JP6957089B2

JP6957089B2 - ヘッドアップディスプレイ装置

Info

Publication number: JP6957089B2
Application number: JP2017093034A
Authority: JP
Inventors: 美樹夫石井
Original assignee: Marelli Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2037-05-09
Also published as: JP2018189837A

Description

この発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。

自動車などの車両に対し、ヘッドアップディスプレイ装置（車両用ヘッドアップディスプレイ装置）を設置したものが存在している。このヘッドアップディスプレイ装置は、情報を表示する表示装置と、表示装置の画像を運転席の前方に虚像として表示可能な反射部と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−２６９７８号公報

一般に、ヘッドアップディスプレイ装置は、表示装置に液晶パネルや蛍光表示管などを使用している。また、有機ＥＬパネルの採用も検討されている。液晶パネルや有機ＥＬパネルは、表面に設けた偏光板によって、画像を偏光した光（偏光光）として出射する。液晶パネルや有機ＥＬパネルからの出射光は、反射部に対して水平な方向に振動するＳ波や、反射部に対して垂直な方向に振動するＰ波などとすることができる。このうち、Ｓ波は反射部での反射率が比較的高くなり、Ｐ波は反射部での反射率が比較的低くなる。

これに対し、運転中に乗員が装着するような偏光サングラスは、路面反射を低減するためにＳ波をカットするようになっている。

そのため、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの表示装置からの出射光を反射部での反射率が高いＳ波にすると、偏光サングラスを装着した時にヘッドアップディスプレイ装置の表示がカットされてしまい、暗くなって全く見えなくなってしまう。反対に、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの表示装置からの出射光を反射部での反射率が低いＰ波にすると、Ｐ波は反射部での反射率が低いために、車両周辺環境が明るい時に、偏光サングラスを装着していな裸眼などの状態であってもヘッドアップディスプレイ装置の表示が暗くなって見え難くなる。

そこで、本発明は、上記した問題点を解決することを、主な目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、
表面に偏光板を有する表示装置と、
該表示装置の画像を運転席の前方に虚像として表示可能な反射部と、を備えたヘッドアップディスプレイ装置において、
前記表示装置の表示面上に、前記表示装置からの出射光の偏光方向を変換可能な位相差板を配置し、
前記表示装置に対する前記位相差板の軸の角度を変更可能な軸角度変更手段を備え、
該軸角度変更手段は、偏光サングラスの非装着時に前記虚像を視認可能な非装着用角度と、前記偏光サングラスの装着時に前記虚像を視認可能な装着用角度との間で前記位相差板の軸の角度を変更可能であり、
前記軸角度変更手段は、
前記位相差板を前記表示装置の面に沿って回動する回動ガイド部と、
前記位相差板を前記非装着用角度となるように付勢する付勢手段と、
該付勢手段の付勢力に抗して前記位相差板を前記装着用角度となるように回動する回動駆動部と、を有し、
前記回動駆動部を電磁石としたことを特徴とする。

本発明によれば、上記構成によって、位相差板を用いて表示装置からの出射光の偏光方向を適宜変更・調整することで、偏光サングラスの装着時と非装着時の両方で表示を見易くすることなどができる。この際、軸角度変更手段を用いて位相差板の軸の角度を変更することで、表示装置からの出射光の偏光方向をＳ波やＰ波に簡単確実に変換することが可能になる。そして、軸角度変更手段を構成する回動駆動部の電磁石のＯＮ、ＯＦＦによって簡単確実に非装着用角度と装着用角度とを切り替えることができる。

本実施の形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の構成図である。図１の軸角度変更手段の構成図である。位相差板の軸角と、表示輝度との関係を示すグラフである。偏光光に対する偏光サングラスの効果を示す図である。反射部におけるＳ波およびＰ波の入射角と反射角との関係を示すグラフである。表示装置と偏光サングラスとを合わせた時の表示の見え方を示す図である。図６に対して位相差板を設けた時の表示の見え方を示す図である。位相差板の非装着用角度および装着用角度を説明する図である。

以下、本実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図８は、この実施の形態を説明するためのものである。

＜構成＞以下、この実施例の構成について説明する。

図１に示すように、自動車などの車両１に対し、ヘッドアップディスプレイ装置２（車両用ヘッドアップディスプレイ装置）を設置する。このヘッドアップディスプレイ装置２は、情報を表示する表示装置３と、表示装置３の画像４を運転席５の前方に虚像６として表示可能な反射部７と、を備えている。

ここで、車両１用のヘッドアップディスプレイ装置２の場合、表示装置３は、主に、運転を支援する情報を表示し得るようになっている。表示装置３には、液晶パネルや有機ＥＬパネルを用いることができる。液晶パネルや有機ＥＬパネルは、表面に偏光板１１を有している。この偏光板１１により、表示装置３からの出射光は偏光した光（偏光光）となる。

反射部７は、フロントウィンドウガラス１２（Ｗ／Ｓ：ウィンドウシールド）や車室内に設置した反射板（コンバイナ）などとすることができる。この実施例では、フロントウィンドウガラス１２を反射部７としている。なお、フロントウィンドウガラス１２は、楔形状断面のガラスを用いたり、反射膜を設けたりすることで表示装置３の画像４を反射して虚像６を映すことができるようになる。

そして、表示装置３と反射部７との間には、表示装置３の画像４を運転席５の前方に設けた反射部７へ導くための光学部品１３を単数または複数設けることができる。光学部品１３には、光路を曲げたり、表示装置３から反射部７までの光路長を長くしたりするための平面鏡や、更に画像４を拡大するための凹面鏡などがある。

表示装置３および光学部品１３は、ケーシング１４に収容した状態で、車室内の前部に設置したインストルメントパネル１５の内部に設置することができる。インストルメントパネル１５は、上面に表示装置３の画像４を反射部７へ導く開口部１６を有している。開口部１６には、必要に応じて、透明な保護カバー１７を設けることができる。

以上のような基本的な構成に対し、この実施例では、以下のような構成を備えるようにしている。

（１）表示装置３の表示面上に、表示装置３からの出射光の偏光方向を変換可能な位相差板２１を配置する。

ここで、位相差板２１は、表示装置３の表示面全体を覆うように、表示装置３の表示面と平行に設置する。位相差板２１には、１／２波長板や１／４波長板などを用いることができる。位相差板２１は、表示装置３の偏光板１１とは別に設けたものとする。

（２）図２に示すように、表示装置３に対する位相差板２１の軸３１（透過軸）の角度を変更可能な軸角度変更手段３２を備える。
図３に示すように、軸角度変更手段３２は、偏光サングラス３３（図１参照）の非装着時に虚像６を視認可能な非装着用角度３４と、偏光サングラス３３の装着時に虚像６を視認可能な装着用角度３５との間で位相差板２１の軸３１の角度を変更可能にする。

ここで、軸角度変更手段３２は、表示装置３の偏光板１１の偏光軸に対して位相差板２１の軸３１の角度が変わるように位相差板２１を表示装置３の表示面に沿って回転するものとなっている。軸角度変更手段３２は、非装着用角度３４と装着用角度３５との間で連続的に回転するものとしても良いし、または、非装着用角度３４と装着用角度３５とのどちらかとなるように回転するものとしても良い。

非装着用角度３４は偏光サングラス３３の非装着時に虚像６を最大輝度または最大に近い輝度で視認可能な角度にするのが好ましい。また、装着用角度３５は偏光サングラス３３の装着時に虚像６を最大輝度または最大に近い輝度で視認可能な角度にするのが好ましい。

具体的には、例えば、液晶パネルや有機ＥＬパネルのような偏光板１１を有する表示装置３からの出射光をＳ波にする。この場合、裸眼での輝度が最大となるのは、表示装置３からの出射光の偏光方向が０°の時である。また、偏光サングラス３３の装着時に輝度が最大となるのは、表示装置３からの出射光の偏光方向が９０°になった時である。

よって、位相差板２１が１／２波長板の場合には、表示装置３からの出射光の偏光方向が０°になる非装着用角度３４は０°であり、表示装置３からの出射光の偏光方向が９０°回転するための装着用角度３５は４５°となる。この場合には、軸角度変更手段３２は、１／２波長板の軸３１の角度を少なくとも０°〜４５°の範囲で変更できるようにする。

また、位相差板２１が１／４波長板の場合、表示装置３からの出射光の偏光方向が０°になる非装着用角度３４は０°であり、表示装置３からの出射光の偏光方向が９０°回転するための装着用角度３５は２２．５°となる。この場合には、軸角度変更手段３２は、１／４波長板の軸３１の角度を少なくとも０°〜２２．５°の範囲で変更できるようにする。

（３）軸角度変更手段３２の具体的構成は、図２に示すように、
位相差板２１を表示装置３の面に沿って回動する回動ガイド部４１と、
位相差板２１を非装着用角度３４となるように付勢する付勢手段４２と、
付勢手段４２の付勢力に抗して位相差板２１を装着用角度３５となるように回動する回動駆動部４３と、を有するものとすることができる。

ここで、例えば、位相差板２１を表示装置３の表示面よりも大きい円形のものにする。そして、回動ガイド部４１を、円形の位相差板２１を回動自在に保持するガイド枠などとする。付勢手段４２は、位相差板２１を回動するように付勢可能なコイルバネなどとする。この付勢手段４２は、位相差板２１と回動ガイド部４１との間に、装着用角度３５から非装着用角度３４へと角度変更可能となるように介装する。

また、回動駆動部４３は、位相差板２１を位相差板２１の付勢方向とは逆方向へ回動駆動可能なものとする。回動駆動部４３には、例えば、モータやシリンダなどを用いることができる。回動駆動部４３は、位相差板２１と回動ガイド部４１との間に、非装着用角度３４から装着用角度３５へと角度変更可能となるように介装する。

（４）そして、好ましくは、回動駆動部４３は、電磁石５１としても良い。

ここで、回動駆動部４３を電磁石５１とする場合、電磁石５１は、ガイド枠に固定する。そして、位相差板２１の周縁部に、電磁石５１によって吸着される吸着部５２を突設する。

＜作用＞以下、この実施例の作用について説明する。

ヘッドアップディスプレイ装置２は、表示装置３に液晶パネルや有機ＥＬパネルを使用している。液晶パネルや有機ＥＬパネルは、表面に設けた偏光板１１によって、画像４を偏光した光（偏光光）として出射する。液晶パネルや有機ＥＬパネルからの出射光は、図４に示すように、反射部７に対して水平な方向に振動するＳ波や、反射部７に対して垂直な方向に振動するＰ波などに設定することができる。このうち、図５に示すように、Ｓ波は反射部７（この場合は、フロントウィンドウガラス１２などのガラスの傾斜角度に応じた入射角α）での反射率が比較的高く、Ｐ波は反射部７での反射率が比較的低くなる。

一方、運転中に乗員が装着するような偏光サングラス３３は、路面反射を低減するためにＳ波をカットするようになっている（図４参照）。

そのため、図６に示すように、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの表示装置３からの出射光を反射部７での反射率が高いＳ波にすると、偏光サングラス３３を装着した時にヘッドアップディスプレイ装置２の表示がカットされてしまい、暗くなって全く見えなくなってしまう。

反対に、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの表示装置３からの出射光を反射部７での反射率が低いＰ波にすると、反射部７での反射率が低いために、例えば、雪や霧などのように車両１の周辺環境が明るくなっている時に、偏光サングラス３３を装着していない裸眼などの状態であってもヘッドアップディスプレイ装置２の表示が暗くなって見え難くなる。

＜効果＞この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。

（効果１）図７に示すように、表示装置３の表示面上に位相差板２１を配置した。これにより、表示装置３からの出射光の偏光方向を、位相差板２１を用いてＳ波やＰ波に変換することが可能になる。その結果、位相差板２１を用いて表示装置３からの出射光の偏光方向を適宜変更・調整することにより、偏光サングラス３３を装着していない裸眼などの時でも、また、偏光サングラス３３を装着した時でも、ヘッドアップディスプレイ装置２の表示が良く見えるようにすることができる。例えば、位相差板２１の軸３１を図３の角度３６で固定することにより、裸眼などの時と偏光サングラス３３を装着した時の両方でヘッドアップディスプレイ装置２の表示を良く見ることができる。

（効果２）表示装置３に対する位相差板２１の軸３１の角度を変更可能な軸角度変更手段３２を設けるようにしても良い。これにより、軸角度変更手段３２を用いて位相差板２１の軸３１の角度を変更することで、表示装置３からの出射光の偏光方向をＳ波やＰ波に簡単確実に変換することが可能になる。

そして、軸角度変更手段３２を、必要に応じて、図８に示すように、偏光サングラス３３の非装着時に虚像６を視認可能な非装着用角度３４と、偏光サングラス３３の装着時に虚像６を視認可能な装着用角度３５とのどちらかに位相差板２１の軸３１の角度を切り替え可能となるようにしても良い。これにより、偏光サングラス３３の非装着時には位相差板２１を非装着用角度３４側へ回転し、偏光サングラス３３の装着時には位相差板２１を装着用角度３５側へ回転することで、偏光サングラス３３の非装着時および装着時のどちらにおいても虚像６を最も良い状態で視認できるようになり、切り替えも簡単に行うことが可能になる。非装着用角度３４と装着用角度３５との間の切り替えは、スイッチ操作などによって（電磁石５１をＯＮ−ＯＦＦすることなどにより）ワンタッチで行うことができる。

具体的には、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの表示装置３からの出射光をＳ波にする。そして、位相差板２１の軸３１の角度（非装着用角度３４）を０°にすることにより、位相差板２１を通った光がほぼＳ波のままとなる。その結果、反射部７での反射率が最大になる。よって、車両１周辺環境が明るい時でも表示装置３の表示を裸眼などによって最大輝度で視認することができるようになる。

そして、例えば、位相差板２１、例えば、１／２波長板の軸３１の角度（装着用角度３５）を４５°またはその近辺に変更することにより（１／４波長板の場合には２２．５°）、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの表示装置３からの出射光が位相差板２１で９０°回転してＳ波がＰ波に変換される。よって、偏光サングラス３３を装着した状態で、表示装置３の表示を最も良く視認することができるようになる。

なお、位相差板２１の軸３１の角度を変えることによって、反射部７での反射率と偏光サングラス３３の透過率とのバランスが変わるので、装着用角度３５は、Ｐ波とＳ波とがバランス良く混在した状態となるように設定することができる。

また、上記した位相差板２１は、温度によって変換効率が変わることがないので、どのような環境下であっても安定した特性を得ることができる。

（効果３）軸角度変更手段３２は、回動ガイド部４１と、付勢手段４２と、回動駆動部４３とによって構成することができる。これにより、回動駆動部４３をＯＦＦにすると、付勢手段４２の付勢力で位相差板２１が非装着用角度３４となり、回動駆動部４３をＯＮにすると、回動駆動部４３の駆動力によって（付勢手段４２の付勢力に抗して）位相差板２１が装着用角度３５になるので、回動駆動部４３のＯＮ、ＯＦＦによって簡単確実に非装着用角度３４と装着用角度３５とを切り替えることができる。

この際、通常時は、回動駆動部４３がＯＦＦで位相差板２１が非装着用角度３４となるようにし、偏光サングラス３３の装着時には、回動駆動部４３をＯＮにして位相差板２１が装着用角度３５となるようにすることで、切り替えの手間を減らすことができる。

（効果４）回動駆動部４３には電磁石５１を使うことができる。これにより、電磁石５１をＯＦＦにすると、付勢手段４２の付勢力で位相差板２１が非装着用角度３４となり、電磁石５１をＯＮにすると、電磁石５１の磁力によって（吸着部５２が電磁石５１に吸着されることで）位相差板２１が装着用角度３５となるようにできるので、電磁石５１のＯＮ、ＯＦＦによって簡単確実に非装着用角度３４と装着用角度３５とを切り替えることが可能となる。また、電磁石５１を用いることで、機械的な可動部分が少なくなるので、機械的な故障を減らすことができる。

２ヘッドアップディスプレイ装置
３表示装置
４画像
５運転席
６虚像
７反射部
１１偏光板
２１位相差板
３１軸
３２軸角度変更手段
３３偏光サングラス
３４非装着用角度
３５装着用角度
４１回動ガイド部
４２付勢手段
４３回動駆動部
５１電磁石

Claims

表面に偏光板を有する表示装置と、
該表示装置の画像を運転席の前方に虚像として表示可能な反射部と、を備えたヘッドアップディスプレイ装置において、
前記表示装置の表示面上に、前記表示装置からの出射光の偏光方向を変換可能な位相差板を配置し、
前記表示装置に対する前記位相差板の軸の角度を変更可能な軸角度変更手段を備え、
該軸角度変更手段は、偏光サングラスの非装着時に前記虚像を視認可能な非装着用角度と、前記偏光サングラスの装着時に前記虚像を視認可能な装着用角度との間で前記位相差板の軸の角度を変更可能であり、
前記軸角度変更手段は、
前記位相差板を前記表示装置の面に沿って回動する回動ガイド部と、
前記位相差板を前記非装着用角度となるように付勢する付勢手段と、
該付勢手段の付勢力に抗して前記位相差板を前記装着用角度となるように回動する回動駆動部と、を有し、
前記回動駆動部を電磁石としたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。