JP2020175863A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 視認者の状態を検出することが可能な車両用表示装置を提供する。【解決手段】 車両情報を表示する表示パネル１０と、表示パネル１０を視認する視認者Ｅの状態を撮像する撮像手段５１と、赤外光を視認者Ｅに向けて照射する赤外線照射部５２と、撮像手段５１と赤外線照射部５２とが実装されるモジュール基板（第１のプリント基板）５３と、モジュール基板５３と導通接続される基板（第２のプリント基板）８０とを備え、基板８０は、撮像手段５１が撮像した視認者Ｅの状態を画像処理する画像処理回路８１ａを備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば自動車や自動２輪車等の車両に搭載される車両用表示装置に関するものである。

従来より、この種の車両用表示装置にあっては、例えば下記特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載の車両用表示装置は、車両の運転席前方に搭載された車両用計器であり、車両の走行速度等をはじめとする各種車両情報を表示する液晶表示パネル（表示手段）と、表示装置の外装ケースを構成する樹脂製の筐体とから主に構成される。

特開２０１８−５４２９１号公報

近年、車両の運転席に着座するとともに前記液晶表示パネルを視認する運転者（視認者）の顔を撮像するとともに、運転者の顔の動作等から運転者の状態（挙動）を検知するカメラモジュールを前記車両用計器に搭載するという技術の実用化が注目されつつある。ところで、特許文献１に記載の車両用表示装置にあっては、運転者の状態を検出すべく、カメラモジュールを車両用表示装置に搭載するような構成は想定されていないため、この点で更なる改良の余地があった。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、視認者の状態を検出することが可能な車両用表示装置の提供を目的とするものである。

本発明は、車両情報を表示する表示手段と、前記表示手段を視認する視認者の状態を撮像する撮像手段と、赤外光を前記視認者に向けて照射する赤外線照射部と、前記撮像手段と前記赤外線照射部とのうち少なくとも一方が配設される第１のプリント基板と、前記第１のプリント基板と導通接続される第２のプリント基板とを備え、前記第２のプリント基板は、前記撮像手段が撮像した前記視認者の状態を画像処理する画像処理部を備えていることを特徴とする。

また本発明は、前記赤外線照射部から照射される前記赤外光は前記視認者側に向けて照射されるとともに、前記視認者を照射後の前記赤外光が反射して前記撮像手段に入射される構成としたことを特徴とする。

また本発明は、前記表示手段と前記第１のプリント基板とを少なくとも収容する筐体を備え、前記第２のプリント基板は、前記筐体の外表面に取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、所期の目的を達成でき、視認者の状態を検出することが可能な車両用表示装置を提供できる。

本発明の実施形態による車両用表示装置の正面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図１のＢ−Ｂ断面図。 図１のＣ−Ｃ断面図。 同実施形態によるカメラモジュールと光学部材との位置関係を模式的に示す平面図。 同実施形態による車両用表示装置の電気的構成を示すブロック図。 同実施形態の変形例１による車両用表示装置の断面図。 同実施形態の変形例２による撮像手段がインストルメントパネルに設置された状態を模式的に示す図。 同実施形態の変形例２による車両用表示装置の断面図。 同実施形態の変形例３による車両用表示装置の断面図。

以下、図１〜図６に基づいて、本発明の車両用表示装置を自動車の運転席前方に搭載される車両用計器に適用した場合を例に挙げて説明する。なお、以下の説明では、車両用計器を正視（視認）する視認者側を前方側（前側）とし、当該視認者側とは反対側である反視認者側を背後側（後側）とする。

図１〜図４において、本実施形態による車両用表示装置としての車両用計器Ｄは、車速情報等の各種の車両情報（所定情報）を表示する表示パネル（表示手段）１０と、この表示パネル１０の背後側に位置する光源基板２０と、この光源基板２０の前方側に実装された複数個の光源３０と、表示パネル１０の前方側を覆う保護部材４０と、車両の運転席に着座する運転者Ｅ（以下、視認者Ｅとも言う）を監視するカメラモジュール５０と、表示パネル１０と光源３０との間に配置される光学部材６０と、車両用計器Ｄの外装ケースを構成する筐体７０と、カメラモジュール５０に備えられる後述するモジュール基板と導通接続される基板８０と、この基板８０を収容するための基板収容ケース９０と、保護部材４０の外縁部を隠蔽するインストルメントパネル（インパネ）１００とを備えている。

表示パネル１０は、例えば一対の絶縁基板（ガラス基板）間に液晶を封入した液晶セルの表裏面に表側偏光板、後側偏光板が各々貼り付けられた周知の液晶表示パネルを適用することができる。

また、表示パネル１０は、視認者Ｅが直視可能な平坦な表示面１１を有し、この表示面１１に前記車両情報が表示される。例えば図１では、前記車両情報の一例として車両の走行速度を示す車速表示部１２が表示面１１に視覚情報として表示された例を示している。

光源基板２０は、例えばガラスエポキシ系基材に配線パターンが施された硬質配線基板であり、表示パネル１０の表示制御や光源３０の点灯制御を行うマイクロコンピュータとしての制御手段２１と、光源３０と、抵抗、コンデンサ等の各種回路部品とが前記配線パターンに導通接続されている。

つまり、本例の場合、光源基板２０には、制御手段２１と光源３０とが実装（配設）されている。例えば、光源３０が光源基板２０の前方側に実装され、制御手段２１が光源基板２０の背後側に実装される。なお、光源基板２０は、フレキシブル配線板（図示省略）を用いて表示パネル１０と電気的に接続される。また、光源基板２０には、表示パネル１０の上側中央において、後述する欠落部と略同一形状の切欠部２２が設けられている。

光源３０は、適宜色の光を発する複数個のチップ型発光ダイオードを適用することができ、光学部材６０（表示パネル１０）に向けて照明光（以下、可視光とも言う）を発する（供給する）ように表示パネル１０の背後側に設けられる。

保護部材４０は、透光性合成樹脂材料によって形成され、表示パネル１０の前方側を覆うように設けられた略平板状の保護パネル部材である。この保護部材４０の後面側周縁には遮光部４１が形成されている。遮光部４１は、例えば黒色の印刷層によって形成されている。なお、保護部材４０は透光性の接着剤によって表示パネル１０と接合してもよく、さらには前方側となる保護部材４０の最表面はフラットな平坦面ではなく前方側に向けて凸や凹となる曲面形状（湾曲形状）でもよい。

カメラモジュール５０は、運転席に着座する視認者Ｅの顔を撮像し、視認者Ｅの顔の動作等から視認者Ｅの状態（挙動）を検知するものであり、表示パネル１０の前記上側中央に対応する位置であって、表示パネル１０の背後側に配置される。

このように、本例の場合、カメラモジュール５０は（表裏面に表側偏光板、裏側偏光板が貼られた）表示パネル１０の背後側に配置され、前方側からは視認不可能な状態となるので、カメラモジュール５０の存在が目立ちにくくなり、車両用計器Ｄの商品性（デザイン性）を高めることが可能となる。

また、カメラモジュール５０は、表示パネル１０を視認する視認者Ｅの状態を撮像する撮像手段５１と、赤外光（近赤外光）を視認者Ｅに向けて照射する赤外線照射部５２と、撮像手段５１と赤外線照射部５２とが実装（配設）される第１のプリント基板としてのモジュール基板５３とを有し、撮像手段５１及び赤外線照射部５２は、これらが一体となるようにモジュール基板５３の前方側に設けられる。

撮像手段５１は、近赤外領域に感度を持つカメラであり、表示パネル１０の前記上側中央に対応する位置であって、表示パネル１０の背後側に設けられる。

赤外線照射部５２は、赤外光を視認者Ｅに向けて照射するように表示パネル１０の背後側に設けられる。赤外線照射部５２は、表示パネル１０の板面方向において、撮像手段５１を挟むように撮像手段５１の両隣に配置された一対の赤外線光源（赤外線ＬＥＤ）を適用することができる。

光学部材６０は、可視光を表示パネル１０へと導くように表示パネル１０の背後側に配置される。光学部材６０は、複数個設けられ、本例の場合、プリズムシート６１と光拡散シート６２とで光学部材６０が構成されるものとする。

ここで、プリズムシート６１と光拡散シート６２との位置関係に着目すると、背後側から前方側に向かうに従って、プリズムシート６１、光拡散シート６２の順に積層配置される。

プリズムシート６１は、可視光を一方向に集光して輝度を向上する役割を果たすものであり、集光機能を有する複数個のプリズムが配列された光学シートである。光源３０から発せられる可視光は、このプリズムシート６１によって所定の方向（プリズムシート６１のシート面に対して略直交する方向）に揃えられ、効率的な光照射が行われ、結果として輝度向上が図られる。

そして、光学部材６０の一構成部品であるプリズムシート６１には、図５に示すように撮像手段５１及び赤外線照射部５２（つまりカメラモジュール５０）に対応する箇所に欠落部６１ａが設けられている。欠落部６１ａは、表示パネル１０の前記上側中央に対応する部分を、略コの字形に切り欠くことで得られる切り欠き部として構成される。

また、光拡散シート６２は、プリズムシート６１から照射される可視光を拡散して均一化する役割を果たすものである。光拡散シート６２としては、例えば光透過性の樹脂フィルム中に光拡散粒子を分散した光学フィルム等を採用することができる。

また、本例の場合、光拡散シート６２は、その外形形状がプリズムシート６１の外形形状と略一致している。つまり、このことは、光学部材６０の一構成部品である光拡散シート６２には、撮像手段５１及び赤外線照射部５２（つまりカメラモジュール５０）に対応する箇所に（欠落部６１ａに連通するような）欠落部６２ａが設けられていることを意味する。欠落部６２ａは、表示パネル１０の前記上側中央に対応する部分を略コの字形に切り欠くことで得られる切り欠き部として構成される。

筐体７０は、表示パネル１０や光源基板２０、モジュール基板５３等の車両用計器Ｄの内機部品を収容する樹脂製の計器ハウジングであり、表示パネル１０側が開口した略箱型形状となっている。

また、筐体７０は、光源基板２０の背後側を覆う底壁部７１と、表示パネル１０の側方を囲む周壁部７２とを備え、底壁部７１にはカメラモジュール５０を包囲するような略コの字状の仕切壁７３が設けられている。

第２のプリント基板である基板８０は、例えばガラスエポキシ系基材に回路パターンが施された硬質配線基板であり、接続部材としてのフレキシブル配線板（図示省略）によってモジュール基板５３と導通接続されている。

基板８０には、例えばカメラモジュール５０の動作を制御するマイクロコンピュータとしての制御部８１や前記各種回路部品が前記回路パターン上に実装されている。そして、ここでの制御部８１（つまり基板８０）は、撮像手段５１が撮像（取得）した視認者Ｅの状態を画像処理する画像処理回路（画像処理部）８１ａを備えている。

なお、基板８０は、筐体７０の外表面に取り付けられる。具体的には、基板８０は、ネジ等の適宜固定手段を用いて筐体７０の外表面の一部である底壁部７１の後面に取り付れられる。

このように構成することで、車両用計器Ｄの一構成部品として基板８０が別途、追加された場合であっても、表示パネル１０の有効表示エリアに悪影響を及ぼすことが抑制され、商品性を高めることができるという利点がある。また、モジュール基板５３と基板８０とを電気的に接続するための前記フレキシブル配線板は、外来ノイズからの影響を受けないようにシールド部材（電磁遮蔽部材）によって覆われていてもよい。

基板収容ケース９０は、例えば合成樹脂材料によって形成された樹脂ケースであり、基板８０を保護するように適宜固定手段を用いて筐体７０の底壁部７１に取り付けられる。なお、基板収容ケース９０は、基板８０を保護するものであればよく、例えば底壁部７１及び周壁部７２を包囲するような略凹部形状の壁部であってもよい。

インストルメントパネル１００は、例えば黒色（遮光性）の合成樹脂材料によって形成され、主に保護部材４０の外縁部を覆うものである。インストルメントパネル１００は、前記車両情報を視認者Ｅ側から視認可能とするための開口壁１０１を有する。

以上の各部により、車両用計器Ｄが構成される。このような構成において、制御部８１による制御のもと赤外線照射部５２から照射される赤外光は、表示パネル１０を介して（つまり表示パネル１０及び保護部材４０を通過して）前方側に向けて照射され、視認者Ｅの顔に到達する。

さらに、視認者Ｅ（視認者Ｅの顔）を照射後の赤外光は逆方向（背後側）に反射して表示パネル１０を経て（つまり保護部材４０、表示パネル１０を通過して）撮像手段５１に入射可能な構成となっている。この結果、撮像手段５１は、赤外光に照らされた視認者Ｅの顔を撮像することができ、当該逆方向に反射した反射光を画像として取得する。

次に、図６に基づいて、車両用計器Ｄの電気的な構成について説明する。車両用計器Ｄは、制御手段２１と、表示パネル１０と、光源３０と、画像処理回路８１ａを含む制御部８１と、撮像手段５１と、赤外線照射部５２とを備え、制御手段２１に表示パネル１０と光源３０とが接続され、制御部８１に撮像手段５１と赤外線照射部５２とが接続される。

制御手段２１は、制御手段２１の動作プログラムが記憶されたＲＯＭ(Read Only Memory)、当該動作プログラムを実行することで制御手段２１の動作処理を実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)、当該ＣＰＵ等のワークエリアとして利用されるＲＡＭ(Random Access Memory)等を有する。同様にして、制御部８１は、制御部８１の動作プログラムが記憶されたＲＯＭ、当該動作プログラムを実行することで制御部８１の動作処理を実行するＣＰＵ、当該ＣＰＵ等のワークエリアとして利用されるＲＡＭ等を有する。

制御手段２１は、図示省略した車載ＥＣＵ（Electronic Control Unit）からの情報に基づいて、表示面１１に車速表示部１２等を表示させる処理を実行する。制御手段２１は、例えば図示省略した前照灯スイッチのオン操作に基づいて、光源３０を点灯させる処理を実行し、これにより車速表示部１２がバックライト照明される。

一方で、制御部８１は、撮像手段５１が撮像（取得）した画像（画像信号）に基づいて、視認者Ｅの状態を判断する。当該画像信号は、制御部８１に備えられる画像処理回路８１ａにより処理され、例えば図示省略した自動車の安全運転支援制御装置に出力される。

そして、この安全運転支援制御装置により、視認者Ｅの顔の向きや目線、あるいは瞼の開閉状態が的確に検知され、視認者Ｅが居眠り運転している状態であると判断したとき、あるいは視認者Ｅが脇見運転をしている状態であると判断したとき、前記安全運転支援制御装置による制御のもと、自動車に搭載されたスピーカ等の警告音発生装置（図示省略）から視認者Ｅに対する注意喚起を促すための警告音（「ピー」という効果音）が吹鳴される。

以上のように本実施形態では、車両情報を表示する表示パネル１０と、表示パネル１０を視認する視認者Ｅの状態を撮像する撮像手段５１と、赤外光を視認者Ｅに向けて照射する赤外線照射部５２と、撮像手段５１と赤外線照射部５２とが実装される第１のプリント基板としてのモジュール基板５３と、モジュール基板５３と導通接続される第２のプリント基板としての基板８０とを備え、基板８０は、撮像手段５１が撮像した視認者Ｅの状態を画像処理する画像処理回路８１ａを備えているものである。

従って、撮像手段５１と赤外線照射部５２とがモジュール基板５３に実装されるとともに画像処理回路８１ａを備える制御部８１がモジュール基板５３とは別基板である基板８０に搭載される構成を適用した場合であっても、撮像手段５１が撮像した画像に基づき視認者Ｅの状態を検出することが可能となる。また、この場合、画像処理回路８１ａを備える制御部８１が基板８０に搭載されることから、モジュール基板５３の外形形状（基板面積）が小さくなり、表示パネル１０の有効表示エリアを十分に確保することができるという利点もある。

なお、本発明は、上述の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。例えば下記に示す変形例１〜４を挙げることができる。

（変形例１）上述した実施形態では、撮像手段５１と赤外線照射部５２との双方がモジュール基板５３の前方側に実装されたものであったが、撮像手段５１と赤外線照射部５２とはともにモジュール基板５３に実装されていなくてもよく、例えば赤外線照射部５２は、赤外光を視認者Ｅに向けて照射可能な位置であれば、あらゆる位置に設けることが可能である。

具体的には、本実施形態の変形例１として図７に示すようにインストルメントパネル１００の適宜箇所（例えば開口壁１０１）に（１つ以上の）透光部１０２を設け、当該透光部１０２を通じて赤外光が視認者Ｅに向けて照射されるようにインストルメントパネル１００の内部空間Ｓにて透光部１０２に対応させて赤外線照射部５２を配置してもよい。

つまり、この変形例１では、表示パネル１０を視認する視認者Ｅの状態を撮像する撮像手段５１と、赤外光を視認者Ｅに向けて照射する赤外線照射部５２と、撮像手段５１と赤外線照射部５２とのうち撮像手段５１が実装（配設）されるモジュール基板５３と、モジュール基板５３と導通接続される基板８０とを備え、基板８０は、撮像手段５１で撮像された視認者Ｅの状態を画像処理する画像処理回路８１ａを備えている構成となり、当該構成を採用した場合であっても、撮像手段５１が撮像した画像に基づき視認者Ｅの状態を検出することが可能となる。

なお、この変形例１のようにインストルメントパネル１００の内部空間Ｓに設置される赤外線照射部５２が視認者Ｅに向けて赤外光を照射する構成を採用する場合、光学部材６０（プリズムシート６１及び光拡散シート６２）には、撮像手段５１に対応する箇所に欠落部６１ａ、６２ａが設けられる。

（変形例２）また、変形例１の更なる応用例として撮像手段５１と赤外線照射部５２とはともにモジュール基板５３に実装されていなくてもよく、撮像手段５１は表示パネル１０を視認する視認者Ｅの状態を撮像可能な位置であれば、あらゆる位置に設けることが可能である。例えば本実施形態の変形例２として図８に示すように、基板８０と電気的に接続された撮像手段５１を車両１１０の運転席前方となるインストルメントパネル１００の上部１０３に設置する構成としてもよい。なお、図８において、１１１は、車両１１０のフロントガラス（ウインドシールド）を示す。

つまり、この変形例２では、図８、図９に示すように表示パネル１０を視認する視認者Ｅの状態を撮像する撮像手段５１と、赤外光を視認者Ｅに向けて照射する赤外線照射部５２と、撮像手段５１と赤外線照射部５２とのうち赤外線照射部５２が実装（配設）されるモジュール基板５３と、モジュール基板５３と導通接続される基板８０とを備え、基板８０は、撮像手段５１で撮像された視認者Ｅの状態を画像処理する画像処理回路８１ａを備えている構成となり、当該構成を採用した場合であっても、撮像手段５１が撮像した画像に基づき視認者Ｅの状態を検出することが可能となる。

なお、この変形例２のように車両１１０におけるインストルメントパネル１００の上部１０３に撮像手段５１を設ける構成を採用する場合、光学部材６０（プリズムシート６１及び光拡散シート６２）には、赤外線照射部５２に対応する箇所に欠落部６１ａ、６２ａが設けられる。

（変形例３）上述した実施形態では、プリズムシート６１、光拡散シート６２の前記上側中央に切欠部からなる欠落部６１ａ、６２ａを設けたものであったが、これに代えて図１０に示すようにプリズムシート６１には撮像手段５１及び赤外線照射部５２に対応する箇所に貫通孔部６１ｂを設け、光拡散シート６２には撮像手段５１及び赤外線照射部５２に対応する箇所に（貫通孔部６１ｂに連通するような）貫通孔部６２ｂを設けてもよい。これら貫通孔部６１ｂ、６２ｂは、プリズムシート６１及び光拡散シート６２の前記上側中央にて、表裏を貫通する略矩形の貫通孔として設けられる。

（変形例４）上述した実施形態では、２つの光学シート（プリズムシート６１、光拡散シート６２）によって光学部材６０が構成されていたが、前記光学シートの個数は、１つでもよいし３つ以上でもよい。例えば単一の光学シートである光拡散シート６２のみによって光学部材６０を構成してもよいし、プリズムシート６１と光拡散シート６２と２重輝度向上フィルムとしての反射偏光シート（図示省略）とによって光学部材６０を構成してもよい。

この反射偏光シートは、あらゆる方向に振動しながら入射する光（可視光）のうち、特定の偏光方向に振動する光のみ透過させて、他の偏光方向に振動する光は反射する光学シートであり、例えばプリズムシート６１と光源３０との間に介在するように配置され、上述した欠落部６１ａ、６２ａ（あるいは上述した貫通孔部６１ｂ、６２ｂ）に相当する図示省略した欠落部（あるいは貫通孔部）を備える。なお、このように光学部材６０の個数を適宜、変化させた場合において、上述した変形例１、２の構成を適宜組み合わせてもよいことは言うまでもない。

１０ 表示パネル（表示手段）
２０ 光源基板
２１ 制御手段
３０ 光源
４０ 保護部材
５０ カメラモジュール
５１ 撮像手段
５２ 赤外線照射部
５３ モジュール基板（第１のプリント基板）
６０ 光学部材
６１ プリズムシート
６１ａ、６２ａ 欠落部
６２ 光拡散シート
７０ 筐体
７１ 底壁部
８０ 基板（第２のプリント基板）
８１ 制御部
８１ａ 画像処理回路（画像処理部）
９０ 基板収容ケース
１００ インストルメントパネル
１０１ 開口壁
１０２ 透光部
Ｅ 視認者（運転者）

Claims (3)

1. 車両情報を表示する表示手段と、
   前記表示手段を視認する視認者の状態を撮像する撮像手段と、
   赤外光を前記視認者に向けて照射する赤外線照射部と、
   前記撮像手段と前記赤外線照射部とのうち少なくとも一方が配設される第１のプリント基板と、
   前記第１のプリント基板と導通接続される第２のプリント基板とを備え、
   前記第２のプリント基板は、前記撮像手段が撮像した前記視認者の状態を画像処理する画像処理部を備えていることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記赤外線照射部から照射される前記赤外光は前記視認者側に向けて照射されるとともに、前記視認者を照射後の前記赤外光が反射して前記撮像手段に入射される構成としたことを特徴とする請求項１記載の車両用表示装置。
3. 前記表示手段と前記第１のプリント基板とを少なくとも収容する筐体を備え、
   前記第２のプリント基板は、前記筐体の外表面に取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両用表示装置。

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