JP6729768B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車や自動２輪車等の車両に搭載される車両用表示装置に関するものである。

従来より、この種の車両用表示装置にあっては、例えば下記特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載の車両用表示装置は、車両の運転席前方に搭載された車両用計器であり、車両の走行速度等をはじめとする各種車両情報を表示する液晶表示パネル（表示手段）と、表示装置の外装ケースを構成する樹脂製の筐体とから主に構成される。

特開２０１８−５４２９１号公報

近年、車両の運転席に着座するとともに前記液晶表示パネルを視認する運転者（視認者）の顔を撮像するとともに、運転者の顔の動作等から運転者の状態（挙動）を検知するカメラモジュールを前記車両用計器に搭載するという技術の実用化が注目されつつある。ところで、特許文献１に記載の車両用表示装置にあっては、運転者の状態を検出すべく、カメラモジュールを車両用表示装置に搭載するような構成は想定されていないため、この点で更なる改良の余地があった。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、視認者の状態を検出することが可能な車両用表示装置の提供を目的とするものである。

本発明は、車両情報を表示する表示手段と、前記表示手段を視認可能な視認者の状態を撮像する撮像手段と、前記視認者に向けて赤外光を照射する赤外線照射部と、前記表示手段の前記視認者側に配置される透光性の保護部材と、前記表示手段を収容する筐体とを備え、前記筐体は、前記表示手段と重なり合わない前記保護部材の非重合部を支持する周壁部を有し、前記赤外線照射部は、前記周壁部の前記非重合部側に設けられた窪み部に配置されることを特徴とする。

また本発明は、前記撮像手段は、前記表示手段の前記視認者側とは反対側となる反視認者側に配置されることを特徴とする。

また本発明は、前記赤外線照射部から照射される前記赤外光は前記保護部材を通過して前記視認者側に向けて照射されるとともに、前記視認者を照射した前記赤外光が反射して前記保護部材及び前記表示手段を経て前記撮像手段に入射される構成としたことを特徴とする。

本発明によれば、所期の目的を達成でき、視認者の状態を検出することが可能な車両用表示装置を提供できる。

本発明の実施形態による車両用表示装置の正面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図１のＢ−Ｂ断面図。 同実施形態による車両用表示装置の電気的構成を示すブロック図。 同実施形態の変形例による車両用表示装置の正面図。 図５のＣ−Ｃ断面図。

以下、図１〜図４に基づいて、本発明の車両用表示装置を自動車の運転席前方に搭載される車両用計器に適用した場合を例に挙げて説明する。なお、以下の説明では、車両用計器を正視（視認）する視認者側を前方側（前側）とし、当該視認者側とは反対側である反視認者側を背後側（後側）とする。

図１、図２において、本実施形態による車両用表示装置としての車両用計器Ｄは、車速情報等の各種の車両情報（所定情報）を表示する表示領域Ｒ１と当該表示領域Ｒ１以外の領域となる非表示領域Ｒ２とを有する表示パネル（表示手段）１０と、この表示パネル１０に照明光を供給する光源２０と、この光源２０が実装された回路基板３０と、光源２０から表示パネル１０へと至る照明経路中に配置される導光部材４０と、表示パネル１０の前方側を覆う保護部材５０と、車両の運転席に着座する運転者（以下、視認者とも言う）を監視するカメラモジュール６０と、表示パネル１０と光源２０と回路基板３０と導光部材４０とカメラモジュール６０とを収容する筐体７０とから主に構成されている。

表示パネル１０は、一対の絶縁基板（ガラス基板）間に液晶を封入した液晶セル１１と、前方側となる液晶セル１１の前側に設けられた前側偏光部材１２と、背後側となる液晶セル１１の後側に設けられた後側偏光部材１３とを備えたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）型の液晶表示パネルである。

前側偏光部材１２は、図３中、表示パネル１０の下側中央部分に対応する箇所を除いた液晶セル１１の前側に貼り付けられた前側偏光板である。これにより、前側偏光部材１２は、表示パネル１０の前記下側中央部分にて、前側偏光部材１２が部分的に除去された第１の偏光部材除去部１２ａを備えることになる。

後側偏光部材１３は、表示パネル１０の前記下側中央部分に対応する箇所を除いた液晶セル１１の後側に貼り付けられた後側偏光板である。これにより、後側偏光部材１３は、表示パネル１０の前記下側中央部分にて、後側偏光部材１３が部分的に除去された第２の偏光部材除去部１３ａを備えることになる。

ここで、第１の偏光部材除去部１２ａと第２の偏光部材除去部１３ａとの位置関係に着目すると、第１、第２の偏光部材除去部１２ａ、１３ａの形成領域は概ね等しく、また前方側から表示パネル１０を見たときに、第１の偏光部材除去部１２ａと第２の偏光部材除去部１３ａとは、表示パネル１０（前記液晶表示パネル）の厚み方向Ｙにて重なり合うように設けられる。

そして、本実施形態では、前方側から見て両偏光部材１２、１３が重なり合っている部分は、前記車両情報を表示する表示領域Ｒ１として構成される。例えば図１では、前記車両情報の一例として車両の走行速度を示す車速表示部１４が表示領域Ｒ１に表示された例を示している。一方で、前方側から見て両偏光部材１２、１３が重なり合っていない部分（すなわち第１、第２の偏光部材除去部１２ａ、１３ａに対応する液晶セル１１部分）は、情報が何も表示されない非表示領域Ｒ２を構成している。

なお、第２の偏光部材除去部１３ａには、後述する赤外光を透過可能な赤外光透過部１５を設けてある。赤外光透過部１５は、可視光を反射または吸収する機能を有し、第２の偏光部材除去部１３ａを完全に埋めるように赤外線透過インク等によって液晶セル１１の背面側に印刷形成されている。赤外光透過部１５は、赤外線透過インクを印刷することに代えて、赤外線透過フィルムを適用することも可能である。

光源２０は、適宜色の光を発するチップ型発光ダイオードを適用することができ、導光部材４０の後述する第１、第２の光導入部の真下となる回路基板３０上に複数個実装される。なお、光源２０の個数は、前記第１、第２の光導入部の形状（大きさ）に対応させて必要な個数だけ設ければよい。

回路基板３０は、例えばガラスエポキシ系基材に配線パターンが施された硬質配線板であり、表示パネル１０の表示制御や光源２０の点灯制御を行うとともに、カメラモジュール６０（後述する撮像手段や赤外線照射部）の動作を制御するマイクロコンピュータとしての制御部３１と、光源２０と、抵抗、コンデンサ等の回路部品とが前記配線パターンに導通接続されている。なお、回路基板３０は、フレキシブル配線板（図示せず）を用いて表示パネル１０と電気的に接続されている。

導光部材４０は、透光性合成樹脂材料にて形成され、表示パネル１０の背後に沿うように配置される導光本体部４１と、各光源２０と対向するように導光本体部４１に一体形成され、各光源２０からの照明光を導入可能に設けられる一対の第１、第２の光導入部４２、４３とを備えている。

導光本体部４１は、導光本体部４１の主要部を構成する略平板状の導光部４１ａと、表示パネル１０の前記下側中央部分（つまり第２の偏光部材除去部１３ａ）に対応して設けられる空間部４１ｂとを備える（図３参照）。この場合、空間部４１ｂは、導光部４１ａが形成されない空所として構成され、表示パネル１０の前記下側中央部分に対応する部位が凹状に切り欠かれた空間領域となっている。

第１、第２の光導入部４２、４３は、導光部４１ａの相対する一対の側壁部から光源２０の発光面に向けて垂下するように曲げられた受光部として各々構成され、その真上には、主に第１、第２の光導入部４２、４３内に各々導入された照明光を導光部４１ａ側に反射導光させる傾斜面形状（もしくは曲面形状）からなる第１、第２の反射部４４、４５がそれぞれ設けられている。

また、４６は、第１の光導入部４２と第１の反射部４４、及び第２の光導入部４３と第２の反射部４５を通じて導光部４１ａ内に反射導光された照明光を表示パネル１０側に出射するための平坦面からなる光出射面であり、この光出射面４６は、前方側となる導光部４１ａの前面に設けられる。

なお、必要に応じて、表示パネル１０を略均一にバックライト照明するための光学部材（例えば拡散シートやプリズムシート）を表示パネル１０と導光部材４０との間に１つ以上配置してもよい。

保護部材５０は、透光性合成樹脂材料によって形成され、表示パネル１０の前方側を覆うように設けられた略平板状の保護パネル部材である。また、保護部材５０は、その外形形状が表示パネル１０の外形形状よりも一回り（若干）大きく、車両用計器Ｄを前方側から見たときに表示パネル１０の外側に位置する（はみ出る）周縁部５１を有する。周縁部５１は、車両用計器Ｄを前方側から見たときに、表示パネル１０と重なり合わない非重合部として構成される。

カメラモジュール６０は、運転席に着座する視認者の顔を撮像し、視認者の顔の動作等から視認者の状態（挙動）を検知するものであり、赤外光透過部１５（非表示領域Ｒ２）の直下に位置する。このように、本例の場合、カメラモジュール６０は表示パネル１０の背後側に配置され、視認者側からは赤外光透過部１５の存在によって視認不可能な状態となるので、商品性（デザイン性）を高めることが可能となる。

また、カメラモジュール６０は、図３に示すように表示パネル１０を視認可能な視認者の状態を撮像する撮像手段６１と、視認者に向けて赤外光（近赤外光）を照射する赤外線照射部６２とを備える。

撮像手段６１は、近赤外領域に感度を持つカメラであり、表示パネル１０の背後側において、非表示領域Ｒ２に対向（対応）するように配置される。

赤外線照射部６２は、撮像手段６１と同様に、表示パネル１０の背後側において、非表示領域Ｒ２に対向するように配置される。赤外線照射部６２は、表示パネル１０の板面方向において、撮像手段６１を挟むように撮像手段６１の両隣に配置された一対の赤外線光源（赤外線ＬＥＤ）を適用することができる。

赤外線照射部６２から照射される赤外光は、非表示領域Ｒ２を介して（つまり赤外光透過部１５、非表示領域Ｒ２、保護部材５０を通過して）前方側に向けて照射され、視認者の顔に到達する。さらに、視認者（視認者の顔）を照射した赤外光は逆方向（背後側）に反射して非表示領域Ｒ２を経て（つまり保護部材５０、非表示領域Ｒ２、赤外光透過部１５を通過して）撮像手段６１に入射する構成となっている。この結果、撮像手段６１は、赤外光に照らされた視認者の顔を撮像することができ、当該逆方向に反射した反射光を画像として取得する。

筐体７０は、車両用計器Ｄの外装ケースを構成する樹脂製の計器ハウジングであり、表示パネル１０側が開口した略箱型形状となっている。筐体７０は、回路基板３０の背後側を覆う底壁部７１と、保護部材５０の周縁部５１を支持する略枠状の周壁部７２とを備える。

次に、図４に基づいて、車両用計器Ｄの電気的な構成について説明する。車両用計器Ｄは、制御部３１と、表示パネル１０と、光源２０と、撮像手段６１と、赤外線照射部６２とを備える。

制御部３１は、制御部３１の動作プログラムが記憶されたＲＯＭ(Read Only Memory)、前記動作プログラムを実行することで制御部３１の動作処理を実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＣＰＵ等のワークエリアとして利用されるＲＡＭ(Random Access Memory)等を有する。

制御部３１は、図示省略した車載ＥＣＵ（Electronic Control Unit）からの情報に基づいて、表示領域Ｒ１に車速表示部１４等を表示させる処理を実行する。制御部３１は、例えば図示省略した前照灯スイッチのオン操作に基づいて、光源２０を点灯させる処理を実行し、これにより車速表示部１４がバックライト照明される。

また、制御部３１は、撮像手段６１が撮像した画像に基づいて、視認者の状態を判断する。具体的には、制御部３１は、撮像手段６１が撮像した画像に基づいて、視認者が眠気を催している状態であるか否か、視認者が脇見運転をしている状態であるか否か等の視認者の状態を判断する処理を実行する。

制御部３１は、例えば視認者が眠気を催している状態であると判断した場合、車両用計器Ｄに搭載されたスピーカ（図示省略）から視認者に対する注意喚起を促すための警告音（「ピー」という効果音）が吹鳴されるように、当該スピーカを動作させる処理を実行する。なお、警告音の吹鳴に代えて、制御部３１による制御のもと、表示領域Ｒ１に注意喚起を促すための警告メッセージを表示してもよい。

以上のように本実施形態では、表示パネル１０を視認可能な視認者の状態を撮像する撮像手段６１と、視認者に向けて赤外光を照射する赤外線照射部６２とを備え、撮像手段６１は、表示パネル１０の背後側において、非表示領域Ｒ２に対応するように配置され、赤外線照射部６２から照射される赤外光は非表示領域Ｒ２を介して視認者側に向けて照射されるとともに、視認者を照射した赤外光が反射して非表示領域Ｒ２を経て撮像手段６１に入射される構成としたものである。

従って、車両用計器Ｄ内部に撮像手段６１と赤外線照射部６２とからなるカメラモジュール６０を組み込む構成を採用することで、撮像手段６１が撮像した画像に基づき視認者の状態を検出することができるという利点がある。

また本実施形態では、第１、第２の偏光部材除去部１２ａ、１３ａは、前記液晶表示パネル（表示パネル１０）の厚み方向Ｙにて重なり合うように設けられ、第１、第２の偏光部材除去部１２ａ、１３ａに対応する液晶セル１１部分が非表示領域Ｒ２を構成していることにより、視認者を照射した赤外光が背後側に反射し、非表示領域Ｒ２を経て撮像手段６１に入射することから、視認者の状態をより良好に検出することができるという利点がある。

また本実施形態では、第２の偏光部材除去部１３ａに赤外光を透過可能な赤外光透過部１５を設けたことにより、視認者側から車両用計器Ｄを見たときに撮像手段６１が赤外光透過部１５によって隠蔽されることになり、撮像手段６１の存在を目立ちにくくすることができるという利点がある。

なお、本発明は、上述の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

例えば上述した実施形態では、表示パネル１０における非表示領域Ｒ２の背後側に赤外線照射部６２を設けていたが、赤外線照射部６２の配設位置はこれに限定されるものではなく、例えば本実施形態の変形例として図５、図６に示すように赤外線照射部６２は保護部材５０における周縁部５１の背後側に設けることも可能である。

つまり、この変形例において、表示パネル１０の中央下部に位置する撮像手段６１と、表示パネル１０の外側（外部）に位置する赤外線照射部６２とは、ある程度、距離を離した状態で配置されることになる。赤外線照射部６２を表示パネル１０の外側に位置させることで、非表示領域Ｒ２の形成範囲を前記実施形態の場合に比べて小さくすることができる。

この変形例の場合、赤外線照射部６２は、周壁部７２の前面壁部７２ａに設けられた窪み部７２ｂに配置（埋設）される。窪み部７２ｂは、相対する一対の周壁部７２（図６中、左右に位置する一対の周壁部７２）の前面壁部７２ａに各々設けられ、これら２つの窪み部７２ｂに２つの赤外線照射部６２がそれぞれ配置される。そして、撮像手段６１は、これら赤外線照射部６２の間に配置されるような位置関係となる。

なお、赤外線光源である赤外線照射部６２は、窪み部７２ｂの底部に設けられた図示しない配線基板上に載置される。前記配線基板と回路基板３０とは適宜導通手段を用いて電気的に接続される。

そして、窪み部７２ｂに配置される赤外線照射部６２から照射される赤外光は、非表示領域Ｒ２を介さずに前方側に向けて照射される（つまり周縁部５１を通過して前方側に向けて照射される）とともに、視認者を照射した赤外光が反射して非表示領域Ｒ２を経て（つまり保護部材５０、非表示領域Ｒ２、赤外光透過部１５を通過して）撮像手段６１に入射される。このように構成した場合であっても、撮像手段６１が撮像した画像に基づき視認者の状態を検出することができる。

また、上述した実施形態では、第２の偏光部材除去部１３ａに赤外光透過部１５を設けたが、赤外光透過部１５は第２の偏光部材除去部１３ａではなく第１の偏光部材除去部１２ａに設けてもよい。

なお、上述した実施形態では、導光部材４０を用いて表示パネル１０をバックライト照明する構成であったが、導光部材４０を廃止して、回路基板３０上に複数個の光源２０を実装してもよい。

１０ 表示パネル
１１ 液晶セル
１２ 前側偏光部材
１２ａ 第１の偏光部材除去部
１３ 後側偏光部材
１３ａ 第２の偏光部材除去部
１４ 車速表示部
１５ 赤外線透過部
２０ 光源
３０ 回路基板
３１ 制御部
４０ 導光部材
５０ 保護部材
５１ 周縁部
６０ カメラモジュール
６１ 撮像手段
６２ 赤外線照射部
７０ 筐体
７２ 周壁部
７２ｂ 窪み部
Ｒ１ 表示領域
Ｒ２ 非表示領域

Claims (3)

1. 車両情報を表示する表示手段と、
   前記表示手段を視認可能な視認者の状態を撮像する撮像手段と、
   前記視認者に向けて赤外光を照射する赤外線照射部と、
   前記表示手段の前記視認者側に配置される透光性の保護部材と、
   前記表示手段を収容する筐体とを備え、
   前記筐体は、前記表示手段と重なり合わない前記保護部材の非重合部を支持する周壁部を有し、
   前記赤外線照射部は、前記周壁部の前記非重合部側に設けられた窪み部に配置されることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記撮像手段は、前記表示手段の前記視認者側とは反対側となる反視認者側に配置されることを特徴とする請求項１記載の車両用表示装置。
3. 前記赤外線照射部から照射される前記赤外光は前記保護部材を通過して前記視認者側に向けて照射されるとともに、前記視認者を照射した前記赤外光が反射して前記保護部材及び前記表示手段を経て前記撮像手段に入射される構成としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両用表示装置。
   

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