JP2009288388A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 立体感があり、且つ、違和感がない虚像を表示できる表示装置を提供する。
【解決手段】 第一の表示器１１は、第一の画像Ｐ１を表示する第一の表示パネル１６を有し、第一の表示光Ｌ１を発する。第二の表示器１２は、第二の画像Ｐ２を表示する第二の表示パネル２６を有し、第二の表示光Ｌ２を発する。透過反射板１３は、第一の表示光Ｌ１または前記第二の表示光Ｌ２の一方を透過させると共に前記第一の表示光Ｌ１または前記第二の表示光Ｌ２の他方を反射させる。反射ミラー４８は、第一の表示光Ｌ１及び前記第二の表示光Ｌ２を反射させる。駆動手段５１は、反射ミラー４８の角度位置を調整する。角度センサ７０は、反射ミラー４８の角度位置を検出し、角度データを出力する。制御部７２は、第一の表示パネル１６に表示させる第一の画像Ｐ１を角度データに応じて変更させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の表示器を有し、虚像を表示させる表示装置に関するものである。

従来より、ヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。斯かるヘッドアップディスプレイ装置は、車両のダッシュボード１に配設された表示装置２が投射する表示光Ｌをフロントガラス３で車両運転者４の方向に反射させ、虚像Ｖ１，Ｖ２を表示させるものである（図１０参照）。表示装置２は、第一の表示器５と、第二の表示器６と、ハーフミラー７とを有しており、これらの第一の表示器５，第二の表示器６，ハーフミラー７はハウジング９に収容されている。
実開昭６３−１６４０３８号公報

第一の表示器５は、ハーフミラー７から所定間隔ａを有して配置されており、第一の表示器５が発した表示光は、ハーフミラー７を透過し、フロントガラス３に投射される。一方、第二の表示器６は、ハーフミラー７から所定間隔ｂを有して配置されており、第二の表示器６が発した表示光は、ハーフミラー７で反射され、フロントガラス３に投射される。斯かる構成により、表示装置２は、第一の表示器５にて虚像Ｖ１を表示させると共に、第二の表示器６にて虚像Ｖ２を表示させることができる。

第一の表示器５とハーフミラー７の所定間隔ａは、第二の表示器６とハーフミラー７の所定間隔ｂよりも大きくなっており、虚像Ｖ１は、虚像Ｖ２よりも、車両運転者４から遠い位置に表示される。しかし、表示装置２は、ハーフミラー７からの所定間隔ａ，ｂが異なる２個の表示器５，６を配設することによって、結像位置が相違する複数の虚像Ｖ１，Ｖ２を表示できるが、虚像Ｖ１，Ｖ２は平面的であって、立体感がないという問題を有していた。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、立体感がある虚像を表示できる表示装置を提供するものである。

本発明は、前記課題を解決するため、請求項１に記載したように、第一の画像Ｐ１を表示する第一の表示パネル１６を有し第一の表示光Ｌ１を発する第一の表示器１１と、第二の画像Ｐ２を表示する第二の表示パネル２６を有し第二の表示光Ｌ２を発する第二の表示器１２と、前記第一の表示光Ｌ１または前記第二の表示光Ｌ２の一方を透過させると共に前記第一の表示光Ｌ１または前記第二の表示光Ｌ２の他方を反射させる透過反射板１３と、前記第一の表示光Ｌ１及び前記第二の表示光Ｌ２を反射させる反射ミラー４８と、前記反射ミラー４８の角度位置を調整する駆動手段５１と、前記反射ミラー４８の角度位置を検出し角度データを出力する角度センサ７０と、前記第一の表示パネル１６に表示させる前記第一の画像Ｐ１を前記角度データに応じて変更させる制御部７２と、を備えたものである。

また、本発明は、請求項２に記載したように、前記第一の表示パネル１６は、少なくとも道路を表す前記第一の画像Ｐ１を表示可能であり、前記第二の表示パネル２６は、少なくとも先行車両を表す前記第二の画像Ｐ２を表示可能であるものである。

反射ミラーの角度位置に応じて、第一の表示パネルに表示させる第一の画像を変化させることにより、立体感があり、且つ、違和感がない虚像を表示することができる。

以下、本発明を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態を説明する。

車両用表示装置１０は、第一の液晶表示器１１と、第二の液晶表示器１２と、ハーフミラー１３と、反射器１４とを有している。ハーフミラー１３は傾斜配置されており、このハーフミラー１３の後方に第一の液晶表示器１１が配置されて、ハーフミラー１３の下方に第二の液晶表示器１２が配置されている。液晶表示器１１，１２，ハーフミラー１３及び反射器１４は、ハウジング１５に収容されている。

第一の液晶表示器１１は、液晶表示パネル１６，レンズ部材１７，発光ダイオード１８，硬質配線板１９，ケース体２０，ヒートシンク２１，プリズムシート２２を有している。
液晶表示パネル１６は、ＴＦＴ型液晶セルの前後両面に偏光膜を貼着したものである。レンズ部材１７は、ポリカーボネート等の透光性樹脂からなるものであり、複数の凸レンズ部１７ａを有している。レンズ部材１７は、液晶表示パネル１６と発光ダイオード１８の間に配置されている。複数の発光ダイオード１８は、互いに近接して配置されており、硬質配線板１９に搭載されている。レンズ部材１７の各凸レンズ部１７ａは、夫々、発光ダイオード１８に対応する箇所に設けられており、発光ダイオード１８が発した光を集光させる。

ケース体２０は、白色の樹脂からなるものであり、略角筒形状となっている。液晶表示パネル１６は、ケース体２０の開口端に設けられており、発光ダイオード１８から発せられ、レンズ部材１７で集光された照明光Ｍ１により透過照明される。ヒートシンク２１は、熱伝導性が良好な金属（例えばアルミニウム）からなるものであり、複数の放熱フィン２１ａを有している。ヒートシンク２１は、硬質配線板１９の後面に配置されており、発光ダイオード１８が発した熱をハウジング１５の外に放出する。

プリズムシート２２は、複数の微細なプリズム部２２ａと基材２２ｂとを有しており、液晶表示パネル１６の前面側に配置されている。液晶表示パネル１６を透過した表示光Ｌ１は、プリズムシート２２の後面２２ｃから入射し、プリズム部２２ａによって反射される（図３参照）。プリズムシート２２の後面２２ｃは、液晶表示パネル１６と平行になっている。

第二の液晶表示器１２は、液晶表示パネル２６，レンズ部材２７，発光ダイオード２８，硬質配線板２９，ケース体３０，ヒートシンク３１，コールドミラー３２，移動機構３３を有している。
液晶表示パネル２６は、ＴＦＴ型液晶セルの前後両面に偏光膜を貼着したものである。レンズ部材２７は、複数の凸レンズ部２７ａを有している。複数の発光ダイオード２８は、互いに近接して配置されており、硬質配線板２９に搭載されている。レンズ部材２７の各凸レンズ部２７ａは、夫々、発光ダイオード２８に対応する箇所に設けられており、発光ダイオード２８が発した光を集光する。

ケース体３０は白色の樹脂からなるものであり、このケース体３０の開口端に液晶表示パネル２６が設けられている。液晶表示パネル２６は、発光ダイオード２８により透過照明される。ヒートシンク３１は、放熱フィン３１ａを有しており、硬質配線板２９の後面に配置されている。ヒートシンク３１は、発光ダイオード１８が発した熱を放出する。コールドミラー３２は、発光ダイオード２８が発した可視光からなる照明光Ｍ２を反射させると共に、赤外線ＩＲを透過させる。

移動機構３３は、液晶表示パネル２６を上下移動させるものであり、パネルホルダー３４，ピニオン３５及びステッピングモータ３６からなるものである。パネルホルダー３４は液晶表示パネル２６を保持するものであり、このパネルホルダー３４には、ラック３４ａが一体的に形成されている。ピニオン３５は、ステッピングモータ３６の回動軸に設けられており、ラック３４ａに噛合している。

ハーフミラー１３は、ガラス基板に反射膜を蒸着形成したものであり、ハウジング１５内に傾斜配置されている。ハーフミラー１３は、第一の表示器１１が発した表示光Ｌ１を透過させると共に、第二の表示器１２が発した表示光Ｌ２を反射させる。液晶表示パネル１６は、ハーフミラー１３に対して第一の所定角度Ａ１を有して配置されており、液晶表示パネル２６は、ハーフミラー１３に対して第二の所定角度Ａ２を有して配置されている（図４参照）。

反射器１４は、凹面鏡４８，ミラーホルダー４９，歯車５０及びステッピングモータ５１からなるものである。凹面鏡４８は、表示光Ｌ１，Ｌ２を反射させ、車両のフロントガラス３に投射する。凹面鏡４８はミラーホルダー４９に両面粘着テープにより接着されている。凹面鏡４８は、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着させ反射膜を形成したものである。ミラーホルダー４９はＰＢＴ等の樹脂からなるものであり、歯車部４９ａ及び軸部４９ｂが一体に形成されている。軸部４９ｂはハウジング１５に設けられた軸受部（図示しない）に軸支されている。

ステッピングモータ５１は、凹面鏡４８を回動させ、表示光Ｌの投射方向を調整する。歯車５０はステッピングモータ５１の回動軸に取付けられており、歯車部４９ａと噛み合わされている。車両運転者４は、押ボタンスイッチ（図示しない）を操作し、表示光Ｌが目の位置に反射されるように、凹面鏡４８の角度を調整する。

ハウジング１５は、上側ケース６１と下側ケース６２とからなるものであり、上側ケース６１には、表示光Ｌが出射する窓部６４が設けられている。この窓部６４は、透光性樹脂（例えばアクリル）からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング１５の上側ケース６１には遮光壁１５ａが設けられており、太陽光等の外光が液晶表示器１１，１２に入射し虚像Ｖ１，Ｖ２が見えにくくなる現象（ウォッシュアウト）を防止している。遮光壁１５ａは平板形状になっており、上側ケース６１の上部から斜めに垂下するように形成されている。

図５は、車両用表示装置１０の電気的構成を示すブロック図である。７０は角度センサであり、この角度センサ７０は凹面鏡４８の角度位置を検出し、制御部７２に角度データを出力する。７１は車間距離センサであり、この車間距離センサ７１は自車両と先行車両との車間距離を検出し、制御部７２に車間距離データを出力する。

制御部７２は、駆動回路７３を介して、液晶表示パネル１６に画像Ｐ１を表示させると共に、駆動回路７４を介して、液晶表示パネル２６に画像Ｐ２を表示させる（図６参照）。また、制御部７２は、駆動回路７５を介して、移動機構３３のステッピングモータ３６を駆動すると共に、駆動回路７６を介して、反射器１４のステッピングモータ５１を駆動する。７７はＥＥＰＲＯＭ等からなる記憶部であり、この記憶部７７には画像Ｐ１，Ｐ２に関するイメージデータが記憶されている。

液晶表示パネル１６は、道路を示す画像Ｐ１を表示し、液晶表示器１１が発した表示光Ｌ１によって、虚像Ｖ１が表示される（図６（ａ）及び図７（ａ）参照）。液晶表示パネル１６に表示される画像Ｐ１は、道路を模式的に表したものであり、遠くの個所が狭く、近くの個所が広い、遠近法にて描写されている。液晶表示パネル１６は、視線方向に対して傾斜配置されており、虚像Ｖ１は、側面視で略水平に表示される。

液晶表示パネル２６は、先行車両を示す画像Ｐ２を表示し、液晶表示器１２が発した表示光Ｌ２によって、虚像Ｖ２が表示される。液晶表示パネル２６に表示される画像Ｐ２は、自車両の前方を走行する先行車両を模式的に表したものである。液晶表示パネル２６は、視線方向に対して略垂直に配置されており、虚像Ｖ２は、側面視で略垂直に表示される。

制御部７２は、角度センサ７０が出力する角度データに応じて、液晶表示パネル１６に表示される画像Ｐ１を変化させ、車両運転者４の視点高さが低いときは、低い視点から見たような道路の画像Ｐ１を表示させ（図８（ａ）参照）、車両運転者４の視点高さが高いときは、高い視点から見たような道路の画像Ｐ１を表示させる（図８（ｂ）参照）。

制御部７２は、車間距離センサ７１から入力した前記車間距離データに基づいて、ステッピングモータ３６を駆動し、液晶表示パネル２６を上下移動させると共に、液晶表示パネル２６に表示する画像Ｐ２の大きさを変化させる。つまり、車間距離センサ７１で検出された車間距離が小さい場合は、液晶表示パネル２６を上側に移動させ、ハーフミラー１３に近づけると共に、液晶表示パネル２６に表示する画像Ｐ２を大きくする。車間距離センサ６１で検出された車間距離が大きい場合は、液晶表示パネル２６を下側に移動させ、ハーフミラー１３との間隔を大きくすると共に、液晶表示パネル２６に表示する画像Ｐ２を小さくする。

本実施形態によれば、液晶表示パネル１６にて虚像Ｖ１を表示させると共に、液晶表示パネル２６にて虚像Ｖ２を表示させることができ、ハーフミラー１３に対する液晶表示パネル１６の第一の所定角度Ａ１と、ハーフミラー１３に対する液晶表示パネル２６の第二の所定角度Ａ２とを相違させたことによって、虚像Ｖ１，Ｖ２に立体感が生じる。且つ、凹面鏡４８の角度位置（即ち、車両運転者４の視点高さ）に応じて、道路を模した画像Ｐ１を変化させることにより、違和感が少ない。

なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能であり、例えば、図９に示す他の実施形態の如く、液晶表示パネル１６と液晶表示パネル２６の位置を置換えても同様な効果を奏することができる。

本発明の実施形態を示す断面図。 同上実施形態を示すヘッドアップディスプレイの概観図。 同上実施形態を示すプリズムシートの拡大断面図。 同上実施形態を示す要部拡大図。 同上実施形態を示すブロック図。 同上実施形態を示す液晶表示パネルの正面図。 同上実施形態を示す虚像説明図。 同上実施形態を示す画像説明図。 本発明の他の実施形態を示す要部拡大図。 従来例を示すヘッドアップディスプレイの概観図。

符号の説明

１０ 表示装置
１１ 液晶表示器（第一の表示器）
１２ 液晶表示器（第二の表示器）
１３ ハーフミラー（透過反射板）
１６ 液晶表示パネル（第一の表示パネル）
２６ 液晶表示パネル（第二の表示パネル）
３３ 駆動機構
６２ 制御部（制御手段）
Ｌ１ 第一の表示光
Ｌ２ 第二の表示光
Ａ１ 第一の所定角度
Ａ２ 第二の所定角度
Ｖ１ 第一の虚像
Ｖ２ 第二の虚像
Ｐ１ 第一の画像
Ｐ２ 第二の画像

Claims (2)

1. 第一の画像を表示する第一の表示パネルを有し第一の表示光を発する第一の表示器と、第二の画像を表示する第二の表示パネルを有し第二の表示光を発する第二の表示器と、前記第一の表示光または前記第二の表示光の一方を透過させると共に前記第一の表示光または前記第二の表示光の他方を反射させる透過反射板と、前記第一の表示光及び前記第二の表示光を反射させる反射ミラーと、前記反射ミラーの角度位置を調整する駆動手段と、前記反射ミラーの角度位置を検出し角度データを出力する角度センサと、前記第一の表示パネルに表示させる前記第一の画像を前記角度データに応じて変更させる制御部と、を備えたことを特徴とする表示装置。
2. 前記第一の表示パネルは、少なくとも道路を表す前記第一の画像を表示可能であり、前記第二の表示パネルは、少なくとも先行車両を表す前記第二の画像を表示可能であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

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