハーフミラー24と
表示器23との間の距離分だけハーフミラー24の後方の奥
まった位置になり、遠方表示の効果が得られる。

また、第14図の装置は、インストルメントパネル31のメ
ータフード32内に、ハーフミラー34と対向する反射板36
とこの反射板36に対向する表示器33を設け、表示器33の
表示像を反射板36を介してハーフミラー34に投影するこ
とにより、ハーフミラー34と反射板36を介して表示器33
の表示の虚像35を視認できるようにしたものである。

これによって、表示器33からハーフミラー34までの光路
長が長くなり、例えば、前記第13図の装置よりもさらに
遠方表示の効果を得ることができる。

なお、第13図における27および第14図における37は、そ
れぞれ表示の虚像25,35と重畳して見られる他の表示器
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記第13図の装置のようにハーフミラー
で一回だけ反射させるものにあっては遠方表示の効果が
十分に得られず、このため、上記第14図の装置のように
反射の回数を増やして光路長を長くしようとすると、光
路の占める体積が大きくなて、装置全体が大きくなると
いう問題がある。

本発明は、反射面を利用して遠方表示を行う車両用反射
型表示装置において、装置全体をコンパクトにしながら
遠方表示の距離を長くすることを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するためになした本発明の車両用反射
型表示装置は、表示器と、該表示器の表示面側に球面の
反射面を向けた反射部材と、上記表示器と上記反射部材
との間に配され、表示器からの表示光を透過させる反射
面を有する透光性の反射体とを備え、前記反射部材の反
射面の半径方向中心点が運転席側の視点位置として予め
設定された位置と光学的に一致または略一致するように
配置され、前記反射体を透過して前記反射部材の反射面
に入射する光と該反射面で反射する光の光軸が同軸また
は近軸になり、かつ前記反射部材の反射面からの反射光
が前記反射体の反射面より運転席側に反射するように前
記反射部材を配置したことを特徴とする。

〔作 用〕

本発明の車両用反射型表示装置において、表示器からの
表示光は反射体を透過し、この透過光が反射部材で反射
され、さらに、反射体で反射されて視認される。

このとき、反射部材における入射光と反射光の各光軸は
同軸または近軸になされているため、反射体から反射部
材まで入射光が辿る光路と、反射部材から反射体まで辿
る反射光の光路とは略同一空間を占める。

また、運転席側から反射体の反射面を介して反射部材に
入射する光線のうち、この反射部材と反射体の反射面で
反射されて視点位置に向かう光線は、視点位置近傍を通
って反射体に入射する光線に限られる。

〔実施例〕

第２図は本発明実施例の車両用反射型表示装置の取り付
け状態を示す図である。

図において、１は後述説明するようにバックライトを備
えた発光型アナログメーター、２は反射体としてのプリ
ズム、３は僅かに凹面にされた全反射性の球面ミラー
（反射部材）であり、これら発光型アナログメーター
１、プリズム２および球面ミラー３によって実施例の表
示装置が構成されてインストルメントパネル４内に収容
れている。なお、５はハンドルコラム、６はハンドル、
７はフロントガラスである。

後述詳細に説明するように、発光型アナログメーター１
の表示光はプリズム２を透過して球面ミラー３で反射さ
れて、さらにプリズム２の反射面で反射され、運転者の
視点８の近傍から見ると、プリズム２の背後の位置（車
両前方）に虚像Ｘが視認される。

第１図は上記実施例の表示装置を示す図であり、発光型
アナログメーター１の文字盤17側には前記プリズム２が
文字盤17に接近して配設され、プリズム２の発光型アナ
ログメーター１と反対側には、プリズム２と間隔を開け
て発光型アナログメーター１の文字盤17と対向するよう
に前記球面ミラー３が配設されている。

同図図示の一点鎖線は、発光型アナログメーター１から
最終的に視点位置８に向かう光線を代表するもので、こ
の光線追跡に基づいて説明すると、発光型アナログメー
ター１で発光される表示光はプリズム２の入射側の第１
面2aに対して直角に入射するが、プリズム２の反射面と
しての第２面2bを透過するとき光軸Ａのように屈折して
球面ミラー３に対して略直角に入射する。

一方、球面ミラー３では反射条件を満足させて、入射光
線を光軸Ａと僅かに角度を成す光軸Ｂのように反射し、
反射光線は第２面2bに向けられる。さらに、反射光線は
第２面2bで反射されて光軸Ｃの方向の視点位置８に向け
られる。ここで、光軸Ａと光軸Ｂは同軸でも近軸でもよ
いが、光軸Ａと光軸Ｂは接近しているため、光線はプリ
ズム２の第２面2bと球面ミラー３との間を往復すること
になる。

したがって、この間の光路長は第２面2bと球面ミラー３
との距離の略２倍になり、光路を長くしながら、光路が
占める空間を小さくして装置全体をコンパクトにするこ
とができる。

このときの視点位置８から視認れる虚像は、プリズム２
の第２面2bを見込む角度範囲内に位置し、この第２面2b
から虚像までの距離は、同図に（α，β，γ，δ）で示
した各部材間の距離の和、 α＋β＋γ＋δ よりも大きくなる。

すなわち、球面ミラー３は僅かに凹面にされるととも
に、第５図に示したように発光型アナログメーター１は
光学的に球面ミラー３の焦点Ｆの内側にはいされている
ので、凹面鏡の作用により虚像Ｘは発光型アナログメー
ター１の表示サイズよりも拡大されるとともに、第２面
2bからα＋β＋γ＋δだけ離れた位置よりもさらに奥ま
った位置に視認される。

このように球面ミラー３で表示像を拡大表示するように
しているので、発光型アナログメーター１を小型化する
ことができる。また、球面ミラー３の球の中心は視点位
置８に略一致するように設定されているので、第４図に
示したように、視点位置８側から第２面2bを介して球面
ミラー３に入射する光線のうち、球面ミラー３と第２面
2bで反射されて視点位置８に向かう光線は、視点位置８
から第２面2bに向かう光線に限られる。ところが、実際
にはこの視点位置８には運転者の顔があることになるの
で、運転者は第２面2bを介して球面ミラー３に入射する
外光を見ることがない。

したがって、後続車のヘッドランプや日没時の太陽光等
の外光が車室内後方に入射しても、運転者は眩惑される
ことがない。

また、視点位置８との光学的な位置関係は、例えば、発
光型アナログメーター１とプリズム２をインストルメン
トパネル４に固定した状態で、球面ミラー３の角度を調
節するこにより簡単に設定することができる。

次に、視点位置８（光軸Ｃの方向）とプリズム２との位
置関係およびプリズム２の特性について説明する。

第３図はプリズム２に対して、視点位置８側から仮想の
光線ｌを入射させた状態を示す図であり、この仮想の光
線ｌの軌跡は幾何光学的に視点位置８からの視線と考え
ることができる。

プリズム２の第１面2aと第２面2bのプリズム角θは、光
線ｌがプリズム２の第２面2bからプリズム２内に屈折し
て入射し、この入射光線ｌがプリズム２内の第１面2aで
全反射されるような角度に設定されている。すなわち、
図の角度ψを第１面2aにおける全反射の臨界角より大き
くしている。なお、上記のように第１面2aで全反射され
るときは、同図に示したように第２面2bでも全反射され
るようになる。

したがって、光線ｌの方向（視点位置８の方向）からプ
リズム２の第２面2bを望んだとき、第１面2aの外側すな
わち発光型アナログメーター１が、第２面2bからプリズ
ム２を透して直接見えることがない。

このように、全反射により、プリズム２を透して発光型
アナログメーター１が見えることがないので、プリズム
２と発光型アナログメーター１とを極力近づけることが
でき、そのぶんプリズム２と球面ミラー３の間隔を大き
くして、遠方表示の距離を大きくすることができる。

また、上記のように光線ｌの方向から第２面2bを望んだ
とき、プリズム２内の第２面2bおよび第１面2aを介し
て、第３面2cの面が視認されることになるが、この実施
例のプリズム２は、上記第３面2cに黒色の塗装処理面2d
が形成されており、実際には暗色に見えるだけで、この
暗色を背景にして発光型アナログメーター１の表示像が
遠方表示され、コントラストが高められる。

また、上記第３図の光線ｌとプリズム２内の全反射につ
いて説明したように、第２面2bからプリズム２に入射す
る光が第１面2aを透して発光型アナログメーター１に照
射されることがないので、外光入射によるウォッシュア
ウトを防止することができる。

第６図は発光型アナログメーター１の一部断面図、第７
図はその一部正面図、第８図はその分解斜視図である。

図において、11は図示しない回路から入力される電気信
号に応じて指針軸11aを回動させるメーター内機であ
り、その内部の構造は従来公知のアナログメーターのも
のを小型化したものである。12はメーター内機11の指針
軸11a側前面に配設されたケース体、13はケース体12内
に収容されて円柱状凹面の反射面13aをケース体12の開
口側に向けたリフレクター、14はリフレクター13の焦点
ｆに沿って配された冷陰極管（放電ランプ）であり、こ
の冷陰極管14は、ソケット15とケース体12から引き出さ
れた図示しないリード線を介して外部の電源に接続さ
れ、高出力の光源を構成している。なお、リフレクター
13が円柱状凹面の反射面13aによって凹面鏡を形成して
いるので、焦点ｆは第８図に示したように直線状にな
る。

16はケース体12の開口を覆うように配設された光拡散
板、17は光拡散板16の前面に配設された文字盤、18は文
字盤17の前面に配された円盤状の指針板であり、この指
針板18の中心は指針軸11aの先端に固定されている。

第７図に示したように、文字盤17には透明樹脂板に黒色
の印刷処理等によってブラックフェイス面17a（斜線の
部分）が形成され、目盛と数字の部分17bは抜き文字に
され、この目盛と数字の部分および指針板18と重なる円
形の部分は光透過性にされている。また、指針板18は円
盤状の透明樹脂板に黒色の印刷処理によってブラックフ
ェイス面18a（斜線の部分）が形成され、その中心近傍
から半径方向に一部印刷しないことによて光透過性のス
リット18bが形成され、このスリット18bの部分が指針の
役目をする。

なお、上記のような目盛と数字の部分17bおよびスリッ
ト18bは、光不透過性部材を用いて抜き彫りによって形
成することもできる。

ところで、一般に車載用のアナログメーターでは、目盛
が全周には形成されず、時計の文字盤でいう時計回りに
８時から４時の範囲に略形成されるものが多い。

この実施例の文字盤17の目盛も、第７図に示したように
全周には形成しないで、指針板18の中心は、目盛部分の
高さＨの中心よりも下に一定距離ｄだけずれた位置に設
定されている。また、第６図に示したように、リフレク
ター13の反射面13aの高さは目盛部分の高さＨを含むよ
うに設定されており、さらに、その中心および冷陰極管
14の位置は、目盛部分の高さＨの略中心Ｐに一致されて
いる。そして、指針板18の中心に対応させて、文字盤1
7、光拡散板16、リフレクター13およびケース体12に
は、径の小さな軸孔17c,16a,13b,12aがそれぞれ形成さ
れており、指針軸11aは各軸孔12a,13b,16a,17cを貫通す
るとともに冷陰極管14の下を通って指針板18の中心に向
けられている。

以上の構成によって、冷陰極管14からの光は光拡散板16
によって拡散されるとともにリフレクター13に向かう光
は反射面13aによって略平行光に反射され、光拡散板16
によって拡散される。そして、光拡散板16を介して文字
盤17および指針板18の背後に均一で明るい光が照射さ
れ、目盛と数字およびスリット18bの部分だけが発光し
て見え、メーター内機11によって指針板18が回動させる
と、発光する指針（スリット18b）が回動して発光する
目盛を指示するようになり、アナログ表示が行われる。

このように、上記実施例にける発光型アナログメーター
１は、文字盤17と指針板18の背後に均一で明るい光が照
射されるので、目盛、文字、指針等の表示パターンの光
量にムラがなく、輝度の高い発光型アナログメーターと
なっており、本発明に係わる反射型表示装置に適してい
る。

上記実施例の発光型アナログメーター１では、文字盤17
と指針板18との間に僅かなクリアランスが設けられてい
るが、このクリアランスから光漏れが生じることがあ
る。しかし、前記のように反射型表示装置に組み込まれ
ていると、発光型アナログメーター１に対して光学的に
正面から見るようになり、さらに、反射面を利用してコ
ントラストが高められているため、この光漏れはほとん
ど見えない。

なお、この光漏れをさらに低減させるために、例えば第
９図のようにしてもよい。

同図の発光型アナログメーターは、前記第８図の構成の
うち文字盤と指針板との構成を変え、文字盤17′を前面
に配置し、この文字盤17′と拡散板16との間に指針板1
8′を配設するようにしたものである。なお、第９図に
おいて、第８図と同様のものには同符号を付記してあ
る。

文字盤17′の指針板18′に対向する部分には開口部17
c′が形成され、その回りの部分には前記第７図と同様
に、目盛と数字の部分17b′を抜き文字にしたブラック
フェイス面17a′が形成されている。また、指針板18′
は前記指針板18と同様にブラックフェイス面18a′にス
リット18b′が形成されている。

文字盤17′の開口部17c′の周囲は、第10図に断面を示
したように、指針板18′側（光拡散板16側）に段差部17
d′が形成され、この段差部17d′の部分に指針板18′の
周囲が遊嵌されてある程度のクリアランスが設定されて
いる。これによって文字盤17′と指針板18′とのクリア
ランスからの光漏れを低減することができる。

以上実施例の反射型表示装置では、球面ミラー３によっ
て、表示の拡大と、外光による眩惑を無くすようにいて
いるが、球面ミラー３は、第１図におて図面に垂直な方
向が長手方向になっている。したがって、このように球
面ミラー３を使用する場合、発光型アナログメーター１
の表示面（文字盤17）を平面にしないで、例えば、第11
図および第12図に示したように、曲面形状（第11図）あ
るいは多面形状（第12図）にすることにより、球面ミラ
ー３による像の変形を低減することができる。

第11図（ａ）のものは、文字盤17を球面ミラー３の曲率
に合わせて凸面にしたもので、この凸面の曲率半径r
_Dは、同図（ｂ）に示したように、球面ミラー３の曲率
半径をr_M、文字盤17の凸面から球面ミラー３までの距離
をｈとしたとき、 r_D＝r_M−ｈ に設定されている。なお、この条件では、球面ミラー３
による収差を完全に補正することはできないが、実用上
は充分に補正の効果が得られる。

第12図（ａ）のものは、文字盤17を球面ミラー３の曲率
半径に合わせて多面にしたもので、同図（ｂ）に示した
ように、球面ミラー３の半径方向と垂直になる面17₁,17
₂によって多面に構成している。また、この多面の各平
面部分17₁,17₂には、それぞれ異なるメーター（例えば
スピードメーターとタコメーター）の目盛が形成されて
いる。

このように、多面で構成した場合には、第11図のものに
比して球面ミラー３による収差の補正効果は低くなる
が、実用上は問題なく文字盤等の成形も容易に行うこと
ができる。なお、第１図に示したように、発光型アナロ
グメーター１の文字盤17と球面ミラー３とは略平行に対
向しているため、文字盤17の目盛の上下位置での収差に
よる変形もほとんど生じず、実用上表示品位が低下する
こともない。

なお、上記の実施例では発光型アナログメーターを使用
するようにしているが、蛍光表示管や液晶表示板等の表
示器を使用してもよいことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の車両用反射型表示装置によ
れば、表示器と、該表示器の表示面側に球面の反射面を
向けた反射部材と、上記表示器と上記反射部材との間に
配され、表示器からの表示光を透過させる反射面を有す
る透光性の反射体とを備え、前記反射部材の反射面の半
径方向中心点が運転席側の視点位置として予め設定され
た位置と光学的に一致または略一致するように配置さ
れ、前記反射体を透過して前記反射部材の反射面に入射
する光と該反射面で反射する光の光軸が同軸または近軸
になり、かつ前記反射部材の反射面からの反射光が前記
反射体の反射面より運転席側に反射するように前記反射
部材を配置するようにしたので、反射体から反射部材ま
で辿る反射光の光路と反射部材から反射体まで辿る反射
光の光路が略同一空間を占めるようになり、装置全体を
コンパクトにしながら遠方表示の距離を長くすることが
できる。なた、運転席側から反射体の反射面を介して反
射部材に入射する光線のうち、この反射部材と反射体の
反射面で反射されて視点位置に向かう光線は、視点位置
近傍を通って反射体に入射する光線に限られるようにな
るので、後続車のヘッドランプや日没時の太陽光等の外
光が運転者の両脇などから入射しても、運転者は眩惑さ
れることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の車両用反射型表示装置を示す
図、 第２図は実施例の車両用反射型表示装置の取り付け状態
を示す図、 第３図は実施例におけるプリズムの作用を説明する図、 第４図は実施例における球面ミラーと視点位置との関係
を示す図、 第５図は実施例における球面ミラーと発光型アナログメ
ーターとの位置関係を示す図、 第６図は実施例における発光型アナログメーターの一部
断面図、 第７図は同発光型アナログメーターの一部正面図、 第８図は同発光型アナログメーターの分解斜視図、 第９図は発光型アナログメーターの文字盤と指針板に関
する他の実施例を示す図、 第10図は同実施例の断面図、 第11図は文字盤の面形状を球面にした実施例を示す図、 第12図は文字盤の面形状を多面にした実施例を示す図、 第13図および第14図は反射板を用いた従来の表示装置の
一例を示す図である。 １……発光型アナログメーター、２……プリズム、３…
…球面ミラー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示器と、該表示器の表示面側に球面の反
   射面を向けた反射部材と、上記表示器と上記反射部材と
   の間に配され、表示器からの表示光を透過させる反射面
   を有する透光性の反射体とを備え、 前記反射部材の反射面の半径方向中心点が運転席側の視
   点位置として予め設定された位置と光学的に一致または
   略一致するように配置され、前記反射体を透過して前記
   反射部材の反射面に入射する光と該反射面で反射する光
   の光軸が同軸または近軸になり、かつ前記反射部材の反
   射面からの反射光が前記反射体の反射面より運転席側に
   反射するように前記反射部材を配置したことを特徴とす
   る車両用反射型表示装置。
2. 【請求項２】前記反射体はプリズムであって、該プリズ
   ムの会合する２面の第１面が前記表示器の表示面に対向
   されるとともに第２面が当該反射体の前記反射面とさ
   れ、前記反射部材の反射面からの反射光が上記第２面で
   反射される方向から当該第２面に入射する光が、当該プ
   リズム内の上記第１面で全反射するように、前記会合す
   る２面の角度を設定してなることを特徴とする請求項１
   記載の車両用反射型表示装置。
3. 【請求項３】前記プリズムの会合する２面以外の面が暗
   色系に処理されたものであることを特徴とする請求項２
   記載の車両用反射型表示装置。