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WO2011115251A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

ヘッドアップディスプレイ装置 Download PDF

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Publication number
WO2011115251A1
WO2011115251A1 PCT/JP2011/056547 JP2011056547W WO2011115251A1 WO 2011115251 A1 WO2011115251 A1 WO 2011115251A1 JP 2011056547 W JP2011056547 W JP 2011056547W WO 2011115251 A1 WO2011115251 A1 WO 2011115251A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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head
display device
reflector
display
fresnel lens
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/056547
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
中村　剛
青木　邦光
Original Assignee
矢崎総業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 矢崎総業株式会社 filed Critical 矢崎総業株式会社
Priority to CN201180014592.7A priority Critical patent/CN102834767B/zh
Priority to DE112011100943.7T priority patent/DE112011100943B4/de
Publication of WO2011115251A1 publication Critical patent/WO2011115251A1/ja
Priority to US13/614,477 priority patent/US8941924B2/en

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/23—Head-up displays [HUD]
    • G—PHYSICS
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    • B60K2360/20—Optical features of instruments
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    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/015—Head-up displays characterised by mechanical features involving arrangement aiming to get less bulky devices

Definitions

  • the present invention relates to a head-up display device that projects a virtual image onto a projection area of a windshield of a vehicle, and superimposes the foreground of the vehicle viewed through the windshield from the eyepoint of the vehicle and the projected virtual image.
  • a head-up display (HUD) device is mounted on a vehicle such as an automobile or a train.
  • the image displayed on the display panel is reflected and magnified by the plane mirror and the concave mirror, and the magnified image is irradiated and reflected on the display area of the windshield of the automobile.
  • a vehicle driver who visually recognizes a virtual image (see, for example, Patent Document 1).
  • the head-up display device is provided with a plane mirror in the housing, and the light path is folded back by the plane mirror to reduce the size of the housing.
  • the windshield on which the virtual image is projected has a different inclination for each vehicle type, even if the same head-up display device is mounted, a deviation occurs in the virtual image forming position for each vehicle type.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a head-up display device that can be applied to each vehicle type without causing an increase in cost.
  • a head-up display device is characterized by the following (1) to (5).
  • a head-up display device that projects display light onto a windshield of a vehicle to form a virtual image, The body, An indicator provided in the housing;
  • a reflector provided in the housing, having a plurality of reflective surfaces arranged in parallel to each other and inclined at the same angle, and reflecting the display light emitted from the display device by these reflective surfaces; Having.
  • the reflector is composed of a linear Fresnel lens in which a plurality of inclined surface portions arranged in parallel to each other and inclined at the same angle are formed, and the inclined surface portion is mirror-finished to be the reflecting surface.
  • the surface side of the inclined surface portion of the linear Fresnel lens that is mirror-finished is the reflecting surface, and the display light is reflected by the reflecting surface that is formed from the surface side of the inclined surface portion.
  • the back surface side opposite to the front surface side of the inclined surface portion of the linear Fresnel lens that is mirror-finished is the reflecting surface, and the back surface of the linear Fresnel lens is a reflecting surface that is formed on the back surface side of the inclined surface portion. The display light that enters from is reflected.
  • the back surface of the linear Fresnel lens is inclined with respect to the processed surface on which the inclined surface portion is formed.
  • a head-up that is very easily adapted to the mounted vehicle can be obtained by incorporating a reflector having a reflecting surface with an appropriate inclination angle corresponding to the inclination of the windshield of the mounted vehicle. It can be a display device. This eliminates the need for corrections such as changing the angle of the plane mirror according to the vehicle model or changing the position of the display that irradiates the image, as in the case of using a single plane mirror as the reflector. Therefore, it is possible to eliminate an increase in cost due to preparing different chassis for each vehicle type.
  • the display from the display unit is performed on the reflecting surface composed of the inclined surface portion of the linear Fresnel lens formed in parallel with each other and inclined at the same angle. Light can be reflected in an appropriate direction.
  • the display light from the display can be reflected in an appropriate direction by the reflecting surface formed on the surface side of the sloped surface of the linear Fresnel lens.
  • the reflection from the back surface of the linear Fresnel lens is reflected from the back surface opposite to the front surface side of the sloped surface of the linear Fresnel lens. The display light can be reflected in an appropriate direction.
  • the linear Fresnel lens has a trough that is easy to form at an acute angle when molded with a mold on the processed surface side, and becomes a peak when viewed from the back side, thus preventing irregular reflection of display light at the peak. Therefore, the blur of the virtual image due to the occurrence of flare can be eliminated.
  • the back surface is inclined with respect to the processed surface on which the inclined surface portion of the linear Fresnel lens is formed. Therefore, the reflected light of the display light reflected on the back surface of the linear Fresnel lens However, the light is guided in a direction significantly different from the display light reflected by the reflecting surface, and does not reach the projection area of the windshield. Therefore, it is possible to eliminate the problem that the virtual image is blurred by the reflected light on the back surface of the linear Fresnel lens.
  • the head-up display device is characterized by the following (6).
  • a head-up display device that projects display light onto a windshield of a vehicle to form a virtual image, The body, An indicator provided in the housing; A reflector formed of a non-specular reflection holographic mirror that is provided in the housing and reflects light emitted from the display device at a reflection angle different from an incident angle.
  • a vehicle that is mounted on the vehicle can be mounted very easily by incorporating a reflector composed of a non-specular reflection holographic mirror having an appropriate reflection angle corresponding to the inclination of the windshield of the vehicle to be mounted. It is possible to provide a head-up display device adapted to the above. This eliminates the need for corrections such as changing the angle of the plane mirror according to the vehicle model or changing the position of the display that irradiates the image, as in the case of using a single plane mirror as the reflector. Therefore, it is possible to eliminate an increase in cost due to preparing different chassis for each vehicle type.
  • the present invention it is possible to provide a head-up display device that can be applied to each vehicle type without causing an increase in cost.
  • FIG.13 (a) is a perspective view
  • FIG.13 (b) is a side view
  • Fig.14 (a) is a perspective view
  • FIG.14 (b) is a side view.
  • Fig.14 (a) is a perspective view
  • FIG.14 (b) is a side view.
  • Fig.14 (a) is a perspective view
  • FIG.14 (b) is a side view.
  • FIG.14 (b) is a side view.
  • the head-up display device according to the first embodiment will be described.
  • a head-up display (HUD) device 11 is installed and used in an instrument panel (instrument panel) below a windshield (windshield glass) 12 or on an instrument panel.
  • HUD head-up display
  • the head-up display device 11 projects display light L on the projection area E of the windshield 12 to form a virtual image of display information on the projection area E.
  • the head-up display device 11 winds from the driver's eye point (eye point) EP to the window.
  • the foreground and virtual image of the vehicle visually recognized through the shield 12 are superimposed on the driver.
  • the head-up display device 11 includes a housing 21 provided below the windshield 12 of the vehicle, and a display 22 that emits display light L is provided in the housing 21. It has been.
  • a self-luminous device for example, a field emission display, a fluorescent display tube, an electroluminescence display, or the like
  • a liquid crystal display with a backlight, or the like is used.
  • a reflector 23 that reflects the display light L emitted from the display 22 is provided in the housing 21, and the display light L reflected by the reflector 23 is magnified by the magnifying mirror 24.
  • the reflector 23 is fixed at a predetermined position in the housing 21 and can be attached to and detached from the housing 21.
  • the housing 21 is downsized by reflecting and refracting the display light L emitted from the display 22 by the reflector 23 and changing the display light L in the direction of the display light L.
  • the reflector 23 has a plurality of reflecting surfaces 31 arranged in parallel to each other and inclined at the same angle.
  • the display light L to be reflected is reflected.
  • the reflector 23 is composed of a linear Fresnel lens 34 formed with a plurality of inclined surface portions 32 arranged in parallel to each other and inclined at the same angle, and a vertical surface portion 33 at the boundary between adjacent inclined surface portions 32. .
  • the processed surface 34a side where the inclined surface portion 32 and the vertical surface portion 33 of the linear Fresnel lens 34 are formed is mirror-finished by vapor deposition of aluminum, whereby the surface side of the inclined surface portion 32 of the linear Fresnel lens 34 is , Respectively.
  • the linear Fresnel lens 34 is formed from a translucent material, and is formed, for example, by injection molding a transparent resin.
  • the translucent material include a plastic substrate, and as the plastic, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and an energy ray curable resin such as an ultraviolet ray or an electron beam can be used.
  • a thermoplastic resin such as polyethylene and polypropylene
  • polyolefin resins such as polyethylene terephthalate
  • cellulose resins such as triacetyl cellulose and butyl cellulose
  • polystyrene polyurethane
  • vinyl chloride acrylic resin
  • polycarbonate resin polyester resin, etc.
  • the inclination of the windshield 12 onto which the virtual image is projected differs for each vehicle type. Therefore, in order to project a virtual image on the predetermined projection area E of the windshield 12, it is necessary to move the position of the head-up display device 11 and to change the irradiation direction of the display light L from the head-up display device 11. is there.
  • the reflector 23 whose irradiation direction is not appropriate is removed from the housing 21.
  • the reflector 23 having the reflecting surface 31 having an appropriate inclination angle corresponding to the inclination of the windshield 12 of the vehicle to be mounted is replaced.
  • the reflection angle of the display light L at the reflector 23 can be easily corrected to an angle suitable for the windshield 12 of the vehicle.
  • the reflector 23 is attached to and detached from the housing 21 and the reflector 23 having the reflecting surface 31 having an inclination angle corresponding to the inclination of the windshield 12 of the vehicle to be mounted is incorporated.
  • the head-up display device 11 can be very easily adapted to the mounted vehicle.
  • a reflector 41 in which the reflector 23 used in the first embodiment is turned upside down is attached to the housing 21 of the head-up display device 11 and used. .
  • the back surface side opposite to the front surface side of the inclined surface portion 32 that is mirror-finished by aluminum deposition of the linear Fresnel lens 34 is the reflecting surface 31.
  • the display light L from the display device 22 enters from the back surface 34b of the linear Fresnel lens 34 constituting the reflector 41, is reflected by the reflection surface 31 formed from the back surface of the slope portion 32, and further, the linear Fresnel lens.
  • the light is emitted from the back surface 34 b of the light guide 34 and guided to the windshield 12 through the magnifying mirror 24.
  • the processed surface 34 a of the linear Fresnel lens 34 has a peak portion at the valley 42 a of the mold 42.
  • 34 c is formed, and a trough 34 d is formed at the crest 42 b of the mold 42.
  • the mold 42 is manufactured by machining such as cutting, the crest portion 42b can be easily formed at an acute angle, but the trough portion 42a is formed at an acute angle because the cutting tool does not reach. It is difficult to form.
  • the linear Fresnel lens 34 molded by the mold 42 can easily form the valley portion 34d at an acute angle, but the peak portion 34c is not formed at an acute angle as compared with the valley portion 34d but is rounded. It may be tinged. Then, as shown in FIG. 10, when the display light L is reflected on the processed surface 34a side of the linear Fresnel lens 34, the display light L is irregularly reflected by the rounded peak portion 34c, and the flare is reflected by the irregularly reflected light La. May occur and the virtual image may be blurred.
  • the reflector 41 of the second embodiment has a reflecting surface 31 on the back side opposite to the surface side of the inclined surface portion 32 of the linear Fresnel lens 34 that has been mirror-finished by aluminum vapor deposition.
  • the acute-angle valley portion 34d on the 34a side becomes a peak portion when viewed from the back surface 34b side. Therefore, in the reflector 41 of the second embodiment, the irregular reflection of the display light L at the mountain portion can be prevented, and hence the blur of the virtual image due to the occurrence of flare can be eliminated.
  • the back side on the opposite side to the surface side in the slope part 32 by which the mirror surface process was carried out by aluminum vapor deposition of the linear Fresnel lens 34 was made into the reflective surface 31, and the display light from the display 22 was shown.
  • L enters from the back surface 34 b of the linear Fresnel lens 34 and is reflected by the reflecting surface 31 formed from the back surface of the slope portion 32. Therefore, as shown in FIG. 11, the display light L is reflected also on the back surface 34b of the linear Fresnel lens 34, and the virtual image of the windshield 12 may be blurred by the reflected light Lb.
  • the reflective surface 31 is the back side opposite to the front surface side of the slope portion 32 that is mirror-finished by aluminum deposition of the linear Fresnel lens 34, as shown in FIG. It is preferable that the back surface 34b is inclined with respect to the processed surface 34a on which 32 is formed.
  • the reflected light Lb of the display light L reflected by the back surface 34b is guided in a direction significantly different from the display light L reflected by the reflective surface 31. Thus, it does not reach the projection area E of the windshield 12. Therefore, it is possible to eliminate the problem that the virtual image is blurred by the reflected light Lb on the back surface 34b of the linear Fresnel lens 34.
  • the reflectors 23 and 41 using the linear Fresnel lens 34 it is preferable to form a peak portion on the reflection side of the display light L at an acute angle as much as possible in order to suppress the occurrence of flare as much as possible.
  • the inclined surface portion 32 by forming the inclined surface portion 32 to be the reflection surface 31 as smoothly as possible, the occurrence of flare due to irregular reflection on the reflection surface 31 can be suppressed.
  • the reflector 51 used in the head-up display device 11 has a plurality of reflectors 52.
  • Each of these reflection plates 52 is made of a mirror formed in a rectangular shape in plan view, and the surface of these reflection plates 52 is a reflection surface 53.
  • the short sides of the reflecting plates 52 are connected to each other by a link mechanism 54, and are thus arranged in parallel to each other and inclined at the same angle.
  • the link mechanism 54 includes a fixed link 55 that supports one end on the short side of the reflecting plate 52 and a movable link 56 that supports the other end on the short side of the reflecting plate 52.
  • a hole (not shown) is formed at one end of the reflecting plate 52 on the short side, and a rotation pin 57 provided on the fixed link 55 is inserted into the hole.
  • the reflecting plate 52 is rotatably connected to the fixed link 55.
  • a long groove 58 extending in the width direction of the reflecting plate 52 is formed at the other end on the short side of the reflecting plate 52, and a sliding pin 59 provided on the movable link 56 slides in the long groove 58. It is inserted movably.
  • each reflecting plate 52 rotates around a connection point with the fixed link 55 by sliding the movable link 56.
  • the movable link 56 is moved in the direction of arrow A in FIGS. 13 (a) and 13 (b)
  • the direction of the arrow B while the reflectors 52 are maintained in parallel and at the same inclination angle.
  • the reflecting plates 52 are laid down and the inclination angle is reduced.
  • FIGS. 14A and 14B when the movable link 56 is moved in the direction of arrow C, the reflecting plates 52 are maintained in parallel and at the same inclination angle. While rotating in the direction of arrow D, each reflector 52 is raised and the inclination angle is increased.
  • the head-up display adapted to the mounted vehicle can be adjusted very easily by adjusting the inclination angles of the plurality of reflecting plates 52 arranged in parallel to each other and inclined at the same angle. It can be a device.
  • the moving method of the movable link 56 of the reflector 51 may be either manual or electric.
  • 15 and 16 show a head-up display device in which a single plane mirror 61 is provided in the housing 21 as a reflector.
  • the position of the display 22 is shown in FIG. 15 in order to mount it on various vehicles with different inclinations of the windshield 12 for projecting a virtual image.
  • the irradiation direction of the display light L or change the angle of the plane mirror 61 as shown in FIG.
  • the reflector 23 having a reflection angle adapted to the inclination of the windshield 12 even when the windshield 12 for projecting a virtual image is mounted on various vehicles having different inclinations.
  • 41 or the reflector 52 of the reflector 51 can be adjusted to an angle suitable for the inclination of the windshield 12, so that the structure and shape of the housing 21 are not changed. Therefore, it is possible to eliminate an increase in cost due to the provision of a different housing 21 for each vehicle type.
  • the reflectors 23 and 41 including the linear Fresnel lens 34 or the reflector 51 having the plurality of reflectors 52 are used.
  • a non-specular reflection holographic mirror having different incident angles and reflection angles is used. It is good also as a reflector, and it is good also as a reflector which consists of this non-specular reflection type holographic mirror with respect to the housing 21 so that attachment or detachment is possible.
  • the reflector made of this non-specular reflection type holographic mirror is provided, the reflector made of the non-specular reflection type holographic mirror having an appropriate reflection angle corresponding to the inclination of the windshield 12 of the vehicle to be mounted is used as a housing. By incorporating it, the head-up display device 11 suitable for the mounted vehicle can be obtained very easily.
  • the present invention it is possible to provide a head-up display device that can be applied to each vehicle type without causing an increase in cost.

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Abstract

　コストアップを招くことなく、各車種に適用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すること。　車両のウインドシールド上に表示光（Ｌ）を投射して虚像を形成させるヘッドアップディスプレイ装置（１１）であって、筺体（２１）と、筺体（２１）内に設けられた表示器（２２）と、筺体（２１）内に設けられ、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の反射面（３１）を有し、これらの反射面（３１）にて表示器（２２）から照射される表示光Ｌを反射させる反射器（２３）と、を有する。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置
　本発明は、車両のウインドシールドの投射エリアに虚像を投射し、車両のアイポイントからウインドシールドを透して視認される車両の前景と投射した虚像とを重畳視認させるヘッドアップディスプレイ装置に関する。
　近年、運転者が運転に際して求める情報の増加や多角化に伴って、特に、緊急度の高い情報などを車両のウインドシールド上に虚像表示させ、それを透して視認させる車両の前景と重畳視認させる、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置が自動車、列車等の車両に搭載されている。
　この種のヘッドアップディスプレイ装置としては、表示パネルに表示された画像を平面ミラーと凹面ミラーとに反射させて拡大し、拡大された画像を自動車のフロントガラスの表示領域に照射し反射させて、自動車の運転者に画像の虚像を視認させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
日本国特開２００９－２２２８８１号公報
　上記装置のように、ヘッドアップディスプレイ装置では、筺体内に平面ミラーを設け、この平面ミラーによって光路を途中で折り返すことにより、筺体の小型化を図っている。　　　
　ところで、虚像が投射されるウインドシールドは、車種毎に傾きが異なるため、同じヘッドアップディスプレイ装置を搭載しても車種毎に虚像形成位置にずれが発生してしまう。
　したがって、異なる車種においても虚像形成位置のずれをなくすためには、平面ミラーの角度を変更したり、あるいは表示光を照射する表示器の位置を変更して補正する必要がある。
　しかし、このように、平面ミラーの角度変更や表示器の位置変更を行う場合、平面ミラー及び表示器の取り付け箇所の構造や形状を変更しなければならず、結果的に、車種毎に異なる筺体を用意せざるを得ず、コストアップの要因となっていた。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストアップを招くことなく、各車種に適用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することにある。
　前述した目的を達成するために、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、下記（１）～（５）を特徴としている。
　（１）　車両のウインドシールド上に表示光を投射して虚像を形成させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
　筺体と、
　前記筺体内に設けられた表示器と、
　前記筺体内に設けられ、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の反射面を有し、これらの反射面にて前記表示器から照射される表示光を反射させる反射器と、を有すること。
　（２）　上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイ装置において、
　前記反射器は、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の斜面部が形成されたリニアフレネルレンズからなり、前記斜面部が鏡面処理されて前記反射面とされていること。
　（３）　上記（２）の構成のヘッドアップディスプレイ装置において、
　前記反射器は、前記リニアフレネルレンズの鏡面処理された前記斜面部における表面側が前記反射面とされ、この斜面部の表面側からなる反射面にて前記表示光が反射されること。
　（４）　上記（２）の構成のヘッドアップディスプレイ装置において、
　前記反射器は、前記リニアフレネルレンズの鏡面処理された前記斜面部における表面側と反対側の背面側が前記反射面とされ、この斜面部の背面側からなる反射面にて前記リニアフレネルレンズの裏面から入り込んだ前記表示光が反射されること。
　（５）　上記（４）の構成のヘッドアップディスプレイ装置において、
　前記リニアフレネルレンズは、前記斜面部が形成された加工面に対して裏面が傾斜されていること。
　上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイ装置では、搭載する車両のウインドシールドの傾きに対応した適切な傾斜角度の反射面を有する反射器を組み込むことにより、極めて容易に搭載車両に適合したヘッドアップディスプレイ装置とすることができる。
　これにより、反射器として一枚の平面ミラーを用いた場合のように、車種に合わせて平面ミラーの角度を変更したり、あるいは画像を照射する表示器の位置を変更するような補正が不要となり、よって、車種毎に異なる筺体を用意することによるコストアップをなくすことができる。
　上記（２）の構成のヘッドアップディスプレイ装置では、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の斜面部が形成されたリニアフレネルレンズの斜面部からなる反射面にて表示器からの表示光を適切な方向へ反射させることができる。
　上記（３）の構成のヘッドアップディスプレイ装置では、リニアフレネルレンズの鏡面処理された斜面部における表面側からなる反射面にて表示器からの表示光を適切な方向へ反射させることができる。
　上記（４）の構成のヘッドアップディスプレイ装置では、リニアフレネルレンズの鏡面処理された斜面部における表面側と反対側の背面側からなる反射面にてリニアフレネルレンズの裏面から入り込んだ表示器からの表示光を適切な方向へ反射させることができる。
　また、リニアフレネルレンズは、その加工面側では金型によって成形する際に鋭角に形成しやすい谷部が、裏面側から視ると山部となるので、山部における表示光の乱反射を防止することができ、よって、フレアの発生による虚像のぼやけをなくすことができる。
　上記（５）の構成のヘッドアップディスプレイ装置では、リニアフレネルレンズの斜面部が形成された加工面に対して裏面が傾斜されているので、リニアフレネルレンズの裏面にて反射した表示光の反射光が、反射面にて反射した表示光と大きく異なる方向へ導かれ、ウインドシールドの投射エリアへ到達されることがない。よって、このリニアフレネルレンズの裏面での反射光によって虚像がぼやけるような不具合をなくすことができる。
　また、上述した目的を達成するために、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、下記（６）を特徴としている。
　（６）　車両のウインドシールド上に表示光を投射して虚像を形成させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
　筺体と、
　前記筺体内に設けられた表示器と、
　前記筺体内に設けられ、前記表示器から照射される光を入射角と異なる反射角にて反射する非正反射型ホログラフィックミラーからなる反射器と、を有すること。
　上記（６）の構成のヘッドアップディスプレイ装置では、搭載する車両のウインドシールドの傾きに対応した適切な反射角度の非正反射型ホログラフィックミラーからなる反射器を組み込むことにより、極めて容易に搭載車両に適合したヘッドアップディスプレイ装置とすることができる。
　これにより、反射器として一枚の平面ミラーを用いた場合のように、車種に合わせて平面ミラーの角度を変更したり、あるいは画像を照射する表示器の位置を変更するような補正が不要となり、よって、車種毎に異なる筺体を用意することによるコストアップをなくすことができる。
　本発明によれば、コストアップを招くことなく、各車種に適用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。
　以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の車両への設置状態を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の内部構成を説明する概略構成図である。 第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射器を説明する斜視図である。 第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射器の一部の断面図である。 異なる車種へ設置した場合の補正の仕方を説明する概略構成図である。 ヘッドアップディスプレイ装置における表示光の照射方向の補正について説明する概略構成図である。 第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射器を説明する斜視図である。 第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射器の一部の断面図である。 反射器を構成するリニアフレネルレンズの成形の仕方を説明する概略断面図である。 反射器におけるフレアの発生について説明する反射器の一部の断面図である。 第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射器の裏面での反射光の発生について説明する反射器の一部の断面図である。 第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射器の変形例を説明する断面図である。 第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射器を示す図であって、図１３（ａ）は斜視図、図１３（ｂ）は側面図である。 第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射器を示す図であって、図１４（ａ）は斜視図、図１４（ｂ）は側面図である。 ヘッドアップディスプレイ装置の参考例を示す概略構成図である。 ヘッドアップディスプレイ装置の参考例を示す概略構成図である。
　以下、本発明に係る実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
　まず、第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置について説明する。
　図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置１１は、ウインドシールド（ウインドシールドガラス）１２の下方のインストルメントパネル（インパネ）内あるいはインストルメントパネル上に設置されて用いられる。
　このヘッドアップディスプレイ装置１１は、ウインドシールド１２の投射エリアＥ上に表示光Ｌを投射し、投射エリアＥに表示情報の虚像を形成するもので、運転者のアイポイント（目点）ＥＰからウインドシールド１２を透して視認される車両の前景と虚像とを運転者に重畳視認させるものである。
　図２に示すように、このヘッドアップディスプレイ装置１１は、車両のウインドシールド１２の下方に設けられる筺体２１を有しており、この筺体２１内に、表示光Ｌを照射する表示器２２が設けられている。この表示器２２としては、自発光デバイス（例えば、フィールドエミッションディスプレイ、蛍光表示管、エレクトロルミネッセンスディスプレイ等）あるいはバックライト付きの液晶ディスプレイ等が用いられる。
　また、筺体２１内には、表示器２２から照射される表示光Ｌを反射させる反射器２３が設けられており、この反射器２３にて反射された表示光Ｌは、拡大ミラー２４によって拡大されてウインドシールド１２へ導かれる。反射器２３は、筺体２１内における所定位置に固定されたものであり、筺体２１に対して着脱可能とされている。そして、ヘッドアップディスプレイ装置１１は、反射器２３によって表示器２２から照射される表示光Ｌを反射屈折させて表示光Ｌの方向へ変えることにより、筺体２１の小型化が図られている。
　図３及び図４に示すように、反射器２３は、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の反射面３１を有しており、それぞれの反射面３１にて表示器２２から照射される表示光Ｌが反射される。
　この反射器２３は、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の斜面部３２と、隣接する斜面部３２の境界の垂直面部３３とが形成されたリニアフレネルレンズ３４から構成されている。このリニアフレネルレンズ３４の斜面部３２及び垂直面部３３が形成された加工面３４ａ側は、アルミ蒸着することにより鏡面処理が施されており、これにより、リニアフレネルレンズ３４の斜面部３２の表面側が、それぞれ反射面３１とされている。
　リニアフレネルレンズ３４は、透光性材料から形成されたもので、例えば、透明な樹脂を射出成型することにより形成されている。透光性材料としては、例えば、プラスチック基材等があり、プラスチックとしては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線や電子線等のエネルギー線硬化型樹脂が使用可能である。具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリオレフィン樹脂、トリアセチルセルロース、ブチルセルロース等のセルロース樹脂、ポリスチレン、ポリウレタン、塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
　ところで、図５に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１１が設置される車両は、その車種毎に、虚像が投射されるウインドシールド１２の傾きが異なる。したがって、ウインドシールド１２の所定の投射エリアＥに虚像を投射させるために、ヘッドアップディスプレイ装置１１の位置を移動させ、さらに、ヘッドアップディスプレイ装置１１からの表示光Ｌの照射方向を変更する必要がある。
　このとき、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１１によれば、表示光Ｌの照射方向を変更するために、まず、照射方向が適切でない反射器２３を筺体２１から取り外す。次いで、搭載する車両のウインドシールド１２の傾きに対応した適切な傾斜角度の反射面３１を有する反射器２３に付け替える。
　このようにすると、図６に示すように、反射器２３での表示光Ｌの反射角度を、容易に車両のウインドシールド１２に適合した角度に補正することができる。
　つまり、本実施形態によれば、筺体２１に対して反射器２３を着脱して、搭載する車両のウインドシールド１２の傾きに対応した傾斜角度の反射面３１を有する反射器２３を組み込むことにより、極めて容易に搭載車両に適合したヘッドアップディスプレイ装置１１とすることができる。
　これにより、反射器として一枚の平面ミラーを用いた場合のように、車種に合わせて平面ミラーの角度を変更したり、あるいは画像を照射する表示器の位置を変更するような補正が不要となり、よって、車種毎に異なる筺体を用意することによるコストアップをなくすことができる。
（第２実施形態）
　次に、第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１１について説明する。
　なお、上記の第１実施形態と同一構成及び同一構造部分は、同一符号を付して説明を省略する。
　図７及び図８に示すように、第２実施形態では、第１実施形態で用いられる反射器２３を表裏逆向きにした反射器４１を、ヘッドアップディスプレイ装置１１の筺体２１内に取り付けて用いる。
　つまり、反射器４１は、リニアフレネルレンズ３４のアルミ蒸着により鏡面処理された斜面部３２における表面側と反対側の背面側が反射面３１とされている。
　これにより、表示器２２からの表示光Ｌは、この反射器４１を構成するリニアフレネルレンズ３４の裏面３４ｂから入り込み、斜面部３２の背面からなる反射面３１にて反射し、さらに、リニアフレネルレンズ３４の裏面３４ｂから出射し、拡大ミラー２４を介してウインドシールド１２へ導かれることとなる。
　ここで、図９に示すように、金型４２を用いてリニアフレネルレンズ３４を射出成型等によって成形する場合、リニアフレネルレンズ３４の加工面３４ａでは、金型４２の谷部４２ａにて山部３４ｃが形成され、また、金型４２の山部４２ｂにて谷部３４ｄが形成されることとなる。金型４２を切削加工などの機械加工にて作製する場合、山部４２ｂは容易に鋭角に形成することが可能であるが、谷部４２ａは、切削工具が届かないなどの理由により、鋭角に形成することが困難である。したがって、この金型４２にて成形されるリニアフレネルレンズ３４は、谷部３４ｄを鋭角に形成することは容易であるが、山部３４ｃは谷部３４ｄと比較して鋭角に形成されずに丸みを帯びてしまう場合がある。すると、図１０に示すように、リニアフレネルレンズ３４の加工面３４ａ側にて表示光Ｌを反射させると、丸みを帯びた山部３４ｃにて表示光Ｌが乱反射し、その乱反射光Ｌａによってフレアが生じて虚像がぼやけるおそれがある。
　これに対して、第２実施形態の反射器４１は、リニアフレネルレンズ３４のアルミ蒸着により鏡面処理された斜面部３２における表面側と反対側の背面側が反射面３１とされているので、加工面３４ａ側における鋭角の谷部３４ｄが、裏面３４ｂ側から視て山部となる。したがって、この第２実施形態の反射器４１では、山部における表示光Ｌの乱反射を防止することができ、よって、フレアの発生による虚像のぼやけをなくすことができる。
　ところで、上記第２実施形態の反射器４１では、リニアフレネルレンズ３４のアルミ蒸着により鏡面処理された斜面部３２における表面側と反対側の背面側を反射面３１とし、表示器２２からの表示光Ｌを、リニアフレネルレンズ３４の裏面３４ｂから入り込ませ、斜面部３２の背面からなる反射面３１にて反射させている。したがって、図１１に示すように、表示光Ｌはリニアフレネルレンズ３４の裏面３４ｂにおいても反射することとなり、この反射光Ｌｂによってウインドシールド１２の虚像がぼやけることがある。
　したがって、リニアフレネルレンズ３４のアルミ蒸着により鏡面処理された斜面部３２における表面側と反対側の背面側を反射面３１とする場合、図１２に示すように、リニアフレネルレンズ３４としては、斜面部３２が形成された加工面３４ａに対して裏面３４ｂが傾斜されていることが好ましい。
　このように、加工面３４ａに対して裏面３４ｂが傾斜していると、裏面３４ｂにて反射した表示光Ｌの反射光Ｌｂは、反射面３１にて反射した表示光Ｌと大きく異なる方向へ導かれ、ウインドシールド１２の投射エリアＥへ到達されることがない。よって、このリニアフレネルレンズ３４の裏面３４ｂでの反射光Ｌｂで虚像がぼやけるような不具合をなくすことができる。
　なお、リニアフレネルレンズ３４を用いた反射器２３，４１では、フレアの発生を極力抑えるため、表示光Ｌの反射側における山部を極力鋭角に形成することが好ましく、また、垂直面部３３での光の反射を防ぐために、この垂直面部３３を光が反射しづらい黒色等に着色するのが好ましい。さらに、反射面３１となる斜面部３２を極力平滑に形成することにより、反射面３１における乱反射によるフレアの発生を抑えることができる。
（第３実施形態）
　次に、第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１１について説明する。
　なお、上記の第１、第２実施形態と同一構成及び同一構造部分は、同一符号を付して説明を省略する。
　図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すように、第３実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置１１に用いられる反射器５１として、複数の反射板５２を有するものが用いられる。これらの反射板５２は、それぞれ平面視長方形状に形成されたミラーからなるもので、これらの反射板５２の表面が反射面５３とされている。これらの反射板５２の短辺側は、リンク機構５４によって互いに連結され、これにより、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜されている。
　リンク機構５４は、反射板５２の短辺側における一端を支持する固定リンク５５と、反射板５２の短辺側における他端を支持する可動リンク５６とを備えている。反射板５２の短辺側における一端には、穴部（図示略）が形成されており、この穴部には、固定リンク５５に設けられた回動ピン５７が挿入されている。これにより、反射板５２は、固定リンク５５に対して回動可能に連結されている。また、反射板５２の短辺側における他端には、反射板５２の幅方向に延びる長溝５８が形成されており、この長溝５８には、可動リンク５６に設けられた摺動ピン５９が摺動可能に挿入されている。
　このようなリンク機構５４を備えた反射器５１では、可動リンク５６をスライドさせることにより、各反射板５２が、固定リンク５５との連結箇所を中心として回動する。そして、この反射器５１では、可動リンク５６を、図１３（ａ）、図１３（ｂ）における矢印Ａ方向へ移動させると、各反射板５２が平行かつ同一傾斜角度を維持しつつ矢印Ｂ方向へ回動し、よって、各反射板５２が寝かされて傾斜角度が小さくされた状態となる。また、これとは逆に、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すように、可動リンク５６を、矢印Ｃ方向へ移動させると、各反射板５２が平行かつ同一傾斜角度を維持しつつ矢印Ｄ方向へ回動し、よって、各反射板５２が起こされて傾斜角度が大きくされた状態となる。
　このように、上記第３実施形態によれば、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の反射板５２の傾斜角度を調整することにより、極めて容易に搭載車両に適合したヘッドアップディスプレイ装置とすることができる。
　なお、反射器５１の可動リンク５６の移動方式は、手動あるいは電動のいずれであっても良い。
　ここで、本発明の更なる優位性を説明するため、図１５及び図１６に参考例を示す。
　図１５及び図１６に示すものは、反射器として一枚の平面ミラー６１を筺体２１内に設けたヘッドアップディスプレイ装置である。
　このように、反射器として一枚の平面ミラー６１を用いた場合、虚像を投射させるウインドシールド１２の傾きが異なる各種の車両に搭載するには、図１５に示すように、表示器２２の位置を移動させて表示光Ｌの照射方向を変更したり、あるいは図１６に示すように、平面ミラー６１の角度を変更しなければならなくなる。
　つまり、一枚の平面ミラー６１を用いたヘッドアップディスプレイ装置では、筺体２１に対する構造や形状の変更を伴うことにより、車種毎に異なる筺体２１を用意しなければならず、コストアップの要因となってしまう。
　これに対して、本実施形態によれば、虚像を投射させるウインドシールド１２の傾きが異なる各種の車両に搭載する場合においても、そのウインドシールド１２の傾きに適応した反射角度を有する反射器２３，４１を取り付けたり、あるいは反射器５１の反射板５２を、ウインドシールド１２の傾きに適応する角度に調整することができるので、筺体２１に対する構造や形状の変更を伴うことがない。よって、車種毎に異なる筺体２１を用意することによるコストアップをなくすことができる。
　なお、上記実施形態では、リニアフレネルレンズ３４からなる反射器２３，４１あるいは複数の反射板５２を有する反射器５１を用いたが、入射角と反射角とが異なる非正反射型ホログラフィックミラーを反射器として用い、この非正反射型ホログラフィックミラーからなる反射器を筺体２１に対して着脱可能としても良い。
　そして、この非正反射型ホログラフィックミラーからなる反射器を備えれば、搭載する車両のウインドシールド１２の傾きに対応した適切な反射角度の非正反射型ホログラフィックミラーからなる反射器を筺体に組み込むことにより、極めて容易に搭載車両に適合したヘッドアップディスプレイ装置１１とすることができる。
　尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、2010年3月18日出願の日本特許出願（特願2010－063042）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明によれば、コストアップを招くことなく、各車種に適用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。
１１　ヘッドアップディスプレイ装置
１２　ウインドシールド
２１　筺体
２２　表示器
２３，４１，５１　反射器
３１，５３　反射面
３２　斜面部
３４　リニアフレネルレンズ
３４ａ　加工面
３４ｂ　裏面
５２　反射板
Ｌ　表示光

Claims (6)

  1. 　車両のウインドシールド上に表示光を投射して虚像を形成させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　筺体と、
    　前記筺体内に設けられた表示器と、
    　前記筺体内に設けられ、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の反射面を有し、これらの反射面にて前記表示器から照射される表示光を反射させる反射器と、を有するヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 　前記反射器は、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の斜面部が形成されたリニアフレネルレンズからなり、前記斜面部が鏡面処理されて前記反射面とされている請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 　前記反射器は、前記リニアフレネルレンズの鏡面処理された前記斜面部における表面側が前記反射面とされ、この斜面部の表面側からなる反射面にて前記表示光が反射される請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 　前記反射器は、前記リニアフレネルレンズの鏡面処理された前記斜面部における表面側と反対側の背面側が前記反射面とされ、この斜面部の背面側からなる反射面にて前記リニアフレネルレンズの裏面から入り込んだ前記表示光が反射される請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  5. 　前記リニアフレネルレンズは、前記斜面部が形成された加工面に対して裏面が傾斜されている請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  6. 　車両のウインドシールド上に表示光を投射して虚像を形成させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　筺体と、
    　前記筺体内に設けられた表示器と、
    　前記筺体内に設けられ、前記表示器から照射される光を、入射角と異なる反射角にて反射させる非正反射型ホログラフィックミラーからなる反射器と、を有するヘッドアップディスプレイ装置。
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