JP2008076633A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より小さな電力消費で表示を行うことが可能な車両用表示装置を提供する。
【解決手段】ダッシュボードの内部に導入路２６を配置して外光１４を導入し、供給される外光量を検知する光量検知手段１７と、この光量検知手段によって検知される外光量がしきい値以下である場合に、前記導入路に補助的に光を供給するための補助光源２２とを備えることにより、効率的に外光を利用し透過型液晶パネルにより表示を行う車両用ヘッドアップディスプレイを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源により供給される光を利用して表示を行う表示器を備える表示装置に関する。

近年、車両において使用される表示装置として、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が使用されるケースが多くなっている。ＨＵＤは、運転者が走行方向から視線を外すことなく運転情報を見ることができるもので、通常、運転情報はフロントウインドシールドの外側の前方視野内に虚像として結像させる。
図１１は、特許文献１に開示されているＨＵＤの構成を示す。ＨＵＤは、透過型液晶パネル１を備えており、この液晶パネル１は車両のフロントウインドシールド２の下縁部から車室内下方へ延出するインストルメントパネル３の裏面側に鉛直状に取り付けられている。液晶パネル１の背面側にはキセノンランプ、ハロゲンランプ管等からなる光源４が設けられており液晶パネル１に向けて光を照射する。

また、液晶パネル１の表示面側には反射鏡５が配設されている。この反射鏡５は、凹面状の反射面でインストルメントパネル３の上方の開口部６に装着した透明の防塵カバー７及び液晶パネル１の双方を臨むように、防塵カバー７の直下に前方に傾斜して配設されている。なお、反射鏡５、は波長選択性を有するホログラムにより構成されており、液晶パネル１の映像光に対応した波長の光は反射させ、他の波長の光は透過させる特性となっている。
そして、反射鏡５は液晶パネル１の表示情報を、図１に示すように虚像８として形成し、この虚像８をフロントウインドシールド２の内表面上に点２ａを中心に結像させる。これによりフロントウインドシールド２は、反射鏡５からの入射光を運転者９の眼に入射させる。その結果、運転者９はフロントウインドシールド２の前方にて液晶パネル１の表示情報を虚像８として視認することができる。
特開２００６−２１９０７７号公報

しかしながら、上記のような形態のＨＵＤを昼間などに表示させる場合、光源４の光量には、外光並みの明るさが必要となる。そのため、消費電力が大きくなり、容量が限られている車両のバッテリを電源とする場合には、その消耗が問題となる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より少ない電力消費で表示を行うことが可能な表示装置を提供することにある。

請求項１記載の表示装置によれば、導入路を介して供給される外光を利用することで表示器による表示を行うので、表示用の主光源を用いる必要がなくなる。従って、より少ない電力消費で表示を行うことができる。

請求項２記載の表示装置によれば、光量検知手段によって検知される外光量がしきい値以下である場合は、補助光源により導入路に補助的に光を供給するので、例えば天候や時間帯により外光量が不足している状況下でも、表示器による表示を視認させることができる。また、補助光源は、あくまでも外光量の不足分を補うために補助的に使用されるので、電力消費は従来構成よりも低減される。

請求項３記載の表示装置によれば、補助光源によって導入路に光を供給する場合に、制御手段は、電源電圧レベルの低下度合いに応じて供給する光量を低下させるので、補助光源を使用する場合でも電源の消耗を極力抑制することができる。

請求項４記載の表示装置によれば、光量検知手段によって検知される外光量がしきい値以下である場合に、制御手段は、表示器における光の透過量若しくは反射量を制御するので、外光量が少しだけ不足しているような場合は、補助光源を使用することなくその不足を補うことができる。

請求項５記載の表示装置によれば、表示器に透過型液晶パネルを使用するので、導入路に導入した外光を液晶パネルに透過させて表示を行うことができる。
請求項６記載の表示装置によれば、表示器に反射型液晶パネルを使用するので、導入路に導入した外光を液晶パネルに反射させて表示を行うことができる。

請求項７記載の表示装置によれば、表示器に半透過型液晶パネルを使用するので、光学系の構成に応じて、導入した外光を反射，或いは透過させて表示を行うことができる。
請求項８記載の表示装置によれば、表示器にＤＭＤを使用するので、各画素に対応して形成されているマイクロミラーに導入した外光を反射させて表示を行うことができる。

請求項９記載の表示装置によれば、車両に搭載することでヘッドアップディスプレイとして使用するので、車両のバッテリを電源として表示を行う場合にバッテリの消耗を極力抑制することができる。

（第１実施例）
以下、本発明の表示装置を、車両用のＨＵＤに適用した場合の第１実施例について図１乃至図３を参照して説明する。図３は、車室内のフロント部分を概略的に示すもので、表示装置１１本体は、従来構成と同様にダッシュボード１２の内部に配置されている。但し、本発明の表示装置１１は、フロントウインドシールド１３を介して車室内に入射する外光１４を光源として利用するようになっている。そのため、ダッシュボード１２の上方には、外光１４を取り入れるための開口１５が設けてあり、その開口１５を介して入射した外光１４は、表示装置１１の内部に導入される。

図１は、表示装置１１の光学系を概略的に示す図である。表示装置１１に導入された外光１４は、先ず、ビームスプリッタ（若しくは、ダイクロイックミラーでも良い）１６によりその一部が分光されて光量計（光量検知手段）１７に導入され、光量が検知される。光量計１７の検知信号は、制御回路（制御手段）１８に与えられている。ビームスプリッタ１６を介した外光１４は、ダイクロイックプリズム１９及び集光レンズ２０を経て反射板（ダイクロイックミラー等）２１に到達する。

ダイクロイックプリズム１９には、補助用の光源２２（光源４と同様の構成）によって照射された光が入射されるようになっており、必要に応じて、外光１４のみでは不足する光量を補うことが可能となっている。また、外光１４が利用できない夜間においては、専ら光源２２が使用されることになる。その光源２２の光量調整は、制御回路１８によって行なわれる。

反射板２１により反射された外光１４は、透過型の液晶パネル（ＬＣＤ：但しバックライトレスのもの，表示器）２３を透過し、投射レンズ２４を介してウインドシールド１３の内面側に貼付されているハーフミラー（若しくは、ホログラム）２５に投射される。そして、ハーフミラー２５で反射された液晶パネル２３の表示は、運転者の眼に入射して認識される。斯様な光学系を構成することで外光１４を利用した表示を行うことができ、反射型のＨＵＤが構成されている。

尚、以上の構成において、ビームスプリッタ１６，ダイクロイックプリズム１９及び集光レンズ２０が配置されている経路が、外光１４の導入路２６となっている。そして、この場合、導入路２６を経由して得られる外光１４の光量は、開口１５の大きさや、集光レンズ２０の径や配置などの条件に応じて変化する。

また、天候や時間帯などによっては外光１４の光量が不足し、液晶パネル２３の表示を十分に視認することができない場合も想定される。そこで、制御回路１８は、図２に示す処理を行なうようになっている。液晶パネル２３による表示を行う場合（「スタート」）、制御回路１８は、光量計１７の検知信号を参照し、その時点での外光１４の光量を読み取る（ステップＳ１）。そして、その光量が表示を行うのに十分か否かを判断し（ステップＳ２）、十分であれば（「ＹＥＳ」）、光源２２によるアシストは「無し」の設定として（ステップＳ３）、光源２２並びに液晶パネル２３の設定を行う（ステップＳ４）。
ステップＳ４における「設定」とは、光源２２のＯＮ／ＯＦＦやＯＮ時の光量調整、また、液晶パネル２３における光の透過量の調整である。そして、液晶パネル２３の表示が終了するまで（ステップＳ５，「ＮＯ」）ステップＳ１に戻って上記の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ２において、外光１４の光量が不十分と判断すると（「ＮＯ」）、制御回路１８は、外光１４の不足分が光源２２によるアシストを必要とするレベルか（第１しきい値以下か）、或いは、液晶パネル２３における透過量の調整で間に合うレベルか（第２しきい値以下か）を判断する（ステップＳ６）。尚、（第１しきい値）＜（第２しきい値）に設定されている。光源２２のアシストが必要であれば、その旨の設定を行い（ステップＳ７）ステップＳ４に移行する。また、液晶パネル２３での調整で十分であれば、図示しないシャッタの開度を制御して透過量を増加するように設定してから（ステップＳ８）ステップＳ４に移行する。

以上のように本実施例によれば、ダッシュボード１２の内部に配置した導入路２６を介して外光１４を導入し、その外光１４を利用することで、透過型液晶パネル２３の表示をウインドシールド１３に投射して表示を行う車両用のＨＵＤを構成した。従って、表示用の主光源を用いる必要がなくなり、電力消費をより低減することができる。また、車両のバッテリの消耗を極力抑制することができる。
そして、光量計１７によって検知される外光量が第１しきい値以下である場合は、補助用の光源２２により導入路２６に補助的に光を供給するので、例えば天候や時間帯により外光量が不足している状況下でも、液晶パネル２３による表示を視認させることができる。また、光源２２は、あくまでも外光量の不足分を補うために補助的に使用されるので、電力消費は従来構成よりも低減することができる。また、外光量が第２しきい値以下である場合は、液晶パネル２３における光の透過量を制御するので、外光量が少しだけ不足しているような場合は、光源２２を使用することなくその不足を補うことができる。

（第２実施例）
図４及び図５は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施例の表示装置２７では、第１実施例で使用した透過型液晶パネル２３に替えて、反射型液晶パネル（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal On Silicon）２８を用いている。その液晶パネル２８は、第１実施例における反射板２１に相当する位置に配置されており、導入路２６に導入された外光１４は、液晶パネル２８に直接入射するとその内部の反射板により反射され、液晶パネル２８の表示光がハーフミラー２５に照射される。

そして、制御回路１８Ａは、液晶パネル２８における反射率を調整可能となっている。また、図５は図２相当図であるが、ステップＳ８に替えて、液晶パネル２８の反射率を増加させる処理ステップＳ９を実行するようになっている。
以上のように第２実施例によれば、反射型液晶パネル２８を使用して表示装置２７を構成するので、導入路２６に導入した外光１４を液晶パネル２８に反射させて表示を行うことができる。

（第３実施例）
図６は本発明の第３実施例を示すものであり、第２実施例と異なる部分のみ説明する。第３実施例の表示装置２９は、第２実施例と同様に反射型液晶パネル２８を用いるが、その液晶パネル２８の表面側にはビームスプリッタ３０が配置されている。導入路２６を経由した外光１４はビームスプリッタ３０に入射され、そこで分光された光が液晶パネル２８に入射する。そして、液晶パネル２８で反射された光がビームスプリッタ３０を経由してハーフミラー２５に向うようになっている。
以上のように第３実施例によれば、第２実施例の表示装置２７に比較して、光学系を構成するための各要素の配置に自由度を持たせることができる。

（第４実施例）
図７は本発明の第４実施例を示すものであり、第２実施例と異なる部分のみ説明する。第４実施例の表示装置３１は、第２実施例の反射型液晶パネル２８に替えて、半透過型液晶パネル３２を用いている。そして、導入路２６Ａではダイクロックプリズム１９（並びに光源２２）が除去されており、除去された光源２２は液晶パネル３２の裏面側に配置されている。

従って、導入路２６Ａに導入された外光１４は、液晶パネル３２に表面側より入射して反射される。また、外光１４の光量が不足しており、制御回路１８Ａが光源２２によりアシストを行う場合は、光源２２は、液晶パネル３２の裏面側より光を照射し、その光は液晶パネル３２を透過して外光１４の反射光と合流するようになっている。
以上のように第４実施例によれば、表示装置３１を半透過型液晶パネル３２を用いて構成したので、光源２２を液晶パネル３２の裏面側に配置して、光量が不足する場合にアシストさせることができる。

（第５実施例）
図８は本発明の第５実施例を示すものであり、第３，第４実施例と異なる部分のみ説明する。第５実施例の表示装置３３は、第３，第４実施例の構成を組み合わせたもので、第３実施例の反射型液晶パネル２８を半透過型液晶パネル３２に置き換え、且つ、ダイクロックプリズム１９並びに光源２２の配置は、第４実施例と同様としたものである。
以上のように構成された第５実施例によれば、第３，第４実施例と同様の効果を得ることができる。

（第６実施例）
図９は本発明の第６実施例を示すものであり、第２実施例と異なる部分のみ説明する。第６実施例の表示装置３４は、第２実施例の反射型液晶パネル２８を、ＤＭＤ（表示器）３５に置き換えたものである。ＤＭＤ３５は、各画素毎に形成配置したマイクロミラーの傾斜角を変化させることで、各画素に対して照射した光の反射方向を変化させ、表示を行う表示器である。従って、液晶パネル２８と同様な反射型の表示器であるから、第２実施例と同様の光学系をＤＭＤ３５にも適用することができる。

（第７実施例）
図１０は本発明の第７実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分のみ説明する。第７実施例の表示装置３６は、上記の実施例のようにＨＵＤを構成するものとは異なり、車両に搭載されるナビゲーション装置３７に組み込まれる透過型液晶パネル３８の表示を行うために外光を利用するものである。

ナビゲーション装置３７は、ダッシュボード１２に組み込まれており、導入路２６は、ナビゲーション装置３７に対してその後方側（図１０中左方側）に外光１４を導入する。外光１４は、ミラー３９で反射されて略水平な方向となり、ナビゲーション装置３７の前面（図１０中右方）に配置されている液晶パネル３８を透過する。またこの場合、制御回路４０もナビゲーション装置３７の一部として構成されており、液晶パネル３８における透過量の調整を行なうと共に、液晶パネル３８の表示自体の制御も行うようになっている。
以上のように第７実施例によれば、ダッシュボード１２に組み込まれたナビゲーション装置３７を構成する液晶パネル３８に、外光１４を導入して表示を行うようにしたので、ユーザが液晶パネル３８を直視する形態の表示にも、本発明を適用することができる。

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
第１実施例において、透過型液晶パネル２３は、集光レンズ２０と反射板２１との間に配置しても良い。
光源２２によるアシストを行う場合は、例えば、制御回路１８が車両のバッテリ電圧を監視し（電圧監視手段）、その電圧レベルが低下するのに応じて導入路２６に供給する光量を低下させるようにしても良い。斯様に構成すれば、光源２２を使用する場合でもバッテリの消耗を極力抑制することができる。

集光レンズ２０や投射レンズ２４は、必要に応じて配置すれば良い。
表示装置が、常に周囲が明るい場所で使用することが前提である場合、光源２２によるアシストは不要である。
また、外光１４の光量を検知してアシストする必要がなければ、光量計１７を削除しても良い。
車両用のヘッドアップディスプレイに限ることなく、その他の設置型表示装置に適用しても良い。また、例えば、携帯可能な機器に組み込まれる表示装置に適用しても良い。

本発明を車両用のヘッドアップディスプレイに適用した場合の第１実施例であり、表示装置の光学系を概略的に示す図 制御回路による制御内容を示すフローチャート 車室内のフロント部分を概略的に示す縦断側面図 本発明の第２実施例を示す図１相当図 図２相当図 本発明の第３実施例を示す図１相当図 本発明の第４実施例を示す図１相当図 本発明の第５実施例を示す図１相当図 本発明の第６実施例を示す図１相当図 本発明を車両用のナビゲーション装置に適用した場合の第７実施例を示す図１相当図 従来のＨＵＤの構成を示す図

符号の説明

図面中、１１は表示装置、１４は外光、１７は光量計（光量検知手段）、１８は制御回路（制御手段）、２２は光源（補助光源）、２３は透過型液晶パネル（表示器）、２６は導入路、２７は表示装置、２８は反射型液晶パネル（表示器）、２９，３１は表示装置、３２は半透過型液晶パネル（表示器）、３３，３４は表示装置、３５はＤＭＤ（表示器）、３６は表示装置を示す。

Claims (9)

1. 光源により供給される光を利用して表示を行う表示器を備える表示装置において、
   外光を取り込んで前記表示器に導入するための導入路を備え、
   前記導入路を介して供給される外光を利用することで、前記表示器による表示を行うことを特徴とする表示装置。
2. 前記導入路を介して供給される外光量を検知する光量検知手段と、
   この光量検知手段によって検知される外光量がしきい値以下である場合に、前記導入路に補助的に光を供給するための補助光源とを備えることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記補助光源に供給される電源の電圧レベルを監視する電圧監視手段と、
   前記補助光源によって補助的に光を供給する場合は、前記電圧レベルの低下度合いに応じて、前記補助光源の光量を低下させる制御手段とを備えることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
4. 前記導入路を介して供給される外光量を検知する光量検知手段と、
   この光量検知手段によって検知される外光量がしきい値以下である場合に、前記表示器における光の透過量若しくは反射量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の表示装置。
5. 前記表示器として、透過型液晶パネルを使用することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の表示装置。
6. 前記表示器として、反射型液晶パネルを使用することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の表示装置。
7. 前記表示器として、半透過型液晶パネルを使用することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の表示装置。
8. 前記表示器として、ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）を使用することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の表示装置。
9. 車両に搭載され、ヘッドアップディスプレイとして使用されることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の表示装置。

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