JP6696174B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関する。

従来、表示装置として、視認者（主に運転者）に各種情報を表示するヘッドアップディスプレイ装置が知られている。このヘッドアップディスプレイ装置は、表示器からの表示光を投射部材に照射することで、各種情報を含む虚像を視認者に視認させる。

例えば、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、本願の図面の図６（ａ）に示すように、透過型スクリーン２００と、透過型スクリーン２００を外周から保持する保持枠３００と、透過型スクリーン２００に表示光を照射するプロジェクタ（図示しない）と、を備える。保持枠３００は、透過型スクリーン２００の露出部２００ａを露出させる開口部３００ａを備える。プロジェクタからの表示光は、透過型スクリーン２００の露出部２００ａのうち、その露出部２００ａより小さい照射エリア１００ａに照射される。

特開２０１４−１１５４０８号公報

上記特許文献１に記載の構成においては、虚像には、照射エリア１００ａの外形線に対応する枠と保持枠３００の開口部３００ａの内周面に対応する枠とが表示される。このため、虚像には二重に枠が表示されて、表示品位が低下する要因となる。また、図６（ｂ）に示すように、透過型スクリーン２００の露出部２００ａ内において、照射エリア１００ａに対応する領域１０１と、それ以外の領域１０２との間に、輝度に差が生じる。これにより生じる明暗のコントラストによっても表示品位が低下する。このような表示品位の低下は、周囲が暗いときや外光がヘッドアップディスプレイ装置に侵入したときにいっそう顕著となる。

本発明は、上述したような問題を解消するためになされたものであり、表示品位の低下が抑制された表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る表示装置は、車両に搭載されるとともに、透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンの一部である露出部を露出させる開口部を有し、前記透過型スクリーンを外周から保持する保持部材と、前記透過型スクリーンの前記露出部を含む照射エリアに表示光を照射するプロジェクタと、前記プロジェクタからの前記表示光を反射させたうえで前記透過型スクリーンまで到達させる光学系と、前記透過型スクリーンを経た前記表示光を投射部材に向けて反射する凹面鏡と、前記プロジェクタを介して前記照射エリアに照射される前記表示光を生成する制御部と、を備え、前記照射エリアは前記露出部より大きい面積で形成され、前記制御部は、前記照射エリアのうち前記保持部材と重なる領域を描画しない非描画エリアに設定し、前記照射エリアのうち前記透過型スクリーンの前記露出部と重なる領域を描画する描画エリアに設定し、前記非描画エリアを前記描画エリアの背景色と同一色に設定する。

本発明によれば、表示品位の低下が抑制された表示装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を搭載した車両を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の全体の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る透過型スクリーン及び保持部材を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る透過型スクリーンを保持する保持部材の正面図である。 本発明の一実施形態に係る（ａ）は照射エリアと透過型スクリーンを保持する保持部材との位置関係を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った表示光の輝度を示すグラフである。 背景技術に係る（ａ）は照射エリアと透過型スクリーンを保持する保持部材との位置関係を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線に沿った表示光の輝度を示すグラフである。

以下に、本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置について添付図面を参照しながら説明する。

ヘッドアップディスプレイ装置２は、図１に示すように、表示装置の一例であって、車両のダッシュボード１に設けられている。ヘッドアップディスプレイ装置２は、表示光Ｌを投射部材の一例であるフロントガラス３に向けて照射する。車両運転者４は、フロントガラス３に反射した表示光Ｌを受けて、風景と重畳する虚像Ｖを視認する。

図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置２は、第１ユニットＡ、第２ユニットＢ及び制御部１２を備える。第１ユニットＡは、保持部材２０、透過型スクリーン２６、第１ハウジング４１、光学系１１及びプロジェクタ１０を備える。第２ユニットＢは、反射器５０、６０及び第２ハウジング７１を備える。

第１ハウジング４１は、図２に示すように、不透明なポリプロピレン等の樹脂からなり、プロジェクタ１０、光学系１１等を収容する。第１ハウジング４１は、ベース板４１ｂと、ベース板４１ｂの外周に嵌合するドーム状のカバー部４１ｃと、を備える。ベース板４１ｂは、略長方形板状に形成され、図２では簡略的に示しているが、正確には、その下面にプロジェクタ１０及び光学系１１が固定されている。ベース板４１ｂには、プロジェクタ１０からの表示光Ｌが通過する開口部４１ａが形成されている。開口部４１ａは、例えば、長方形形状に形成され、図２に示すように、第１ユニットＡの内部空間から第２ユニットＢの内部空間へと連通している。

図２に示すように、プロジェクタ１０は、制御部１２による制御のもと、例えば、フィールドシーケンシャル方式によって表示光Ｌを生成し、生成した表示光Ｌを光学系１１に向けて照射する。光学系１１は、図２では簡略的に示しているが、正確には、例えば一対の平面鏡から構成される。平面鏡の一方は、プロジェクタ１０からの表示光Ｌを平面鏡の他方に向けて反射する。平面鏡の他方は、表示光Ｌが開口部４１ａを通過するように、平面鏡の一方からの表示光Ｌを反射する。

保持部材２０は、図３に示すように、遮光性のある樹脂により形成されるとともに、それぞれ別体で形成される基礎部２１及び枠蓋部２２を備える。
基礎部２１は、略長方形の板枠状をなすフランジ部２１ａと、フランジ部２１ａの内周に連結される長方形筒状の筒部２１ｂと、を備える。フランジ部２１ａには、複数の貫通孔２１ｃが形成されている。これら貫通孔２１ｃにねじ（図示略）を挿通して第１ハウジング４１に固定することで、フランジ部２１ａ、ひいては保持部材２０が第１ハウジング４１の開口部４１ａの周囲に固定される。

筒部２１ｂは、その基端側がフランジ部２１ａに連結されるとともに、筒部２１ｂの先端側に長方形の枠状の端面２１ｄを備える。筒部２１ｂの端面２１ｄは、フランジ部２１ａに対して傾斜した角度をなす。また、筒部２１ｂの端面２１ｄには、透過型スクリーン２６より小さい面積の透過孔２１ｅと、透過孔２１ｅの周縁部に沿って透過型スクリーン２６の外周が嵌まる凹部２１ｆとが形成されている。また、筒部２１ｂの端面２１ｄにおける凹部２１ｆよりも上方には、一対の嵌合穴２１ｇが形成されている。一対の嵌合穴２１ｇは、筒部２１ｂの端面２１ｄの角部に対応して位置している。

枠蓋部２２は、開口部２２ｂを有する長方形の枠状をなす。また、枠蓋部２２における筒部２１ｂ側の端面には、筒部２１ｂの嵌合穴２１ｇに嵌合する一対の嵌合凸部２２ａが設けられている。筒部２１ｂの凹部２１ｆに透過型スクリーン２６が嵌まった状態において、枠蓋部２２の嵌合凸部２２ａが筒部２１ｂの嵌合穴２１ｇに嵌め込まれることで、透過型スクリーン２６は、筒部２１ｂ及び枠蓋部２２の間で挟まれて保持される。このとき、図４に示すように、枠蓋部２２の開口部２２ｂから透過型スクリーン２６の露出部２６ａが露出される。露出部２６ａは、透過型スクリーン２６のうち保持部材２０に保持される外周を除く領域に形成される。透過型スクリーン２６は、図２に示すように、保持部材２０により表示光Ｌに略直交した姿勢で保持される。

透過型スクリーン２６は、図３に示すように、長方形の板状で形成され、光学系１１を経たプロジェクタ１０からの表示光Ｌを一面で受けて、その表示光Ｌを透過させて他面側で結像する。

図５（ａ）に示すように、プロジェクタ１０からの光学系１１を経た表示光Ｌは、透過型スクリーン２６の露出部２６ａ（言い換えると、その露出部２６ａを区画する枠蓋部２２の開口部２２ｂ）より大きい面積の照射エリア２９に照射される。この照射エリア２９は、透過型スクリーン２６上において表示光Ｌが照射されるエリアであって、例えば、プロジェクタ１０から透過型スクリーン２６までの表示光Ｌの光路長、プロジェクタ１０の出射光の断面積等によって定まる。本例では、照射エリア２９は、枠蓋部２２及び透過型スクリーン２６と同方向に長い長方形をなし、照射エリア２９の外形線２９ａは枠蓋部２２上に位置する。照射エリア２９内の輝度は略一定となるように設定されている。

また、制御部１２は、図示しない車載ＥＣＵ（Electronic Control Unit）からの情報に基づき画像を生成し、その画像に対応する表示光Ｌを、プロジェクタ１０を介して照射する。具体的には、制御部１２は、図５（ａ）に示すように、照射エリア２９のうち保持部材２０と重なる領域を描画しない非描画エリア２９ｏに設定し、照射エリア２９のうち透過型スクリーン２６の露出部２６ａと重なる領域を描画する描画エリア２９ｉに設定する。描画エリア２９ｉは、透過型スクリーン２６の露出部２６ａと同一の長方形状に形成され、非描画エリア２９ｏは、描画エリア２９ｉの外周を囲む長方形枠状に形成される。すなわち、制御部１２は、プロジェクタ１０を介して、非描画エリア２９ｏにおいては光を照射するものの情報を含めず、描画エリア２９ｉにおいてのみ情報を含ませる。例えば、制御部１２は、非描画エリア２９ｏを描画エリア２９ｉの背景色と同一色に設定することが好ましい。これにより、照射エリア２９が透過型スクリーン２６に対してずれることで非描画エリア２９ｏが虚像Ｖに表示された場合に、視認者に与える違和感を低減することができる。

制御部１２は、図２に示すように、不揮発性のメモリ１２ａを備える。このメモリ１２ａには、描画エリア２９ｉ及び非描画エリア２９ｏが予め記憶される。メモリ１２ａには、ヘッドアップディスプレイ装置２の機種に適した描画エリア２９ｉ及び非描画エリア２９ｏが記憶される。ヘッドアップディスプレイ装置２の機種毎に、上述した光路長等の理由で、照射エリア２９の大きさが異なる場合があることから、各ヘッドアップディスプレイ装置２には、自身の照射エリア２９に適した描画エリア２９ｉ及び非描画エリア２９ｏが記憶される。なお、ヘッドアップディスプレイ装置２においては、ヘッドアップディスプレイ装置２が搭載される車種によって、設置スペースや車体形状の制約上、照射エリア２９等が異なる機種が搭載されることが想定される。

上記のように、照射エリア２９を設定することで、図５（ｂ）に示すように、透過型スクリーン２６の露出部２６ａにおける輝度、ひいては虚像Ｖにおける輝度を一定とすることができる。なお、図５（ｂ）では、透過型スクリーン２６の短手方向に沿った輝度のみ記載されているが、透過型スクリーン２６の長手方向に沿った輝度も同様に一定となる。

図２に戻って、反射器５０は、平面鏡５１及び支持部材５２を有している。平面鏡５１は、その表面が入射する表示光Ｌの方向に垂直な方向より略４５°後ろに傾斜して配置される。平面鏡５１は、入射する表示光Ｌを入射方向に対し垂直に、すなわち凹面鏡６１の方向に反射させる。支持部材５２は、第２ハウジング７１に固定されており、平面鏡５１を保持する。

反射器６０は、凹面鏡６１、ミラーホルダー６２、ステッピングモータ６３及び支持部材６４を有している。凹面鏡６１は、例えばポリカーボネート等の樹脂に、例えばアルミニウム等の金属を蒸着させ、反射面６１ａを形成したものである。反射面６１ａは凹面となっており、平面鏡５１にて反射された表示光Ｌを受ける。また、凹面鏡６１は、平面鏡５１から反射された表示光Ｌを拡大して反射して虚像Ｖを生成する。凹面鏡６１は、ミラーホルダー６２に例えば両面粘着テープ等により接着されている。ミラーホルダー６２は、ＡＢＳ等の樹脂からなるものであり、歯車部６５及び軸部６６が一体に形成されている。

ステッピングモータ６３の回動軸には歯車６７が取付けられており、この歯車６７は、ミラーホルダー６２の歯車部６５と噛合する。凹面鏡６１はミラーホルダー６２と共に回動可能な状態で支持されており、ステッピングモータ６３により凹面鏡６１を回動させることができ、これにより表示光Ｌの投射方向を調整することができる。車両運転者４は、図示しない押ボタンスイッチ等の入力装置により操作することで、表示光Ｌが目の位置に反射され虚像Ｖが視認可能となるように、凹面鏡６１の角度を調整する。

第２ハウジング７１は、不透明なポリプロピレン等の樹脂からなり、反射器５０、６０を収容する。第２ハウジング７１の上面には、表示光Ｌが出射する開口部７１ａが形成されている。この開口部７１ａには、透光性カバー７２が貼着されている。透光性カバー７２は、ポリカーボネート等の透明樹脂からなるものであり、湾曲形状になっている。

第２ハウジング７１には開口部７１ａから入射する太陽光等の外光を遮断するため遮光壁７１ｂが設けられる。遮光壁７１ｂは平板形状になっており、光を透過しない材質からなる。また、遮光壁７１ｂは、第２ハウジング７１の上部から斜めに垂下するように、かつ、垂下する面が開口部７１ａと透過型スクリーン２６の間に位置する。これにより、遮光壁７１ｂが開口部７１ａを通った外光を受けることで、その外光が透過型スクリーン２６に入射し虚像Ｖが見えにくくなる現象（ウォッシュアウト）を抑制する。

本実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置２は、透過型スクリーン２６と、透過型スクリーン２６の一部である露出部２６ａを露出させる開口部２２ｂを有し、透過型スクリーン２６を外周から保持する保持部材２０と、透過型スクリーン２６に向けて表示光Ｌを照射するプロジェクタ１０と、を備える。また、プロジェクタ１０は、透過型スクリーン２６の露出部２６ａを含む照射エリア２９に表示光Ｌを照射する。
この構成によれば、透過型スクリーン２６の露出部２６ａの全域が照射エリア２９内となるため、透過型スクリーン２６の露出部２６ａ内に照射エリア２９の外形線２９ａが位置することが抑制される。このため、上記背景技術で説明したように、照射エリア２９の外形線２９ａと保持部材２０の開口部２２ｂ（正確にはその内周面）とが二重枠として表示されることが抑制される。また、透過型スクリーン２６の露出部２６ａにおける輝度のばらつきが抑制されて略一定となる。以上により、ヘッドアップディスプレイ装置２の表示品位の低下が抑制される。

本実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置２は、プロジェクタ１０を介して照射エリア２９に照射される表示光Ｌを生成する制御部１２を備える。また、照射エリア２９は露出部２６ａより大きい面積で形成される。そして、制御部１２は、照射エリア２９のうち保持部材２０と重なる領域を描画しない非描画エリア２９ｏに設定し、照射エリア２９のうち透過型スクリーン２６の露出部２６ａと重なる領域を描画する描画エリア２９ｉに設定する。
この構成によれば、照射エリア２９は露出部２６ａより大きい面積で形成されるため、
照射エリア２９を透過型スクリーン２６の露出部２６ａと同一面積に形成する場合に比べて、透過型スクリーン２６に対する照射エリア２９の位置ずれによる表示品位への影響を少なくできる。

本実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置２は、車両に搭載される。また、ヘッドアップディスプレイ装置２は、プロジェクタ１０からの表示光Ｌを反射させたうえで透過型スクリーン２６まで到達させる光学系１１と、透過型スクリーン２６を経た表示光Ｌをフロントガラス３に向けて反射する凹面鏡６１と、を備える。
この構成によれば、光学系１１を設けることで、プロジェクタ１０から透過型スクリーン２６までの表示光Ｌの光路長を長くすることができる。プロジェクタ１０からの表示光Ｌは進むにつれて拡大していくため光学系１１により光路長を調整することで、照射エリア２９の大きさを調整することができる。よって、光学系１１を設けることで、プロジェクタ１０から透過型スクリーン２６までの直線距離を延ばすことなく、言い換えると、ヘッドアップディスプレイ装置２の大型化を招くことなく、照射エリア２９を透過型スクリーン２６の露出部２６ａより大きく設定することができる。

なお、本実施形態においては、照射エリア２９は、透過型スクリーン２６の露出部２６ａを含むように露出部２６ａより大きく形成されていたが、露出部２６ａを含むように形成されていれば露出部２６ａと同一の大きさで形成されてもよい。

本実施形態においては、透過型スクリーン２６は保持部材２０を介して第１ハウジング４１の外側に配設したものであるが、透過型スクリーン２６は、光路上における光学系１１と平面鏡５１の間に配置されていればよく、例えば、第１ハウジング４１の内部に配置されてもよい。

本実施形態においては、プロジェクタ１０と透過型スクリーン２６との間に一対の平面鏡からなる光学系１１が設けられていたが、光学系１１における平面鏡の数はこれに限らず、所望の光路長を実現するために１つ又は３つ以上であってもよい。また、光学系１１を省略してもよい。

本実施形態においては、制御部１２は第１ハウジング４１の外部に設けられていたが、第１ハウジング４１の内部に設けられていてもよい。

本実施形態においては、投射部材はフロントガラス３であったが、専用のコンバイナであってもよい。

本実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置２は車両に搭載されていたが、車両以外の船舶、飛行機等に搭載されていてもよい。

本実施形態においては、表示装置はヘッドアップディスプレイ装置２であったが、これに限らず、例えば、透過型スクリーン２６を直視する直視型の表示装置であってもよい。この場合、表示装置は、第２ユニットＢは省略され、第１ユニットＡのみで構成される。

本実施形態は例示的なものであり、本発明は上記実施形態に限定されない。

１：ダッシュボード、２：ヘッドアップディスプレイ装置、３：フロントガラス、４：車両運転者、１０：プロジェクタ、１１：光学系、１２：制御部、１２ａ：メモリ、２０：保持部材、２１：基礎部、２１ａ：フランジ部、２１ｂ：筒部、２１ｃ：貫通孔、２１ｄ：端面、２１ｅ：透過孔、２１ｆ：凹部、２１ｇ：嵌合穴、２２：枠蓋部、２２ａ：嵌合凸部、２２ｂ：開口部、２６、２００：透過型スクリーン、２６ａ、２００ａ：露出部、２９、１００ａ：照射エリア、２９ａ：外形線、２９ｉ：描画エリア、２９ｏ：非描画エリア、４１：第１ハウジング、４１ａ、７１ａ、３００ａ：開口部、４１ｂ：ベース板、４１ｃ：カバー部、５０、６０：反射器、５１：平面鏡、５２、６４：支持部材、６１：凹面鏡、６１ａ：反射面、６２：ミラーホルダー、６３：ステッピングモータ、６５：歯車部、６６：軸部、６７：歯車、７１：第２ハウジング、７１ｂ：遮光壁、７２：透光性カバー、１０１、１０２：領域、３００：保持枠、Ａ：第１ユニット、Ｂ：第２ユニット、Ｌ：表示光、Ｖ：虚像

Claims (1)

1. 車両に搭載されるとともに、
   透過型スクリーンと、
   前記透過型スクリーンの一部である露出部を露出させる開口部を有し、前記透過型スクリーンを外周から保持する保持部材と、
   前記透過型スクリーンの前記露出部を含む照射エリアに表示光を照射するプロジェクタと、
   前記プロジェクタからの前記表示光を反射させたうえで前記透過型スクリーンまで到達させる光学系と、
   前記透過型スクリーンを経た前記表示光を投射部材に向けて反射する凹面鏡と、
   前記プロジェクタを介して前記照射エリアに照射される前記表示光を生成する制御部と、
   を備え、
   前記照射エリアは前記露出部より大きい面積で形成され、
   前記制御部は、前記照射エリアのうち前記保持部材と重なる領域を描画しない非描画エリアに設定し、前記照射エリアのうち前記透過型スクリーンの前記露出部と重なる領域を描画する描画エリアに設定し、前記非描画エリアを前記描画エリアの背景色と同一色に設定する、
   表示装置。