JPWO2020158602A1 - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

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する。表示パネル１０を視認する視認者の状態を撮像可能であって、表示パネル１０の背後側に配置される撮像手段５１と、赤外光を視認者に向けて照射するように表示パネル１０の背後側に配置される赤外線照射部５２と、可視光を表示パネル１０へと導くように表示パネル１０の背後側に配置される光学部材６０（プリズムシート６１及び光拡散シート６２）とを備え、光学部材６０（プリズムシート６１及び光拡散シート６２）には、撮像手段５１及び赤外線照射部５２に対応する箇所に欠落部６１ａ、６２ａが設けられている。

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する視認者の状態を撮像可能であって、前記視認者側とは反対側となる前記表示手段の反視認者側に配置される撮像手段と、赤外光を前記視認者に向けて照射する赤外線照射部と、前記表示手段の前記反視認者側に配置される光学部材と、前記光学部材に照明光を供給する光源とを備え、前記光学部材には、前記撮像手段に対応する箇所に欠落部もしくは貫通孔部が設けられていることを特徴とする。

また本発明は、前記赤外線照射部は、前記表示手段の前記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、前記光学部材は、複数個設けられてい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、前記表示手段を介して前記視認者側に向けて照射され、前記視認者を照射後の前記赤外光は、前記表示手段を経て前記撮像手段に入射可能となっていることを特徴とする。

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。 図１のＣ−Ｃ断面図。 同実施形態によるカメラモジュールと光学部材との位置関係を模式的に示す平面図。 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。 本発明の第２実施形態によるカメラモジュールと光学部材との位置関係を模式的に示す平面図。 本発明の第３実施形態による車両用表示装置の断面図。 本発明の第４実施形態による車両用表示装置の断面図。

（第１実施形態）以下、図１〜図６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４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）を表示する表示パネル（表示手段）１０と、この表示パネル１０の背後側に位置する回路基板２０と、この回路基板２０の前方側に実装された複数個の光源３０と、表示パネル１０の前方側を覆う保護部材４０と、車両の運転席に着座する運転者Ｅ（以下、視認者Ｅとも言う）を監視するカメラモジュール５０と、表示パネル１０と光源３０との間に配置される光学部材６０と、回路基板２０とカメラモジュール５０と光学部材６０とを収容する筐体７０と、保護部材４０の外縁部を隠蔽するインストルメントパネル（インパネ）８０とから主に構成されている。

表示パネル１０は、例えば一対の絶縁基板（ガラス基板）間に液晶を封入した液晶セルの表裏面に表側偏光板、後側偏光板が各々貼り付けられた周知の液晶表示パネルを適用することができる。

また、表示パネル１０は、視認者Ｅが直視可能な平坦な表示面１１を有し、この表示面１１に前記車両情報が表示される。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１２が表示面１１に視覚情報として表示された例を示している。

回路基板２０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基板であり、表示パネル１０の表示制御や光源３０の点灯制御を行うとともに、カメラモジュール５０（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２１と、光源３０と、抵抗、コンデンサ等の各種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２０は、フレキシブル配線板（図示省略）を用いて表示パネル１０と電気的に接続される。また、回路基板２０には、表示パネル１０の下側中央において、後述する欠落部と略同一形状の切欠部２２が設けられている。

光源３０は、適宜色の光を発する複数個のチップ型発光ダイオードを適用することができ、光学部材６０に向けて光（可視光）を発する（供給する）発光体である。

保護部材４０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。この保護部材４０の後面側周縁には遮光部４１が形成されている。遮光部４１は、例えば黒色の印刷層によって形成されている。なお、保護部材４０は透光性の接着剤によって表示パネル１０と接合してもよく、さらには前方側となる保護部材４０の最表面はフラットな平坦面ではなく前方側に向けて凸となる曲面形状（湾曲形状）でもよい。

カメラモジュール５０は、運転席に着座する視認者Ｅの顔を撮像し、視認者Ｅの顔の動作等から視認者Ｅの状態（挙動）を検知するものであり、表示パネル１０の下側中央に対応する位置であって、表示パネル１０の背後側に配置される。

このように、本例の場合、カメラモジュール５０は（表裏面に表側偏光板、裏側偏光板が貼られた）表示パネル１０の背後側に配置され、前方側からは視認不可能な状態となるので、カメラモジュール５０の存在が目立ちにくくなり、車両用計器Ｄの商品性（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５０は、表示パネル１０を視認する視認者Ｅの状態を撮像可能である撮像手段５１と、赤外光（近赤外光）を視認者Ｅに向けて照射する赤外線照射部５２とを有し、撮像手段５１と赤外線照射部５２とが一体となるように設けられる。

撮像手段５１は、近赤外領域に感度を持つカメラであり、表示パネル１０の前記下側中央に対応する位置であって、表示パネル１０の背後側に配置される。

赤外線照射部５２は、赤外光を視認者Ｅに向けて照射するように表示パネル１０の背後側に配置される。赤外線照射部５２は、表示パネル１０の板面方向において、撮像手段５１を挟むように撮像手段５１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。

光学部材６０は、前記照明光（可視光）を表示パネル１０へと導くように表示パネル１０の背後側に配置される。光学部材６０は、複数個設けられ、本例の場合、プリズムシート６１と光拡散シート６２とで光学部材６０が構成されるものとする。

ここで、プリズムシート６１と光拡散シート６２との位置関係に着目すると、背後側から前方側に向かうに従って、プリズムシート６１、光拡散シート６２の順に積層配置される。

プリズムシート６１は、光を一方向に集光して輝度を向上する役割を果たすものであり、集光機能を有する複数個のプリズムが配列された光学シートである。光源３０から発せられる光は、このプリズムシート６１によって所定の方向（プリズムシート６１のシート面に対して略直交する方向）に揃えられ、効率的な光照射が行われ、結果として輝度向上が図られる。

そして、光学部材６０の一構成部品であるプリズムシート６１には、図５に示すように撮像手段５１及び赤外線照射部５２（つまりカメラモジュール５０）に対応する箇所に欠落部６１ａが設けられている。欠落部６１ａは、表示パネル１０の前記下側中央に対応する部分を、略コの字形に切り欠くことで得られる切り欠き部として構成される。

また、光拡散シート６２は、プリズムシート６１から照射される光（可視光）光を拡散して均一化する役割を果たすものである。光拡散シート６２としては、例えば光透過性の樹脂フィルム中に光拡散粒子を分散した光学フィルム等を採用することができる。

また、本例の場合、光拡散シート６２は、その外形形状がプリズムシート６１の外形形状と略一致している。つまり、このことは、光学部材６０の一構成部品である光拡散シート６２には、撮像手段５１及び赤外線照射部５２（つまりカメラモジュール５０）に対応する箇所に（欠落部６１ａに連通するような）欠落部６２ａが設けられていることを意味する。欠落部６２ａは、表示パネル１０の前記下側中央に対応する部分を略コの字形に切り欠くことで得られる切り欠き部として構成される。

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。また、筐体７０は、回路基板２０の背後側を覆う底壁部７１と、表示パネル１０の側方を囲む周壁部７２とを有し、底壁部７１にはカメラモジュール５０を包囲するような略コの字状の仕切壁７３が設けられている。

インストルメントパネル８０は、例えば黒色（遮光性）の合成樹脂材料によって形成され、主に保護部材４０の外縁部を覆うものである。インストルメントパネル８０は、前記車両情報を視認者Ｅ側から視認可能とするための開口壁８１を有する。

以上の各部により、車両用計器Ｄが構成される。このような構成において、赤外線照射部５２から照射される赤外光は、表示パネル１０を介して（つまり表示パネル１０及び保護部材４０を通過して）前方側に向けて照射され、視認者Ｅの顔に到達する。

さらに、視認者Ｅ（視認者Ｅの顔）を照射後の赤外光は逆方向（背後側）に反射して表示パネル１０を経て（つまり保護部材４０及び表示パネル１０を通過して）撮像手段５１に入射可能な構成となっている。この結果、撮像手段５１は、赤外光に照らされた視認者Ｅ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。

次に、図６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２１と、表示パネル１０と、光源３０と、撮像手段５１と、赤外線照射部５２とを備える。

制御部２１は、制御部２１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２１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２１は、図示省略した車載ＥＣＵ（Electronic Control Unit）からの情報に基づいて、表示面１１に車速表示部１２等を表示させる処理を実行する。制御部２１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３０を点灯させる処理を実行し、これにより車速表示部１２がバックライト照明される。

また、制御部２１は、撮像手段５１が撮像した画像に基づいて、視認者Ｅの状態を判断する。具体的には、制御部２１は、撮像手段５１が撮像した画像に基づいて、視認者Ｅが眠気を催している状態であるか否か、視認者Ｅが脇見運転をしている状態であるか否か等の視認者Ｅの状態を判断する処理を実行する。

制御部２１は、例えば視認者Ｅ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Ｅ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２１による制御のもと、表示パネル１０の表示面１１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を視認する視認者Ｅの状態を撮像可能であって、表示パネル１０の背後側に配置される撮像手段５１と、赤外光を視認者Ｅに向けて照射するように表示パネル１０の背後側に配置される赤外線照射部５２と、前記照明光（可視光）を表示パネル１０へと導くように表示パネル１０の背後側に配置される光学部材６０（プリズムシート６１及び光拡散シート６２）とを備え、光学部材６０（プリズムシート６１及び光拡散シート６２）には、撮像手段５１及び赤外線照射部５２に対応する箇所に欠落部６１ａ、６２ａが設けられているものである。また、赤外線照射部５２から照射される赤外光は表示パネル１０を介して前方側に向けて照射され、視認者Ｅを照射後の赤外光は表示パネル１０を経て撮像手段５１に入射可能となっているものである。

従って、撮像手段５１と赤外線照射部５２とからなるカメラモジュール５０が、光学部材６０を避けるように表示パネル１０の背後側に配置される構成となるため、表示パネル１０の背後側に光学部材６０が設けられた場合であっても、撮像手段５１が撮像した画像に基づき視認者Ｅの状態を検出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。

例えば上述した第１実施形態では、プリズムシート６１、光拡散シート６２の前記下側中央に切欠部からなる欠落部６１ａ、６２ａを設けたものであったが、これに代えて本発明の第２実施形態として図７に示すようにプリズムシート６１には撮像手段５１及び赤外線照射部５２に対応する箇所に貫通孔部６１ｂを設け、光拡散シート６２には撮像手段５１及び赤外線照射部５２に対応する箇所に（貫通孔部６１ｂに連通するような）貫通孔部６２ｂを設けてもよい。これら貫通孔部６１ｂ、６２ｂは、プリズムシート６１及び光拡散シート６２の前記下側中央にて、表裏を貫通する略矩形の貫通孔として設けられる。

また、上述した第１実施形態では、撮像手段５１と赤外線照射部５２とが一体となっているカメラモジュール５０を採用したものであったが、撮像手段５１と赤外線照射部５２とは一体となっていなくてもよく、赤外線照射部５２は、赤外光を視認者Ｅに向けて照射可能な位置であれば、あらゆる位置に設けることが可能である。

具体的には、本発明の第３実施形態として図８に示すようにインストルメントパネル８０の適宜箇所（例えば開口壁８１）に（１つ以上の）透光部８２を設け、当該透光部８２を通じて赤外光が視認者Ｅに向けて照射されるようにインストルメントパネル８０の内部空間Ｓにて透光部８２に対応させて赤外線照射部５２を配置してもよい。

そして、このようにインストルメントパネル８０の内部空間Ｓに設置される赤外線照射部５２が視認者Ｅに向けて赤外光を照射する構成を採用する場合、光学部材６０（プリズムシート６１及び光拡散シート６２）には、撮像手段５１に対応する箇所に欠落部６１ａ、６２ａ（もしくは貫通孔部６１ｂ、６２ｂ）が設けられることになる。

また、上述した第１実施形態では、２つの光学シート（プリズムシート６１、光拡散シート６２）によって光学部材６０が構成されていたが、前記光学シートの個数は、１つでもよいし３つ以上でもよい。例えば単一の光学シートである光拡散シート６２のみによって光学部材６０を構成してもよいし、プリズムシート６１と光拡散シート６２と２重輝度向上フィルムとしての反射偏光シート（図示省略）とによって光学部材６０を構成してもよい。

この反射偏光シートは、あらゆる方向に振動しながら入射する光（可視光）のうち、特定の偏光方向に振動する光のみ透過させて、他の偏光方向に振動する光は反射する光学シートであり、例えば光拡散シート６２と光源３０との間に介在するように配置され、上述した欠落部６１ａ、６２ａ（あるいは上述した貫通孔部６１ｂ、６２ｂ）に相当する図示省略した欠落部（あるいは貫通孔部）を備える。なお、このように光学部材６０の個数を適宜、変化させた場合において、上述した第３実施形態の構成を適用できることは言うまでもない。

さらに、上述した第１実施形態では、光拡散シート６２の真下に光源３０が位置している構成であったが、これに代えて本発明の第４実施形態として図９に示すように光拡散シート６２の真下に透光性の合成樹脂材料によって形成された略平板状の導光部材９０（後述する特許請求の範囲に記載された光学部材の一例）を配置するとともに、図１中、上側に位置する導光部材９０の一側面部９１に対向するように（複数個の）光源３０を配置してもよい。図９は、第１実施形態にて開示した図４に対応する縦断面図面となっている。

この場合、図１中、上側に位置する周壁部７２の内壁面に回路基板２０と導通接続されたプリント基板９２を配置し、一側面部９１と向かい合うようにプリント基板９２に光源３０が実装される。一方、導光部材９０は、光源３０から光学部材６０へと至る光（可視光）の照明経路中に配置され、その外形形状は、プリズムシート６１や光拡散シート６２の外形形状と略同一形状となっている。つまり、このことは導光部材９０には、欠落部６１ａ、６２ａに対応する位置に欠落部６１ａ、６２ａと同一形状、同一機能を有する欠落部９０ａが設けられることを意味する。

なお、必要に応じて、導光部材９０の後側を向く面に光反射性の高い反射層（図示省略）を形成してもよい。そして、この第４実施形態において、光学部材６０の個数を適宜、変えてもよいし、光学部材６０を廃止してもよいし、もしくは上述した第２実施形態の構成または第３実施形態の構成を適宜組み合わせてもよいことは言うまでもない。

１０ 表示パネル
１１ 表示面
１２ 車速表示部
２０ 回路基板
２１ 制御部
２２ 切欠部
３０ 光源
４０ 保護部材
５０ カメラモジュール
５１ 撮像手段
５２ 赤外線照射部
６０ 光学部材
６１ プリズムシート
６１ａ、６２ａ 欠落部
６１ｂ、６２ｂ 貫通孔部
６２ 光拡散シート
７０ 筐体
８０ インストルメントパネル
８１ 開口壁
８２ 透光部
９０ 導光部材
９１ 一側面部
Ｅ 視認者（運転者）

Claims (4)

1. 車両情報を表示する表示手段と、
   前記表示手段を視認する視認者の状態を撮像可能であって、前記視認者側とは反対側となる前記表示手段の反視認者側に配置される撮像手段と、
   赤外光を前記視認者に向けて照射する赤外線照射部と、
   可視光を前記表示手段へと導くように前記表示手段の前記反視認者側に配置される光学部材とを備え、
   前記光学部材には、前記撮像手段に対応する箇所に欠落部もしくは貫通孔部が設けられていることを特徴とする車両用表示装置。
2. 車両情報を表示する表示手段と、
   前記表示手段を視認する視認者の状態を撮像可能であって、前記視認者側とは反対側となる前記表示手段の反視認者側に配置される撮像手段と、
   赤外光を前記視認者に向けて照射するように前記表示手段の前記反視認者側に配置される赤外線照射部と、
   可視光を前記表示手段へと導くように前記表示手段の前記反視認者側に配置される光学部材とを備え、
   前記光学部材には、前記撮像手段及び前記赤外線照射部に対応する箇所に欠落部もしくは貫通孔部が設けられていることを特徴とする車両用表示装置。
3. 前記光学部材は、複数個設けられている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。
4. 前記赤外線照射部から照射される前記赤外光は、前記表示手段を介して前記視認者側に向けて照射され、
   前記視認者を照射後の前記赤外光は、前記表示手段を経て前記撮像手段に入射可能となっていることを特徴とする請求項２または請求項３記載の車両用表示装置。

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