特許 6422612 ヘッドアップディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6422612

(24)【登録日】2018年10月26日

(45)【発行日】2018年11月14日

(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20181105BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20181105BHJP

【ＦＩ】

   G02B27/01

   B60K35/00 A

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-143315(P2018-143315)

(22)【出願日】2018年7月31日

(62)【分割の表示】特願2014-169325(P2014-169325)の分割

【原出願日】2014年8月22日

(65)【公開番号】特開2018-169632(P2018-169632A)

(43)【公開日】2018年11月1日

【審査請求日】2018年7月31日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004765

【氏名又は名称】カルソニックカンセイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平柳 奈緒美

【審査官】 鈴木 俊光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１３１６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１０１８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４７８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第６３８１３６４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２７８７６５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

Ｂ６０Ｋ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像を表示する画像表示器と、
前記画像を車両のフロントウインドウガラスへ投影させるため、前記画像表示器に表示された前記画像を反射させる反射鏡と、
該反射鏡を収容するケーシングと、を備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記反射鏡は、
上部に位置し水平方向に対して傾斜した第１長辺と、
下部に位置するもう一方の第２長辺と、
前記第１長辺と前記第２長辺の間にある短辺と、
該短辺と前記第１長辺の上端との間に設けられた反射鏡の高さを低くするコーナー欠落部とを有する形状の多角形とされ、
前記反射鏡が前記ケーシングの内部に設置されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項2】

画像を表示する画像表示器と、
前記画像を車両のフロントウインドウガラスへ投影させるため、前記画像表示器に表示された前記画像を反射させる反射鏡と、
該反射鏡を収容するケーシングと、を備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記反射鏡は、
上部に位置する第１長辺と、
下部に位置し水平方向に対して傾斜したもう一方の第２長辺と、
前記第１長辺と前記第２長辺の間にある短辺と、
該短辺と前記第２長辺の下端との間に設けられた反射鏡の高さを低くするコーナー欠落部とを有する形状の多角形とされ、
前記反射鏡が前記ケーシングの内部に設置されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記コーナー欠落部が、少なくとも、前記画像における使用頻度の低い位置と対応する前記反射鏡のコーナー部に設けられたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記ケーシングの内部に、前記画像表示器に表示された前記画像を最初に反射する前段反射鏡をさらに備え、
前記反射鏡は、前記前段反射鏡で反射した前記画像を前記フロントウインドウガラスに向けて反射させる後段反射鏡であることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項5】

請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記後段反射鏡の前記コーナー欠落部は、下右隅と、下左隅と、右ハンドル車における上左隅または左ハンドル車における上右隅のいずれかの位置に、前記画像表示器の前記画像の一部が失われる大きさで形成されることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

車両のフロントウインドウガラスを透して見える外部の風景に、運転情報などの画像を重ねて表示できるようにしたヘッドアップディスプレイ装置が存在している（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

このヘッドアップディスプレイ装置は、ケーシングの内部に、運転情報などの画像を表示可能な画像表示器と、この画像表示器に表示された画像を車室内へ導くための光路形成部品と、を備えたものとされる。この光路形成部品は、少なくとも、画像表示器に表示された画像を反射させる反射鏡を有するものとされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−２５２０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ヘッドアップディスプレイ装置においては、近年、より大きな画像を映し出せるようにしたいという要望が出されており、そのために、光路形成部品、特に、上記した反射鏡が大型化して行く傾向にある。

【0006】

その結果、反射鏡の大型化に伴って、ヘッドアップディスプレイ装置全体が大型化してしまうと共に、車両に対してヘッドアップディスプレイ装置を搭載するために、より大きな設置スペースが必要になるという問題が生じることになる。

【0007】

そこで、上記した大型化の問題を解決することを、主な目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明は、
画像を表示する画像表示器と、
前記画像を車両のフロントウインドウガラスへ投影させるため、前記画像表示器に表示された前記画像を反射させる反射鏡と、
該反射鏡を収容するケーシングと、を備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記反射鏡は、
上部に位置し水平方向に対して傾斜した第１長辺と、
下部に位置するもう一方の第２長辺と、
前記第１長辺と前記第２長辺の間にある短辺と、
該短辺と前記第１長辺の上端との間に設けられた反射鏡の高さを低くするコーナー欠落部とを有する形状の多角形とされ、
前記反射鏡が前記ケーシングの内部に設置されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

上記構成により、ヘッドアップディスプレイ装置の小型化を図ることなどが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施の形態の実施例にかかるヘッドアップディスプレイ装置を備えたインストルメントパネル部分の縦断面図である。

【図2】図１のヘッドアップディスプレイ装置を側方から見た断面図である。

【図3】外部の風景に、ヘッドアップディスプレイ装置による画像が重ねて表示された状態を示す図である。

【図4】フロントウインドウガラスに映る画像と反射鏡との関係を示す図である。

【図5】反射鏡の形状を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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５は、この実施の形態を説明するためのものである。

【実施例1】

【0012】

＜構成＞以下、この実施例の構成について説明する。
図１の断面図に示すように、自動車などの車両１における、車室２の前部には、フロントウインドウガラス４（またはフロントシールド）と車室前壁パネル３とが上下に設けられている。そして、フロントウインドウガラス４の下側には、車室前壁パネル３を覆い隠すようにインストルメントパネル５が設けられている。

【0013】

このインストルメントパネル５の内部には、車室前壁パネル３の車両後方側（図１中右側）に位置するように車幅方向（図１の紙面と直交方向）へ延びる車体強度部材６が配設されている。そして、この車体強度部材６の下部には、ステアリングコラム７を取付けるためのコラムブラケットが設けられている。この場合、コラムブラケットは、車両前方側に位置するコラムロワブラケット８と、車両後方側に位置するコラムアッパーブラケット９と、に分かれている。そして、ステアリングコラム７と、コラムロワブラケット８およびコラムアッパーブラケット９との間は、それぞれボルト・ナットなどの締結具によってほぼ上下方向に締結固定されている。

【0014】

そして、インストルメントパネル５の内部の上側には、更に、空調ダクト１１，１２や、ハーネス１３などの電線の束や、計器装置１４が車両前方側から順に設けられている。また、インストルメントパネル５には、計器装置１４の上部を覆うメータフード１５が一体または別体に設けられている。そして、ステアリングコラム７の、インストルメントパネル５から車両後方側へ突出した部分には、コラムカバー１６が取付けられる。

【0015】

ここで、車室前壁パネル３は、車室２とエンジンルームとの間を仕切るダッシュパネルなどの金属製のパネルのことである。車室前壁パネル３は、フロントウインドウガラス４の下側に設けられる。車体強度部材６は、クロスカービームまたはステアリングサポートメンバと呼ばれるものであり、通常、鉄などの金属製の丸パイプ状のものとされている。この場合には、車体強度部材６は、鉄やアルミなどの金属製またはアルミ合金やマグネシウム合金などの軽合金製の非円形断面、例えば、三角形断面や矩形断面のものなどとされている。なお、車体強度部材６は、上記のどちらであっても良い。上記した空調ダクト１１は、窓曇り防止のために、フロントウインドウガラス４に対して空調用空気を吹き出すためのデフロスターダクトである。また、他の空調ダクト１２は、乗員へ向けて空調用空気を吹き出すためのベンチレーターダクトである。この場合、空調ダクト１２は、空調ダクト１１の下側に設置されている。

【0016】

更に、上記したコラムロワブラケット８の上部における、空調ダクト１１とハーネス１３との間の位置に、ヘッドアップディスプレイ装置２１を取付ける。このヘッドアップディスプレイ装置２１は、図２に示すように、ケーシング２２の内部に、運転情報などとなる画像２３や映像を表示可能な画像表示器２７と、この画像表示器２７に表示された画像２３を車室２内へ導くための光路形成部品２５と、を備えて、図３に示すように、車両１のフロントウインドウガラス４を透して見える外部の風景２６に上記画像２３の虚像を重ねて表示し得るようにしたものである。なお、この図は左ハンドル車のものとなっている。

【0017】

ここで、画像表示器２７は、例えば、画像２３を形成可能なプロジェクター２４からの画像２３を投影するスクリーンや、液晶表示パネルや、ＶＦＤ（蛍光表示管）などであっても良い。

【0018】

そして、図２に戻って、上記した光路形成部品２５は、この画像表示器２７に表示された画像２３を反射させてフロントウインドウガラス４へと導く単数または複数の反射鏡２８，２９によって構成される。

【0019】

この場合、例えば、前段の反射鏡２８は平面鏡または凸面鏡とされ、後段の反射鏡２９は凹面鏡または拡大鏡とされている。後段の反射鏡２９は、画像２３を上下反転した状態に映すものとなる。この反射鏡２９は、フロントウインドウガラス４上に大きな画像２３を映し出せるようにするために、前段の反射鏡２８と比べて大型のものとされている。なお、図１に示すように、画像２３を通すために、ケーシング２２の上部には、透明な窓部２２ａなどの防塵カバーが設けられ、インストルメントパネル５の窓部２２ａと対向する部分には、開口部５ａが設けられている。

【0020】

図３に示すように、上記した外部の風景２６は、例えば、上側に空が、また、下側に、走行車線や対向車線や歩道などの道路部分が、そして、上下の中間部分の両側に建物や街路樹などが見られるようなものとなる。

【0021】

これに対し、上記した画像２３は、風景２６の下側の道路部分などに対して主に映し出されるようになっている。そして、例えば、画像２３の下側の中央部分に制限速度２３ａと現在速度２３ｂとを並べて表示したり、その上側などに道路のセンターライン２３ｃや車両の進行方向２３ｄを示す線や矢印などを表示したり、更に、歩道側に歩行者に対する注意喚起マーク２３ｅを表示したりすることができるものとなっている。

【0022】

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。

【0023】

（１）図４、図５に示すように、上記反射鏡２８，２９は、基本形状が四角形のものとされる。そして、この基本形状が四角形の反射鏡２８，２９（特に、反射鏡２９）は、４つのコーナー部３１〜３４のうちの少なくとも１つに、コーナー欠落部４２〜４４を有するものとされる。

【0024】

ここで、基本形状が四角形の反射鏡２８，２９は、例えば、画像２３と同様の画面形状を有する横長の長方形状のものとされる。なお、基本形状が四角形とは、反射鏡２９を平坦面とした時の形状が矩形状になるということである。反射鏡２９は、このような基本形状を、必要に応じて、曲面化したものとされる。コーナー欠落部４２〜４４は、主に大型の拡大鏡とされた後段の反射鏡２９に対して形成される。なお、前段の反射鏡２８については、特に図示しないが、必要に応じて上記したコーナー欠落部４２〜４４と同様のコーナー欠落部を形成するようにしても良い。前段の反射鏡２８にコーナー欠落部を形成する場合には、後段の反射鏡２９のコーナー欠落部４２〜４４と関連した位置に設けるようにする。

【0025】

（２）コーナー欠落部４２〜４４は、基本形状が四角形の反射鏡２９の隣接する辺３５〜３８間を、直線、または、なだらかな曲線によって結ぶように切欠かれたもの（切欠線）とされる。

【0026】

ここで、なだらかな曲線は、急激な変化や目立った凹凸のない曲線のことである。なだらかな曲線には、直線と曲線（例えば、角取部など）とを組み合わせた形状や、曲率半径の大きな円弧や、直線に近い自由曲線などが含まれる。

【0027】

（３）上記コーナー欠落部４２〜４４が、少なくとも、上記画像２３における使用頻度の低い位置と対応するコーナー部５２〜５４に設けられる。

【0028】

ここで、使用頻度の低い位置とは、例えば、図３に示すように、フロントウインドウガラス４に映し出された画像２３の上隅や下隅である。上隅は、上右隅および上左隅の両方が使用頻度の低い位置となる。また、下隅は、特に車両中央側の下隅、即ち、左ハンドル車の場合には下右隅、右ハンドル車の場合には下左隅が使用頻度の低い位置となる。

【0029】

つまり、画像２３の上隅、即ち、上右隅および上左隅は、外部の風景２６における空と道路との境界部分の位置で、しかも、両側の建物や街路樹などが次々と外側へ流れて行くように見える位置となっている。そして、例えば、歩行者に対する注意喚起マーク２３ｅを表示させたい位置からは、若干外側に外れた位置となっている。

【0030】

また、画像２３の車両中央側の下隅、即ち、左ハンドル車の場合には下右隅、右ハンドル車の場合には下左隅は、外部の風景２６の中でも歩道側の車両にかなり近い位置となっている。そして、例えば、歩行者に対する注意喚起マーク２３ｅの表示を終えて消す位置よりも若干外側の位置となっている。

【0031】

これらの位置は、画像２３の上下が反転される反射鏡２９においては、下右隅や、下左隅や、左ハンドル車における上右隅または右ハンドル車における上左隅のコーナー部３２〜３４となる。

【0032】

（４）上記基本形状が四角形の上記反射鏡２９が、ケーシング２２内に、図５に示すように、水平方向に対し傾けて設置される。そして、上記コーナー欠落部４２〜４４が、傾斜配置された上記反射鏡２９の対角位置となる、最も上側のコーナー部３２と、最も下側のコーナー部３４とのうちの少なくともいずれか１つに設けられる。

【0033】

ここで、反射鏡２９が、水平方向に対して傾けて設けられるのは、フロントウインドウガラス４が、垂直な平坦面ではなく、車両後方へ向けて傾斜すると共に、車幅方向や車両前後方向に対して凸形状に屈曲された自由曲面となっているからである。そして、傾斜した曲面状のフロントウインドウガラス４に対して、画像２３を水平に映し出せるように向きを補正するためである。この場合、反射鏡２９の傾斜は、車両中央側へ向かうに従い上がり勾配となるようなものとされる。例えば、左ハンドル車の場合、最も上側のコーナー部３２は、右上隅となり、最も下側のコーナー部３４は、左下隅となる。また、特に詳細には説明しないが、右ハンドル車の場合、上記とは反対に、最も上側のコーナー部３２は、左上隅となり、最も下側のコーナー部３４は、右下隅となる。図では、最も上側のコーナー部３２と、最も下側のコーナー部３４との両方に設けるようにしている。

【0034】

（５）傾けて設置された上記反射鏡２９に対し、上記コーナー欠落部４２〜４４が水平になるように形成される。

【0035】

ここで、水平は、ケーシング２２に収容されて、車体に取付けられた状態を基準としている。水平は、実質的に水平と見なせる程度の僅かな傾きを含むことができる。

【0036】

（６）或いは、上記基本形状が四角形の反射鏡２９が、全てのコーナー部３１〜３４に対して、上記コーナー欠落部４１〜４４を有するようにしても良い（コーナー欠落部４１は図示せず）。

【0037】

＜作用効果＞この実施例によれば、以下のような作用効果を得ることができる。

【0038】

（１）ヘッドアップディスプレイ装置２１は、ケーシング２２の内部に備えられた画像表示器２７が運転情報などの画像２３を表示し、この画像２３が、光路形成部品２５によって車室２内へ導かれ、フロントウインドウガラス４に映し出される。これによって、乗員の前方、即ち、目線の先に上記画像２３の虚像が見えるようになる。その結果、車両１のフロントウインドウガラス４を透して見える外部の風景２６に上記画像２３の虚像を重ねて表示させることができる。

【0039】

この際、光路形成部品２５では、例えば、プロジェクター２４からの画像２３を画像表示器２７（スクリーン）に投影し、または、液晶表示パネルや、ＶＦＤ（蛍光表示管）などによって画像２３を直接表示し、画像表示器２７に表示された画像２３を反射鏡２８，２９が反射させて車室２内へ導くようになっている。そして、反射鏡２９に拡大鏡を用いることにより、画像２３を大きく拡大することができる。

【0040】

そして、基本形状が四角形の反射鏡２９が、４つのコーナー部３１〜３４のうちの少なくとも１つにコーナー欠落部４２〜４４を有するものとされた。これにより、コーナー欠落部４２〜４４を設けた分だけ、反射鏡２９を、基本サイズが同じであっても、より小さなものにすることができる。よって、ヘッドアップディスプレイ装置２１の小型化を図ることが可能となる。即ち、画像２３の大型化とヘッドアップディスプレイ装置２１の小型化という、相反する要求を両立させることが可能となる。その結果、車両１に対するヘッドアップディスプレイ装置２１の設置スペースを小さくすることが可能となる。即ち、インストルメントパネル５内部の狭いスペースに対しても、大きな画像２３を投影できるヘッドアップディスプレイ装置２１を無理なく設置することができるようになる。

【0041】

（２）コーナー欠落部４２〜４４は、基本形状が四角形の反射鏡２９の隣接する辺３５〜３８間を、直線、または、なだらかな曲線によって結ぶように切欠かれたものとされる。これにより、画像２３の失われる部分を目立たなくすることができると共に、反射鏡２９に対してコーナー欠落部４２〜４４を設け易くすることができる。

【0042】

（３）コーナー欠落部４２〜４４を、画像２３における使用頻度の低い位置と対応するコーナー部３２〜３４に設けた。これにより、画像２３にとって必要な部分を失わせることなく、また、乗員にコーナー欠落部４２〜４４の存在を知られることなく、コーナー欠落部４２〜４４を設けることができる。

【0043】

（４）コーナー欠落部４２〜４４を、ケーシング２２内に傾斜配置された反射鏡２９の対角位置となる、最も上側のコーナー部３２と、最も下側のコーナー部３４とのうちの少なくともいずれか１つに設けた。これより、最も上側のコーナー部３２と、最も下側のコーナー部３４との一方または両方がなくなるので、その分だけ、反射鏡２９の高さ寸法を確実に小さくすることができる（ｈ１＞ｈ２）。例えば、上下両方のコーナー部３２，３４をコーナー欠落部４２，４４とした場合、コーナー欠落部４２〜４４を設けない場合（ｈ１）と比べて、反射鏡２９の高さ寸法ｈ２を、２５％程度も小さくすることが可能となる。その結果、ヘッドアップディスプレイ装置２１を上下方向に対して最大限に小型化または薄型化することができる。

【0044】

（５）傾けて設置された反射鏡２９に対し、コーナー欠落部４２〜４４が水平になるように形成された。これにより、より少ない切欠き量でより効率的に反射鏡２９の高さ寸法を小さくすることができる（ｈ２＞ｈ３）。

【0045】

（６）或いは、基本形状が四角形の反射鏡２９における、全てのコーナー部３１〜３４に対しコーナー欠落部４１〜４４（コーナー欠落部４１、図示せず）を形成するようにしても良い。これにより、反射鏡２９は、楕円形や長円形に近似した多角形状またはこれに類する比較的均整の良い形状となるので、反射鏡２９の製造を容易化することができると共に、反射鏡２９の取付けを容易化することができる。また、邪魔になるコーナー部３１〜３４の全てがなくなるので、反射鏡２９の基本形状を一回り大きく形成することが可能となって、画面の更なる大型化を図ることもできるようになる。

【0046】

以上、この実施の形態の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの例示にしか過ぎないものである。よって、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の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この発明のものとして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。

【符号の説明】

【0047】

１ 車両
２ 車室
４ フロントウインドウガラス
２１ ヘッドアップディスプレイ装置
２２ ケーシング
２３ 画像
２５ 光路形成部品
２６ 外部の風景
２７ 画像表示器
２８ 反射鏡（前段反射鏡）
２９ 反射鏡（後段反射鏡）
３１ コーナー部（反射鏡）
３２ コーナー部（反射鏡）
３３ コーナー部（反射鏡）
３４ コーナー部（反射鏡）
３５ 隣接する辺（第１長辺）
３６ 隣接する辺（短辺）
３７ 隣接する辺（第２長辺）
３８ 隣接する辺（短辺）
４２ コーナー欠落部
４３ コーナー欠落部
４４ コーナー欠落部
５２ コーナー部（画像）
５３ コーナー部（画像）
５４ コーナー部（画像）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】