JP6927178B2 - 車両用表示装置 - Google Patents
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Description
この明細書による開示は、車両において用いられる車両用の表示装置に関する。
従来、例えば特許文献1には、車両の運転者を撮影するカメラをメータ装置に設ける構造が開示されている。このメータ装置において、カメラは、指針の回転範囲を避けるように文字盤に設けられた近赤外光の透過部を通して、運転者を撮影する。
特許文献1に開示の構成のように、運転者を正面から写す場合、カメラは、乗員に正対するように設ける必要がある。そのため、カメラ及び透過部は、運転者から知覚され易い配置となる。こうした配置による意匠への影響を抑えるため、知覚され難い位置にカメラを設けてしまうと、カメラの撮影画角を確保することが困難となり得た。
本開示は、撮像部を設けたことによる意匠への影響を抑えつつ、撮像部の撮影画角を確保することが可能な車両用表示装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するため、開示された一つの態様は、車両(A)において用いられ、表示領域(10)に情報を表示する車両用表示装置であって、光を反射する反射機能面(73,271,273,373)を有し、表示領域に設けられて表示領域を加飾する加飾部材(70,270,370,470,570)と、反射機能面による光の反射を利用して、車両の乗員を撮影する撮像部(60)と、を備える車両用表示装置とされる。
この態様にて加飾部材が設けられる表示領域は、見易い情報表示を実現するため、一般的に、乗員に正対した配置となる。こうした配置の加飾部材に反射機能面を設け、この反射機能面の反射を利用して乗員を撮影すれば、撮像部は、乗員から知覚され難い配置とされていても、乗員を好ましい方向から写した画像を撮像し得る。以上によれば、撮像部を設けたことによる意匠への影響を抑えつつ、撮像部の撮影画角が確保可能となる。
尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。
(第一実施形態)
図1及び図2に示す本開示の第一実施形態による表示装置100は、車両Aにおいて用いられるコンビネーションメータである。表示装置100は、車両Aの車室内にて、乗員(ドライバ)の着座する座席(運転席3)の前方に設置されている。表示装置100の正面は、運転席側に向けられている。表示装置100は、運転席3に着座したドライバへ向けて、車両Aに関連する種々の情報を提示する。
図1及び図2に示す本開示の第一実施形態による表示装置100は、車両Aにおいて用いられるコンビネーションメータである。表示装置100は、車両Aの車室内にて、乗員(ドライバ)の着座する座席(運転席3)の前方に設置されている。表示装置100の正面は、運転席側に向けられている。表示装置100は、運転席3に着座したドライバへ向けて、車両Aに関連する種々の情報を提示する。
尚、以下の説明における前後、上下、左右等の方向に関する表現は、水平面に置かれた車両Aを基準として定義される。右及び左は、運転席3に着座したドライバを基準に定義される。また、表示装置100の表示が向けられる方向を、正面方向とし、正面方向とは反対の方向を背面方向とする。
図1及び図3に示すように、車両Aの車室内において、表示装置100と運転席3のヘッドレストとの間には、車両Aのステアリング操作部4が設けられている。ステアリング操作部4は、車両Aを操舵するステアリングシステムにおいて、ドライバに操作される操作部を構成している。ステアリング操作部4は、表示装置100及びインスツルメントパネル2に対して、相対位置を調整可能となっている。一例として、ステアリング操作部4は、ステアリングホイール5の回転軸方向及び上下方向に、移動可能とされている。ステアリング操作部4は、ステアリングホイール5及びコラムカバー6を含む構成である。
ステアリングホイール5は、ドライバに把持される円環状のリム部5a、ステアリングシャフトに支持されるセンターパッド部5b、及びリム部5aとセンターパッド部5bとを接続するスポーク部5cを有している。ステアリングホイール5には、リム部5a、センターパッド部5b及びスポーク部5cによって囲まれた開口部5eが形成されている。開口部5eは、略半円状又は略三日月状である。車両Aを直進させている状態にて、ドライバは、開口部5eを通して、表示装置100の表示を視認可能である。
コラムカバー6は、インスツルメントパネル2及びステアリングホイール5の間にて、ステアイングシャフトを含むコラム機構を外側から覆っているカバー部材である。コラムカバー6は、センターパッド部5bの前方に位置しており、開口部5eを通じた表示装置100の視認を妨げない上面形状とされている。
図1及び図2に示すように、表示装置100の正面には、表示領域10が設けられている。表示領域10は、車両Aに関連する情報を、後方の運転席3に着座したドライバへ向けて表示する。表示領域10は、基準アイポイント中心CSE(図6参照)から、ステアリングホイール5の開口部5eを通じて視認されることを想定されている。
基準アイポイント中心CSEとは、車両毎に設定された仮想の点であり、通常の運転状態におけるドライバの左眼及び右眼の位置を代表する点である。基準アイポイント中心CSEは、一般的に、シーティングリファレンスポイントの直上635mmの高さに設定される。シーティングリファレンスポイントとは、人体模型をISO6549−1980に規定する着座方法により運転席等の座席に着座させた場合における人体模型H点(当該模型の股関節点)の位置、又はこれに相当する座席上に設定した設計標準位置をいう。
表示領域10は、指針表示部11,12、マルチ表示部13、及びテルテール表示部14等によって形成されている。
指針表示部11,12は、表示領域10において、マルチ表示部13の左右両側にそれぞれ配置されている。指針表示部11,12による表示は、数値及び目盛り等の意匠部を表示する表示板21と、指針表示板21に沿って回転する指針23によって形成される。指針表示部11,12は、例えば車両Aの速度、機関回転速度、及び力行出力等を指針表示する。
マルチ表示部13は、表示領域10の中央に配置されている。マルチ表示部13は、液晶ディスプレイ41又はEL(Electro Luminescence)ディスプレイ等の表示器によって形成されている。マルチ表示部13には、種々の画像が表示される。具体的には、各種の警報、運転支援機能に関連するステータス情報、及び電子メール等の情報が、マルチ表示部13に表示される。
テルテール表示部14は、表示領域10において、マルチ表示部13の上側に配置されている。テルテール表示部14は、警告灯として点灯する多数の意匠部が設けられた意匠板24によって形成されている。テルテール表示部14は、警告灯の点灯により、ドライバへの注意喚起を行う。
表示装置100は、図2及び図3に示すように、機械的又は電気的な構成として、上述の指針表示板21、指針23、意匠板24及び液晶ディスプレイ41に加えて、枠状表示板25、加飾部材70、回路基板29及び筐体30を備えている。
指針表示板21は、円形シート状に成形されたポリカーボネート等の透明樹脂材料を基材として形成されている。指針表示板21の大部分を占める遮光範囲は、暗色(例えば黒色)の遮光性印刷等によって形成されており、可視光を実質透過させない範囲とされている。指針表示板21の外縁近傍には、数字及び目盛等の意匠部が形成されている。意匠部は、少なくとも可視光を透過させる透過範囲であり、遮光性印刷に替えて施される透光性印刷等によって形成されている。
指針23は、透明樹脂材料によって、先細り柱状に形成されている。指針23は、後述するステッパモータ42の回転軸に取り付けられ、当該回転軸と一体的に回転する。指針23は、回転によって意匠部を指し示すことで、各指針表示部11,12の表示を形成する。
意匠板24は、矩形シート状に成形されたポリカーボネート等の透明樹脂材料を基材として形成されている。指針表示板21の大部分を占める遮光範囲は、暗色の遮光性印刷等によって形成されており、可視光を実質透過させない範囲とされている。意匠板24には、警告灯として機能するアイコン等の意匠部が多数形成されている。指針表示板21と同様に、意匠部は、遮光性印刷に替えて施される透光性印刷等によって形成されている。
液晶ディスプレイ41は、二つの指針表示板21の間に設置されている。液晶ディスプレイ41は、液晶パネル及びバックライト等によって構成されており、全体として厚板状を呈している。液晶ディスプレイ41は、液晶パネルに描画された画像をバックライトによって透過照明し、表示面に画像を発光表示させる。
枠状表示板25は、シート状のポリカーボネート等の透明樹脂材料を基材として形成されている。枠状表示板25の大部分を占める遮光範囲は、暗色の遮光性印刷を施すことによって形成されており、可視光を実質透過させない範囲とされている。枠状表示板25の全体形状は、表示領域10の外縁形状に対応している。枠状表示板25には、各表示部11〜14の形状に対応した複数の開口が設けられている。枠状表示板25は、表示領域10のうちで、指針表示部11,12、マルチ表示部13及びテルテール表示部14の領域外となる部分を形成している。
加飾部材70は、無色透明の樹脂材料基材の表面に、アルミニウム等の金属材料を蒸着させてなる。こうした金属メッキにより、加飾部材70の外表面は、鏡面状とされている。加飾部材70は、各表示部11〜14の外縁形状に対応した枠状に形成されている。加飾部材70は、各表示部11〜14の外縁を視認側から隠すように、指針表示板21及び枠状表示板25の正面方向に配置されている。加飾部材70は、各表示部11〜14を加飾している。
回路基板29は、全体として矩形板状に形成されている。回路基板29の両実装面のうち、正面方向を向く一方を表示側実装面29aとし、他方を接続側実装面29bとする。表示側実装面29aには、多数の発光ダイオード43等が実装されている。発光ダイオード43は、指針表示板21及び意匠板24に形成された各意匠部、並びに指針23等を発光表示させる光源である。接続側実装面29bには、ステッパモータ42及び外部コネクタ44等が実装されている。ステッパモータ42は、指針23を回転駆動するムーブメントである。外部コネクタ44は、車両側のコネクタと接続される。外部コネクタ44には、表示装置100の作動に必要な電力、及び情報提示に必要な情報等が供給される。
回路基板29には、表示領域10の表示を制御する表示制御部40が形成されている。図3及び図4に示すように、表示制御部40は、液晶ディスプレイ41、ステッパモータ42、及び発光ダイオード43等と電気接続されている。表示制御部40は、情報提示に必要な情報を、外部コネクタ44を通じて、車載ネットワークから取得する。表示制御部40は、取得した情報に基づき、液晶ディスプレイ41、ステッパモータ42、及び発光ダイオード43を制御する。
図2及び図3に示す筐体30は、全体として箱状を呈しており、表示装置100の外観を形成している。筐体30は、各表示板21,25、指針23、回路基板29及び液晶ディスプレイ41等の表示構成を収容している。筐体30は、ケース本体31、リヤカバー32及びフロントパネル33等を互いに組み付けることによってなる。
ケース本体31及びリヤカバー32は、遮光性樹脂材料によって形成されている。ケース本体31は、各表示板21,25、回路基板29及び液晶ディスプレイ41等を支持している。リヤカバー32は、ケース本体31の背面方向に位置し、ケース本体31に組み付けられて、回路基板29を覆っている。フロントパネル33は、アクリル樹脂及びポリカーボネート樹脂等の透光性を有する透明樹脂材料によって湾曲板状に形成されている。フロントパネル33は、ケース本体31の正面方向に位置し、表示領域10の外周を囲む筒状とされた見返し部に組み付けられて、表示領域10を覆っている。
以上の表示装置100は、情報を提示する情報提示機能に加えて、ドライバを撮影する撮像装置としての機能を備えている。表示装置100は、運転席3に着座するドライバの顔を撮影対象として撮影し、その画像(以下、「顔画像」)を生成する。顔画像は、ドライバの居眠り及び脇見等の状態を監視するドライバステータスモニタ(Driver Status Monitor,DSM)の機能に利用される。尚、顔画像を解析するDSMの機能は、表示装置100に実装されていてもよく、又は表示装置100とは異なる車載ECU(Electronic Control Unit)に実装されていてもよい。
こうした撮像機能に関連する構成として、表示装置100は、カメラ60、撮像制御部50、近赤外発光素子47及び照明制御部46を備えている。加えて、各指針表示板21及び枠状表示板25には、近赤外光透過領域22,26が設けられている。さらに、加飾部材70には、凹状反射面71及び凸状反射面73が設けられている。
カメラ60は、撮像素子62及びレンズ部63を有している。撮像素子62は、入射する光を検出する矩形状の撮像面62aを備えている。撮像面62aには、フォトダイオード等の検出素子による画素が2次元配列されている。撮像素子62には、可視光から近赤外光にかけての波長帯域の光に対して良好な感度を有するCMOSセンサ等が用いられている。撮像素子62は、高い画素数の顔画像が撮像されるように、高い解像度を有している。
レンズ部63は、撮像面62a上に撮影対象を結像する光学系である。レンズ部63は、少なくとも一つ以上のレンズを含む構成とされている。第一実施形態では、両凸レンズ63aが、レンズ部63として設けられている。両凸レンズ63aには、一対の屈折面63bが設けられている。各屈折面63bの曲率中心を結ぶ仮想軸が、光軸OAとして定義される。レンズ部63に非球面レンズが含まれる場合にも、各屈折面63bの回転対称軸により光軸OAが定義される。光軸OAは、撮像面62aに対して実質垂直な姿勢とされ、撮像面62aの中心点を通過している。光軸OAに沿い且つ撮像面62aの向く方向が、カメラ60の撮像方向となる。
カメラ60は、ドライバから直接目視し難くい位置に、光軸OAをドライバに直接向けずに配置されている。具体的に、カメラ60は、表示領域10を正面側から見たとき、上下方向においては、マルチ表示部13の下方に位置しており、左右方向においては、表示領域10の概ね中央に位置している。カメラ60は、回路基板29の表示側実装面29aに実装されており、枠状表示板25の背面方向に配置されている。カメラ60は、回路基板29及び枠状表示板25に対して、光軸OAを実質直交させた姿勢であり、撮像方向を正面方向に向けた姿勢にて、回路基板29に保持されている。カメラ60は、両凸レンズ63aの外側屈折面63bを、枠状表示板25に対向させている。
撮像制御部50は、少なくとも一つのプロセッサ、プロセッサに結合されたRAM、不揮発性の記憶媒体、及び入出力インターフェース等を有するマイクロコントローラを主体に構成されている。撮像制御部50は、表示制御部40と一体的に構成とされてもよい。撮像制御部50は、カメラ60及び照明制御部46と電気接続されている。撮像制御部50は、カメラ60による撮影を制御すると共に、撮像素子62から出力された撮像データを取得し、顔画像を生成する。
近赤外発光素子47は、近赤外光を放射する光源である。近赤外発光素子47は、例えば850nmにピーク波長を有し、半値幅が30〜40nm程度となる波長特性を有している。近赤外発光素子47は、カメラ60による顔画像の撮影に必要な照明光として、不可視光である近赤外光を照射する。近赤外発光素子47は、各指針表示部11,12の背面方向に配置されており、回路基板29の表示側実装面29aに実装されている。表示領域10を正面側から見たとき、近赤外発光素子47は、指針23の可動範囲外に位置している。近赤外発光素子47は、ドライバの顔が位置する正面方向へ向けて、近赤外光を照射する。
照明制御部46は、例えばマイクロコントローラを主体とした構成である。照明制御部46は、撮像制御部50と一体的に構成されてもよく、撮像制御部50と共に表示制御部40と一体的に構成されてもよい。照明制御部46は、コントラストの確保された顔画像が撮像されるように、近赤外発光素子47の発光をカメラ60の撮像タイミングに同期させる。照明制御部46は、顔画像における明度及びコントラストの撮影状態を、撮像制御部50から取得し、当該撮影状態に応じて、近赤外発光素子47の発光量を調整する。
近赤外光透過領域22及び近赤外光透過領域26は、近赤外発光素子47によって照射された近赤外光が透過容易な領域として、それぞれ指針表示板21及び枠状表示板25に規定されている。各近赤外光透過領域22,26は、遮光性印刷に替えて、近赤外光を選択的に透過させる特性のインクの印刷より形成されている。各近赤外光透過領域22,26における近赤外光の透過率は、各表示板21,25における他の範囲(遮光範囲)よりも顕著に高く設定されている。一方で、各近赤外光透過領域22,26における可視光の透過率は、他の範囲(遮光範囲)と同程度か、又は僅かに高い程度に抑えられている。
近赤外光透過領域22は、指針表示板21のうちで、近赤外発光素子47の射出面と対向する領域に設けられている。近赤外光透過領域22は、近赤外発光素子47によって照射された近赤外光を、運転席側へ向けて透過させる。近赤外光透過領域22は、ドライバによる近赤外発光素子47の明確な認識を困難にする機能を有する。
近赤外光透過領域26は、指針表示板21のうちで、カメラ60のレンズ部63と対向する領域に設けられている。近赤外光透過領域26は、ドライバの顔等によって反射された近赤外光を、カメラ60へ向けて透過させる。近赤外光透過領域26は、ドライバによるカメラ60の明確な認識を困難にする機能を有する。
凹状反射面71及び凸状反射面73は、加飾部材70に施された金属メッキにより、それぞれ鏡面状に形成されている。凹状反射面71及び凸状反射面73は、近赤外光を高い反射率で反射可能であり、カメラ60による広角撮影に光学部品として使用される。凹状反射面71及び凸状反射面73は、枠状表示板25の表面に沿って、表示装置100の水平(左右)方向に延伸する形状である。
凹状反射面71は、加飾部材70において、マルチ表示部13の下縁を覆う下縁部分72に設けられている。凹状反射面71は、枠状表示板25の近赤外光透過領域26を挟んで、カメラ60と対向している。凹状反射面71は、例えば凹シリンドリカル形状とされている。凹状反射面71の軸方向は、表示装置100の水平方向に沿っている。凹状反射面71は、上方に位置する凸状反射面73へ向けて、カメラ60の光軸OAを略90°反射させた延長線ELを設定している。
凸状反射面73は、加飾部材70において、マルチ表示部13とテルテール表示部14とを区分けする境界部分74に設けられている。境界部分74は、上下方向にて凹状反射面71と対向しており、マルチ表示部13の上縁に位置している。凸状反射面73は、例えば凸シリンドリカル形状とされている。凸状反射面73の軸方向は、凹状反射面71の軸方向と実質平行とされている。凸状反射面73及び凹状反射面71の各曲率は、反射に伴う像の歪みが補正されるように、相互に関連した値に規定されている。凸状反射面73は、凹状反射面71にて反射された延長線ELを、さらに正面方向へ向けて、略90°反射させている。さらに凸状反射面73は、凸湾曲形状により、カメラ60の撮影画角を上下方向に拡大させている。
以上の各反射面71,73の反射機能によれば、図6に示すように、カメラ60の光軸OAの延長線ELは、正位置におけるステアリングホイール5の開口部5eを通り抜け、基準アイポイント中心CSE、又はその近傍を通過するように設定される。加えて、凸状反射面73が表示領域10の中央近傍に位置しているため、延長線ELは、開口部5eにおいて、リム部5a及びセンターパッド部5b(又はコラムカバー6)から十分に離れた位置を通過する。故に、カメラ60の水平画角は、撮影範囲にドライバの顔全体を含み得るような設定となる。
ここまで説明した第一実施形態では、加飾部材70の設けられる表示領域10は、見易い情報表示を実現するため、ドライバに正対するよう配置されている。こうした配置の加飾部材70に凸状反射面73を設け、この凸状反射面73での反射を利用してドライバを撮影すれば、カメラ60は、ドライバから知覚され難い配置されていても、ドライバを好ましい方向(正面)から写した顔画像を撮像し得る。以上によれば、カメラ60を設けたことによる意匠への影響を抑えつつ、カメラ60の撮影画角が確保可能となる。
加えて第一実施形態では、凸面状に形成された凸状反射面73が、表示領域10内にて、カメラ60の撮影画角を広げる機能を発揮する。故に、ドライバの体格又は姿勢変化に起因して、ドライバの顔の位置、ひいてはアイポイントが、基準アイポイント中心CSEからずれた場合でも、カメラ60は、ドライバの顔の大部分を含んだ顔画像を撮影できる。以上によれば、表示装置100の撮像機能は、ドライバの顔位置の変化に対する高いロバスト性を獲得できる。
また第一実施形態のように、凸状反射面73に凹状反射面71をさらに組み合わせれば、カメラ60の撮像素子62に結ばれる撮影対象の像の歪みが、レンズ部63への入射前に、予め補正され得る。故に、カメラ60において歪み補正の容易な顔画像の撮像が可能になる。さらに、凹状反射面71にて、光軸OAを反射させることによれば、表示装置100におけるカメラ60の配置の自由度が、いっそう確保され易くなる。
さらに第一実施形態では、近赤外光透過領域26の正面方向に配置された加飾部材70の下縁部分72が、この近赤外光透過領域26をドライバから見え難くしている。こうした配置によれば、カメラ60の追加による表示領域10の意匠への好ましくない影響は、いっそう低減され得る。
尚、第一実施形態においては、カメラ60が「撮像部」に相当し、凸状反射面73が「反射機能面」に相当し、表示装置100が「車両用表示装置」に相当する。
(第二実施形態)
図7及び図8に示す第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態による表示装置200には、撮像機能に関連する構成として、カメラ60、加飾部材270、並びに上側反射鏡275及び下側反射鏡277が設けられている。尚、図7は、図3と同様に、表示装置200の左右方向の中央における縦断面図である。
図7及び図8に示す第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態による表示装置200には、撮像機能に関連する構成として、カメラ60、加飾部材270、並びに上側反射鏡275及び下側反射鏡277が設けられている。尚、図7は、図3と同様に、表示装置200の左右方向の中央における縦断面図である。
カメラ60は、表示領域10を正面側から見たとき、上下方向においては、マルチ表示部13の上方に位置しており、左右方向においては、表示領域10の概ね中央に位置している。カメラ60は、枠状表示板25に両凸レンズ63aの光軸を実質直交させた姿勢にて、回路基板29に固定されている。枠状表示板25において、両凸レンズ63aと対向する領域には、第一実施形態と実質同一の近赤外光透過領域26が形成されている。
加飾部材270は、マルチ表示部13の外周を囲む形状とされている。加飾部材270には、第一実施形態の凸状反射面73(図3参照)に相当する構成として、第一凸状反射面271及び第二凸状反射面273が設けられている。これら複数(二つ)の凸状反射面271,273は、加飾部材270において、互いに離れた位置に形成されている。第一凸状反射面271及び第二凸状反射面273は、加飾部材270に施された金属メッキにより、それぞれ鏡面状に形成されており、近赤外光を高い反射率で反射可能である。
第一凸状反射面271は、加飾部材270において、マルチ表示部13の下縁を覆う下縁部分272に設けられている。第一凸状反射面271は、例えば凸シリンドリカル形状とされている。第一凸状反射面271の軸方向は、表示装置200の水平方向に沿っている。
第二凸状反射面273は、加飾部材270において、マルチ表示部13の上縁を覆う上縁部分274に設けられている。第二凸状反射面273は、第一凸状反射面271と同様に、凸シリンドリカル形状とされている。第二凸状反射面273の軸方向は、第一凸状反射面271の軸方向と実質平行とされている。
上側反射鏡275及び下側反射鏡277は、合成樹脂又はガラス等からなる無色透明な基材の表面に、アルミニウム等の金属を蒸着させた凹面鏡である。上側反射鏡275及び下側反射鏡277は、矩形状に形成されている。上側反射鏡275及び下側反射鏡277は、長手方向を水平方向に沿わせた姿勢にて、互いに接した状態で上下方向に並んでいる。上側反射鏡275及び下側反射鏡277は、各凹状反射面276,278をカメラ60側へ向けた姿勢にて、カメラ60の正面方向に配置されている。上側反射鏡275及び下側反射鏡277は、筐体30のケース本体31に保持されている。尚、上側反射鏡275及び下側反射鏡277は、一体的に形成された一つの反射鏡であってもよい。
上側反射鏡275は、第一凹状反射面276を有している。第一凹状反射面276は、例えば凹シリンドリカル形状とされている。第一凹状反射面276の軸方向は、第一凸状反射面271の軸方向に実質平行に規定されている。第一凹状反射面276は、カメラ60の両凸レンズ63a及び第一凸状反射面271の両方と対向する姿勢であり、第一凸状反射面271から入射する光を、両凸レンズ63aへ向けて集光させる。
下側反射鏡277は、第二凹状反射面278を有している。第二凹状反射面278は、第一凹状反射面276と同様に、凹シリンドリカル形状とされている。第二凹状反射面278の軸方向は、第二凸状反射面273及び第一凹状反射面276の各軸方向と実質平行に規定されている。第二凹状反射面278は、カメラ60の両凸レンズ63a及び第二凸状反射面273の両方と対向しており、第二凸状反射面273から入射する光を、両凸レンズ63aへ向けて集光させる。
以上の構成において、カメラ60から第一凹状反射面276の中心へ向かう仮想軸を、第一撮像軸IA1とする。また、カメラ60から第二凹状反射面278の中心へ向かう仮想軸を、第二撮像軸IA2とする。これらの第一撮像軸IA1と第二撮像軸IA2は、両凸レンズ63aの光軸に対して上下対称な位置関係となっている。
第一撮像軸IA1は、第一凹状反射面276にて下方に反射され、第一延長線EL1として第一凸状反射面271に達している。第一延長線EL1は、第一凸状反射面271にて正面方向に反射され、開口部5eを通り抜けて、基準アイポイント中心CSE(図6参照)の上方近傍に到達する。第一延長線EL1は、後ろ上がりの姿勢に規定されている。
第二撮像軸IA2は、第二凹状反射面278にて背面方向に反射され、第二延長線EL2として第二凸状反射面273に達している。第二延長線EL2は、第二凸状反射面273にて正面方向に反射され、開口部5eを通り抜けて、基準アイポイント中心CSE(図6参照)の下方近傍に到達する。第二延長線EL2は、第一延長線EL1とは異なり、後ろ下がりの姿勢に規定されている。
以上のように、第一延長線EL1及び第二延長線EL2が互いに異なる姿勢であり、且つ、上下に交差する設定によれば、カメラ60の撮像面62a(図5参照)には、顔近傍を異なる上下の方向から写す像が結像される。その結果、カメラ60は、複数の凸状反射面271,273による光の反射を利用して、ドライバの顔を複数の撮影方向から撮影する広角多視点撮影が可能となる。
具体的に、ドライバの顔エリア上方にて反射された近赤外光は、フロントパネル33を透過し、第一凸状反射面271及び第一凹状反射面276で反射され、撮像素子62(図5参照)の上エリアに到達する。このように、第一延長線EL1及び第一撮像軸IA1に沿って入射する光が、カメラ60にて、上方画像IF1として撮像される。第一延長線EL1が表示領域10の下方から後ろ上がりに延伸する姿勢であるため、上方画像IF1は、表示領域10の下部視点の画像となる。そのため、上方画像IF1では、ドライバの口元及び顎下がコラムカバー6等に隠れ易くなる一方で、ドライバの眉上及び額上は、ステアリングホイール5に隠されることなく撮影される。
さらに、ドライバの顔エリア下方にて反射された近赤外光は、フロントパネル33を透過し、第二凸状反射面273及び第二凹状反射面278で反射され、撮像素子62(図5参照)の下エリアに到達する。このように、第二延長線EL2及び第二撮像軸IA2に沿って入射する光は、カメラ60にて、下方画像IF2として撮像される。第二延長線EL2が表示領域10の上方から後ろ下がりに延伸する姿勢であるため、下方画像IF2は、上方画像IF1よりも上部視点の画像となる。そのため、下方画像IF2では、ドライバの眉上及び額上がステアリングホイール5等に隠れ易くなる一方で、ドライバの口元及び顎下は、コラムカバー6に隠されることなく撮影される。下方画像IF2の一部には、上方画像IF1と重なる範囲が撮影される。即ち、上方画像IF1及び下方画像IF2に写るドライバの撮影範囲は、互いに重複している。
撮像制御部50は、上方画像IF1及び下方画像IF2を一つの合成顔画像IFsに合成する画像合成部の機能を有している。撮像制御部50は、上方画像IF1及び下方画像IF2のそれぞれの特定座標を基準とし、重複範囲OLを含む各一部(各太線参照)を、各画像IF1,IF2から切り出す。撮像制御部50は、切り出した各画像部を繋ぎ合わせる合成処理により、状態監視に用いられる合成顔画像IFsを生成する。合成顔画像IFsは、ステアリングホイール5及びコラムカバー6等によって隠されることなく、ドライバの顔全体の撮影した画像となる。
ここまで説明した第二実施形態でも、第一実施形態と同様の効果を奏し、視認され難い表示領域10の縁部にカメラ60を配置しても、各凸状反射面271,273での光の反射の利用により、ドライバを正面から写したような画像が撮像される。したがって、第二実施形態でも、カメラ60を設けたことによる意匠への影響を抑えつつ、カメラ60の撮影画角が確保可能となる。
加えて第二実施形態では、複数の凸状反射面271,273による反射を利用することで、カメラ60は、異なる方向から撮影したドライバの顔画像、即ち、上方画像IF1及び下方画像IF2を取得できる。以上によれば、上方画像IF1及び下方画像IF2を合わせた撮影範囲の拡大が実現されるため、ドライバの体格及び姿勢が変化しても、ドライバの顔は、カメラの撮影範囲内に留まり得る。したがって、ドライバの体格及び姿勢変化に対する高いロバスト性が獲得される。
また第二実施形態では、上方画像IF1及び下方画像IF2に写る撮影範囲の一部が、互いに重複している。故に、カメラ60は、二つの画像IF1,IF2を取得可能であっても、これらの境界付近の情報を欠損無く取得できる。
さらに第二実施形態では、異なる視点から撮影された二つの画像IF1,IF2が、一つの合成顔画像IFsに合成される。こうした処理によれば、ステアリングホイール5及びコラムカバー6による隠れを低減させつつ、カメラ60の撮影画角をいっそう拡大させることができる。
尚、第二実施形態においては、撮像制御部50が「画像合成部」に相当し、第一凸状反射面271及び第二凸状反射面273がそれぞれ「反射機能面」に相当する。また、上方画像IF1及び下方画像IF2がそれぞれ「乗員画像」に相当し、合成顔画像IFsが「合成画像」に相当し、表示装置200が「車両用表示装置」に相当する。
(第三実施形態)
図9及び図10に示す第三実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第三実施形態の表示装置300では、指針表示部11及びマルチ表示部13が、表示領域10の中央に下に並ぶ配置にて、設けられている。第三実施形態のカメラ60及び近赤外光透過領域26は、表示領域10を正面側から見たとき、上下方向においては、指針表示部11の上方に位置しており、左右方向においては、表示領域10の概ね中央に位置している。表示装置300は、撮像機能に関連する構成として、凹面鏡375及び加飾部材370を備えている。
図9及び図10に示す第三実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第三実施形態の表示装置300では、指針表示部11及びマルチ表示部13が、表示領域10の中央に下に並ぶ配置にて、設けられている。第三実施形態のカメラ60及び近赤外光透過領域26は、表示領域10を正面側から見たとき、上下方向においては、指針表示部11の上方に位置しており、左右方向においては、表示領域10の概ね中央に位置している。表示装置300は、撮像機能に関連する構成として、凹面鏡375及び加飾部材370を備えている。
凹面鏡375は、合成樹脂又はガラス等からなる無色透明な基材の表面に、アルミニウム等の金属を蒸着させた反射鏡である。凹面鏡375は、全体として矩形状に形成されている。凹面鏡375は、長手方向を水平方向に沿わせた姿勢にて、筐体30に保持されている。凹面鏡375は、カメラ60の光軸OAの延長上に位置しており、両凸レンズ63aに凹状反射面376を対向させている。凹状反射面376は、例えば長手方向及び短手方向の両方に曲率を有する凹面状に形成されている。凹面鏡375は、凹状反射面376に入射する光を、両凸レンズ63aへ向けて集光させる。
加飾部材370は、半球状に形成された樹脂材料基材の表面に、アルミニウム等の金属材料を蒸着させてなる。加飾部材370は、指針23と一体的に設けられたポインタカバーである。加飾部材370は、ステッパモータ42によって駆動され、指針23と共に回転可能である。加飾部材370は、指針表示部11の中央に配置され、指針表示部11を加飾する。加飾部材370の外表面には、上述の金属メッキにより、半球状反射面373が形成されている。
半球状反射面373は、第一実施形態の凸状反射面73(図3参照)に相当する構成である。半球状反射面373は、凸球面形状を呈している。半球状反射面373の湾曲形状対応し、凹状反射面376の湾曲形状は、反射に伴う像の歪みが補正されるように規定される。半球状反射面373は、凹状反射面376にて反射された延長線ELを、さらに正面方向へ向けて、反射させている。半球状反射面373は、凸湾曲形状により、カメラ60の撮影画角を上下方向に拡大させている。半球状反射面373は、ステッパモータ42の回転軸と実質同軸に配置されている。そのため、加飾部材370が回転しても、半球状反射面373と凹状反射面376との位置関係は変化しない。
こうした半球状反射面373の反射機能の利用によれば、カメラ60の光軸OAの延長線ELは、正位置におけるステアリングホイール5の開口部5eを通り抜け、基準アイポイント中心CSE(図6参照)、又はその近傍を通過するように設定される。加えて、半球状反射面373が表示領域10の中央近傍に位置しているため、延長線ELは、開口部5eにおいて、リム部5a及びセンターパッド部5b(又はコラムカバー6)から十分に離れた位置を通過する。故に、カメラ60の水平画角は、撮影範囲にドライバの顔全体を含み得るような設定となる。
ここまで説明した第三実施形態でも、ドライバの顔エリアにて反射された近赤外光は、フロントパネル33を透過し、半球状反射面373及び凹状反射面376で反射され、撮像素子62(図5参照)に到達する。故に、視認され難い表示領域10の縁部にカメラ60を配置しても、半球状反射面373での光の反射の利用により、ドライバを正面から写したような顔画像が撮像される。したがって、第三実施形態でも、カメラ60を設けたことによる意匠への影響を抑えつつ、カメラ60の撮影画角が確保可能となる。
加えて第三実施形態のように、半球状反射面373が形成されたポインタカバーは、表示領域10の上下左右方向の概ね中央に位置している。故に、反射を利用した撮影のバランスが良好となる。その結果、半球状反射面373での反射を利用して撮像される顔画像には、ステアリングホイール5及びコラムカバー6による隠れの影響が生じ難くなる。尚、第三実施形態においては、半球状反射面373が「反射機能面」に相当し、表示装置300が「車両用表示装置」に相当する。
(他の実施形態)
以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
上記第二実施形態の変形例1において、カメラ60は、ドライバから見て、表示領域10の中央から右寄りにオフセットされている。カメラ60は、図11に示すように、指針表示部12の指針23の上方に配置されている。加飾部材470は、指針表示部12をリング状に囲むメータリングであり、第二実施形態と実質同一の第一凸状反射面271及び第二凸状反射面273を有している。各凸状反射面271,273は、筐体に固定された各凹状反射面276,278と共に各撮像軸IA1,IA2を反射させて、上下に交差する二つの延長線EL1,EL2を規定する。こうした複数の反射面の利用により、カメラ60は、指針表示部12の上下に位置する第一凸状反射面271及び第二凸状反射面273を撮影することで、第二実施形態と同様の多視点撮影を実施できる。
このような変形例1でも、第二実施形態と同様に、撮影エリアをずらしつつ、各延長軸の角度差を利用した多視点撮影が実施される。故に、二つの画像を合成して画像補間を行うことで、ステアリングホイール5及びコラムカバー6による顔の隠れが解消され得る。その結果、ドライバの体格差や運転姿勢の差に対応できる範囲が広がり、高いロバスト性の実現が可能となる。
図12に示す第一実施形態の変形例2において、カメラ60は、表示領域10の領域外であり、且つ、枠状表示板25の正面方向に配置されている。カメラ60は、枠状表示板25と下縁部分72との間に位置している。カメラ60は、加飾部材70の下縁部分72により、ドライバ側から隠されている。カメラ60は、回路基板29と電気接続された撮像基板129に実装されている。カメラ60は、マルチ表示部13の上方に配置された凸状反射面73に撮像方向を向けた姿勢で、撮像基板129に保持されている。カメラ60の光軸OAは、液晶ディスプレイ41の表示面に沿うように上方に延伸しており、凸状反射面73に到達している。凸状反射面73は、反射加飾層を形成された凸面鏡形状の部位であり、カメラ60の光軸OAを正面方向に概ね90°反射させる。
以上の変形例2でも、第一実施形態等と同様に、ドライバの顔エリアにて反射された光は、フロントパネル33を透過し、凸状反射面73にて反射され、カメラ60により検出(撮影)される。故に、カメラ60にて凸状反射面73を撮影することによれば、加飾部材70を使用した単視点での広角撮影が可能になる。
図13に示す第一実施形態の変形例3において、カメラ60は、表示領域10の領域外のうちで、ドライバから見て、右側に外れた領域に配置されている。カメラ60は、変形例2と同様に、サブ基板として設けられた撮像基板129に実装されている。カメラ60は、指針表示部11を装飾するリング状の加飾部材570に撮像方向を向けた姿勢で、撮像基板129に保持されている。カメラ60の光軸は、加飾部材570に設けられた凸状反射面73によって正面方向に反射される。こうした構成により、ドライバから見え難い意匠エリア外に配置されていても、カメラ60は、凸状反射面73の撮影により、表示領域中央からの単視点での広角撮影を実施できる。
上記第三実施形態の変形例4では、ポインタカバーに設けられた金属メッキ層の外側に、赤外線選択透過層がさらに形成されている。赤外線選択透過層は、近赤外光の透過率に対して可視光の透過率が顕著に低い光学的機能を有している。そのため、加飾部材であるポインタカバーは、光沢のある暗色に視認される。こうした加飾部材が採用されていても、近赤外光についての反射率が確保されるため、半球状反射面での反射を利用した単視点での撮影が可能になる。故に、変形例4では、加飾部材をメッキによるミラー調とは異なる意匠としつつ、カメラによる広角撮影が可能になる。以上の変形例4のように、加飾部材の表面は、金属光沢色でなくてもよく、近赤外光透過層又は反射加飾層を付与した黒色又は任意の色であってよい。
上記実施形態の変形例5では、ポインタカバーに替えて、メッキオーナメントに凸状反射面が形成あれている。こうした変形例5のように、反射機能面を有する被撮影加飾部品は、表示器の枠部材、指針エリア部リング部材、指針等の加飾部品等、適宜変更されてよい。また、反射機能面は、凹面鏡状及び凸面鏡状のいずれであってもよい。さらに、各種レンズ等と同等の光学形状特性を付与された光学部品が、反射機能面と組み合わされて、ドライバ及びカメラ間で光線の拡大、縮小、焦点への収束、配光制御等を実施し、広角撮影の実現を支援してもよい。さらに、反射機能面等の光学部品又は光学要素は、湾曲形状でなくてもよく、表面に特定の反射方向を付与する微細幾何学パタンを持つ楔型プリズム、フレネルミラー及びホログラムミラー等の平面形状であってもよい。尚、撮像制御部は、各光学要素の形状に応じて、カメラの撮影範囲をソフトウエア的に歪補正、画像合成、画像の相互補間等を適宜行い、状態監視に好適な顔画像を生成するのが望ましい。
さらに、反射機能面は、表示領域に三つ以上設けられていてもよい。こうした形態でも、各視点からの撮影範囲には、オーバーラップエリア(重複範囲)が設けられる。尚、こうしたオーバーラップエリアの設定は、省略されていてもよい。さらに、複数の画像を合成する機能は、表示装置外部の演算装置、即ち、撮像制御部とは異なる回路にて実施されてもよい。
上記実施形態では、コンビネーションメータとして機能する表示装置に、撮像機能を付与した構成が例示されていた。しかし、撮像機能を付与される表示装置は、コンビネーションメータに限定されない。例えば、インスツルメントパネルの中央に配置される表示装置、例えば、センターインフォメーションディスプレイ、空調の操作パネル、及び時計等に、本開示による撮像機能が付与されていてもよい。
A 車両、10 表示領域、50 撮像制御部(画像合成部)、60 カメラ(撮像部)、70,270,370,470,570 加飾部材、73 凸状反射面(反射機能面)、271 第一凸状反射面(反射機能面)、273 第二凸状反射面(反射機能面)、373 半球状反射面(反射機能面)、IF1 上方画像(乗員画像)、IF2 下方画像(乗員画像)、IFs 合成顔画像(合成画像)、100,200,300 表示装置(車両用表示装置)、129 撮像基板、272 下縁部分、274 上縁部分、275 上側反射鏡、276 第一凹状反射面、278 第二凹状反射面
Claims (5)
- 車両(A)において用いられ、表示領域(10)に情報を表示する車両用表示装置であって、
光を反射する反射機能面(73,271,273,373)を有し、前記表示領域に設けられて前記表示領域を加飾する加飾部材(70,270,370,470,570)と、
前記反射機能面による光の反射を利用して、前記車両の乗員を撮影する撮像部(60)と、を備える車両用表示装置。 - 前記加飾部材には、複数の前記反射機能面が互いに離れた位置に形成されており、
前記撮像部は、複数の前記反射機能面による光の反射を利用して、前記乗員を複数の方向から撮影する請求項1に記載の車両用表示装置。 - 前記撮像部は、撮影方向の異なる複数の乗員画像(IF1,IF2)を撮像し、
各前記乗員画像に写る前記乗員の撮影範囲は、互いに重複している請求項2に記載の車両用表示装置。 - 複数の前記乗員画像を一つの合成画像(IFs)に合成する画像合成部(50)、をさらに備える請求項3に記載の車両用表示装置。
- 前記反射機能面は、凸面状に形成されて、前記撮像部の撮影画角を広げる請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両用表示装置。
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