JP2019142331A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバーの前方視界に対する視認性を向上させることができる表示装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様にかかる表示装置２は、車両５０の後方を撮影した映像を投影するプロジェクタ１０と、車両５０の室内５１において、ドライバー４０がウィンドシールド５２の室内５１側の面における上縁部へ向ける視線上であって、ドライバー４０が注視すべき前方視界４３より上方に配置され、プロジェクタ１０から投影された映像を虚像表示可能なコンバイナ２０と、コンバイナ２０の近傍の照度を検出する照度センサ３０と、を備え、コンバイナ２０は、透過率が可変な液晶を含む層を有し、照度センサ３０が検出した照度に基づいて、コンバイナ２０に入射する光の透過率を変化させる。【選択図】図５

Description

本発明は、表示装置に関し、例えば、プロジェクタを用いて虚像表示する表示装置に関する。

車両後方のカメラで撮影された車両後方の映像を表示する表示装置は、ドライバーの後方確認を容易にする。

特開２０１１−２１３１８５号公報 特開２００９−０２３６５１号公報 特開２０１７−０２１１４８号公報

図１は、車両の後方を撮影した映像を液晶パネル方式により表示する表示装置を例示した一部断面図である。図１に示すように、液晶パネル１００は、車両５０の室内５１におけるルームミラーが配置される位置に取り付けられている。液晶パネル１００は、車両５０の後方を撮影するカメラと信号線等で接続されている。これにより、液晶パネル１００は、車両５０の後方の映像を表示する。

運転中のドライバー４０は、ウィンドシールド５２を介した注視すべき前方視界の遠方へ視線を向けている。ドライバー４０は、前方の道路、前方の車両等の注視すべき前方視界の所定の物体４１にピントを合わせている。よって、運転中のドライバー４０のピントの位置は、ウィンドシールド５２を挟んだ外側の前方視界内の遠方にある物体４１となっている。

一方、運転中のドライバー４０は、車両５０の後方を確認するために、液晶パネル１００に視線を向ける場合がある。その場合には、ドライバー４０は、液晶パネル１００における車両後方の映像が表示された表示面１０１にピントを合わせる。よって、後方確認時のドライバー４０のピントの位置は、液晶パネル１００の表示面１０１となっている。

このように、ドライバー４０が運転中に、後方確認するために、液晶パネル１００の表示面１０１に視線を向ける場合には、ピントの位置を、ウィンドシールド５２外側の前方の物体４１から表示面１０１まで、長距離に渡って移動させなければならない。そのようなピントの移動は、ドライバー４０の負担となり、視認性を低下させていた。

特許文献１及び２には、車両５０の後方を撮影した映像をプロジェクタによってウィンドシールド５２に投影する表示装置が開示されている。しかしながら、ウィンドシールド５２に映像を投影したのでは、ドライバー４０が運転中に注視すべき前方視界内に映像が表示されるので、ドライバー４０の前方視界の視認性が低下する虞がある。

本発明は、上記問題に鑑み、ドライバーの前方視界に対する視認性を向上させることができる表示装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明は、車両の後方を撮影した映像を投影するプロジェクタと、前記車両の室内において、ドライバーがウィンドシールドの前記室内側の面における上縁部へ向ける視線上であって、前記ドライバーが注視すべき前方視界より上方に配置され、前記プロジェクタから投影された前記映像を虚像表示可能なコンバイナと、前記コンバイナの近傍の照度を検出する照度センサと、を備え、前記コンバイナは、透過率が可変な液晶を含む層を有し、前記照度センサが検出した前記照度に基づいて、前記コンバイナに入射する光の前記透過率を変化させる表示装置を提供する。

本発明により、ドライバーの前方視界に対する視認性を向上させることができる表示装置を提供する。

車両の後方を撮影した映像を液晶パネル方式により表示する表示装置を例示した一部断面図である。 実施形態１に係る表示装置を例示した一部断面図である。 実施形態１に係る表示装置のコンバイナと太陽光との重畳を例示した一部断面図である。 実施形態１に係る表示装置のコンバイナと太陽光との重畳を例示した説明図である。 実施形態２に係る表示装置を例示した一部断面図である。 実施形態２に係る表示装置を例示した説明図である。 実施形態２の別の例に係る表示装置を例示した一部断面図である。 実施形態２の別の例に係る表示装置を例示した説明図である。 実施形態３に係る表示装置を例示した一部断面図である。 実施形態３に係る表示装置を例示した説明図である。

（実施形態１）
以下、図面を参照して実施形態１に係る表示装置１を説明する。図２は、実施形態１に係る表示装置１を例示した一部断面図である。図２に示すように、表示装置１は、プロジェクタ１０及びコンバイナ２０を備えている。表示装置１は、プロジェクタ１０及びコンバイナ２０を用いた虚像表示方式の装置である。

プロジェクタ１０は、映像を投影する機器であり、例えば、レンズまたはミラー等の光学素子から光を出射させて映像を投影する。プロジェクタ１０は、例えば、車両５０の室内５１の天井５３に配置されている。プロジェクタ１０には、車両５０の後方を撮影するカメラと信号線または無線等により接続されている。これにより、プロジェクタ１０は、カメラによって車両の後方を撮影した映像をコンバイナ２０に対して投影する。

なお、プロジェクタ１０の配置位置は、車両５０の室内５１の天井５３に限らない。プロジェクタ１０は、コンバイナ２０に対して映像を投影することができれば、運転席のダッシュボード上または後部ドア等に配置されてもよい。また、プロジェクタ１０は、カメラによって撮影された車両５０の後方の映像以外の映像を投影してもよい。例えば、車両５０の側方の映像でもよいし、テレビ等の映像でもよい。また、プロジェクタ１０は、映像に限らず、速度情報または位置情報等を投影してもよい。

コンバイナ２０は、プロジェクタ１０から投影された映像を表示する。コンバイナ２０は、プロジェクタ１０から投影された映像を含む光の一部または全部を反射する反射面２１を有した板状の部材である。コンバイナ２０の反射面２１は、凹状に湾曲してもよい。プロジェクタ１０は、コンバイナ２０の反射面２１に映像を投影する。コンバイナ２０は、プロジェクタ１０から投影された映像を虚像表示可能である。虚像表示とは、プロジェクタ１０から投影された映像をドライバー４０に対して反射する際に、投影した映像がコンバイナ２０よりも車両５０の前方に結像するように表示することをいう。虚像表示により、ドライバー４０は、映像がコンバイナ２０よりも車両５０の前方に映し出されているように見ることができる。そのような虚像４２は、実際には、コンバイナ２０よりも車両５０の前方には存在せず、コンバイナ２０よりも車両５０の前方にあるように見えるだけである。例えば、コンバイナ２０の反射面２１を凹面形状にすることにより、コンバイナ２０は、プロジェクタ１０から投影された映像を虚像表示する。

コンバイナ２０は、ドライバー４０が注視すべき前方視界４３外に配置されている。例えば、コンバイナ２０は、ドライバー４０が注視すべき前方視界４３よりも上方に配置されている。具体的には、コンバイナ２０は、車両５０の室内５１において、ドライバー４０がウィンドシールド５２の室内５１側の面における上縁部へ向ける視線上に配置されている。さらに具体的に言えば、コンバイナ２０は、室内５１のルームミラーが配置される位置に配置されている。

コンバイナ２０の反射面２１はドライバー４０側に面している。反射面２１と反対側の面は、ウィンドシールド５２側に面している。

コンバイナ２０は、透過型である。コンバイナ２０は、例えば、透過型樹脂等を含んでいる。コンバイナ２０は、単純な透過型ではなく、コンバイナ２０に入射する光の透過率を可変としている。コンバイナ２０は、例えば、透過率が可変な液晶を含む層を有している。液晶を含む層は、印加する電圧を変化させることにより、液晶の配向を変化させることができる。これにより、コンバイナ２０に入射する光の透過率を変えることができる。

次に、実施形態１に係る表示装置１の動作を説明する。まず、ドライバー４０は、プロジェクタ１０を作動させ、車両後方を撮影した映像をコンバイナ２０に対して投影する。コンバイナ２０の液晶を含む層を作動させ、所定の透過率に調整されるようにする。プロジェクタ１０から投影された映像は、コンバイナ２０の反射面２１により反射し、虚像表示される。ドライバー４０は、必要に応じて、表示装置１の映像により、車両の後方を確認することができる。

次に、本実施形態に係る表示装置１の効果を説明する。表示装置１のコンバイナ２０は、プロジェクタ１０から投影された映像を虚像表示可能である。したがって、ドライバー４０は、後方確認時に、コンバイナ２０よりも車両５０の前方に結像した虚像４２にピントを合わせることができる。よって、ドライバー４０が運転中に、後方確認をするために、ピントの位置を短い距離の移動で行うことができる。すなわち、ウィンドシールド５２外側の遠方にある物体４１から、コンバイナ２０よりも車両５０の前方に結像した虚像４２までピントの位置を移動させればよい。よって、ドライバー４０の負担を低減することができる。

また、コンバイナ２０は、ドライバー４０が注視すべき前方視界４３より上方に配置されている。よって、ドライバー４０が注視すべき前方視界４３と重ならない。これにより、ドライバー４０の視界領域を損なうことなく、視認性を向上させることができる。

コンバイナ２０は、透過率可変であるので、プロジェクタ１０が投影する映像の光の強度及びウィンドシールド５２の外側からコンバイナ２０に入射する光の強度に合わせて透過率を変化させることができる。よって、虚像４２のコントラストを向上させることができ、ドライバー４０の視認性を向上させることができる。

また、コンバイナ２０は、液晶を含む層を有している。そして、液晶を含む層に印加する電圧によって透過率を変化させることができる。よって、透過率を高精度で最適化することができる。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る表示装置を説明する。実施形態２の表示装置２は、照度センサをさらに備えている。まず、実施形態１の表示装置１の課題を説明し、その後、本実施形態の表示装置２を説明する。

図３は、実施形態１に係る表示装置１のコンバイナ２０と太陽光５４との重畳を例示した一部断面図である。図４は、実施形態１に係る表示装置１のコンバイナ２０と太陽光５４との重畳を例示した説明図である。

図３及び図４に示すように、太陽光５４がウィンドシールド５２を介して室内５１に入射し、透過型のコンバイナ２０による虚像４２と太陽光５４とが重畳する場合がある。そうすると、虚像４２のコントラストが低下し、虚像４２の視認性を大きく低下させてしまう。これにより、ドライバー４０の後方確認が困難となる。虚像４２の視認が困難になるようなコントラストの低下を、ウォッシュアウトという。

また、コンバイナ２０と、ドライバー４０の目とを結ぶ線の延長線上に太陽が位置する場合、すなわち、太陽光５４がコンバイナ２０を透過してドライバー４０の目に到達する場合には、太陽光５４は、ドライバー４０の瞳孔を縮小させ、眩惑させる。よって、ドライバー４０の注視すべき前方視界４３の視認性を低下させてしまう。以上が、実施形態１の表示装置１の課題である。

次に、本実施形態の表示装置を説明する。図５は、実施形態２に係る表示装置を例示した一部断面図である。図６は、実施形態２に係る表示装置を例示した説明図である。

図５及び図６に示すように、本実施形態の表示装置２は、照度センサ３０をさらに備えている。照度センサ３０は、コンバイナ２０近傍の照度を検出する。そして、表示装置２は、照度センサ３０が検出した照度に基づいてコンバイナ２０の透過率を変化させる。例えば、表示装置２は、マイコン等の制御部により、照度センサ３０が検出した照度に基づいて、コンバイナ２０の透過率及びプロジェクタ１０の投影光の強度を自動調整する。自動調整する際には、ドライバー４０の視認性が向上するようにする。

自動調整の例としては、照度センサ３０が検出した照度が低い場合には、透過率を大きくし、投影光の強度を小さくする。これにより、コントラストを向上させつつ消費電力を低減させる。照度センサ３０が検出した照度が大きい場合には、透過率を小さくし、投影光の強度を大きくする。これにより、背景に取り込まれない高コントラストとし、ドライバー４０の視認性を向上させる。

表示装置２は、照度センサ３０の太陽光５４の検出度合いに応じて、コンバイナ２０の透過率を減少させてもよい。例えば、太陽光の直射に相当する照度に所定の閾値を設定し、照度が所定の閾値を超えた場合には、コンバイナ２０の透過率を０％にしてもよい。こうすることで、太陽光５４は、コンバイナ２０を通してドライバー４０の目に到達することはない。このように、コンバイナ２０をサンバイザーとして機能させることができる。よって、ドライバー４０の眩惑を抑制することができ、虚像４２を確認することができる。ドライバー４０は、車両５０の後方の映像を確認することができる。

図７は、実施形態２の別の例に係る表示装置を例示した一部断面図である。図８は、実施形態２の別の例に係る表示装置を例示した説明図である。図７及び図８に示すように、照度センサ３０が検出する照度が所定の閾値を超えた場合には、コンバイナ２０の透過率を０％にするとともに、プロジェクタ１０からコンバイナ２０に投影される映像を遮断してもよい。例えば、プロジェクタ１０の電源をオフにして、プロジェクタ１０からコンバイナ２０に投影される映像を遮断する。または、プロジェクタ１０の出射口を遮光部材で遮光して、プロジェクタ１０からコンバイナ２０に投影される映像を遮断する。このようにすることで、コンバイナ２０を、光学ミラーとして機能させることができる。

すなわち、コンバイナ２０の透過率を０％にした場合には、コンバイナ２０は、ウィンドシールド５２の外側からコンバイナ２０に入射する光を透過させない。一方、反射面２１に入射する光を反射させる。したがって、コンバイナ２０の透過率を０％にした場合には、コンバイナ２０の室内５１側の反射面２１は、ハーフミラーを有するようになる。ここでいうハーフミラーとは、入射光と透過光の割合を１：１にするものに限らず、入射光の一部を反射し、一部を透過させるものや、入射光を透過させずに反射させるもの等をいう。

したがって、コンバイナ２０の透過率を０％にするとともに、プロジェクタ１０からコンバイナ２０に投影される映像を遮断した場合には、コンバイナ２０は、いわゆるバックミラーと呼ばれる光学ミラーとなる。よって、ドライバー４０は、バックミラーとして機能するコンバイナ２０を使用することができる。

次に、本実施形態の表示装置２の動作を説明する。
まず、ドライバー４０は、プロジェクタ１０を作動させ、コンバイナ２０に対して車両後方の映像を投影する。また、コンバイナ２０の液晶を含む層及び照度センサ３０を作動させる。そして、照度センサ３０が検出した照度に基づいて、コンバイナ２０の透過率を調整させる。これにより、プロジェクタ１０から投影された映像は、コンバイナ２０の反射面２１により反射し、虚像表示される。虚像４２は、視認性よく表示される。

さらに、照度が太陽光の直射に相当するような所定の閾値を超えた場合には、コンバイナ２０の透過率を０％にする。これにより、コンバイナ２０をサンバイザーとして機能させつつ、車両後方の映像を視認性よく確認することができる。また、場合によっては、透過率を０％にした上で、プロジェクタ１０からコンバイナ２０に投影される映像を遮断する。これにより、コンバイナ２０を光学ミラーとして機能させる。ドライバー４０は、光学ミラーとして機能するコンバイナ２０を用いて、車両の後方を確認することができる。

コンバイナ２０を、虚像表示に用いるか、光学ミラーとして用いるかは、ドライバー４０が適宜選択してもよい。車両５０の外側の照度、車内５１の明るさ、車両５０の前方の景色、車両５０の後方の景色等の状況に合わせて、視認性がよい方を選択してもよい。場合によっては、光学ミラーの方が、視認性が良好の場合もある。また、プロジェクタ１０が故障した時には、コンバイナ２０の透過率を０％にして、光学ミラーとして用いることができる。

次に、実施形態２の表示装置２の効果を説明する。
本実施形態の表示装置２は、コンバイナ２０近傍の照度を検出する照度センサ３０をさらに備えている。そして、照度センサ３０が検出した照度に基づいて、コンバイナ２０の透過率を制御する。このような構成により、虚像４２のコントラストを向上させ、ドライバー４０の視認性を向上させることができる。この場合にも、コンバイナ２０は、ドライバー４０の前方視界４３より上方に配置されているので、ドライバー４０の注視すべき前方視界４３は確保される。さらに、コンバイナ２０の透過率及びプロジェクタ１０の投影光の強度を自動調整することによって、コントラストを最適化することができる。

照度センサ３０が検出する照度が、太陽光の直射に相当するような所定の閾値を超えた場合には、コンバイナ２０の透過率を０％にしてもよい。これにより、コンバイナ２０をサンバイザーとして機能させることができる。よって、ドライバー４０の眩惑を防止し、安全性を向上させることができる。また、透過率を０％にした上で、プロジェクタ１０からコンバイナ２０に投影される映像を遮断してもよい。これにより、コンバイナ２０を光学ミラーとして機能させることができ、車両５０の後方及び後部座席を確認することができる。

なお、照度が所定の閾値を超え、コンバイナ２０の透過率を０％にした場合には、そのまま、コンバイナ２０に虚像を表示させてもよいし、光学ミラーとして用いてもよい。例えば、光学ミラーとして用いたほうが、虚像４２を表示させるよりも視認性が高いならば、光学ミラーとして使用する。これ以外の構成、動作及び効果は、実施形態１の記載に含まれている。

（実施形態３）
次に、実施形態３を説明する。図９は、実施形態３に係る表示装置を例示した一部断面図である。図１０は、実施形態３に係る表示装置を例示した説明図である。図９及び図１０に示すように、実施形態３の表示装置３は、さらに視線検出器３１を備えている。視線検出器３１は、ドライバー４０のコンバイナ２０に向けた視線を検出する。視線検出器３１は、コンバイナ２０の近傍に取り付けられている。視線検出器３１は、例えば、カメラである。

次に、実施形態３の表示装置３の動作を説明する。表示装置３は、視線検出器３１がドライバー４０の視線を検出した場合に、コンバイナ２０の透過率を０％にする。または、コンバイナ２０の透過率を０％にするとともに、プロジェクタ１０からコンバイナ２０に投影される映像を遮断してもよい。これにより、ドライバー４０がコンバイナ２０に視線を向けたときに、コンバイナ２０を光学ミラーとして機能させることができる。

例えば、太陽光５４の直射により、照度が所定の閾値を超え、かつ、視線検出器３１がドライバー４０のコンバイナ２０に向けた視線を検出した場合に、コンバイナ２０の透過率を０％にする。または、コンバイナ２０の透過率を０％にするとともに、プロジェクタ１０からコンバイナ２０に投影される映像を遮断してもよい。よって、ドライバー４０の眩惑を抑制し、視認性を向上させることができる。

また、逆に、表示装置３は、視線検出器３１がドライバー４０の視線を検出した場合に、プロジェクタ１０からコンバイナ２０に映像を投影してもよい。これにより、ドライバー４０がコンバイナ２０に視線を向けたときに、コンバイナ２０に虚像を表示させることができる。よって、後方を確認する必要がない場合には、虚像を非表示とすることができる。

以上、実施形態１〜３を説明したが、実施形態１〜３の構成を相互に組み合わせた構成も本明細書で説明した技術的思想の範囲に含まれる。

また、実施形態１〜３では、表示装置１〜３を車両に搭載した装置として説明したが、これに限らない。例えば、表示装置１〜３を、船舶、航空機等の操縦席に搭載してもよい。また、表示装置１〜３をヘッドマウントディスプレイに用いてもよい。このような場合には、実施形態１〜３のドライバー４０をユーザに置き換えてもよい。

１、２、３ 表示装置
１０ プロジェクタ
２０ コンバイナ
２１ 反射面
３０ 照度センサ
３１ 視線検出器
４０ ドライバー
４１ 物体
４２ 虚像
４３ 前方視界
５０ 車両
５１ 室内
５２ ウィンドシールド
５３ 天井
５４ 太陽光
１００ 液晶パネル
１０１ 表示面

Claims (4)

1. 車両の後方を撮影した映像を投影するプロジェクタと、
   前記車両の室内において、ドライバーがウィンドシールドの前記室内側の面における上縁部へ向ける視線上であって、前記ドライバーが注視すべき前方視界より上方に配置され、前記プロジェクタから投影された前記映像を虚像表示可能なコンバイナと、
   前記コンバイナの近傍の照度を検出する照度センサと、
   を備え、
   前記コンバイナは、透過率が可変な液晶を含む層を有し、前記照度センサが検出した前記照度に基づいて、前記コンバイナに入射する光の前記透過率を変化させる表示装置。
2. 前記照度センサの太陽光の検出度合いに応じて、前記コンバイナの前記透過率を減少させ、
   前記照度が所定の閾値を超えた場合に、前記コンバイナの前記透過率を０％にする、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記コンバイナの前記室内側に配置されたハーフミラーをさらに備え、
   前記照度が前記閾値を超えた場合に、前記プロジェクタから前記コンバイナに投影される前記映像を遮断する、
   請求項２に記載の表示装置。
4. 前記ドライバーの前記コンバイナに向けた視線を検出する視線検出器をさらに備え、
   前記照度が前記閾値を超え、かつ、前記視線検出器が前記視線を検出した場合に、前記コンバイナの前記透過率を０％にする、
   請求項３に記載の表示装置。

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