JP7435152B2

JP7435152B2 - ヘッドアップディスプレイ装置

Info

Publication number: JP7435152B2
Application number: JP2020058566A
Authority: JP
Inventors: 千秋渋谷; 和彦綿貫
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2024-02-21
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: JP2021154929A

Description

本発明は、透過型表示パネル及びこの透過型表示パネルを透過照明する光源を有する発光型表示器が発した表示光によって虚像を表示させるヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。

従来より、液晶表示器を用いたヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。ヘッドアップディスプレイ装置１は、反射ミラー５を介して、表示光Ｌを車両のウインドシールド或いはコンバイナと称される半透過板に投影し、虚像を表示するものである（図１０参照）。

ヘッドアップディスプレイ装置１は、液晶表示パネル４と、この液晶表示パネル４を透過照明する光源７とを備えている。ヘッドアップディスプレイ装置１の光源７は、マトリクス状に配置された複数の発光素子からなり、車両運転者の視点位置に応じて、各々オン／オフされる。つまり、車両運転者の視点位置に到達しない表示光は無駄であるので、車両運転者の視点位置を検出して、その視点位置に到達する表示光のみを投影するように光源７の発光素子を各々オン／オフ制御している。

特開平１１－３１００５５号公報特開２００３－３４４８０１号公報

しかしながら、車両運転者の視点に応じて反射ミラー５の角度を調整するヘッドアップディスプレイ装置（特許文献２参照）では、反射ミラー５が回動している間は光源７の各々の発光素子のオン／オフ制御が頻繁になるため、制御手段に過大な負荷が生じて、光源７の各々の発光素子のオン／オフが適切に行われなくなる虞があった。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、反射ミラーが回動している間においても、発光素子の制御が適切に行われるヘッドアップディスプレイ装置を提供するものである。

本発明は、前記課題を解決するため、
マトリクス状に配置された複数の発光素子を有し照明光を発する光源と、
前記照明光にて透過照明される透過型表示パネルと、
前記透過型表示パネルから発せられる表示光を反射させる反射ミラーと、
前記反射ミラーを回動させる駆動手段と、
観察者の視点位置に応じて前記発光素子の発光強度を各々制御する制御手段と、を備え、
前記表示光を投影部材に投射することによって虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記制御手段は、前記反射ミラーが回動されている間、全ての前記発光素子を同じ輝度で点灯させるものである。

また、本発明は、前記制御手段１００は、前記反射ミラー３０が回動されている間、全ての前記発光素子２２ａ～２２ｌを同じ輝度で点灯させるものである。

反射ミラーが回動されている間は、全ての発光素子を点灯させることによって、発光素子の輝度を各々制御するための頻繁な演算処理が不要になる。

本発明の実施形態を示す断面図。同上実施形態を示す概略図。同上実施形態を示す回路基板の正面図。同上実施形態を示すブロック図。同上実施形態を示す点灯状態説明図。同上実施形態を示す点灯状態説明図。同上実施形態を示す点灯状態説明図。同上実施形態を示す断面図。他の実施形態を示す点灯状態説明図。従来例を示す断面図。

以下、添付の図面に基づいて、本発明の一実施形態について説明する。

ヘッドアップディスプレイ装置１１は車両のダッシュボード１２内に配設されている（図２参照）。ヘッドアップディスプレイ装置１１が投射する表示光Ｌはウインドシールド１３により車両運転者１４に反射される。車両運転者１４は虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。

ヘッドアップディスプレイ装置１１は、液晶表示器１５，反射器１６をハウジング１７に収容したものである。液晶表示器１５は、液晶表示パネル１８と、リレーレンズ１９と、コンデンサレンズ２１と、光源２２とからなるものである。

液晶表示パネル１８は、透明電極膜が形成された一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルの前後両面に偏光板を貼着したものであり、ケース体２４に固定されている。ケース体２４は略角筒形状になっており、ケース体２４の後端部は、後述する放熱部材に固定されている。ケース体２４の中間部にはリレーレンズ１９及びコンデンサレンズ２１が保持され、前端部には液晶表示パネル１８が保持されている。光源２２が発した照明光は、コンデンサレンズ２１及びリレーレンズ１９を介して、液晶表示パネル１８を透過照明する。光源２２は、回路基板２７に搭載されている。

図３は、光源２２及び回路基板２７を示すものである。光源２２は、発光ダイオード２２ａ～２２ｌからなるものである。発光ダイオード２２ａ～２２ｌは、回路基板２７上にマトリクス状に配置されている。発光ダイオード２２ａ～２２ｌは、縦方向に３個、横方向に４個で、合計１２個の発光ダイオード２２ａ～２２ｌが配置されている。

反射器１６は、凹面鏡３０，保持部材３１及びステッピングモータ３２を有している。凹面鏡３０は、樹脂（例えばポリカーボネート）に金属（例えばアルミニウム）を蒸着させ反射面３０ａを形成したものである。反射面３０ａは凹面となっており、液晶表示器１５が発した表示光Ｌが拡大されて虚像Ｖが表示される。凹面鏡３０は保持部材３１に両面粘着テープにより接着されている。保持部材３１は樹脂（例えばＡＢＳ）からなるものであり、歯車部３４及び軸部３５が一体に形成されている。保持部材３１の軸部３５はハウジング１７に軸支されている。

ステッピングモータ３２の回動軸には歯車３７が取付けられており、この歯車３７は、保持部材３１の歯車部３４と噛合されている。凹面鏡３０は保持部材３１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３２により凹面鏡３０を回動させ、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１４は、後述する操作スイッチ２０３を操作し、表示光Ｌが目の位置に反射されるように（即ち、虚像Ｖを視認できるように）凹面鏡３０の角度を調整する。

４０は放熱部材であり、この放熱部材４０は、ハウジング１７の開口部１７ａに配設されている。放熱部材４０は、図示しないビスによってフランジ部４０ａでハウジング１７に固定されている。放熱部材４０は、平板形状の多数の放熱フィン４０ｂを有しており、光源２２が発した熱をハウジング１７の外に放出する。４２は長方形環状のパッキング部材であり、このパッキング部材４２は、放熱部材４０と、ハウジング１７の開口部１７ａの間を塞ぐことによって、ハウジング１７の中に塵埃が入ることを防いでいる。

ハウジング１７には液晶表示器１５及び反射器１６が収容される。ハウジング１７には表示光Ｌが出射する窓部４４が設けられている。この窓部４４は透光性樹脂（例えばアクリル）からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング１７には遮光壁１７ｃが設けられており、太陽光等の外光が液晶表示器１５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）を防止している。遮光壁１７ｃは平板形状になっており、ハウジング１７の上部から斜めに垂下するように形成されている。

図４は、ヘッドアップディスプレイ装置１１の電気的構成を示すブロック図である。制御部１００は、ＣＰＵ１０１，不揮発性メモリ１０２，揮発性メモリ１０３，ＥＥＰＲＰＭ１０４を有しており、後述するイグニッションスイッチ２００，車速センサ２０１，視点検出部２０２，操作スイッチ２０３から各種信号を入力する。

車速センサ２０１は、車両の速度を検出し、制御部１００に車速データを出力する。視点検出部２０２は、車両運転者１４の視点位置を検出し、制御部１００に視点位置データを出力する。操作スイッチ２０３は、アップ操作スイッチ２０３ａ及びダウン操作スイッチ２０３ｂを有しており、制御部１００に操作データを出力する。

制御部１００は、視点検出部２０２から入力した視点位置データに応じて、発光ダイオード２２ａ～２２ｌを各々オン／オフさせる演算処理を行う。例えば、車両運転者１４の視点位置がアイボックス８０の中央にあるときは、発光ダイオード２２ｅ，２２ｈを点灯させ、発光ダイオード２２ａ～２２ｄ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｉ～２２ｌを消灯させる（図５参照）。

車両運転者１４の視点位置がアイボックス８０の上部にあるときは、発光ダイオード２２ｆ，２２ｉを点灯させ、発光ダイオード２２ａ～２２ｅ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｊ～２２ｌを消灯させる（図６参照）。
車両運転者１４の視点位置がアイボックス８０の下部にあるときは、発光ダイオード２２ｄ，２２ｇを点灯させ、発光ダイオード２２ａ～２２ｃ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｈ～２２ｌを消灯させる（図７参照）。

制御部１００は、操作スイッチ２０３から操作信号を入力している間は、発光ダイオード２２ａ～２２ｌを全て同じ輝度にて点灯させる。また、車両運転者１４の視点位置がアイボックス８０から外れているときは、発光ダイオード２２ａ～２２ｌを全て同じ輝度に点灯させる。また、視点検出部２０２が車両運転者１４の視点位置を検出できないときも、発光ダイオード２２ａ～２２ｌを全て同じ輝度に点灯させる。

イグニッションスイッチ２００がオフされたとき、制御部１００は、ステッピングモータ３２を駆動して、凹面鏡３０で反射された太陽光Ｍが液晶表示パネル１８に入射しないように、凹面鏡３０の角度位置を変えておく（図８参照）。

また、制御部１００は、イグニッションスイッチ２００がオフされたときの凹面鏡３０の角度位置をＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶しておき、次にイグニッションスイッチ２００がオンされたときに、ＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶されている所定の角度位置に凹面鏡３０を復帰させる。制御部１００は、イグニッションスイッチ２００がオンされたときから、凹面鏡３０がＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶されている所定の角度位置に復帰するまでの間は、発光ダイオード２２ａ～２２ｌを全て消灯させておく。

なお、本明細書において、「イグニッションスイッチがオンされたとき」とは、イグニッションスイッチ２００がＡＣＣからＯＮになったときだけでなく、ＯＦＦからＡＣＣになったときを含み、「イグニッションスイッチがオフされたとき」とは、イグニッションスイッチ２００がＯＮからＡＣＣになったときだけでなく、ＡＣＣからＯＦＦになったときを含む。

本実施形態によれば、凹面鏡３０がステッピングモータ３２にて回動されている間は、全ての発光ダイオード２２ａ～２２ｌを点灯させることによって、発光ダイオード２２ａ～２２ｌの輝度を各々制御するための制御手段１００の頻繁な演算処理が不要になる。

なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、凹面鏡３０がステッピングモータ３２にて回動されている間は、全ての発光ダイオード２２ａ～２２ｌを点灯していれば良く、発光ダイオード２２ｄ～２２ｉを高輝度で点灯させ、発光ダイオード２２ａ～２２ｃ，２２ｊ～２２ｌを低輝度で点灯させても良い（図９参照）。

１１ヘッドアップディスプレイ装置
１３ウインドシールド（投影部材）
１４車両運転者（観察者）
１８液晶表示パネル（透過型表示パネル）
２２光源
２２ａ～２２ｌ発光ダイオード（発光素子）
３０凹面鏡（反射ミラー）
３２ステッピングモータ（駆動手段）
１００制御部（制御手段）
Ｌ表示光
Ｖ虚像

Claims

マトリクス状に配置された複数の発光素子を有し照明光を発する光源と、
前記照明光にて透過照明される透過型表示パネルと、
前記透過型表示パネルから発せられる表示光を反射させる反射ミラーと、
前記反射ミラーを回動させる駆動手段と、
観察者の視点位置に応じて前記発光素子の発光強度を各々制御する制御手段と、を備え、
前記表示光を投影部材に投射することによって虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記制御手段は、前記反射ミラーが回動されている間、全ての前記発光素子を同じ輝度で点灯させることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。