WO2018101185A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2018101185A1
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display device
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健二 中山
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • G09G2380/00Specific applications
    • G09G2380/10Automotive applications

Definitions

  • the present disclosure relates to a display device, and particularly to a display device including a liquid crystal panel.
  • the head-up display displays a speed display, etc., so that the driver can see the vehicle in front of it while driving.
  • the driver's gaze distance varies depending on the speed, and the gaze distance becomes longer as the speed increases.
  • a zoom projection lens is arranged between the liquid crystal panel and the mirror, and the zoom projection lens is supported so as to be movable back and forth in parallel with the optical axis (for example, patent Reference 1).
  • the zoom projection lens When the zoom projection lens is moved as in Patent Document 1, it is necessary to control the position of each lens with high accuracy, and the apparatus becomes complicated and large.
  • the display distance can be changed by moving a mirror. In this case, it is necessary to adjust not only the direction of the optical axis but also the angle of the mirror at the same time, resulting in a complicated and large apparatus.
  • This disclosure provides a technique for easily executing a display change according to a running state.
  • the display device includes a fixed light source, a heat radiating unit, a liquid crystal panel, and a control unit.
  • the heat dissipation part is attached to the light source.
  • the liquid crystal panel has a display area and is movable with respect to the light source.
  • the control unit controls the movement of the liquid crystal panel so as to change the distance between the liquid crystal panel and the light source.
  • the display can be easily changed according to the running state.
  • Sectional drawing which shows the structure of the display apparatus which concerns on Embodiment 1 of this indication
  • Sectional drawing which shows another structure of the display apparatus of FIG.
  • the block diagram which shows the function structure of the control part of FIG.
  • the figure which shows the data structure of the table in the control part of FIG. The figure which shows the data structure of another table in the control part of FIG.
  • the figure which shows the data structure of another table in the control part of FIG. The figure which shows the relationship between the viewing distance and the magnification rate of a virtual image in the display apparatus of FIG.
  • the flowchart which shows the display procedure by the display apparatus of FIG.
  • the block diagram which shows the function structure of the control part which concerns on Embodiment 2 of this indication.
  • the present disclosure relates to a display device used for a head-up display that displays an image as a virtual image in front of a vehicle.
  • viewing distance the distance from the driver's position to the virtual image position (hereinafter also referred to as “viewing distance”) is about 2 m during normal driving, the driver's viewpoint movement is reduced and the virtual image can be confirmed safely. It is said that.
  • the viewing distance is longer than 2 m in consideration of high-speed traveling.
  • parallel and orthogonal include not only perfect parallel and orthogonal, but also include cases in which deviation from parallel or orthogonal is within the range of error. Further, “substantially” means that they are the same in an approximate range.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of display device 100 according to the first embodiment.
  • the display device 100 includes a fixed housing unit 10, a movable housing unit 12, a control unit 14A, a first frame 16a, and a second frame 16b.
  • the first frame 16a and the second frame 16b may be collectively referred to as a frame 16.
  • the fixed housing unit 10 includes a heat radiating unit 20, a substrate 22, a light source 24, and a parallel optical system 26, and the movable housing unit 12 includes a diffusing optical system 28 and a liquid crystal panel 30.
  • the display device 100 includes a first signal line 40, a second signal line 42, and a third signal line 44 as signal lines. Furthermore, the display device 100 is installed in the vehicle together with the mirror 200 and the combiner 210.
  • the display device 100 is installed on, for example, an instrument panel (not shown) of the vehicle.
  • the instrumental panel is also called a dashboard.
  • a mirror 200 is installed above the display device 100, and a combiner 210 is installed above the mirror 200.
  • a driver's seat and a passenger seat are arranged on the right side of the combiner 210, and the driver 220 sitting in the driver's seat looks at the front of the vehicle while driving.
  • the front of the vehicle corresponds to the left side of FIG.
  • the fixed casing 10 is fixed to the vehicle by a fixing member such as a screw.
  • a light source 24 is disposed on the substrate 22 in the fixed housing unit 10. Therefore, the light source 24 is also fixed to the vehicle.
  • the light source 24 emits a first light beam 80 to the parallel optical system 26 as a backlight of the liquid crystal panel 30.
  • the first light beam 80 is emitted from the light source 24 in a radial pattern, and thus is not parallel in the direction from the fixed housing unit 10 to the movable housing unit 12. Since the light source 24 generates heat when the first light beam 80 is emitted, the heat radiating unit 20 is attached to the light source 24 via the substrate 22 in order to dissipate the generated heat.
  • the heat radiation part 20 is a heat sink, for example, and is formed of a metal material such as aluminum, iron, or copper having good heat transfer characteristics.
  • the heat radiating section 20 has a shape that increases the surface area, for example, a sword mountain shape or a bellows shape with a plate or a rod called a fin. Therefore, the heat radiating part 20 is larger and larger in mass than the light source 24.
  • the heat radiating part 20 is also fixed to the vehicle.
  • the first light beam 80 passes through the parallel optical system 26, and the second light beam 82 from the parallel optical system 26 travels toward the liquid crystal panel 30.
  • the parallel optical system 26 includes a diffusion plate, a light guide plate, and the like, and brings the first light beam 80 close to parallel. Therefore, the second light beam 82 is nearly parallel in the direction from the fixed housing unit 10 to the movable housing unit 12 as compared with the first light beam 80.
  • the second light ray 82 passes through the diffusion optical system 28 and reaches the liquid crystal panel 30.
  • the diffusion optical system 28 diverges the second light ray 82 to the required viewing angle.
  • the liquid crystal panel 30 displays an image for a head-up display.
  • the second light ray 82 incident on the liquid crystal panel 30 reflects the displayed image, and the display light 84 is emitted from the liquid crystal panel 30.
  • the diffusing optical system 28 and the liquid crystal panel 30 are included in the movable casing 12, and the movable casing 12 is formed separately from the fixed casing 10.
  • the mirror 200 is a reflecting member and reflects the display light 84 emitted from the liquid crystal panel 30 toward the combiner 210.
  • the combiner 210 uses, for example, a transparent resin material or plate glass as a base material, and a half mirror of a light semi-transmissive film made of vapor-deposited tin or silver is applied to one surface thereof. This light semi-transmissive film can be said to be a reflective film.
  • the combiner 210 is semi-permeable, and is formed so that the driver 220 can see the front of the vehicle through the combiner 210.
  • the display light 84 reflected by the mirror 200 is incident on the combiner 210.
  • the information projected on the combiner 210 is visually recognized by the driver 220 while being superimposed on the scenery in front of the vehicle. .
  • the driver 220 visually recognizes the information projected on the combiner 210 as the first virtual image 230a.
  • This information is, for example, an image showing the speed of the vehicle, the remaining amount of fuel, or an image showing the distance to the destination, the direction of travel, the name of the current location, the facilities near the current location, the name of the store, etc. .
  • the first frame 16 a and the second frame 16 b are fixed to the fixed housing unit 10 so as to be substantially parallel to the optical axis of the second light beam 82.
  • the movable casing 12 is supported by the first frame 16a and the second frame 16b so as to be movable substantially parallel to the optical axis of the second light beam 82. That is, the movable housing unit 12 can move along the first frame 16 a and the second frame 16 b, and the liquid crystal panel 30 can move with respect to the light source 24.
  • the control unit 14 ⁇ / b> A controls display on the display device 100.
  • the first signal line 40 from the control unit 14A transmits a signal for controlling the light source 24, and the second signal line 42 from the control unit 14A transmits a signal for controlling the movable casing unit 12 for control.
  • the third signal line 44 from the unit 14A transmits a signal for controlling the liquid crystal panel 30. The processing in the control unit 14A will be described later.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing another structure of the display device 100.
  • the display device 100 in FIG. 2 is shown in the same manner as the display device 100 in FIG. 1, but the arrangement of the movable housing unit 12 is different from that in FIG. 1.
  • the distance between the light source 24 and the liquid crystal panel 30 is indicated as “a”, while in FIG. 2, the distance between the light source 24 and the liquid crystal panel 30 is indicated as “b”.
  • “A” is larger than “b”. That is, the distance between the light source 24 and the liquid crystal panel 30 is shorter in FIG. 2 than in FIG. Therefore, the optical distance from the liquid crystal panel 30 to the combiner 210 in FIG. 2 is longer than that in FIG.
  • the arrangement of the moving casing 12 as shown in FIG. 1 is referred to as “first arrangement”, and the arrangement of the moving casing 12 as shown in FIG. 2 is referred to as “second arrangement”.
  • the control unit 14A uses the second signal line 42 to move the movable housing including the liquid crystal panel 30. The movement of the body part 12 is controlled.
  • the driver 220 visually recognizes the second virtual image 230b instead of the first virtual image 230a.
  • the second virtual image 230b is located in front of the vehicle with respect to the first virtual image 230a. Accordingly, the viewing distance B from the driver 220 to the second virtual image 230b in the second arrangement is longer than the viewing distance A from the driver 220 to the first virtual image 230a in the first arrangement.
  • the viewing distance during high speed traveling is preferably longer than the viewing distance during normal traveling. Therefore, the first virtual image 230a should be generated by the first arrangement during normal traveling, and the second virtual image 230b should be generated by the second arrangement during high-speed traveling.
  • the first virtual image 230a and the second virtual image 230b may be collectively referred to as a virtual image 230.
  • the longer the distance from the combiner 210 the larger the size of the virtual image 230 and the longer the distance between the driver 220 and the virtual image. Therefore, when the second arrangement liquid crystal panel 30 displays an image while maintaining the size of the image displayed by the first arrangement liquid crystal panel 30, the driver 220 visually recognizes the virtual virtual image 240 at the position of the viewing distance B. Yes.
  • the angle of view from the driver 220 differs between the virtual virtual image 240 in the second arrangement and the first virtual image 230a in the first arrangement. As a result, the driver 220 visually recognizes virtual images having different angles of view in the first arrangement and the second arrangement, which may cause discomfort.
  • control unit 14A changes the size of the display area of the liquid crystal panel 30 in the first arrangement and the second arrangement. Even in the second arrangement, the driver 220 can visually recognize the second virtual image 230b having an angle of view close to the angle of view of the first virtual image 230a.
  • the driver 220 may A second virtual image 230b that is darker than the first virtual image 230a is viewed. As a result, for the driver 220, virtual images with different brightness are visually recognized in the first arrangement and the second arrangement, which may cause discomfort.
  • 14 A of control parts change the brightness
  • the driver 220 can visually recognize the second virtual image 230b having a brightness close to that of the first virtual image 230a.
  • FIG. 3 shows the configuration of the control unit 14A.
  • the control unit 14A is connected to the light source 24, the liquid crystal panel 30, the speed sensor 50, and the drive unit 52.
  • the control unit 14A includes a distance determination unit 60, a drive control unit 62, a display area determination unit 64, an input unit 66, a display control unit 68, a brightness determination unit 70, and a brightness control unit 72.
  • the first signal line 40 connects the light source 24 and the brightness control unit 72
  • the second signal line 42 connects the drive unit 52 and the drive control unit 62
  • the third signal line 44 connects to the liquid crystal panel 30.
  • a display control unit 68 is connected.
  • Speed sensor 50 detects the speed of the vehicle. Since a known technique may be used for detecting the vehicle speed, a description thereof is omitted here.
  • the speed sensor 50 outputs the detected speed to the distance determination unit 60.
  • the distance determination unit 60 receives a speed from the speed sensor 50.
  • the distance determination unit 60 stores a table to be compared with the speed.
  • 4A to 4C show the data structure of the table in the control unit 14A.
  • FIG. 4A is a table showing the relationship between the distance between the light source 24 and the liquid crystal panel 30 and the speed, and includes a condition column 300 and a distance column 302. When the speed is equal to or lower than the threshold value, the distance between the light source 24 and the liquid crystal panel 30 is set to “long distance” which is “a”.
  • the distance determination unit 60 outputs the determined distance to the drive control unit 62, the display area determination unit 64, and the brightness determination unit 70.
  • the drive control unit 62 receives the distance determined by the distance determination unit 60, operates the drive unit 52 to move to the distance, and moves the movable housing unit 12.
  • the drive unit 52 is a motor for moving the movable housing unit 12. Due to the drive of the drive unit 52, the movable housing unit 12 moves along the frame 16 and stops at a position corresponding to the control by the drive control unit 62. For example, when the distance determined by the distance determination unit 60 is a long distance, the movable housing unit 12 stops at a position where the distance between the light source 24 and the liquid crystal panel 30 is “a”, and the distance determination unit 60 When the distance determined in (2) is a short distance, the distance between the light source 24 and the liquid crystal panel 30 stops at a position where the distance is “b”.
  • the display area determination unit 64 receives the distance determined by the distance determination unit 60 and determines the size of the display area according to the distance.
  • FIG. 4B is a table showing the relationship between the distance between the light source 24 and the liquid crystal panel 30 and the size of the display area, and includes a condition column 310 and a display area column 312.
  • the standard size is a predetermined size, for example, the maximum size that can be displayed on the liquid crystal panel 30.
  • the size of the display area is “reduced size”. The reduced size is smaller than the standard size.
  • FIG. 5 shows the relationship between the viewing distance and the magnification ratio of the virtual image 230 in the display device 100.
  • the viewing distance “A” is set to “1.8 m”
  • the size of the virtual image 230 at that time is set to an enlargement ratio “1”.
  • the size of the display area of the liquid crystal panel 30 at that time is “standard size”.
  • the virtual image 230 expands in the horizontal and vertical directions as the viewing distance increases. At this time, if the display area is simply reduced by the rate at which the virtual image is enlarged, the size of the virtual image 230 does not change and the viewing distance increases.
  • the angle of view is substantially constant even when the viewing distance changes.
  • the “reduced size” is determined based on the inverse of “1 / V”. Specifically, the horizontal length of the reduced size is “1 / H” of the horizontal length of the standard size, and the vertical length of the reduced size is the vertical length of the standard size. It is “1 / V”. 4C will be described later, and the description returns to FIG.
  • the display area determination unit 64 outputs the size of the display area to the display control unit 68.
  • the display control unit 68 receives the size of the display area determined by the display area determination unit 64 and adjusts the size of the display area of the liquid crystal panel 30. In addition, the display control unit 68 displays the image received from the input unit 66 in the display area of the liquid crystal panel 30. As described above, the size of the display area of the liquid crystal panel 30 can be changed according to the distance between the liquid crystal panel 30 and the light source 24.
  • the brightness determination unit 70 receives the distance determined by the distance determination unit 60 and determines the brightness of the light source 24 according to the distance.
  • the brightness here corresponds to, for example, luminance.
  • FIG. 4C is a table showing the relationship between the distance between the light source 24 and the liquid crystal panel 30 and the brightness of the light source 24, and includes a condition column 320 and a brightness column 322.
  • the standard is a predetermined brightness.
  • the brightness of the light source 24 is set to “high”. “High” is brighter than normal.
  • the brightness determination unit 70 outputs the brightness to the brightness control unit 72.
  • the brightness control unit 72 receives the brightness of the light source 24 determined by the brightness determination unit 70 and adjusts the brightness of the light source 24. As described above, the brightness of the first light ray 80 emitted from the light source 24 is changed according to the distance between the liquid crystal panel 30 and the light source 24.
  • This configuration can be realized in terms of hardware by a CPU, memory, or other LSI of any computer, and in terms of software, it can be realized by a program loaded in the memory, but here it is realized by their cooperation.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a display procedure by the display device 100.
  • the distance determination unit 60 acquires the speed (S10). If the speed is equal to or less than the threshold value (Y in S12), the distance determining unit 60 selects a long distance (S14).
  • the display area determining unit 64 selects a standard size as the display area (S16).
  • the brightness determination unit 70 selects a standard as the brightness (S18). If speed ⁇ threshold is not satisfied (N in S12), the distance determining unit 60 selects a short distance (S20).
  • the display area determining unit 64 selects a reduced size as the display area (S22).
  • the brightness determination unit 70 selects high as the brightness (S24).
  • the liquid crystal panel since the liquid crystal panel is moved with respect to the light source while the heat radiating portion and the light source are fixed, the distance between the liquid crystal panel and the combiner can be changed. Further, since the distance between the liquid crystal panel and the combiner changes, the viewing distance can be changed. Moreover, since the liquid crystal panel is moved with respect to the light source while fixing the heat radiation part and the light source, the mass of the moving part can be reduced. Moreover, since the mass of a moving part becomes light, the enlargement of a drive part can be suppressed. In addition, since the viewing distance changes, it is possible to easily change the display according to the running state.
  • the angle of view when viewing the virtual image can be reduced even if the distance to the virtual image changes. Moreover, since the angle of view when visually recognizing the virtual image is close, it is possible to reduce the uncomfortable feeling when the driver visually recognizes the virtual image.
  • the brightness is changed according to the distance between the liquid crystal panel and the light source, it is possible to suppress the virtual image from becoming dark even if the distance to the virtual image is increased. Moreover, even if the distance to the virtual image is increased, the virtual image is suppressed from being darkened, so that it is possible to reduce a sense of discomfort when the driver visually recognizes the virtual image.
  • the distance between the liquid crystal panel and the light source is changed according to the speed of the vehicle, a display suitable for the speed can be realized.
  • the second embodiment relates to a display device used for a head-up display that displays an image as a virtual image in front of a vehicle, as in the first embodiment.
  • the movable casing is moved according to the speed of the vehicle.
  • the movable casing is moved according to the type of road on which the vehicle is traveling.
  • the display device 100 according to the second embodiment is the same type as that shown in FIGS. Here, it demonstrates centering on the difference with Embodiment 1.
  • FIG. 7 shows a configuration of the control unit 14B according to the second embodiment.
  • the control unit 14B includes an area specifying unit 74 instead of the distance determining unit 60 of FIG.
  • the area specifying unit 74 is connected to the positioning unit 54 and the storage unit 56.
  • the positioning unit 54 acquires vehicle position information.
  • a well-known technique should just be used for acquisition of position information.
  • the position information is acquired by executing any one of satellite positioning, positioning by autonomous navigation, and a combination thereof. Further, the position information may be acquired by map matching.
  • the positioning unit 54 periodically outputs the acquired position information to the area specifying unit 74.
  • the storage unit 56 stores a road map. Each road is associated with road type information. The type of road is, for example, an expressway or a general road.
  • the area specifying unit 74 specifies the type of road on which the vehicle is traveling by associating the road map stored in the storage unit 56 with the position information acquired by the positioning unit 54.
  • the area specifying unit 74 stores a table to be compared with the road type.
  • FIG. 8 shows the data structure of the table in the control unit 14B.
  • the table shows the relationship between the distance between the light source 24 and the liquid crystal panel 30 and the type of road, and includes a condition column 330 and a distance column 332.
  • the distance between the light source 24 and the liquid crystal panel 30 is set to “short distance” which is “b”. This corresponds to the second arrangement described above.
  • the distance between the light source 24 and the liquid crystal panel 30 is set to “long distance” which is “a”. This corresponds to the first arrangement described above.
  • the area set as a short distance is not limited to a highway.
  • the area specifying unit 74 outputs the determined distance to the drive control unit 62, the display area determining unit 64, and the brightness determining unit 70. That is, the control unit 14B changes the distance between the liquid crystal panel 30 and the light source 24 according to the area where the vehicle is traveling.
  • the distance between the liquid crystal panel and the light source is changed according to the area where the vehicle is traveling, display suitable for the area can be realized. Further, since the viewing distance is lengthened when traveling on an expressway and the viewing distance is shortened when traveling on other roads, a display suitable for the traveling road can be realized.
  • a display device includes a fixed light source, a heat dissipating unit attached to the light source, a liquid crystal panel movable with respect to the light source, and a liquid crystal panel that changes a distance between the liquid crystal panel and the light source. And a controller for controlling the movement of the camera.
  • the liquid crystal panel is moved with respect to the light source while fixing the heat radiating portion and the light source, it is possible to easily change the display according to the running state.
  • the size of the display area of the liquid crystal panel may be changed according to the distance between the liquid crystal panel and the light source. In this case, since the size of the display area is changed according to the distance between the liquid crystal panel and the light source, even when the distance to the virtual image changes, the angle of view when the virtual image is viewed can be reduced.
  • the brightness of the light emitted from the light source may be changed according to the distance between the liquid crystal panel and the light source. In this case, since the brightness is changed according to the distance between the liquid crystal panel and the light source, it is possible to suppress the virtual image from becoming dark even if the distance to the virtual image is increased.
  • the display device is mounted on a vehicle, and the control unit may change the distance between the liquid crystal panel and the light source according to the speed of the vehicle. In this case, since the distance between the liquid crystal panel and the light source is changed according to the speed of the vehicle, a display suitable for the speed can be realized.
  • the display device may be mounted on a vehicle, and the control unit may change the distance between the liquid crystal panel and the light source according to the area where the vehicle is traveling. In this case, since the distance between the liquid crystal panel and the light source is changed according to the area where the vehicle is traveling, display suitable for the area can be realized.
  • the viewing distance can also be changed in two stages.
  • the present invention is not limited to this.
  • the distance between the light source 24 and the liquid crystal panel 30 may be continuously changed, the brightness may be continuously changed, and the viewing distance may be continuously changed. According to this modification, the degree of freedom of configuration can be improved.
  • the display area determining unit 64 controls the display area
  • the brightness determining unit 70 controls the brightness.
  • the present invention is not limited to this.
  • the combination of the display area determination unit 64 and the brightness determination unit 70, or one of them may be omitted. According to this modification, the configuration can be simplified.
  • the display device according to the present disclosure can be used for a head-up display device mounted on a vehicle.
  • SYMBOLS 10 Fixed housing

Abstract

表示装置は、固定の光源と、放熱部と、液晶パネルと、制御部とを有する。放熱部は、光源に取り付けられている。液晶パネルは、表示エリアを有し、光源に対して移動可能である。制御部は、液晶パネルと光源との間の距離を変えるように、液晶パネルの移動を制御する。

Description

表示装置
 本開示は、表示装置に関し、特に液晶パネルを含む表示装置に関する。
 ヘッドアップディスプレイは、運転者が運転しながら前方の景色と重ねて視認可能なように速度表示等を表示する。ここで、運転者の注視距離は速度に応じて異なっており、高速になるほど注視距離が長くなる。ヘッドアップディスプレイによる表示を速度に応じて変更するために、液晶パネルとミラーとの間にズーム投影レンズが配置され、ズーム投影レンズは光軸に平行に進退動自在に支持される(例えば、特許文献1参照)。
特開平11-119147号公報
 特許文献1のようにズーム投影レンズを移動させる場合、精度よく各レンズの位置を制御する必要があり、装置が複雑かつ大型になってしまう。また、別の方法として、ミラーを動かして表示距離を変化させることも考えられる。この場合、ミラーの移動を光軸方向だけでなく、ミラーの角度も同時に調整する必要があり、装置が複雑かつ大型になってしまう。
 本開示は、走行状態に応じた表示の変更を簡易に実行する技術を提供する。
 本開示の一態様は表示装置である。この表示装置は、固定の光源と、放熱部と、液晶パネルと、制御部とを有する。放熱部は、光源に取り付けられている。液晶パネルは、表示エリアを有し、光源に対して移動可能である。制御部は、液晶パネルと光源との間の距離を変えるように、液晶パネルの移動を制御する。
 本開示によれば、走行状態に応じて簡易に表示を変更できる。
本開示の実施の形態1に係る表示装置の構造を示す断面図 図1の表示装置の別の構造を示す断面図 図1の制御部の機能構成を示すブロック図 図3の制御部におけるテーブルのデータ構造を示す図 図3の制御部における別のテーブルのデータ構造を示す図 図3の制御部におけるさらに別のテーブルのデータ構造を示す図 図1の表示装置における視距離と虚像の拡大率との関係を示す図 図1の表示装置による表示手順を示すフローチャート 本開示の実施の形態2に係る制御部の機能構成を示すブロック図 図7の制御部におけるテーブルのデータ構造を示す図
 本開示の実施の形態を具体的に説明する前に、本開示の創出に至った経緯を述べる。本開示は、映像を車両の前方へ虚像として表示させるヘッドアップディスプレイに使用される表示装置に関する。一般的に、運転者の位置から虚像の位置までの距離(以下、「視距離」ともいう)が通常走行時に2m程度であれば、運転者の視点移動が少なくなって虚像を安全に確認できるとされている。しかしながら、高速道路などの高速走行時において、運転者が見ている位置が通常走行時よりもさらに前方になる。そのため、高速走行時を考慮すると視距離は2mよりも長い方が好ましい。
 視距離を変更するには、液晶パネルからコンバイナまでの光学的距離を変更する必要がある。前述のように、ミラーを動かす場合、コンバイナへの光線の入射角を一定にするためには、直線距離だけではなく角度も変える必要があるので、構造が複雑になる。このようなミラーを動かすことによる構造の複雑さは、ミラーを動かさずに、液晶パネルを有する表示装置そのものを光軸方向に動かすことによって低減される。しかしながら、表示装置には光源のためのヒートシンクも搭載されているので、ヒートシンクも動かすことになる。このヒートシンクの質量は大きいので、表示装置を動かすための駆動部が大型化してしまう。
 以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、「平行」、「直交」は、完全な平行、直交だけではなく、誤差の範囲で平行、直交からずれている場合も含むものとする。また、「略」は、おおよその範囲で同一であるという意味である。
 (実施の形態1)
 図1は、実施の形態1に係る表示装置100の構造を示す断面図である。表示装置100は、固定筐体部10、移動筐体部12、制御部14A、第1フレーム16a、第2フレーム16bを含む。以下、第1フレーム16a、第2フレーム16bを総称してフレーム16と呼ぶ場合がある。固定筐体部10は、放熱部20、基板22、光源24、平行光学系26を含み、移動筐体部12は、拡散光学系28、液晶パネル30を含む。また、表示装置100は、信号線として、第1信号線40、第2信号線42、第3信号線44を含む。さらに、表示装置100は、ミラー200、コンバイナ210とともに車両内に設置される。
 表示装置100は、例えば、車両のインストルメンタルパネル(図示せず)に設置される。なお、インストルメンタルパネルはダッシュボードとも呼ばれる。表示装置100の上方にミラー200が設置され、ミラー200の上方にコンバイナ210が設置される。図1においてコンバイナ210の右側に運転席、助手席(図示せず)が配置されており、運転席に座った運転者220は運転中に車両の前方に視線を向ける。車両の前方は図1の左側に相当する。
 固定筐体部10は、ネジ等の固定部材によって車両に固定される。固定筐体部10における基板22には光源24が配置される。そのため、光源24も車両に固定される。光源24は、液晶パネル30のバックライトとして平行光学系26に第1光線80を出射する。一般的に、第1光線80は、光源24から放射線状に出射されるので、固定筐体部10から移動筐体部12に向かう方向において平行ではない。光源24は第1光線80を出射する際に発熱するので、この発熱を放熱するために、光源24には基板22を介して放熱部20が取り付けられる。
 放熱部20は、例えばヒートシンクであり、伝熱特性のよいアルミニウム、鉄、銅などの金属材料によって形成される。ヒートシンクの性能を上げるために、放熱部20は、表面積が広くなるような形状、例えばフィンと呼ばれる板や棒の生えた剣山状や蛇腹状を有する。そのため、放熱部20は光源24と比較して大きく、かつ質量が大きい。放熱部20も車両に固定される。第1光線80は平行光学系26を通過し、平行光学系26からの第2光線82が液晶パネル30に向かって進む。平行光学系26は、拡散板、導光板等を含み、第1光線80を平行に近づける。そのため、第2光線82は、第1光線80と比較して、固定筐体部10から移動筐体部12に向かう方向において平行に近い。
 第2光線82は拡散光学系28を通過して液晶パネル30に到達する。拡散光学系28は、必要とされる視野角まで第2光線82を発散させる。液晶パネル30は、ヘッドアップディスプレイ用の画像を表示する。液晶パネル30に入射された第2光線82は表示された画像を反映することによって、液晶パネル30からは表示光84が出射される。ここで、拡散光学系28と液晶パネル30は移動筐体部12に含まれており、移動筐体部12は固定筐体部10とは別に形成される。
 ミラー200は反射部材であり、液晶パネル30から出射された表示光84をコンバイナ210に向けて反射する。コンバイナ210は、例えば透明樹脂材料あるいは板ガラスを基材とし、その一方の面には、蒸着された錫または銀などで構成される光半透過膜のハーフミラーが施されている。この光半透過膜は反射膜ともいえる。コンバイナ210は、半透過性を有しており、運転者220がコンバイナ210を通して車両の前方を目視できるように形成される。コンバイナ210には、ミラー200によって反射された表示光84が入射される。
 コンバイナ210に入射された表示光84の少なくとも一部は運転者220の方向に向かって反射するので、コンバイナ210に投影された情報は、車両前方の風景に重畳されながら運転者220に視認される。その際、運転者220は、コンバイナ210に投影された情報を第1虚像230aとして視認する。この情報は、例えば、車両の速度、燃料の残量などを示す画像、または、目的地までの距離、進行方向、現在地名、現在地付近に存在する施設、店舗の名称などを示す画像などである。
 固定筐体部10には、第2光線82の光軸に略平行になるように第1フレーム16a、第2フレーム16bが並んで固定される。移動筐体部12は、第1フレーム16a、第2フレーム16bによって、第2光線82の光軸と略平行に移動可能に支持される。つまり、移動筐体部12は、第1フレーム16a、第2フレーム16bに沿って移動可能であり、液晶パネル30は光源24に対して移動可能である。制御部14Aは、表示装置100における表示を制御する。制御部14Aからの第1信号線40は光源24を制御するための信号を伝送し、制御部14Aからの第2信号線42は移動筐体部12を制御するための信号を伝送し、制御部14Aからの第3信号線44は液晶パネル30を制御するための信号を伝送する。制御部14Aにおける処理は後述する。
 図2は、表示装置100の別の構造を示す断面図である。図2における表示装置100は、図1における表示装置100と同様に示されるが、移動筐体部12の配置が図1とは異なる。具体的に説明すると、図1では光源24と液晶パネル30との間の距離は「a」と示されるが、図2では光源24と液晶パネル30との間の距離は「b」と示され、「a」は「b」より大きい。つまり、図2では図1と比較して光源24と液晶パネル30との間の距離が短い。そのため、図2における液晶パネル30からコンバイナ210までの光学的距離は図1の場合と比較して長くなる。以下では、図1のような移動筐体部12の配置を「第1配置」といい、図2のような移動筐体部12の配置を「第2配置」という。第1配置と第2配置の間において、液晶パネル30と光源24との間の距離を変えるように、制御部14Aは、第2信号線42を介して、液晶パネル30が含まれた移動筐体部12の移動を制御する。
 図2においては、第1虚像230aの代わりに第2虚像230bが運転者220に視認される。第2虚像230bは第1虚像230aよりも車両の前方に位置する。これによって、第2配置における運転者220から第2虚像230bまでの視距離Bは、第1配置における運転者220から第1虚像230aまでの視距離Aよりも長い。前述のように、高速走行時における視距離は、通常走行時における視距離よりも長い方が好ましい。そのため、通常走行時においては第1配置によって第1虚像230aが生成され、高速走行時において第2配置によって第2虚像230bが生成されるべきである。以下、第1虚像230a、第2虚像230bを総称して虚像230と呼ぶ場合がある。
 一般的に、コンバイナ210からの距離が長くなるほど、虚像230のサイズは大きく、かつ運転者220と虚像との距離は長くなる。そのため、第1配置の液晶パネル30が表示する画像のサイズを維持したまま、第2配置の液晶パネル30が画像を表示した場合、運転者220は、視距離Bの位置に仮想虚像240を視認しうる。第2配置における仮想虚像240と、第1配置における第1虚像230aとでは、運転者220からの画角が異なる。これにより、運転者220にとっては、第1配置と第2配置とにおいて異なった画角の虚像を視認することになるので、違和感を生じる可能性がある。これらの画角を近くするために、制御部14Aは、第1配置と第2配置とにおいて、液晶パネル30の表示エリアの大きさを変える。このような制御によって第2配置の場合であっても、運転者220は、第1虚像230aの画角と近い画角を有する第2虚像230bを視認できる。
 また、コンバイナ210からの距離が長くなるほど、液晶パネル30の像は大きく表示されるので虚像230は暗くなる。そのため、第1配置の光源24から出射される第1光線80の輝度を維持したまま、第2配置の光源24が第1光線80を出射した場合、運転者220は、第1配置での第1虚像230aよりも暗い第2虚像230bを視認する。これにより、運転者220にとっては、第1配置と第2配置とにおいて異なった明るさの虚像を視認することになるので、違和感を生じる可能性がある。これらの明るさを近くするために、制御部14Aは、第1配置と第2配置とにおいて、光源24から出射される第1光線80の輝度を変える。このような制御によって第2配置の場合であっても、運転者220は、第1虚像230aの明るさと近い明るさを有する第2虚像230bを視認できる。
 図3は、制御部14Aの構成を示す。制御部14Aは、光源24、液晶パネル30、速度センサ50、駆動部52に接続される。制御部14Aは、距離決定部60、駆動制御部62、表示エリア決定部64、入力部66、表示制御部68、明るさ決定部70、明るさ制御部72を含む。また、第1信号線40は光源24と明るさ制御部72とを接続し、第2信号線42は駆動部52と駆動制御部62とを接続し、第3信号線44は液晶パネル30と表示制御部68とを接続する。
 速度センサ50は、車両の速度を検出する。車両の速度の検出には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。速度センサ50は、検出した速度を距離決定部60に出力する。距離決定部60は、速度センサ50から速度を受けつける。また、距離決定部60は、速度と比較すべきテーブルを記憶する。図4A~図4Cは、制御部14Aにおけるテーブルのデータ構造を示す。図4Aは、光源24と液晶パネル30との距離と、速度との関係が示されたテーブルであり、条件欄300、距離欄302を含む。速度がしきい値以下である場合、光源24と液晶パネル30との間の距離は「a」である「長距離」にされる。これは、前述の第1配置に相当する。一方、速度がしきい値よりも大きい場合、光源24と液晶パネル30との間の距離は「b」である「短距離」にされる。これは、前述の第2配置に相当する。図4B、図4Cについては後述し、図3の説明に戻る。距離決定部60は、決定した距離を駆動制御部62、表示エリア決定部64、明るさ決定部70に出力する。
 駆動制御部62は、距離決定部60において決定した距離を受けつけ、この距離となるように駆動部52を動作させて、移動筐体部12を移動させる。駆動部52は、移動筐体部12を移動させるためのモータである。駆動部52の駆動によって、移動筐体部12はフレーム16に沿って移動し、駆動制御部62による制御に応じた位置に停止する。例えば、移動筐体部12は、距離決定部60において決定した距離が長距離である場合、光源24と液晶パネル30との間の距離が「a」となる位置に停止し、距離決定部60において決定した距離が短距離である場合、光源24と液晶パネル30との間の距離が「b」となる位置に停止する。
 表示エリア決定部64は、距離決定部60において決定した距離を受けつけ、距離に応じた表示エリアの大きさを決定する。図4Bは、光源24と液晶パネル30との距離と、表示エリアの大きさとの関係が示されたテーブルであり、条件欄310、表示エリア欄312を含む。光源24と液晶パネル30との間の距離が「a」である「長距離」とされる場合、表示エリアの大きさは「標準サイズ」にされる。標準サイズは予め定められたサイズであり、例えば、液晶パネル30において表示可能な最大のサイズである。一方、光源24と液晶パネル30との間の距離が「b」である「短距離」とされる場合、表示エリアの大きさは「縮小サイズ」にされる。縮小サイズは標準サイズよりも小さいサイズである。
 縮小サイズの大きさをさらに詳細に説明するために、ここでは図5を使用する。図5は、表示装置100における視距離と虚像230の拡大率との関係を示す。ここでは、視距離「A」を「1.8m」として、その際の虚像230のサイズを拡大率「1」としている。そのときの液晶パネル30の表示エリアの大きさが「標準サイズ」である。図5のように、視距離が長くなるほど、水平方向および垂直方向に虚像230が拡大する。このとき、単純に虚像が拡大した割合だけ表示エリアを縮小してしまうと、虚像230の大きさは変化せず視距離が遠くなる。そのような場合、視距離変更前に比べ、運転者220からの視認性は悪化してしまう。そうなることを防ぐため、視距離が変化した場合でも画角は略一定が好ましい。視距離が長くなっても虚像230の画角を近くするため、視距離「B」に対応した水平方向の拡大率「H」の逆数「1/H」と、垂直方向の拡大率「V」の逆数「1/V」とをもとに、「縮小サイズ」が定められる。具体的に説明すると、縮小サイズの水平方向の長さは、標準サイズの水平方向の長さの「1/H」であり、縮小サイズの垂直方向の長さは、標準サイズの垂直方向の長さの「1/V」である。図4Cは後述し、図3の説明に戻る。表示エリア決定部64は、表示エリアの大きさを表示制御部68に出力する。
 表示制御部68は、表示エリア決定部64において決定した表示エリアの大きさを受けつけ、液晶パネル30の表示エリアの大きさを調節する。また、表示制御部68は、入力部66から受けつけた画像を液晶パネル30の表示エリアに表示させる。このように、液晶パネル30の表示エリアの大きさは、液晶パネル30と光源24との間の距離に応じて変えられる。
 明るさ決定部70は、距離決定部60において決定した距離を受けつけ、距離に応じた光源24の明るさを決定する。ここでの明るさは例えば輝度に相当する。図4Cは、光源24と液晶パネル30との距離と、光源24の明るさとの関係が示されたテーブルであり、条件欄320、明るさ欄322を含む。光源24と液晶パネル30との間の距離が「a」である「長距離」とされる場合、光源24の明るさは「標準」にされる。標準は予め定められた明るさである。一方、光源24と液晶パネル30との間の距離が「b」である「短距離」とされる場合、光源24の明るさ「高」にされる。「高」は標準よりも明るい。図3の説明に戻る。明るさ決定部70は、明るさを明るさ制御部72に出力する。
 明るさ制御部72は、明るさ決定部70において決定した光源24の明るさを受けつけ、光源24の明るさを調節する。このように、光源24から出射される第1光線80の明るさは、液晶パネル30と光源24との間の距離に応じて変えられる。
 この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエア(専用回路)のみ、ハードウエア(汎用回路)とソフトウエアとの組合せによっていろいろな形で実現できる。
 以上の構成による表示装置100の動作を説明する。図6は、表示装置100による表示手順を示すフローチャートである。距離決定部60は速度を取得する(S10)。速度がしきい値以下であれば(S12のY)、距離決定部60は長距離を選択する(S14)。表示エリア決定部64は、表示エリアとして標準サイズを選択する(S16)。明るさ決定部70は、明るさとして標準を選択する(S18)。速度≦しきい値でなければ(S12のN)、距離決定部60は短距離を選択する(S20)。表示エリア決定部64は、表示エリアとして縮小サイズを選択する(S22)。明るさ決定部70は、明るさとして高を選択する(S24)。
 本実施の形態によれば、放熱部と光源とを固定したまま、光源に対して液晶パネルを移動させるので、液晶パネルとコンバイナとの距離を変えることができる。また、液晶パネルとコンバイナとの距離が変わるので、視距離を変えることができる。また、放熱部と光源とを固定したまま、光源に対して液晶パネルを移動させるので、移動部分の質量を軽くできる。また、移動部分の質量が軽くなるので、駆動部の大型化を抑制できる。また、視距離が変わるので、走行状態に応じた表示の変更を簡易に実行できる。
 また、液晶パネルと光源との間の距離に応じて表示エリアの大きさを変えるので、虚像までの距離が変わっても、虚像を視認する場合の画角を近くできる。また、虚像を視認する場合の画角が近くなるので、運転者が虚像を視認する場合の違和感を低減できる。また、液晶パネルと光源との間の距離に応じて明るさを変えるので、虚像までの距離が長くなっても、虚像が暗くなることを抑制できる。また、虚像までの距離が長くなっても、虚像が暗くなることが抑制されるので、運転者が虚像を視認する場合の違和感を低減できる。また、車両の速度に応じて液晶パネルと光源との間の距離を変えるので、速度に適した表示を実現できる。
 (実施の形態2)
 次に、実施の形態2を説明する。実施の形態2は、実施の形態1と同様に、映像を車両の前方へ虚像として表示させるヘッドアップディスプレイに使用される表示装置に関する。実施の形態1においては、車両の速度に応じて移動筐体部を移動させている。一方、実施の形態2では、車両が走行している道路の種別に応じて移動筐体部を移動させる。実施の形態2に係る表示装置100は、図1、図2と同様のタイプである。ここでは、実施の形態1との差異を中心に説明する。
 図7は、実施の形態2に係る制御部14Bの構成を示す。制御部14Bは、図3の距離決定部60の代わりにエリア特定部74を含む。エリア特定部74は測位部54、記憶部56に接続される。測位部54は、車両の位置情報を取得する。位置情報の取得には公知の技術が使用されればよい。例えば、位置情報は、衛星測位、自律航法による測位、それらの組合せのいずれかを実行することによって取得される。また、位置情報は、マップマッチングによって取得されてもよい。測位部54は、取得した位置情報を定期的にエリア特定部74に出力する。記憶部56は、道路地図を記憶する。各道路には道路の種別の情報が対応づけられている。道路の種別は、例えば、高速道路、一般道路等である。
 エリア特定部74は、記憶部56に記憶した道路地図に、測位部54において取得した位置情報を対応づけることによって、車両が走行している道路の種別を特定する。また、エリア特定部74は、道路の種別と比較すべきテーブルを記憶する。図8は、制御部14Bにおけるテーブルのデータ構造を示す。テーブルは、光源24と液晶パネル30との距離と、道路の種別との関係を示し、条件欄330、距離欄332を含む。道路の種別が高速道路である場合、光源24と液晶パネル30との間の距離は「b」である「短距離」にされる。これは、前述の第2配置に相当する。一方、道路の種別が高速道路以外である場合、光源24と液晶パネル30との間の距離は「a」である「長距離」にされる。これは、前述の第1配置に相当する。なお、短距離に設定されるエリアは高速道路に限定されない。図7の説明に戻る。エリア特定部74は、決定した距離を駆動制御部62、表示エリア決定部64、明るさ決定部70に出力する。つまり、制御部14Bは、車両が走行しているエリアに応じて、液晶パネル30と光源24との間の距離を変える。
 本実施の形態によれば、車両が走行しているエリアに応じて液晶パネルと光源との間の距離を変えるので、エリアに適した表示を実現できる。また、高速道路を走行している場合に視距離を長くし、それ以外を走行している場合に視距離を短くするので、走行している道路に適した表示を実現できる。
 本開示の一態様の概要は、次の通りである。本開示のある態様の表示装置は、固定の光源と、光源に取り付けられる放熱部と、光源に対して移動可能な液晶パネルと、液晶パネルと光源との間の距離を変えるように、液晶パネルの移動を制御する制御部とを有する。
 この態様によると、放熱部と光源とを固定したまま、光源に対して液晶パネルを移動させるので、走行状態に応じた表示の変更を簡易に実行できる。
 液晶パネルの表示エリアの大きさは、液晶パネルと光源との間の距離に応じて変えられてもよい。この場合、液晶パネルと光源との間の距離に応じて表示エリアの大きさを変えるので、虚像までの距離が変わっても、虚像を視認する場合の画角を近くできる。
 光源から出射される光の明るさは、液晶パネルと光源との間の距離に応じて変えられてもよい。この場合、液晶パネルと光源との間の距離に応じて明るさを変えるので、虚像までの距離が長くなっても、虚像が暗くなることを抑制できる。
 本表示装置は車両に搭載され、制御部は、車両の速度に応じて、液晶パネルと光源との間の距離を変えてもよい。この場合、車両の速度に応じて液晶パネルと光源との間の距離を変えるので、速度に適した表示を実現できる。
 本表示装置は車両に搭載され、制御部は、車両が走行しているエリアに応じて、液晶パネルと光源との間の距離を変えてもよい。この場合、車両が走行しているエリアに応じて液晶パネルと光源との間の距離を変えるので、エリアに適した表示を実現できる。
 以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
 実施の形態1、2において、光源24と液晶パネル30との距離が2段階で変えられるので、視距離も2段階で変えられる。しかしながらこれに限らず例えば、光源24と液晶パネル30との距離が連続的に変えられて、明るさも連続的に変えられて、視距離も連続的に変えられてもよい。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。
 実施の形態1、2において、表示エリア決定部64が表示エリアを制御し、明るさ決定部70が明るさを制御している。しかしながらこれに限らず例えば、表示エリア決定部64と明るさ決定部70の組合せ、あるいはいずれか一方が省略されてもよい。本変形例によれば、構成を簡易にできる。
 本開示による表示装置は、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置に利用可能である。
10  固定筐体部
12  移動筐体部
14A,14B  制御部
16  フレーム
16a  第1フレーム
16b  第2フレーム
20  放熱部
22  基板
24  光源
26  平行光学系
28  拡散光学系
30  液晶パネル
40  第1信号線
42  第2信号線
44  第3信号線
50  速度センサ
52  駆動部
54  測位部
56  記憶部
60  距離決定部
62  駆動制御部
64  表示エリア決定部
66  入力部
68  表示制御部
70  明るさ決定部
72  明るさ制御部
74  エリア特定部
80  第1光線
82  第2光線
84  表示光
100  表示装置
200  ミラー
210  コンバイナ
220  運転者
230  虚像
230a  第1虚像
230b  第2虚像
240  仮想虚像
300,310,320,330  条件欄
302,332  距離欄
312  表示エリア欄
322  明るさ欄

Claims (5)

  1. 固定の光源と、
    前記光源に取り付けられた放熱部と、
    表示エリアを有し、前記光源に対して移動可能な液晶パネルと、
    前記液晶パネルと前記光源との間の距離を変えるように、前記液晶パネルの移動を制御する制御部と、を備えた、
    表示装置。
  2. 前記液晶パネルの前記表示エリアの大きさは、前記液晶パネルと前記光源との間の距離に応じて変えられる、
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記光源から出射される光の明るさは、前記液晶パネルと前記光源との間の距離に応じて変えられる、
    請求項1または2に記載の表示装置。
  4. 前記表示装置は車両に搭載可能であり、
    前記制御部は、前記車両の速度に応じて、前記液晶パネルと前記光源との間の距離を変える、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の表示装置。
  5. 前記表示装置は車両に搭載可能であり、
    前記制御部は、前記車両が走行しているエリアに応じて、前記液晶パネルと前記光源との間の距離を変える、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の表示装置。
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