JP2009258349A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実像と虚像とで異なる表示をすることができ、簡潔に構成できる表示装置の提供。
【解決手段】レーザ１０から発せられたレーザ光は、実線と破線とによって表されるように伝播して、それぞれ違う情報を表示する。すなわち、レーザ光の一部は、スクリーン２０で反射することで、実像としてユーザに視認される。そして反射しなかったレーザ光の一部は、スクリーン２０を透過する。しかし、実線で表されたレーザ光は、遮断板３０によって遮断される。一方、破線で表されたレーザ光は、遮断板３０によって遮断されないので、ウインドシールド４０に到達する。そして、ウインドシールド４０に到達したレーザ光が反射してユーザの目に届くことで虚像が視認され、ＨＵＤの機能が実現される。つまり、スクリーン２０には、実線と破線とで表されたレーザ光が視認されるのに対して、ＨＵＤには破線によって表されたレーザ光のみが視認される。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置に関する。

従来、一つの光源から発せられた光を実像としてユーザに視認させると共に、その実像をガラスに反射させることで、同じ像を虚像としても視認させる装置が知られている（例えば特許文献１）。

この種の装置が車両に搭載されて用いられるときには、その虚像は、ウインドシールドによって表示され、ＨＵＤ（Head Up Display）と呼ばれる。また、実像は、車室内に設けられた計器板として機能するように構成される。

この他に、表示装置としては、ＨＵＤとその他の表示とを別々の光源を用いて行う装置が知られている（例えば特許文献２）。
実開昭６３−１５９３３３号公報 特開平９−１５９９８６号公報

特許文献１の課題は、実像と虚像とで、表示できる情報が同一になってしまうことである。つまり、特許文献１記載の技術では、単一の光源で複数箇所に像を表示することができるけれど、それぞれの箇所において違う像を表示できない。その結果、計器板とＨＵＤとで違う表示をしたくてもできないという課題があった。

一方、特許文献２記載の技術では、計器板とＨＵＤとで違う表示ができるものの、複数の光源が必要なので装置が冗長になって、スペースやコストがかさんでしまうといった課題があった。

本発明は先述した課題を鑑み、実像と虚像とで異なる表示をすることができ、さらには、簡潔に構成できる表示装置の提供を目的とする。

先述した課題を解決するためになされた請求項１に記載の表示装置は、単数の光源と、第一及び第二表示器とを備える。光源は、第一表示器の表面に光を照射するように構成されている。そして、第一表示器は、この光源から自身の表面に照射された光によって、自身の表面に実像を表示する。一方、第二表示器は、第一表示器の表面から裏面へ光源から照射された光が透過することによって第一表示器の裏面に形成される実像が投影される位置に配置され、当該第二表示器の表面に投影された実像によって、当該実像に対応する虚像を表示する。

また、この表示装置は、第一表示器の表面に入射してから第二表示器に到達するまでの光の一部を遮断する遮断手段を備える。これによって本発明では、第一表示器に表示される実像が示す情報の一部のみが、第二表示器に虚像として表示されるようにしている。

本発明によれば、実像と虚像とで異なる表示ができる装置を簡潔に構成できる。従って、スペースやコストがかさんでしまうという先述の課題を解決できる。

また、表示装置は、請求項２に記載のように構成されてもよい。請求項２に記載の表示装置は、単数の光源と、第一及び第二表示器と、実像形成器とを備える。

実像形成器は、光源から発せられた光によって、第二表示器に投影するための実像を形成する。一方、光源は、第一表示器の表面および実像形成器の表面に光を照射するように構成されている。そして、第一表示器は、光源から照射された光によって、自身の表面に実像を表示する。第二表示器は、実像形成器にて形成された実像が投影される位置に配置され、当該第二表示器の表面に投影された実像によって、当該実像に対応する虚像を表示する構成にされる。

請求項２に記載の表示装置によれば、実像と虚像とで異なる表示をすることができると共に、装置を簡潔に構成できて、請求項１に記載の表示装置と同様な効果を得ることができる。

ところで、請求項１に記載の表示装置は、請求項３に記載のように構成されてもよい。請求項３に記載の表示装置は、ヘッドレストを備える席に座るユーザに向けて、像を表示するためのものである。そして、第一表示器の表面で反射してから、ヘッドレストに到達するまでの光の一部を遮断する第二遮断手段を備える。

請求項３に記載の表示装置によれば、上述の席に座るユーザに向けて、第一表示器と第二表示器とで情報が重複しないように、像を表示できる。

以下、図面と共に説明する。図１は、本発明が適用された表示装置１の構成を表すブロック図である。表示装置１は、図１に示すように、レーザ１０、スクリーン２０、遮断板３０、及び、ウインドシールド４０から成る。

レーザ１０は、スクリーン２０に対してレーザ光を照射可能に配置される。そして、レーザ１０は、図示しない制御装置からの制御を受けて、照射する位置を変化させながら、レーザ光をスクリーン２０に対して照射するように構成されている。制御装置は、スクリーン２０に表示させる像に対応した制御信号をレーザ１０に入力する。この制御信号を受けて、レーザ１０は、レーザ光を走査してスクリーンに当該像を形成する。

スクリーン２０に照射されたレーザ光の一部は、スクリーン２０の表面で運転席に向けて反射されて、運転席に座る運転者の目に到達する。つまり、スクリーン２０の表面には、上記像が実像として形成される。そして、この実像としての光が、運転席に座る運転者の目に到達することにより、運転者が計器板による表示を視認する。つまり、スクリーン２０は、計器板の表示画面として機能する。

なお、このスクリーン２０は、スクリーン２０表面に入射した光がスクリーン２０裏面側に透過するように、半透明な材料で構成されている。すなわち、スクリーン２０に照射された光の一部は、上述したように運転者側に反射するが、残りの光は、スクリーン２０内部に進入して、スクリーン２０裏面を抜けるように、伝播する。

従って、この表示装置１においては、スクリーン２０の裏面（運転席に座るユーザの位置の反対側）にも、レーザ１０から発射されたレーザ光によって、実像が形成されることになる。

すなわち、レーザ光の一部がスクリーン２０の表面で反射せず、スクリーン２０の裏面に透過することにより、スクリーン２０の裏面には、表面にできた実像（計器板の像）の反転したものが形成される。また、このスクリーン２０は、自身の裏面に形成された実像がウインドシールド４０に投影されるように、配置されている。

ただし、この表示装置１においては、スクリーン２０の裏面にできた実像の全てが投影されるわけではない。なぜなら、遮断板３０が備えられているからである。遮断板３０は、レーザ光がほとんど透過できない板状部材で構成されている。そして、スクリーン２０の裏面の一部を覆い隠して、スクリーン２０を透過した光の一部を遮断するように設けられている。

つまり、遮断板３０は、スクリーン２０の裏面からウインドシールド４０に到達するまでの光の一部を遮断して、スクリーン２０を透過した当該光の一部がウインドシールド４０に到達しないようにする。従って、スクリーン２０の裏面にできた実像の一部のみがウインドシールド４０に投影されることになる。

つまり、ウインドシールド４０には、裏面に形成された実像のうち、遮断板３０によって覆い隠されていないものが投影されることになる。このように構成されることで、ウインドシールド４０は、スクリーン２０が表示する像の一部のみを表示するＨＵＤとして機能する。このようにして、スクリーン２０に表示された情報の一部のみを、虚像によって運転席に座るユーザに視認させる。

図２は、図１に示す表示装置１においてレーザ１０から発射されるレーザ光の経路を矢印によって模式的に表したものである。この図では、レーザ１０から発せられたレーザ光を、実線と破線とによって表現する。具体的に、実線は、ウインドシールド４０に表示させずスクリーン２０にのみ表示させる像を構成するレーザ光の経路を示すものである。そして、破線は、スクリーン２０及びウインドシールド４０の両者に表示させる像を構成するレーザ光の経路を示すものである。

図２に示すように、レーザ１０から発射されるレーザ光の一部は、スクリーン２０で反射することで、実像としてユーザに視認される。そして、反射しなかった各レーザ光の一部は、スクリーン２０を透過する。しかし、実線で表されたレーザ光は、遮断板３０によって遮断される。一方、破線で表されたレーザ光は、遮断板３０によって遮断されないので、ウインドシールド４０に到達する。そして、ウインドシールド４０に到達したレーザ光が反射してユーザの目に届くことで虚像が視認される。このようにしてＨＵＤの機能が実現される。

つまり、スクリーン２０によっては実線と破線とで表されたレーザ光が視認されるのに対して、ＨＵＤによっては破線によって表されたレーザ光のみが視認される。

図３（ａ）に、スクリーン２０を裏面から見た図、図３（ｂ）に、図３（ａ）に示すスクリーン２０の下面図を示す。図３に示されているように、スクリーン２０の裏面の一部には、遮断板３０が貼り付けられている。

そして、レーザ１０は、以下の動作が実現可能なように配置され、構成されている。その動作とは、図２と共に説明した実線に相当するレーザ光を、裏側に遮断板３０があって透過光が遮断される端寄りの領域に照射すると共に、破線に相当するレーザ光を、裏側に遮断板３０がなくて透過光が遮断されない中央付近の領域に照射する動作である。このような動作によって先述したような、スクリーン２０において視認される情報の一部に対応する像が、ＨＵＤとして視認される。

図４に、ユーザが視認する像の具体例を表す。図４（ａ）はＨＵＤ、図４（ｂ）はスクリーン２０によって視認される様子を表している。図４（ａ）には速度計のみが表示されている。一方、図４（ｂ）には速度計に加えて、燃料計および水温計が表示されている。

図４（ａ）に示すように、ＨＵＤに燃料計および水温計が表示されない理由は、図３で説明したように、これらの情報を表示する光が、遮断板３０によってスクリーン２０を透過した後に遮断されるからである。

すなわち、燃料計および水温計の像を構成するレーザ光（図３において実線で示されるレーザ光）が照射されるスクリーン２０の両端側に、遮断板３０が設けられているのに対し、速度計の像を構成するレーザ光（図３において破線で示されるレーザ光）が照射されるスクリーン２０の中央部に、遮断板３０が設けられていないためである。

本実施例の表示装置１は、上述した構成により、一つの光源によって複数の実像および虚像による表示をしつつ、実像と虚像とで異なる情報を表示する。

［変形例１］
図５は、表示装置２のブロック図である。表示装置２の表示装置１との違いは、遮断板３５を備えることである。図６（ａ）に、スクリーン２０を裏面（運転席に座るユーザの反対側）から見た図、図６（ｂ）に、図６（ａ）に示すスクリーン２０の下面図を示す。図６に示されているように、スクリーンの裏面の一部には、遮断板３０が貼り付けられている。そして、遮断板３５は、レーザ１０と、運転席のヘッドレストとの間に設けられ、レーザ１０は、遮断板３５と、スクリーン２０との間に設けられている。

このようにして遮断板３５を設けている理由は、レーザ１０の存在を運転席から隠すため、および、スクリーン２０によって反射したレーザ光の一部を遮断して、当該レーザ光により形成される像の一部を、運転席から視認不可能にするためである。

すなわち、表示装置２によれば、上述の構成によって、スクリーン２０によって反射した破線で表されるレーザ光を遮断できる。さらに、運転席に座っているユーザからレーザ１０を隠すことができて、車両のインテリアとして好ましい設計ができる。

図７に、表示装置２による表示の具体例を示す。図７（ａ）はＨＵＤ、図７（ｂ）はスクリーン２０による表示を表している。図７（ａ）には速度計が左の方に表示されている。一方、図７（ｂ）には、燃料計および水温計が右の方に表示されている。

ＨＵＤによる表示が左の方にされるのは、運転席から見て右の方に遮断板３０がスクリーン２０に貼り付けられているからである。また、スクリーン２０による表示が右の方にされるのは、運転席から見て左の方に遮断板３５が設けられているからである。

本変形例の表示装置２によれば、このように、ＨＵＤとスクリーン２０とに表示される情報が重複しないようにすることができる。

［変形例２］
図８は、表示装置３のブロック図である。表示装置３の表示装置１との違いは、鏡５０及び鏡６０を備えることである。鏡５０は、スクリーン２０の裏面に形成された実像を反射する。そして、鏡６０は、鏡５０が反射した実像を反射する。そして、鏡６０によって反射した実像がウインドシールド４０に投影されることで、運転席に座るユーザは虚像が視認できる。このようにしてＨＵＤの機能が実現される。このように構成されることで、光学系の設計の自由度が上がる。なお、鏡の数が奇数だと実像と虚像とが反転してユーザに視認されるので、偶数が望ましい。

［変形例３］
図９は、表示装置４のブロック図である。表示装置４の表示装置１との違いは、遮断板３０に替えて遮断板３１を備えること、及び、スクリーン７０を備えることである。遮断板３１は、スクリーン２０の裏面を全面に渡り覆い隠す。従って、スクリーン２０の裏面に形成される実像は、ウインドシールド４０に投影されることがない。

また、本変形例３においては、レーザ１０が、図示しない制御装置に制御されて、スクリーン２０に対してレーザ光を照射する他、スクリーン７０に対してもレーザ光を照射する。この際、レーザ１０は、制御装置に制御されてレーザ光を走査し、スクリーン２０に表示させる像に対応するレーザ光のパターンをスクリーン２０に照射する。そして、ＨＵＤに表示させる像に対応するレーザ光のパターンを、スクリーン７０に照射する。

例えば、スクリーン２０に、図７（ｂ）に示すような燃料計および水温計の像に対応するレーザ光のパターンを、スクリーン２０に照射し、図７（ａ）に示すような速度計の像に対応するレーザ光のパターンを、スクリーン７０に照射する。

一方、スクリーン７０は、レーザ１０によって表面にレーザ光が照射されて、表面および裏面に実像を表示する。

このスクリーン７０は、裏面にできた実像がウインドシールド４０に投影されるように配置されていると共に、運転席に座るユーザはこの実像が視認できないように配置されている。そして、スクリーン７０の裏面に表示された実像が、ウインドシールド４０に投影されることで、ウインドシールド４０には、レーザ１０から発射されたレーザ光による像が、運転席を座るユーザに対して虚像として表示される。このようにして、運転席に座るユーザは虚像が視認でき、ＨＵＤの機能が実現される。

つまり、この変形例３によっても、スクリーン２０とＨＵＤとで表示する情報が重複しないようにすることができる。なお、スクリーン７０は、スクリーン２０と同一材料である。

［その他］
上述の実施例では、光源としてレーザ１０を用いた。しかし、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。例えば、光源として、レーザの替わりにプロジェクタを用いても良い。

その他、遮断板を、液晶パネルによって構成しても良い。また、表示器を透明なＥＬ（Electroluminescence）や透明なＶＦＤ（Vacuum Fluorescent Display）によって構成しても良い。また、実像および虚像の組み合わせではなく、虚像同士の組み合わせでも良い。

また、運転席に座っているユーザと助手席に座っているユーザとで、視認できる情報が異なるように構成しても良い。この他、変形例３において、スクリーン７０の表面にできた実像をウインドシールド４０に投影するようにしても良い。

最後に特許請求の範囲と実施例との記載の対応関係を説明する。請求項１は、実施例１及び変形例２に対応する。請求項２は変形例３に対応する。請求項３は変形例１に対応する。

表示装置１の概略構成を示すブロック図である。 表示装置１におけるレーザ光の経路を模式的に表した図である。 遮断板３０がスクリーン２０に配置される様子を表した図である。 ＨＵＤ（ａ）及びスクリーン２０（ｂ）に情報が表示される様子を表した図である。 表示装置２におけるレーザ光の経路を模式的に表した図である。 遮断板３０及び遮断板３５、並びに、スクリーン２０及びレーザ１０の位置関係を表した図である。 ＨＵＤ（ａ）及びスクリーン２０（ｂ）に情報が表示される様子を表した図である。 表示装置３におけるレーザ光の経路を模式的に表した図である。 表示装置４におけるレーザ光の経路を模式的に表した図である。

符号の説明

１、２、３、４…表示装置、１０…レーザ、２０、７０…スクリーン、３０、３１、３５…遮断板、４０…ウインドシールド、５０、６０…鏡

Claims (3)

1. 光を発する単数の光源と、
   前記光源から発せられた光によって、像を表示する第一表示器および第二表示器と、
   を備える表示装置であって、
   前記光源は、前記第一表示器の表面に光を照射するように構成され、
   前記第一表示器は、前記光源から自身の表面に照射された光によって、自身の表面に実像を表示する構成にされ、
   前記第二表示器は、前記第一表示器の表面から裏面へ前記光源から照射された光が透過することによって前記第一表示器の裏面に形成される実像が投影される位置に配置されると共に、当該第二表示器の表面に前記投影された実像によって、当該実像に対応する虚像を表示する構成にされ、
   さらに当該表示装置は、
   前記第一表示器の表面に入射してから前記第二表示器に到達するまでの光の一部を遮断する遮断手段
   を備え、
   前記第一表示器に表示される実像が示す情報の一部のみが、前記第二表示器に虚像として表示される構成にされている
   ことを特徴とする表示装置。
2. 光を発する単数の光源と、
   前記光源から発せられた光によって、像を表示する第一表示器および第二表示器と、
   前記光源から発せられた光によって、前記第二表示器に投影するための実像を形成する実像形成器と、
   を備え、
   前記光源は、前記第一表示器の表面および前記実像形成器の表面に光を照射するように構成され、
   前記第一表示器は、前記光源から照射された光によって、自身の表面に実像を表示する構成にされ、
   前記第二表示器は、前記実像形成器にて形成された実像が投影される位置に配置され、当該第二表示器の表面に投影された前記実像によって、当該実像に対応する虚像を表示する構成にされている
   ことを特徴とする表示装置。
3. ヘッドレストを備える席に座るユーザに向けて、前記像を表示するための請求項１に記載の表示装置であって、
   前記第一表示器の表面で反射してから、前記ヘッドレストに到達するまでの光の一部を遮断する第二遮断手段を備える
   ことを特徴とする表示装置。