JP7049580B2

JP7049580B2 - ヘッドアップディスプレイ装置

Info

Publication number: JP7049580B2
Application number: JP2018086249A
Authority: JP
Inventors: 和明水田; 大輔佃
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2022-04-07
Anticipated expiration: 2038-04-27
Also published as: JP2019189136A

Description

本発明は、表示器が発した表示光を車両のフロントガラス等の投影部材に投影し、視認者に対し虚像表示を行う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、この種のヘッドアップディスプレイ装置にあっては、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に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、車両のインストルメントパネル内部に埋設され、表示光を発する表示器と、表示器が発した表示光を反射させるミラーユニットと、このミラーユニットにて反射した表示光をさらに反射させる凹面鏡と、表示器とミラーユニットと凹面鏡とを収容するハウジングとを備え、凹面鏡（ミラーユニット）によって反射された表示光をハウジングに形成された透光部を通じて投影部材である車両のフロントガラスに投影して視認者に対し虚像表示を行うものである。

また、通常、ハウジングは、前記透光部を有する上側筐体（第１の筐体）と、表示器やミラーユニット、凹面鏡の周囲を囲むように設けられる周壁部を有する下側筐体（第２の筐体）とに２分割される。

特開２０１７－１７１０４１号公報

ところで、近年、車載用のヘッドアップディスプレイ装置にあっては、車両のフロントガラス越しに表示される虚像の情報量が増加するような傾向にある。フロントガラスは一般的に、車幅方向に長めとなるように横長に設けられていることから、虚像の情報量増加に対処するにはフロントガラスの横方向に沿い情報量を増やすことが好都合であると言える。

すると、上述したミラーユニットを横長に設ける必要があるとともに、隙間を空けた状態で当該ミラーユニットの外側にハウジングの前記周壁部を設ける必要があるため、前記隙間を設けたことに伴ってミラーユニット等を収容するハウジングの外形形状が大型化してしまうという問題点がある。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、ハウジングを小型化することが可能なヘッドアップディスプレイ装置の提供を目的とするものである。

本発明は、表示光を発する表示器と、前記表示光を反射させるミラーユニットと、前記表示器並びに前記ミラーユニットを収容するハウジングとを備え、前記ミラーユニットによって反射された前記表示光を前記ハウジングに形成された透光部を通じて投影部材に投影して視認者に対し虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、前記ハウジングは、前記透光部を有する第１の筐体と、前記第１の筐体と対をなすように設けられる第２の筐体とを備え、前記第２の筐体は、前記ミラーユニットの所要部を受け入れ可能とした欠落部を有し、前記ミラーユニットは、前記表示光を反射させる反射面を有するミラーと、前記反射面を臨ませるための開口部を有する第１のケースと、前記第１のケースと対をなすように設けられる第２のケースとを備え、前記第１のケースの一部と前記第２のケースの一部とで前記所要部を構成したことを特徴とする。

また本発明は、前記第２の筐体は、前記ミラーユニットを取り囲むように設けられる周壁部を備え、前記欠落部は、前記周壁部に形成された切欠部であ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、ハウジングを小型化することが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

本発明の実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の概略図。同実施形態による表示装置の斜視図。同実施形態による第１の筐体を取り外した状態の表示装置の平面図。同実施形態によるミラーユニットの分解斜視図。同実施形態による第１のケースの膨出部を拡大して示す要部拡大平面図。同実施形態による第２のケースを裏側から見たときの結合部の要部拡大斜視図。図３中、Ａ部を拡大して示す要部拡大平面図。図３中、矢印Ｂ方向から見たときの第２の筐体の要部拡大側面図。図８のＣ－Ｃ断面図。図８のＤ－Ｄ断面図。第１の筐体と第２の筐体とを組み付けたときのハウジングの要部拡大側面図。

以下、図１～図１１に基づいて、本発明を車両用のヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態を説明する。

ヘッドアップディスプレイ装置は、図１に示すように車両１０のインストルメントパネル１１内に配設された表示装置１２が投射する表示光Ｌを投影部材である車両１０のフロントガラス１３で車両１０の運転者（視認者）１４の方向に反射させ、虚像表示を行うものである。換言すれば、ヘッドアップディスプレイ装置は、表示装置１２の後述する表示器から発せられる表示光Ｌを横長のフロントガラス１３（前記投影部材）に照射（投射）し、この照射によって得られた表示像（虚像）Ｖを運転者１４に視認させるものである。これにより運転者１４は、虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。

表示装置１２は、図２、図３に示すように表示器２０と、ミラーユニットとしての第１反射器３０と、第２反射器４０と、ハウジング５０とから主に構成されている。

表示器２０は、光源基板２１と、この光源基板２１上に実装された光源２２と、この光源２２から発せられる照明光を集光するレンズ２３と、このレンズ２３から出射される照明光を透過して表示光Ｌを形成する（発する）ＴＦＴ型の液晶表示素子２４とから主に構成される。なお、必要に応じて、レンズ２３と液晶表示素子２４との間に拡散シート等を適宜配置してもよい。

第１反射器３０は、図４に示すようにミラー３１と、第１のケース３２と、第２のケース３３とを備え、表示器２０から発せられる表示光Ｌを反射させるものである。

ミラー３１は、表示器２０から発せられる表示光Ｌを第２反射器４０側に向けて反射させる横長の平面鏡である。

ミラー３１は、ここでの詳細図示は省略するが、その母材となる略矩形状のガラス基板と、当該ガラス基板の片面（第２反射器４０に備えられる後述する反射層と向かい合う面）に形成された反射膜とで構成される。この反射膜は、膜厚が異なる多層の干渉膜からなるものであり、蒸着等の方法で形成されている。つまり、この場合、ミラー３１は、当該反射膜の形成によって、表示光Ｌを反射させる反射面を有する構成となる。

第１のケース３２は、例えば黒色の合成樹脂材料によって形成された射出成型体であり、略枠状に形成された枠部３２ａと、この枠部３２ａの内側に形成された開口部３２ｂとを有し、開口部３２ｂは、前記反射面を臨ませるための開口窓として形成される。

枠部３２ａは、上側側壁３２ｃと、下側側壁３２ｄと、左側側壁３２ｅと、右側側壁３２ｆとで構成され、ミラー３１を収容するものである。また、この場合、上側側壁３２ｃと右側側壁３２ｆとの境界付近には、右側側壁３２ｆの外側に膨らむようにして、且つ、上側側壁３２ｃの上側に飛び出る膨出部３２ｇが設けられる。

膨出部３２ｇは、その主要部を構成する肉厚膨出部３２ｈと、この肉厚膨出部３２ｈを取り囲むように形成される肉薄膨出部３２ｉとで構成される。肉厚膨出部３２ｈは、右側側壁３２ｆの長手方向とは直交する方向の厚さが肉薄膨出部３２ｉの厚さよりも厚くなっており、ミラー３１の板面方向に沿い延出している肉厚延出部Ｘ１と、この肉厚延出部Ｘ１の上端側からミラー３１の厚み方向に沿い突き出し形成された肉厚突出部Ｘ２とを備える。なお、肉厚延出部Ｘ１の外表面は、肉厚突出部Ｘ２の外表面と同一面になっている。

一方、肉薄膨出部３２ｉは、肉厚延出部Ｘ１の左側に形成された第１の肉薄膨出部Ｙ１と、肉厚突出部Ｘ２の上側に形成された第２の肉薄膨出部Ｙ２と、肉厚突出部Ｘ２の右側に形成された第３の肉薄膨出部Ｙ３と、肉厚突出部Ｘ２の下側に形成された第４の肉薄膨出部Ｙ４と、肉厚延出部Ｘ１の右側に形成された第５の肉薄膨出部Ｙ５と、肉厚延出部Ｘ１の下側に形成された第６の肉薄膨出部Ｙ６とを有する（図５参照）。

第２のケース３３は、例えば黒色の合成樹脂材料によって形成された射出成型体であり、第１のケース３２と対をなすように設けられる。第２のケース３３は、ミラー３１を裏側から保持する保持部３３ａを有する。第２のケース３３は、適宜固定手段を用いて第１のケース３２と固定され、この固定により第１のケース３２と第２のケース３３との間に挟み込まされるミラー３１は不動状態となる。

なお、このようにミラー３１が両ケース３２、３３に固定された状態の第１反射器３０は、ここでの詳細図示は省略するが、適宜固定手段を用いて、ハウジング５０の後述する第２の筐体に固定される。

また、この場合、第２のケース３３は、第１のケース３２と固定された際に、膨出部３２ｇと結合可能である結合部３３ｂを有している。結合部３３ｂは、両ケース３２、３３の固定時に肉厚膨出部３２ｈと当接する肉厚部Ｚ１と、両ケース３２、３３の固定時に第３の肉薄膨出部Ｙ３と連なるように設けられる第１の肉薄部Ｚ２と、両ケース３２、３３の固定時に第６の肉薄膨出部Ｙ６と連なるように設けられる第２の肉薄部Ｚ３とを備える（図４、図６参照）。

第２反射器４０は、図２に示すようにミラー３１からの表示光Ｌを反射させる凹面鏡４１と、この凹面鏡４１に連結されたアクチュエータ４２とから主に構成される。

凹面鏡４１は、ここでの詳細図示は省略するが、凹面を有する樹脂基板のミラー３１側を向く面に反射層を蒸着形成したものである。アクチュエータ４２は、所定の回動中心軸（図示せず）を中心として凹面鏡４１を回動させるミラー回動機構である。そして、アクチュエータ４２による凹面鏡４１の回動により、表示光Ｌのフロントガラス１３への投射方向を調整することができる。

また、凹面鏡４１は、ミラー３１からの表示光Ｌを拡大しつつ、ハウジング５０の後述する透光性カバー側（車両１０のフロントガラス１３側）へ反射（投射）させるものである。このことは、凹面鏡４１が、ミラー３１によって反射された表示光Ｌを拡大し、この拡大された表示光Ｌを前記透光性カバーを通じてフロントガラス１３に投射することを意味している。

ハウジング５０は、前記透光性カバーを有する第１の筐体５１と、この第１の筐体５１と対をなすように設けられる第２の筐体５２とを備え、第１の筐体５１と第２の筐体５２との間に形成される内部空間にて表示器２０や各反射器３０、４０を収容するものである。

第１の筐体５１は、例えば黒色の合成樹脂材料によって形成された射出成型体であり、前面壁部５１ａと側壁部５１ｂとが一体形成された構成となっている。前面壁部５１ａには開口窓部５１ｃが開口形成されており、凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌは、開口窓部５１ｃを通過することになる。

また、第１の筐体５１には、透光部である透光性カバー５３が開口窓部５１ｃを塞ぐように配設される。この透光性カバー５３は、透光性の合成樹脂材料によって薄板状に形成され、凹面鏡４１で反射された表示光Ｌが透過（通過）する光透過性部材としての機能を有している。

つまり、ミラー３１（ミラー３１及び凹面鏡４１）によって反射された表示光Ｌは、ハウジング５０に形成された透光性カバー５３を通じてフロントガラス１３に投影され、これにより虚像Ｖの表示（虚像表示）が運転者１４に対し行われることになる。

第２の筐体５２は、例えば黒色の合成樹脂材料によって形成された射出成型体であり、その最下部に位置する底壁部５２ａと、表示器２０や各反射器３０、４０を取り囲むように設けられる周壁部５２ｂと、底壁部５２ａと相対する位置に形成される開口孔部５２ｃとを備える。

周壁部５２ｂは、第１の筐体５１の側壁部５１ｂに対応するように設けられた立壁部であり、その主要部を構成する肉厚周壁部Ｓ１と、開口孔部５２ｃ側に設けられる比較的高さの低い肉薄周壁部Ｓ２とを有する。ここで、肉厚周壁部Ｓ１は、その周方向に沿った厚さが肉薄周壁部Ｓ２の周方向に沿った厚さよりも厚くなっている。

また、周壁部５２ｂには、肉厚周壁部Ｓ１の一部、及び肉薄周壁部Ｓ２の一部を欠落させた凹状の欠落部５２ｄが設けられている（図７参照）。このように欠落部５２ｄは、周壁部５２ｂに部分的に形成された切欠部であり、第１のケース３２に設けられた膨出部３２ｇ並びに第２のケース３３に設けられた結合部３３ｂに対応する位置に設けられる。

つまり、本例の場合、周壁部５２ｂ（第２の筐体５２）は、第１反射器３０の所要部（ここでの所要部とは膨出部３２ｇ及び結合部３３ｂに相当する）を受け入れ可能とした欠落部５２ｄを有していることを意味する。また、別の言い方をすれば、第１のケース３２の一部である膨出部３２ｇと第２のケース３３の一部である結合部３３ｂとで前記所要部を構成し、前記所要部によって欠落部５２ｄが塞がれるように、第１反射器３０を第２の筐体５２に配置（固定）した点が本発明の特徴構成とも言える。

また、第１反射器３０の第２の筐体５２への装着時における膨出部３２ｇと結合部３３ｂと周壁部５２ｂとの位置関係に着目すると、図８～図１０に示すように第１の肉薄膨出部Ｙ１と第３の肉薄膨出部Ｙ３と第６の肉薄膨出部Ｙ６と第１の肉薄部Ｚ２と第２の肉薄部Ｚ３が肉厚周壁部Ｓ１の欠落部５２ｄ周囲に設けられた覆い部Ｐ１よって覆われた状態となり、第４の肉薄膨出部Ｙ４と第５の肉薄膨出部Ｙ５が肉厚部Ｚ１に設けられた覆い部分Ｐ２よって覆われた状態となる。

一方で、肉厚膨出部３２ｈと肉厚部Ｚ１は欠落部５２ｄにぴったり嵌り合う状態となる。なお、図９に示すように肉厚周壁部Ｓ１の外表面は、肉厚膨出部３２ｈの外表面及び肉厚部Ｚ１の外表面と同一面となっている。

さらに、図１１は図８の状態から、第２の筐体５２に第１の筐体５１が組み付けられた状態のハウジング５０の要部拡大側面図を示している。この状態では、肉薄周壁部Ｓ２と第２の肉薄膨出部Ｙ２とが第１の筐体５１の側壁部５１ｂによって覆われた状態となる。

このように本例では、第１の肉薄膨出部Ｙ１と第３の肉薄膨出部Ｙ３と第６の肉薄膨出部Ｙ６と各肉薄部Ｚ２、Ｚ３が覆い部Ｐ１よって覆われ、第４の肉薄膨出部Ｙ４と第５の肉薄膨出部Ｙ５が覆い部分Ｐ２よって覆われ、肉薄周壁部Ｓ２と第２の肉薄膨出部Ｙ２とが側壁部５１ｂによって覆われる。

すなわち、周壁部５２ｂと膨出部３２ｇとの繋ぎ目部分、膨出部３２ｇと結合部３３ｂとの繋ぎ目部分、結合部３３ｂと周壁部５２ｂとの繋ぎ目部分が何れも段差を伴った嵌合構造となるとともに、肉薄周壁部Ｓ２と第２の肉薄膨出部Ｙ２との繋ぎ目部分が側壁部５１ｂによって隠蔽された隠蔽構造となり、当該嵌合構造、隠蔽構造の採用により、ハウジング５０外部（表示装置１２外部）からハウジング５０の前記内部空間への異物（塵埃）の侵入が確実に防止される。

従って、周壁部５２ｂに第１反射器３０の前記所要部を受け入れ可能な欠落部５２ｄを設けた場合であっても、ハウジング５０の前記内部空間への異物侵入が確実に抑制され、防塵性を向上させることができるという利点がある。

以上のように本実施形態では、ハウジング５０は、透光性カバー５３を有する第１の筐体５１と、この第１の筐体５１と対をなすように設けられる第２の筐体５２とを備え、第２の筐体５２は、第１反射器３０の前記所要部（膨出部３２ｇ及び結合部３３ｂ）を受け入れ可能とした欠落部５２ｄを有しているものである。

従って、車両１０のフロントガラス１３越しに表示される虚像Ｖの情報量増加に対処すべく、ミラー３１（第１反射器３０）を横長に設けた場合であっても、第１反射器３０は、その一部（前記所要部）がハウジング５０の周壁部５２ｂに設けた欠落部５２ｄに収容される構成となり、従来は必要不可欠であったミラーユニットとハウジング周壁部との間の前記隙間がなくなった分だけ、ハウジング５０の外形形状（外形寸法）が小さくなり、ハウジング５０を小型化することができるという利点がある。

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、上述した実施形態では、表示器２０から発せられる表示光Ｌが、フロントガラス１３に投射される例について説明したが、例えばフロントガラス１３に表示光Ｌを良好に運転者１４方向に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよいし、あるいはフロントガラス１３とは別の専用の反射部材に表示光Ｌを投射する構成としてもよい。

１２表示装置
１３フロントガラス（投影部材）
１４運転者（視認者）
２０表示器
３０第１反射器（ミラーユニット）
３１ミラー
３２第１のケース
３２ｇ膨出部
３２ｈ肉厚膨出部
３２ｉ肉薄膨出部
３３第２のケース
３３ａ保持部
３３ｂ結合部
４０第２反射器
５０ハウジング
５１第１の筐体
５２第２の筐体
５２ｂ周壁部
５２ｄ欠落部
５３透光性カバー（透光部）
Ｌ表示光
Ｓ１肉厚周壁部
Ｓ２肉薄周壁部
Ｖ虚像（表示像）
Ｘ１肉厚延出部
Ｘ２肉厚突出部
Ｙ１第１の肉薄膨出部
Ｙ２第２の肉薄膨出部
Ｙ３第３の肉薄膨出部
Ｙ４第４の肉薄膨出部
Ｙ５第５の肉薄膨出部
Ｙ６第６の肉薄膨出部
Ｚ１肉厚部
Ｚ２第１の肉薄部
Ｚ３第２の肉薄部

Claims

表示光を発する表示器と、前記表示光を反射させるミラーユニットと、前記表示器並びに前記ミラーユニットを収容するハウジングとを備え、
前記ミラーユニットによって反射された前記表示光を前記ハウジングに形成された透光部を通じて投影部材に投影して視認者に対し虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、
前記ハウジングは、前記透光部を有する第１の筐体と、前記第１の筐体と対をなすように設けられる第２の筐体とを備え、
前記第２の筐体は、前記ミラーユニットの所要部を受け入れ可能とした欠落部を有し、
前記ミラーユニットは、前記表示光を反射させる反射面を有するミラーと、前記反射面を臨ませるための開口部を有する第１のケースと、前記第１のケースと対をなすように設けられる第２のケースとを備え、
前記第１のケースの一部と前記第２のケースの一部とで前記所要部を構成したことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
前記第２の筐体は、前記ミラーユニットを取り囲むように設けられる周壁部を備え、
前記欠落部は、前記周壁部に形成された切欠部であることを特徴とする請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。