JP2017165293A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主に、照明用光源の光漏れの影響をなくし得るようにする。【解決手段】少なくとも、表示パネル１１を照明可能な照明用光源１２と、外光照度Ｘを検出可能な照度センサ１４とを備えると共に、この照度センサ１４からの検出照度Ｗに基づいて照明用光源１２へ照明制御信号１６を送る制御手段１７を備えた車両用表示装置に関する。上記制御手段１７が、照明制御信号１６のオフ時に検出した検出照度Ｗ’に基づいて上記照明制御信号１６を求めるものとされる。【選択図】図３

Description

この発明は、車両用表示装置に関するものである。

自動車などの車両には、車室内に各種の表示装置（車両用表示装置）が設けられている。このような表示装置には、外光の強さに応じて、明るさ（または輝度）を自動調整し得るようにしたものが存在している。

上記した表示装置は、少なくとも、表示パネルを照明可能な照明用光源と、外光の照度を検出可能な照度センサとを備え、照度センサからの外光の検出照度に基づいて照明用光源へ照明制御信号を送る制御手段とを備えたものなどとされている。

このような、輝度を自動調整し得るようにした表示装置には、例えば、ヘッドアップディスプレイ装置などがある（例えば、特許文献１参照）。ヘッドアップディスプレイ装置は、表示装置の画像を運転席の前方の反射部材（例えば、コンバイナなどの専用の反射板）で反射させて反射部材の奥側に虚像を結像させるようにしたものである。

そして、このようなヘッドアップディスプレイ装置を備えることにより、運転者は、前方を向いて運転している状態から少ない視線移動で、運転の補助となる情報などを得ることが可能となる。

特開２００５−１４７８８号公報

しかしながら、上記車両用表示装置には、以下のような問題があった。
即ち、車両用表示装置は、構造的に照明用光源による光学的な影響（例えば、光漏れなど）を完全に排除することが難しい。そのため、照明用光源の光漏れなどの影響で、照度センサの検出照度に誤差が生じてしまう。その結果、表示パネルの輝度の自動調整が正確に行えない可能性があった。このことは、特に、外光の照度が低くなって、外光に対する光漏れの割合が大きくなる夜間などに問題になる。

そこで、本発明は、上記した問題点を解決することを、主な目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、
少なくとも、表示パネルを照明可能な照明用光源と、外光の照度を検出可能な照度センサとを備えると共に、
該照度センサからの検出照度に基づいて照明用光源へ照明制御信号を送る制御手段を備えた車両用表示装置において、
前記制御手段が、照明制御信号のオフ時に検出した検出照度に基づいて前記照明制御信号を求めるものとされたことを特徴とする。

本発明によれば、上記構成によって、照明用光源の光漏れの影響をなくすことができる。

本実施の形態にかかる車両用表示装置の構成図である。 図１の車両用表示装置の分解斜視図である。 図１の車両用表示装置の制御系統図である。 照度センサによる一般的な検出照度の状況を示すグラフである。 照明制御信号と、検出照度とを上下に並べて関連付けたグラフである。 車両用表示装置を制御するフローチャートである。

以下、本実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図６は、この実施の形態を説明するためのものである。

＜構成＞以下、この実施例の構成について説明する。

図１（図２も併せて参照）に示すように、自動車などの車両の車室内に表示装置１（車両用表示装置）を設ける。この表示装置１を、外光の強さに応じて、明るさ（または輝度）を自動調整可能なものとする。

このような、輝度を自動調整し得るようにした表示装置１には、例えば、ヘッドアップディスプレイ装置２などがある。なお、ヘッドアップディスプレイ装置２については後述する。

上記した表示装置１を、図３に示すように、少なくとも、表示パネル１１を照明可能な照明用光源１２と、外光の照度（外光照度Ｘ、図４参照）を検出可能な照度センサ１４とを備えると共に、照度センサ１４からの外光の検出照度Ｗに基づいて照明用光源１２へ照明制御信号１６を送る制御手段１７（または制御装置）を備えたものなどとする。

ここで、表示パネル１１は、液晶パネルなどとされる。照明用光源１２は、液晶パネルのバックライトとして使用される。照明用光源１２にはＬＥＤやＬＤ（レーザダイオード）などのような応答性の高いものが用いられる。照明用光源１２は、ＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation：パルス幅変調）駆動される。そして、ＬＥＤやＬＤ（レーザダイオード）などの照明用光源１２に対し、制御手段１７は、照明制御信号１６として、矩形波を出力するようにしている（図５参照）。制御手段１７は、少なくとも、演算制御を行うＣＰＵ２１と、データやプログラムを記憶する内部メモリ２２と、ＰＷＭジェネレータ２３などの調光演算部とを備えたマイコンなどとされている。また、照明用光源１２および照度センサ１４には、それぞれ電源回路２４，２５が接続されている。制御手段１７は、スイッチ素子２６を介して照明用光源１２の電源回路２５に接続されている。

図２に示すように、照明用光源１２を備えた表示パネル１１や、照度センサ１４や、制御手段１７などは、基板３１に対して実装される。この基板３１は、表示装置１の下部ケーシング３２に取付けられる。この際、照明用光源１２は発熱量が大きいため、表示パネル１１の裏面側に対して放熱のためのヒートシンク３３などが取付けられる。更に、表示パネル１１の上下部には、表示パネル１１とヒートシンク３３との間に形成された通気空間に対して冷却用の空気を通すための吸気隙間３４や排気隙間３５などが設けられている。

そして、表示装置１の上部ケーシング３６には、外光を取り入れるための開口部３７が設けられている。開口部３７から取り入れられた外光は、導光体３８を介して照度センサ１４へ導かれるようになっている。

そして、上記した吸気隙間３４や排気隙間３５などを設けたことなどによって、そこから照明用光源１２の光漏れＹが生じることになり、漏れた光が導光体３８を介するなどして照度センサ１４へ導かれることで、照度センサ１４の検出照度Ｗに光漏れＹの分の誤差が生じることになる（検出照度Ｗ＝外光照度Ｘ＋光漏れＹ）。なお、吸気隙間３４や排気隙間３５からの光漏れＹを防止することは、構造的に困難である。

以上のような基本的な構成に対し、この実施例では、以下のような構成を備えるようにしている。

（１）上記制御手段１７が、照明制御信号１６のオフ時に検出した検出照度Ｗ’（＝Ｗｏｆｆ）に基づいて上記照明制御信号１６を求めるものとされる。

ここで、図５は、上段が照明制御信号１６を示すグラフであり、下段が外光の検出照度Ｗを示すグラフである。図中で、光漏れＹ（＝ΔＷ）の発生は、照明制御信号１６のオン・オフの周期と一致していると共に、照明制御信号１６のオン時にのみ発生している。よって、照明制御信号１６のオフ時には、光漏れＹは生じていないことになる（オフ時の検出照度Ｗ’＝外光照度Ｘ）。そこで、上記したように、オフ時の検出照度Ｗ’を直接検出させるようにする。

（２）更に、上記制御手段１７が、照明制御信号１６のオン時に検出した検出照度Ｗ（＝Ｗ_ｏｎ）と、照明制御信号１６のオフ時に検出した検出照度Ｗ’（＝Ｗ_ｏｆｆ）との差ΔＷ（＝光漏れＹ）に基づいて補正値Ａを求め、この補正値Ａによって上記照明制御信号１６を補正するものとしても良い。

ここで、補正値Ａは、照明制御信号１６の複数（ｎ）周期分の値の平均値などとして求めるようにしても良い（例えば、ｎ＝１０。但し１０に限るものではない）。なお、制御の仕方によっても異なるが、補正値Ａは、照明制御信号１６に対して適宜加算または減算されることになる。

図６は、夜間減光モードの時に照明制御信号１６を補正するためのフローチャートである。

まず、夜間減光モードでは、ステップＳ１で平均値を求めるための制御用の変数ｎに１をセットする。そして、ステップＳ２で（ＰＷＭ）オン時（Ｔ_ｎ）の検出照度Ｗ_ｎ（受光エネルギ）を検出し、ステップＳ３で内部メモリ２２に検出照度Ｗ_ｎ（または照度センサ１４で得られた電圧Ｖ_ｎ）を記憶する。

次に、ステップＳ４で（ＰＷＭ）オフ時（Ｔ’_ｎ）の検出照度Ｗ’_ｎ（受光エネルギ）を検出し、ステップＳ５で内部メモリ２２に検出照度Ｗ’_ｎ（または照度センサ１４で得られた電圧Ｖ’_ｎ）を記憶する。

その後、ステップＳ６で制御用の変数ｎに１を加算し、ステップＳ７で制御用の変数ｎが予め定めた定数（この場合にはｎ＝１０）に達したかどうかを判断する。

そして、定数に達していない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２へ戻って達するまで繰り返す。

定数に達した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ８で内部メモリ２２に記憶した定数回分の差（Ｖ_ｎ−Ｖ’_ｎ）の平均を取って補正値Ａとする。

そして、ステップＳ８で得られた補正値Ａを用いて照明制御信号１６を補正し（Ｖ_ｏｕｔ＝Ｖ_ｎ＋１ ±Ａ）、ステップＳ９で補正した照明制御信号１６（Ｖ_ｏｕｔ）をＰＷＭジェネレータ２３などの調光演算部を介して照明用光源１２へ出力する。

以上により、照明用光源１２は正確に自動調光されるようになる。

（３）既に上記したように、上記表示装置１は、運転席４１の前方に表示パネル１１の画像４２を表示（または反射投影）可能なヘッドアップディスプレイ装置２を構成するものとすることができる。

ここで、ヘッドアップディスプレイ装置２は、表示パネル１１の画像４２を運転席４１の前方の反射部材４３（例えば、コンバイナなどの専用の反射板）で反射させて反射部材４３の奥側に上記した画像４２の虚像４４を結像させるようにしたものである。表示パネル１１の画像４２は、直接またはミラー４５などの光学部品を介して間接的に反射部材４３へ導かれるようになっている。この場合、ヘッドアップディスプレイ装置２は、インストルメントパネル４６の部分に取付けられると共に、フロントウインドウ４７の奥側の位置に虚像４４が視認されるようになっている。

＜作用＞この実施例の作用について説明する。

車両用表示装置は、外光の強さに応じて、明るさ（または輝度）を自動調整し得るようになっている。輝度の自動調整のために、制御手段１７は、照度センサ１４からの検出照度Ｗに基づいて照明制御信号１６を求め、この照明制御信号１６を照明用光源１２へ送るようにしている。これにより、外光照度Ｘに応じた表示パネル１１の輝度の調整が可能となる。

なお、照明用光源１２にはＬＥＤやＬＤ（レーザダイオード）などが用いられることが多く、照明用光源１２は、ＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation：パルス幅変調）駆動されることが多く、ＬＥＤやＬＤ（レーザダイオード）などのような応答性の高い照明用光源１２に対し、制御手段１７は、照明制御信号１６として、矩形波を出力するようにしている。

この際、車両用表示装置は、その構造上の問題から、照明用光源１２による光学的な影響（例えば、光漏れＹの発生など）を完全に排除することが難しいため、照明用光源１２の光漏れＹの影響で照度センサ１４の検出照度Ｗに誤差が生じるおそれがある。

特に、外光照度Ｘが低くなる夜間などにおいては、外光照度Ｘにおける光漏れＹの割合が大きくなるので、光漏れＹの影響が大きい。

＜効果＞この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。

（効果１）制御手段１７は、照明制御信号１６のオフ時に検出した検出照度Ｗ’に基づいて上記照明制御信号１６を求めるようにした。光漏れＹの発生は、照明制御信号１６のオン・オフの周期と一致しているため、即ち、光漏れＹは、照明制御信号１６のオン時に発生するため、照明用光源１２が消灯して光漏れＹが発生しなくなったオフ時に検出を行うことで、正確な外光照度Ｘを直接検出することができ、照明用光源１２の光漏れＹの影響のない正確な外光の検出照度Ｗを得ることが可能となる。その結果、表示パネル１１の輝度の自動調整を、より正確に行うことができるようになる。このことは、特に、外光照度Ｘが低くなって、外光における光漏れＹの割合が大きくなる夜間などに有効である。

（効果２）上記において、更に、制御手段１７が、照明制御信号１６のオン時に検出した照度センサ１４の検出照度Ｗ（＝Ｗ_ｏｎ）と、照明制御信号１６のオフ時に検出した照度センサ１４の検出照度Ｗ’との差ΔＷに基づいて補正値Ａを求め、この補正値Ａを用いて照明制御信号１６を補正させるようにしても良い。オン時の検出照度Ｗ（＝Ｗ_ｏｎ）は、オフ時の検出照度Ｗ’と比べて、光漏れＹの分だけ値が大きくなっているので、上記した補正値Ａによって実際の光漏れＹの量を得ることができる。そして、このようにして求めた補正値Ａを用いて照明制御信号１６を補正することで、（制御の仕方によっても異なるが、）例えば、光漏れＹによって不足した分だけ照明用光源１２の輝度を上げて、虚像４４を所望の明るさにすることや、または、光漏れＹを見込んで照明用光源１２の輝度を上げるように先行制御している場合には、先行制御で過剰となっている分だけ照明用光源１２の輝度を下げて、虚像４４を所望の明るさにすることなどが可能となる。

また、照明制御信号１６のオン・オフ時の検出照度の差（Ｗ_ｏｎ−Ｗ_ｏｆｆ）を利用して上記補正値Ａを得るようにしたことで、昼夜に拘らず、安定した補正値Ａを得ることが可能となる。

更に、上記によって、正確な外光照度Ｘや安定した補正値Ａが得られることから、例えば、補正用の半導体素子などを別途設ける必要をなくすことが可能となる。また、上記外光照度Ｘや補正値Ａは、簡単に得ることができると共に、照明制御信号１６に簡単に反映することが可能なので、これまでのように、（別途設けられた補正用の半導体素子などからの）補正用データを用いて複雑なフィードフォワード制御などを行う必要をなくすことができる。

（効果３）ヘッドアップディスプレイ装置２は、表示パネル１１の画像４２を運転席４１の前方の反射部材４３（例えば、コンバイナなどの専用の反射板）で反射させて反射部材４３の奥側に虚像４４を結像させるようにしたものである。

ヘッドアップディスプレイ装置２を備えることにより、運転者は、前方を向いて運転している状態から少ない視線移動で、運転の補助となる情報などを得ることが可能となる。

そして、ヘッドアップディスプレイ装置２などの車両用表示装置に対して適用することにより、ヘッドアップディスプレイ装置２に対しても上記した作用効果を得ることができる。

以上、実施例を図面により詳述してきたが、実施例は例示にしか過ぎないものである。よって、本発明は、実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、複数の実施例や変形例が開示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。

１ 表示装置
２ ヘッドアップディスプレイ装置
１１ 表示パネル
１２ 照明用光源
１４ 照度センサ
１６ 照明制御信号
１７ 制御手段
４１ 運転席
４２ 画像
Ａ 補正値
Ｗ （オン時の）検出照度
Ｗ’ オフ時の検出照度
ΔＷ 差
Ｘ 外光照度
Ｙ 光漏れ

Claims (3)

1. 少なくとも、表示パネルを照明可能な照明用光源と、外光の照度を検出可能な照度センサとを備えると共に、
   該照度センサからの検出照度に基づいて照明用光源へ照明制御信号を送る制御手段を備えた車両用表示装置において、
   前記制御手段が、照明制御信号のオフ時に検出した検出照度に基づいて前記照明制御信号を求めるものとされたことを特徴とする車両用表示装置。
2. 請求項１に記載の車両用表示装置であって、
   前記制御手段が、照明制御信号のオン時に検出した検出照度と、照明制御信号のオフ時に検出した検出照度との差に基づいて補正値を求め、該補正値によって前記照明制御信号を補正するものとされたことを特徴とする車両用表示装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用表示装置であって、
   前記表示パネルが、運転席の前方に画像を表示可能なヘッドアップディスプレイ装置を構成するものであることを特徴とする車両用表示装置。