特開 2023-160307 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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023160307

(43)【公開日】2023-11-02

(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 20060101AFI20231026BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20231026BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

B60K35/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022070572

(22)【出願日】2022-04-22

(71)【出願人】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】中島 亮

【テーマコード（参考）】

2H199

3D344

【Ｆターム（参考）】

2H199DA03

2H199DA13

2H199DA15

2H199DA29

2H199DA42

2H199DA43

3D344AA11

3D344AB01

3D344AC25

(57)【要約】

【課題】製造性を向上できるヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】本実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置１０は、開口１８を有する筐体１７と、筐体１７内に収容され、表示光Ｌを開口１８から出射し、ウインドシールド３で表示光Ｌを反射させて、ウインドシールド３の後方に位置するドライバー４にウインドシールド３の前方で虚像Ｖを視認させる表示器１１と、透光性を有し後端１９ａと前端１９ｂとを有する略平板状の部材であって、前端１９ｂが後端１９ａよりも上方に位置するように前後に傾斜して開口１８を覆うカバー部材１９と、筐体１７におけるカバー部材１９の後端１９ａの後方から上方に立ち上がり、筐体１７外からカバー部材１９に入射し入射位置から後方に反射した外光Ｓをドライバー４に対して遮る背面３２を有するメータークラスター３０と、を備える。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口を有する筐体と、
前記筐体内に収容され、表示光を前記開口から出射し、投影部材で前記表示光を反射させて、前記投影部材の後方に位置する視認者に前記投影部材の前方で虚像を視認させる表示器と、
透光性を有し後端と前端とを有する略平板状の部材であって、前記前端が前記後端よりも上方に位置するように前後に傾斜して前記開口を覆うカバー部材と、
前記筐体における前記カバー部材の前記後端の前記後方から前記上方に立ち上がり、前記筐体外から前記カバー部材に入射し入射位置から前記後方に反射した外光を前記視認者に対して遮る遮光面を有する遮光壁と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項2】

前記遮光面は、前記後方に凹んだ曲面形状を有する、請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項3】

前記遮光面は、前記カバー部材で反射し前記遮光面に入射する前記外光を拡散又は吸収する材料で形成される、請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項4】

前記遮光面は、前記カバー部材で反射した後に前記遮光面に入射する前記外光である遮光面入射光の、前記遮光面における反射後の光路、及び前記遮光面入射光の前記遮光面における反射後に前記投影部材又は前記カバー部材における反射後の光路が、前記表示光の光路と異なる光路となるように、前記遮光面入射光を反射させる、請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項5】

前記遮光壁は、前記視認者に対面し所要の情報を表示する正面と前記正面と反対側の面である背面とを有する表示装置であり、
前記遮光面は、前記背面である、請求項１記載の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】

本開示は、車両用等のヘッドアップディスプレイ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ヘッドアップディスプレイ装置は、車両等に搭載され、種々の情報をウインドシールド等の投影部材に投影し、視認者にその虚像を視認させる。ヘッドアップディスプレイ装置は、開口が形成された筐体を有し、この開口から投影部材に向けて表示光を出射する。開口は、車両等の前後方向に湾曲した形状を有するカバー部材に覆われる。カバー部材は、この湾曲形状により、太陽光等の外光が入射した場合に、視認者に向って反射することを抑制する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１２００２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

カバー部材の湾曲形状は、湾曲形状でない場合に比べて、カバー部材全体の厚さ方向の寸法を大きくしたり、成形時の製造コストを上昇させたりする虞がある。また、カバー部材の製造時や筐体の開口にカバー部材を取り付ける際、治具が複雑化する等、作業性を低下させる虞がある。

【0005】

本開示はこのような事情を考慮してなされたもので、製造性を向上できるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のヘッドアップディスプレイ装置は、上述した課題を解決するために、開口を有する筐体と、前記筐体内に収容され、表示光を前記開口から出射し、投影部材で前記表示光を反射させて、前記投影部材の後方に位置する視認者に前記投影部材の前方で虚像を視認させる表示器と、透光性を有し後端と前端とを有する略平板状の部材であって、前記前端が前記後端よりも上方に位置するように前後に傾斜して前記開口を覆うカバー部材と、前記筐体における前記カバー部材の前記後端の前記後方から前記上方に立ち上がり、前記筐体外から前記カバー部材に入射し入射位置から前記後方に反射した外光を前記視認者に対して遮る遮光面を有する遮光壁と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示のヘッドアップディスプレイ装置においては、製造性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】車両に搭載された本実施形態におけるＨＵＤの構成例を示す説明図。

【図2】カバー部材に入射した外光が背面に向う様子を示す説明図。

【図3】背面で反射した反射光がドライバーに向う様子を示す説明図。

【図4】背面が後方に凹んだ曲面形状を有する例を示す説明図。

【図5】カバー部材が湾曲形状を有する場合の比較例としてのＨＵＤを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示のヘッドアップディスプレイ装置（以下「ＨＵＤ（Head Up Display）」という。）の実施形態を添付図面に基づいて説明する。本開示のＨＵＤは、例えば自動車や二輪車等の車両や、船舶、農業機械、建設機械に搭載されるＨＵＤに適用することができる。

【0010】

図１は、車両１に搭載された本実施形態におけるＨＵＤ１０の構成例を示す説明図である。

【0011】

以下の説明において、「前」、「後」、「上」及び「下」は、図１から図５における定義「Ｆｒ．」、「Ｒｅ．」、「Ｔｏ．」及び「Ｂｏ．」に従う。「右」及び「左」は、前後方向及び上下方向に直交する方向において、紙面奥側及び紙面手前側と定義する。尚、「前」は車両１の前進方向である。

【0012】

ＨＵＤ１０は、車両１のインストルメントパネル５内に搭載される。ＨＵＤ１０は、表示器１１と、平面鏡１２と、凹面鏡１３と、制御基板１６と、筐体１７と、メータークラスター３０（表示装置）と、を有する。

【0013】

表示器１１は、画像を表示し、画像に係る表示光Ｌを平面鏡１２に向けて出射する。表示器１１は、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）型の液晶表示器や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示器である。尚、表示器１１はプロジェクタ及び表示面を構成するスクリーンを有するものであってもよい。

【0014】

平面鏡１２及び凹面鏡１３は、表示光Ｌを反射させ車両１上のウインドシールド３（投影部材）に投影（照射）するリレー光学系である。平面鏡１２は、表示器１１が出射した表示光Ｌを、凹面鏡１３に向けて反射させる。凹面鏡１３は、平面鏡１２で反射した表示光Ｌを更に反射させ、ウインドシールド３に向けて筐体１７から出射する。凹面鏡１３は、拡大鏡としての機能を有し、表示器１１に表示された画像を拡大してウインドシールド３側へ反射する。すなわち、ドライバー４が視認する虚像Ｖは、表示器１１に表示された画像が拡大された像である。

【0015】

ウインドシールド３よりも後方に位置する車両１のドライバー４（視認者）は、ウインドシールド３の前方で、この表示光Ｌの反射光を虚像Ｖとして視認する。これにより、画像は、ウインドシールド３の前方でドライバー４に視認される実景と重なる仮想的な領域に表示される。

【0016】

制御基板１６は、車両１の各部から取得する情報に基づいて、表示器１１を制御する。制御基板１６は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、グラフィックコントローラ、集積回路等を有し、ＨＵＤ１０に必要な所定の処理を実行する。具体的には、制御基板１６は、表示器１１に表示される画像の描画処理を実行し、画像を生成し、生成された画像を表示器１１に表示するための制御を行う。

【0017】

筐体１７は、遮光性を有する樹脂（例えば黒色のＡＢＳ樹脂）や塗装又は表面処理が施された黒色の金属（例えばマグネシウム）からなる。筐体１７は、表示器１１、平面鏡１２、凹面鏡１３及び制御基板１６を内部に支持し、収容する。筐体１７は、表示光Ｌを出射する開口１８を有する。開口１８は、カバー部材１９により覆われる。

【0018】

カバー部材１９は、透光性を有する樹脂（例えばポリカーボネート）からなる。カバー部材１９は、所定の厚みを持った、略四角形状の略平板状の部材である。カバー部材１９は、略平坦な面を有し、意図的に湾曲するように形成された面を有していない。カバー部材１９は、後方に位置する後端１９ａと、前方に位置する前端１９ｂを有する。カバー部材１９は、前端１９ｂが後端１９ａよりも上方に位置するように前後に傾斜して、開口１８を覆って配置される。

【0019】

メータークラスター３０（遮光壁）は、速度計や走行距離計等、走行時に必要となる各種メーターを一体にまとめたメーター群である。メータークラスター３０は、ＨＵＤ１０と一体になっており、ハンドル６の前方且つ開口１８の後方に配置される。メータークラスター３０は、筐体１７におけるカバー部材１９の後端１９ａの後方から上方に立ち上がる。メータークラスター３０は、ドライバー４（ドライバー４のアイボックス）から、カバー部材１９が視認されないように、カバー部材１９の寸法や配置等との相対的な関係から高さや位置が決定される。

【0020】

尚、メータークラスター３０は、ＨＵＤ１０と一体に形成されても、ＨＵＤ１０と物理的に分離した別体に形成されてもよい。

【0021】

メータークラスター３０は、正面３１と、背面３２（遮光面）と、を有する。正面３１は、ドライバー４に対面し、所要の情報を表示してドライバー４に視認される面である。背面３２は、正面３１と反対側の面であり、通常ドライバー４からは視認されない面である。

【0022】

背面３２は、筐体１７外からカバー部材１９に入射し入射位置から後方に反射した外光Ｓを、ドライバー４に対して遮る遮光面として機能する。背面３２は、カバー部材１９で反射した後に背面３２に入射する外光Ｓである反射光Ｒ（図２から図４）の、背面３２における反射後の光路が、表示光Ｌの光路と異なる光路となるように、反射光Ｒを反射する。また、背面３２は、反射光Ｒの背面３２における反射後に、更にウインドシールド３又はカバー部材１９において反射した後の光路が、表示光Ｌの光路と異なる光路となるように、反射光Ｒを反射する。

【0023】

背面３２は、入射する光を拡散又は吸収するような材料で形成されるのが好ましい。例えば、背面３２には、不織布や布状の部材等、光を吸収する材料が貼り付けられている。また、背面３２には、塗装や成形により光を拡散させる凹凸が形成されている。

【0024】

ここで、図２は、カバー部材１９に入射した外光Ｓが背面３２に向う様子を示す説明図である。太陽光等の外光Ｓがカバー部材１９に入射した場合、入射角度によってはドライバー４側に反射する虞がある。しかしながら、遮光壁としてのメータークラスター３０は、上述の通りドライバー４からカバー部材１９が視認されないように配置されているため、反射光Ｒ（遮光面入射光）は、メータークラスター３０の背面３２により遮られ、ドライバー４に到達することが抑制される。

【0025】

また、図３は、背面３２で反射した反射光Ｒがドライバー４に向う様子を示す説明図である。図２のように、背面３２は反射光Ｒを遮るが、背面３２で反射後、更にウインドシールド３で反射した反射光Ｒがドライバー４に視認される虞がある。これに対しては、背面３２は、反射光Ｒを拡散又は吸収するような材料で形成されることにより、背面３２で反射する光を低減でき、外光Ｓがドライバー４に到達することを抑制できる。

【0026】

しかしながら、背面３２に入射する反射光Ｒの照度が高い場合等、拡散及び吸収された後に多重反射した反射光Ｒが、ドライバー４に視認される虞がある。これに対応するため、背面３２は後方に凹んだ曲面形状であってもよい。

【0027】

図４は、背面３２が後方に凹んだ曲面形状を有する例を示す説明図である。背面３２は、入射する反射光Ｒが、更にウインドシールド３及びカバー部材１９で反射した後にドライバー４以外の方向に向うように、後方に凹んだ曲面形状を有する。これにより、背面３２は、反射光Ｒが、ドライバー４に到達することを抑制できる。尚、背面３２の後方に凹んだ曲面形状は一例であって、反射光Ｒをドライバー４に到達させることを抑制できる形状であれば、他の形状であってもよい。例えば、背面３２は、逆Ｌ字状（庇状）等であってもよい。

【0028】

このようなＨＵＤ１０は、カバー部材１９が前後方向に湾曲した形状を有する場合に比べて、製造性を向上できる。ここで、図５は、カバー部材が湾曲形状を有する場合の比較例としてのＨＵＤ１１０を示す図である。

【0029】

ＨＵＤ１１０のように、カバー部材１１９が湾曲形状を有する場合、カバー部材１１９自体の厚さ方向（図５の上下方向）の寸法が略平板状のカバー部材１９に比べて大きくなる。これに起因して、ＨＵＤ１１０は、ＨＵＤ１１０自体の寸法も大きくなってしまう。これに対し、本実施形態におけるＨＵＤ１０は、カバー部材１９の厚さ方向を小さくできるため、ＨＵＤ１１０に比べて相対的に装置全体の寸法を小型化できる。

【0030】

また、湾曲形状であるカバー部材１１９に比べて、略平板状であるカバー部材１９は、製造が容易である。また、カバー部材１１９が取り付けられる筐体１１７の開口１１８の周縁等は、カバー部材１１９の形状に合わせて湾曲形状に形成する必要があり、カバー部材１１９、筐体１１７の製造や、カバー部材１１９の開口１１８への取付工程、これらに用いられる治具が複雑化する虞がある。これに対し、カバー部材１９が取り付けられる開口１８の周縁等は、直線的に形成される。このため、ＨＵＤ１０は、カバー部材１９及び筐体１７の製造性や組立時の作業性を向上でき、これに伴い製造コストも低減できる。尚、インストルメントパネル５は、不透過性であって、吸光性を有することで、インストルメントパネル５におけるさらなる反射光がウインドシールド３に向うことを抑制できる。

【0031】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0032】

ＨＵＤ１０の投影部材がウインドシールド３である例を説明したが、これに代えて、又はこれと共にコンバイナであってもよい。

【符号の説明】

【0033】

１ 車両
３ ウインドシールド（投影部材）
４ ドライバー（視認者）
５ インストルメントパネル
６ ハンドル
１０、１１０ ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ）
１１ 表示器
１２ 平面鏡
１３ 凹面鏡
１６ 制御基板
１７ 筐体
１８、１１８ 開口
１９、１１９ カバー部材
１９ａ 後端
１９ｂ 前端３０ メータークラスター（遮光壁）
３１ 正面
３２ 背面（遮光面）
Ｌ 表示光
Ｒ 反射光
Ｓ 外光
Ｖ 虚像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】