特開 2024-156448 ヘッドアップディスプレイ

(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】P2024156448

(43)【公開日】2024-11-06

(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ

(51)【国際特許分類】

   B60K 35/23 20240101AFI20241029BHJP

   G02B 27/01 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

B60K35/00 A

G02B27/01

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023070917

(22)【出願日】2023-04-24

(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】古澤 宏幸

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 正雄

【テーマコード（参考）】

2H199

3D344

【Ｆターム（参考）】

2H199DA03

2H199DA15

2H199DA33

2H199DA42

2H199DA46

3D344AA12

3D344AA14

3D344AA19

3D344AA21

3D344AC25

(57)【要約】

【課題】視認性に優れたヘッドアップディスプレイを提供する。
【解決手段】透光シート６０は、一対の左右辺６３_L、６３_R及び一対の前後辺６３_Fr、６３_Reを有し表示光を出射させる領域である出射窓部６３と、少なくとも一部がケース５２に固定され、不透過性の領域である遮光枠部６４と、遮光枠部６４内に一対の左右辺６３_L、６３_R及び一対の前後辺６３_Fr、６３_Reに沿って形成され、ケース５２と透光シート６０との間に配置される接着剤の有無を視認させる確認窓部６５と、を有する。一対の左右辺６３_L、６３_Rに沿う確認窓６５_L、６５_Rまたは前記一対の前後辺６３_Fr、６３_Reに沿う確認窓６５_Fr、６５_Reは、一方の辺に沿う確認窓が対をなす他方の辺に沿う確認窓よりも面積が小さい。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

左右方向中央に対して左右端側の前記左右方向に対する傾きが大きく、上下方向において下端側より上端側が前記上下方向に対する傾きが大きくなるように前方に凸となるように湾曲した投影部材に対して後方から表示光を投影し、視認者に前記投影部材で反射した前記表示光に基づく虚像を前記投影部材の前記前方で視認させるヘッドアップディスプレイであって、
開口部を有するケースと、
前記ケースに収容され、前記開口部から出射される前記表示光を出力する表示部と、
前記開口部を覆い、前記ケースに接着剤で固定される透光シートと、を備え、
前記透光シートは、
前記透光シートの左右端側に位置する一対の左右辺及び前後端側に位置する一対の前後辺を有し、前記表示光を出射させる領域である出射窓部と、
前記一対の左右辺及び前記一対の前後辺の外側に配置され少なくとも一部が前記ケースに固定され、不透過性の領域である遮光枠部と、
前記遮光枠部内に前記一対の左右辺及び前記一対の前後辺に沿って形成され、前記ケースと前記透光シートとの間に配置される前記接着剤の有無を視認させる確認窓部と、を有し、
前記一対の左右辺に沿う確認窓または前記一対の前後辺に沿う確認窓は、一方の辺に沿う前記確認窓が対をなす他方の辺に沿う前記確認窓よりも面積が小さい、ヘッドアップディスプレイ。

【請求項2】

前記遮光枠部は、前記透光シートの前記ケースと向かい合う面に形成された印刷層であり、
前記確認窓部は、前記印刷層が抜かれた領域である、請求項１記載のヘッドアップディスプレイ。

【請求項3】

前記確認窓部は、前記一対の左右辺及び前記一対の前後辺に沿って連続的に形成される枠状の領域である、請求項１記載のヘッドアップディスプレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、表示光を出射する開口を透光シートで覆うヘッドアップディスプレイに関する。

【背景技術】

【0002】

ヘッドアップディスプレイは、ケースの開口部から装置外部に表示光を出射する。装置外部に出射された表示光は、車両のウインドシールドに照射され、車両内の運転者等の視認者から見てウインドシールドの前方に表示光の虚像が表示される。

【0003】

表示光を出射する開口部は、防塵のため透光シートで覆われる。例えば、特許文献１においては、周縁部に塗布された接着剤により透光シートを開口部の周縁に固定している。この透光シートは、接着剤を視認者から遮蔽するための遮光枠部と、この遮光枠部内に形成され接着剤の塗布状況を視覚的に確認可能にする確認窓部と、を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－０１４１５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のヘッドアップディスプレイは、この確認窓部があることにより接着状況が好適に把握できるという利点を有する。しかしながら、確認窓部で外光が反射すると、表示光以外のこの外光の反射光が視認者に視認されてしまい、虚像の視認性を低下させる虞がある。

【0006】

本開示は、上述した課題を考慮して、視認性に優れたヘッドアップディスプレイ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】

【0007】

本開示のヘッドアップディスプレイは、上述した課題を解決するために、左右方向中央に対して左右端側の左右方向に対する傾きが大きく、上下方向において下端側より上端側が上下方向に対する傾きが大きくなるように前方に凸となるように湾曲した投影部材に対して後方から表示光を投影し、視認者に投影部材で反射した表示光に基づく虚像を投影部材の前方で視認させるヘッドアップディスプレイであって、開口部を有するケースと、ケースに収容され、開口部から出射される表示光を出力する表示部と、開口部を覆い、ケースに接着剤で固定される透光シートと、を備え、透光シートは、透光シートの左右端側に位置する一対の左右辺及び前後端側に位置する一対の前後辺を有し、表示光を出射させる領域である出射窓部と、一対の左右辺及び一対の前後辺の外側に配置され少なくとも一部がケースに固定され、不透過性の領域である遮光枠部と、遮光枠部内に一対の左右辺及び一対の前後辺に沿って形成され、ケースと透光シートとの間に配置される接着剤の有無を視認させる確認窓部と、を有し、前記一対の左右辺に沿う確認窓または前記一対の前後辺に沿う確認窓は、一方の辺に沿う前記確認窓が対をなす他方の辺に沿う前記確認窓よりも面積が小さい、ヘッドアップディスプレイ。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、視認性に優れたヘッドアップディスプレイを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態におけるヘッドアップディスプレイ及び搭載先としての車両の構成概略図。

【図2】上ケースの分解斜視図。

【図3】上ケースと透光シートとの接着を説明するための上シートの部分断面図。

【図4】車両が右ハンドル車である場合のヘッドアップディスプレイの表示光の出射方向を説明する概念図。

【図5】確認窓の変形例１。

【図6】確認窓の変形例２。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示のヘッドアップディスプレイ（以下、「ＨＵＤ（Head Up Display）」という。）の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

【0011】

図１は、本実施形態におけるＨＵＤ１及び搭載先としての車両２の構成概略図である。

【0012】

以下の説明において、「前」、「後」、「右」、「左」、「上」及び「下」は、図１から４における定義「Ｆｒ．」、「Ｒｅ．」、「Ｒ」、「Ｌ」、「Ｔｏ．」及び「Ｂｏ．」に従う。

【0013】

ＨＵＤ１は、車両２のインストルメントパネル３に搭載され、インストルメントパネル３の開口部８から表示光Ｌを出射する。ＨＵＤ１は、車両２のウインドシールド４に対して後方からこの表示光Ｌを投影し、反射させる。車両２の搭乗者である視認者５（例えば運転者）は、可視領域ＤＡからウインドシールド４を見ると、表示光Ｌに基づく虚像Ｖをウインドシールド４の前方で視認することができる。表示光Ｌは、例えば、車両２の走行速度や車両２の警告情報、経路案内情報等の車両情報を表すものである。

【0014】

ウインドシールド４は、ＨＵＤ１の前方に位置する、ＨＵＤ１の投影部材として機能する。ウインドシールド４は、左右方向中央に対して左右端側の左右方向に対する傾きが大きく、上下方向において下端側より上端側の上下方向に対する傾きが大きくなるように、前方に凸となるように湾曲している。

【0015】

ＨＵＤ１は、表示部１０と、反射部２０と、駆動部３０と、制御部４０と、これらを収容するケース５０と、を主に有する。

【0016】

表示部１０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、又はリアプロジェクション方式のプロジェクタ等の画像を表示する表示器である。表示部１０は、車両情報を表す画像を表示し、この画像を表す表示光Ｌを出力する。

【0017】

反射部２０は、表示光Ｌを反射する反射鏡である。反射部２０は、平面鏡２１と、凹面鏡２２と、を有する。平面鏡２１は、表示部１０から出力された表示光Ｌを凹面鏡２２に向けて反射する。凹面鏡２２は、平面鏡２１が反射した光をウインドシールド４に向けて反射する。

【0018】

駆動部３０は、回転軸ＡＸを中心に凹面鏡２２を回転させる駆動機構である。駆動部３０は、例えば、モータの回転により凹面鏡２２を回転させる。

【0019】

制御部４０は、表示部１０及び駆動部３０を制御する制御回路基板である。制御部４０は、車両情報を表す画像を表示部１０に表示させる。また、制御部４０は、駆動部３０を制御して可視領域ＤＡの位置を視認者５の目の高さに合わせて調整できる。具体的には、制御部４０は、駆動部３０を制御して凹面鏡２２を回転させることにより、ウインドシールド４に投射される表示光Ｌの位置を変え、可視領域ＤＡを上下に移動可能である。

【0020】

ケース５０は、ポリカーボネート等の黒色の樹脂ケースである。ケース５０は、下ケース５１と、上ケース５２と、を有する。ケース５０は、下ケース５１及び上ケース５２で覆われた空間である収容部５３を有する。収容部５３は、表示部１０、反射部２０、駆動部３０及び制御部４０を収容する。

【0021】

図２は、上ケース５２の分解斜視図である。図３は、上ケース５２と透光シート６０との接着を説明するための上ケース５２の部分断面図である。

【0022】

上ケース５２は、表示光Ｌをケース５０の外部に出射するための開口部５２１を有する。上ケース５２は、この開口部５２１を覆う透光シート６０を有する。

【0023】

上ケース５２の開口部５２１の外縁には、開口部５２１を囲む枠状の載置部５２２が形成されている。載置部５２２は、透光シート６０を支持する。載置部５２２は、車両２の前後方向に対し傾斜した湾曲面を有している。この湾曲面により、太陽光等の外光は、透光シート６０で反射した後ウインドシールド４を介して可視領域ＤＡに向かわない。

【0024】

上ケース５２の載置部５２２の外縁には、載置部５２２を囲む枠状の接着部５２３が形成されている。接着部５２３には、接着剤７０が塗布され、接着剤７が載置部５２２に支持された透光シート６０を上ケース５２に固定する。接着部５２３は、載置部５２２の載置面より一段窪んだ凹状の溝である。透光シート６０は、接着剤７０により枠状の載置部５２２に接した状態でその外縁が接着されるため、防塵性が高い。

【0025】

上ケース５２は、位置決め部５２４と、ストッパ部５２５と、を有する。位置決め部５２４は、透光シート６０の面方向において載置部５２２に透光シート６０を３箇所で位置決めさせる。

【0026】

ストッパ部５２５は、上ケース５２から透光シート６０が剥離して脱落することを２箇所で防ぐ。ストッパ部５２５は、載置部５２２の載置面から透光シート６０の面方向に直交する方向に所定距離だけ離れた位置に形成されている。透光シート６０が載置部５２２の湾曲面に沿って弾性変形して接しているときには、透光シート６０とストッパ部５２５は接しない。透光シート６０が湾曲面から離れて弾性変形量が所定の変形量に戻ったときに、透光シート６０がストッパ部５２５に当接する。すなわち、ストッパ部５２５は、載置部５２２の湾曲面の最も曲率が高い箇所に設けられている。このため、湾曲面に沿って弾性変形した状態で載置された透光シート６０が、復元したときに、ストッパ部５２５を有することで上ケース５２からの透光シート６０の脱落を防ぐことができる。

【0027】

透光シート６０は、開口部５２１を覆う、防塵カバーとして機能する。透光シート６０は、基材６１と、印刷層６２と、を主に有する。基材６１は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透光性樹脂製の薄い板状部材である。印刷層６２は、基材６１の周縁の所定領域に形成された黒色の印刷層である。印刷層６２は、基材６１の載置部５２２及び接着部５２３と向かい合う面に形成されることで、外部からの印刷層６２に対する薬品や物理的な負荷からの劣化等を防止できる。

【0028】

印刷層６２は、透光シート６０上に、出射窓部６３と、遮光枠部６４と、確認窓部６５と、を形成する。

【0029】

出射窓部６３は、印刷層６２の内周縁で区画される領域であり、開口部５２１に向けて出射された表示光Ｌを透過し、ウインドシールド４に向けて出射させる領域である。出射窓部６３は、透光シート６０の左右端側に位置する一対の左右辺６３_L、６３_R及び前後端側に位置する一対の前後辺６３_Fr、６３_Reを有する。

【0030】

遮光枠部６４は、出射窓部６３の外側に出射窓部６３を囲むように形成される枠状の領域である。遮光枠部６４は、開口部５２１の縁と載置部５２２を覆い、載置部５２２や接着剤７０を遮蔽したり、太陽光等の外光の反射を抑制したりする不透過性の領域である。遮光枠部６４は、出射窓部６３の一対の左右辺６３_L、６３_R及び一対の前後辺６３_Fr、６３_Reの外側に配置され、少なくとも一部が接着剤７０により上ケース５２に固定される部分となる。

【0031】

確認窓部６５は、遮光枠部６４を形成する印刷層６２の一部が抜かれる、すなわち印刷層６２が形成されないことにより、形成されている。確認窓部６５は、遮光枠部６４内に一対の左右辺６３_L、６３_R及び一対の前後辺６３_Fr、６３_Reに沿って形成される。確認窓部６５は、接着部５２３に塗布された接着剤７０の有無や、接着の様子を透光シート６０越しに視認可能にする。確認窓部６５を目視又は機械により画像検査することにより接着不良を確認できるよう、確認窓部６５の大きさは、接着部５２３に塗布される接着剤７０の塗布量の下限量に合わせて定められている。

【0032】

透光シート６０は、位置決め用スリット６６と、組付用スリット６７と、を有する。位置決め用スリット６６は、上ケース５２の位置決め部５２４に対応する位置に形成され、ストッパ部５２５に対して係合することにより透光シート６０を面方向に関して位置決めさせる。組付用スリット６７は、下ケース５１のストッパ部５２５に対応する位置に形成され、ストッパ部５２５に対して係合することにより透光シート６０の組付性を向上させる。

【0033】

接着剤７０は、液状の接着剤７０である。接着剤７０は、接着部５２３に塗布された後に硬化され、接着部５２３において上ケース５２と透光シート６０を接着固定する。接着剤７０は、ホットメルト接着剤、光硬化接着剤又は種々の合成樹脂接着剤である。接着剤７０は、上ケース５２の色と異なる色（例えば、青や紫）に着色されているのが好ましい。接着剤７０は、製造性を考慮するならば、硬化時間が短いホットメルト接着剤又は光硬化接着剤が好ましい。特に、光硬化接着剤の場合、確認窓部６５を、塗布された接着剤７０の確認、及び硬化用の光（紫外線又は赤外線）の照射の確認に兼用できる。

【0034】

ここで、ＨＵＤ１は、確認窓部６５を有することにより、確認窓部６５を介して目視又は撮影される画像を用いて検査させることにより、接着不良を容易に確認させることができる。しかしながら、確認窓部６５を形成することにより、本来であれば遮光枠部６４が外光の反射を抑制すべき領域に透光性の領域が形成されてしまうため、外光の反射が発生してしまう虞がある。確認窓部６５で外光が反射すると、本来視認者に届くべきではないこの反射光がウインドシールド４に映り込んでしまい、表示光Ｌの表示の視認性が低下してしまう虞がある。

【0035】

その一方で、ＨＵＤ１の使用時における透光シート６０の接着性の観点から、接着剤７０が接着部５２３と遮光枠部６４とを確実に接着させているかの確認も必要である。このため、組立時における接着剤７０の接着性の観点においては、所要面積の確認窓部６５を形成することも必要である。

【0036】

そこで、本実施形態におけるＨＵＤ１は、ＨＵＤ１が車両２に搭載された際の表示光Ｌの出射方向、及びＨＵＤ１のインストルメントパネル３の開口部８に対する配置を考慮して、確認窓部６５を形成した。すなわち、車両２のウインドシールド４は、上述したとおり、左右方向中央に対して左右端側の左右方向に対する傾きが大きく、上下方向において下端側より上端側の上下方向に対する傾きが大きくなるように、前方に凸となるように湾曲している。ＨＵＤ１は、このようなウインドシールド４の形状を考慮して、左右及び前後の表示光Ｌの出射方向を制御している。

【0037】

ここで、図４は、車両２が右ハンドル車である場合のＨＵＤ１の表示光Ｌの出射方向を説明する概念図である。

【0038】

ＨＵＤ１は、車両２が右ハンドル車である場合には、表示光Ｌを可視領域ＤＡに到達させるため、左右方向におけるウインドシールド４の傾きの違いを考慮して、表示光Ｌのうち、左右方向中央よりも右端側の出射窓部６３から出射される表示光Ｌ_Rは、左右方向の中央側に向って出射窓部６３から出射される表示光Ｌ_Lよりも、右端側に大きく屈折するように出射される。また、上下方向におけるウインドシールド４の傾きの違いを考慮して、表示光Ｌのうち、上端側に向かう、後端側の出射窓部６３から出射される表示光Ｌ_Reは、下端側に向かう、前端側の出射窓部６３から出射される表示光Ｌ_Frよりも、後端側に大きく屈折するように出射される。

【0039】

また、インストルメントパネル３には、ＨＵＤ１が視認者５から視認されたり、ＨＵＤ１に不要な外光が侵入したりしないように、表示光Ｌの光路を妨げない範囲で内部を遮蔽することが求められる。上述したとおり、表示光Ｌは左右方向及び前後方向で各方向に対する傾きが異なるため、インストルメントパネル３の開口部８もこれに併せて形成される。すなわち、図４に示すように、開口部８は、ＨＵＤ１の右端側は左端側に比べて透光シート６０（上ケース５２）を大きく露出し、後端側は前端側に比べて透光シート６０を大きく露出する必要がある。

【0040】

しかしながら、透光シート６０の露出が大きいと、本来、遮蔽される領域であるべき確認窓部６５が露出してしまう。これにより、出射窓部６３の右辺６３_R及び後辺６３_Reに沿って形成される確認窓部６５において外光が反射し、ウインドシールド４に映り込み、表示光Ｌに係る虚像Ｖの視認性を低下させてしまう虞がある。

【0041】

そこで本実施形態におけるＨＵＤ１は、図２及び４に示すように、確認窓部６５の面積を、インストルメントパネル３の開口部８からの露出範囲に応じて異ならせた。すなわち、車両２が右ハンドル車である場合、ウインドシールド４における左右方向中央よりも右端側に位置する出射窓部６３の右辺６３_Rに沿って配置される確認窓部６５_Rは、左辺６３_Lに沿って配置される確認窓部６５_Lよりも、面積が小さくなるよう、幅が狭くなっている。

【0042】

また、後方に位置する後辺６３_Reに沿って配置される確認窓部６５_Reは、前辺６３_Frに沿って配置される確認窓部６５_Frよりも面積が小さくなるよう、幅が狭くなっている。

【0043】

車両２が左ハンドル車である場合には、ウインドシールド４の形状が左右対称となることに伴い、表示光Ｌの出射方向及び開口部８からの露出範囲も左右対称となる。このため、確認窓部６５は、図２、４に対して左右対称に形成される。すなわち、車両２が左ハンドル車である場合、ウインドシールド４における左右方向中央よりも左端側に位置する出射窓部６３の左辺６３_Lに沿って配置される確認窓部６５_Lは、右辺６３_Rに沿って配置される確認窓部６５_Rよりも、面積が小さくなるよう、幅が狭くなっている。

【0044】

このような本実施形態におけるＨＵＤ１は、確認窓部６５の面積をインストルメントパネル３の開口部８からの露出量に応じて設定したため、確認窓部６５における外光の反射が発生する虞を低減することができる。ゆえに、ＨＵＤ１は、視認性に優れたＨＵＤ１を提供できる。

【0045】

本開示のヘッドアップディスプレイ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、特許請求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ともに、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。

【0046】

例えば、確認窓部６５は、接着の確認の観点から、枠状に周方向に沿って連続的に形成される領域であるのが好ましいが、確認窓部６５の面積を相対的に小さくする方法として幅を小さくする例を用いて説明したがこれに限らない。例えば図５に示すように、確認窓部６５を直線的な枠状に形成するのに代えて、ドット状に形成してもよい。この場合、車両２が右ハンドル車である場合には、確認窓部６５_R及び確認窓部６５_Reを形成するドットの形成密度が、確認窓部６５_L、６５_Frよりも小さくなるようにしてもよいし、ドットの径が小さくなるようにしてもよい。

【0047】

また、図６に示すように、確認窓部６５_R、６５_Reを断続的に形成し、確認窓部６５_L、６５_Frを連続的に形成して長さを異ならせることで、確認窓部６５_R、６５_Reを確認窓部６５_L、６５_Frよりも面積が小さくなるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0048】

１ ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）
２ 車両
３ インストルメントパネル
４ ウインドシールド
５ 視認者
７ 接着剤
８ 開口部
１０ 表示部
２０ 反射部
２１ 平面鏡
２２ 凹面鏡
３０ 駆動部
４０ 制御部
５０ ケース
５１ 下ケース
５２ 上ケース
５３ 収容部
６０ 透光シート
６１ 基材
６２ 印刷層
６３ 出射窓部
６４ 遮光枠部
６５ 確認窓部
６６ 位置決め用スリット
６７ 組付用スリット
７０ 接着剤
５２１ 開口部
５２２ 載置部
５２３ 接着部
５２４ 位置決め部
５２５ ストッパ部
ＡＸ 回転軸
ＤＡ 可視領域
Ｌ 表示光
Ｖ 虚像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】