特開 2024-34005 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】P2024034005

(43)【公開日】2024-03-13

(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】

   G02B 27/01 20060101AFI20240306BHJP

   B60K 35/23 20240101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

B60K35/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022137979

(22)【出願日】2022-08-31

(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】池野 充

【テーマコード（参考）】

2H199

3D344

【Ｆターム（参考）】

2H199DA03

2H199DA13

2H199DA15

2H199DA16

2H199DA29

2H199DA43

2H199DA44

2H199DA46

3D344AA19

3D344AB01

3D344AC25

(57)【要約】

【課題】 奥行き感の感じることのできる連続した意匠を表示するヘッドアップディスプレイを提供する。
【解決手段】 光が意匠を透過することにより表示光Ｌ２を形成する透過部材７２と、一端面部７３ｄが透過部材７２と対向すると共に表示光Ｌ２の光軸に対し傾斜して配置され、表示光Ｌ２の一部を透過させ表示光Ｌ２の残部を反射させる第１の反射部材７３と、第１の反射部材７３に対向して配置けられ、第１の反射部材７３によって反射された表示光Ｌ２を第１の反射部材７３に向かって反射させる第２の反射部材７４と、を備え、投影部材３に第１の反射部材７３を透過した表示光Ｌ２を反射させて、投影部材３の後方に位置する視認者１に投影部材３の前方で虚像７ａを視認させるヘッドアップディスプレイにおいて、光源７１は投影部材３側に配置され、第１の反射部材７３及び第２の反射部材７４は、投影部材３側から視認者１側へ延びるように形成される。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を発する光源と、
意匠を有し前記光が前記意匠を透過することにより表示光を形成する透過部材と、
一端面部が前記透過部材と対向すると共に前記表示光の光軸に対し傾斜して配置され、前記表示光の一部を透過させる前記表示光の残部を反射させる第１の反射部材と、
前記第１の反射部材に対向して配置けられ、前記第１の反射部材によって反射された前記表示光を前記第１の反射部材に向かって反射させる第２の反射部材と、
を備え、
視認者の前方に配置される投影部材に前記第１の反射部材を透過した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前記視認者に前記投影部材の前方で虚像を視認させるヘッドアップディスプレイにおいて、
前記光源は前記投影部材側に配置され、
前記第１の反射部材及び前記第２の反射部材は、前記投影部材側から前記視認者側へ延びるように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。

【請求項2】

前記光源は、前記投影部材側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。

【請求項3】

前記透過部材は、前記意匠を可変可能に形成されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。

【請求項4】

前記透過部材は、液晶表示器であることを特徴とする請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ。

【請求項5】

前記第１の反射部材又は前記第２の反射部材は、段階的に透過率の異なる複数の透過率調整層を有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。

【請求項6】

前記第１の反射部材と前記第２の反射部材は、互いの距離が前記視認者側へ延びるに従い広くなるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。

【請求項7】

前記第１の反射部材及び前記第２の反射部材は、前記表示光の反射される前記投影部材の曲率と同じ曲率に形成されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。

【請求項8】

種々の画像の表示光を発する表示器と、
前記投影部材で前記表示器の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前記視認者に前記投影部材の前方で他の虚像を視認させる他のヘッドアップディスプレイを更に有し、
前記虚像は、前記他の虚像の下方に表示されることを特徴とする請求項１に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、車両に搭載するヘッドアップディスプレイに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、自車両の前方に複数の表示を連続して表示するために、特許文献１には、複数の発光体を線状に設けた棒状体をダッシュボードに上に配置し、発光体の光をフロントウインドウに反射させ、線状に連続した意匠を虚像として運転者に視認させるものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８―２４８５７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、このような構成では、連続した意匠に奥行き感を感じられないといった問題点があった。

【0005】

そこで、本開示は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、奥行き感の感じることのできる連続した意匠を表示する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】

【0006】

本発明のヘッドアップディスプレイは、光を発する光源７１と、意匠を有し前記光が前記意匠を透過することにより表示光Ｌ２を形成する透過部材７２と、一端面部７３ｄが前記透過部材７２と対向すると共に前記表示光Ｌ２の光軸に対し傾斜して配置され、前記表示光Ｌ２の一部を透過させ前記表示光Ｌ２の残部を反射させる第１の反射部材７３と、前記第１の反射部材７３に対向して配置けられ、前記第１の反射部材７３によって反射された前記表示光Ｌ２を前記第１の反射部材７３に向かって反射させる第２の反射部材７４と、を備え、視認者１の前方に配置される投影部材３に前記第１の反射部材７３を透過した前記表示光Ｌ２を反射させて、前記投影部材３の後方に位置する前記視認者１に前記投影部材３の前方で虚像７ａを視認させるヘッドアップディスプレイにおいて、前記光源７１は前記投影部材３側に配置され、前記第１の反射部材７３及び前記第２の反射部材７４は、前記投影部材３側から前記視認者１側へ延びるように形成されることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の第１の実施形態を示すヘッドアップディスプレイの使用様態図。

【図2】同上実施形態を運転者からみた表示例を示す図。

【図3】同上実施形態の表示器の構成を示す図。

【図4】本開示の第２の実施形態を示すヘッドアップディスプレイの表示例を示す図。

【図5】本開示の第３の実施形態を示すヘッドアップディスプレイの使用様態図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付の図面に基づいて、本開示のヘッドアップディスプレイの実施形態を、自動車である車両用のヘッドアップディスプレイを用いて説明する。本開示は、例えば、自動車や農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載する車両用のヘッドアップディスプレイに適用することができる。

【0009】

尚、以下では、ヘッドアップディスプレイの構成の理解を容易にするために、各図に示すように、車両の運転席に着座した運転者（視認者）１が見る方向を「前（図のＦｒ．）」、その反対側を「後（図のＲｅ．）」とする。また、上下方向（図のＴｏ．、Ｂｏ．）は車両の天地方向に対応する。また、左右方向（図のＬ、Ｒ）は車両の右左折方向に対応する。

【0010】

（第１の実施形態）
車両は、図１、２に示すように、運転者（視認者）１の着座する運転席と、運転者１の前方に配置された車両のフロントガラス（投影部材）３と、運転者１の前方及びフロントガラス３の下部に配置されるダッシュボード４と、フロントガラス３の左右に配置されるＡピラー５と、ダッシュボード４に配置される第１のヘッドアップディスプレイ（他のヘッドアップディスプレイ）６と、第１のヘッドアップディスプレイ６より前方のダッシュボード４に配置される第２のヘッドアップディスプレイ７と、を少なくとも有する。

【0011】

第１のヘッドアップディスプレイ６は、周知のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。第１のヘッドアップディスプレイ６は、ダッシュボード４に１つ配置される。第１のヘッドアップディスプレイ６は、ダッシュボード４の開口からフロントガラス３の透光部３１に第１の表示光Ｌ１を投影、反射し、フロントガラス３の後方に位置する運転者１に第１の虚像（他の虚像）６ａとして第１の表示光Ｌ１を視認させる。第１の虚像６ａは、運転者１の４ｍ先に位置するように視認される。

【0012】

第１のヘッドアップディスプレイ６は、例えば、車両の起動スイッチ（例えば、ＩＧＮ（イグニッション）スイッチ）がＯＮ状態になると、第１の虚像６ａとして例えば車速Ｗ（この時点では０ｋｍ／ｈ）を表示する。

【0013】

第１のヘッドアップディスプレイ６は、白色の光を発するＬＥＤ（チップ型発光ダイオード：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）からなる第１の光源６１と、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）型の液晶表示パネルからなり画像を表示し第１の光源６１の光により第１の表示光Ｌ１を生成する第１の表示器６２と、第１の表示光Ｌ１を拡大反射する平面鏡や回動する凹面鏡からなる反射部材６３と、第１の光源６１を実装すると共にこれらを制御する第１の回路基板６４と、これらを収容するケース６５と、からなる。

【0014】

表示光は、例えば、車速、エンジン回転数、残燃料、ＯＤＯ／ＴＲＩＰ、燃費、外気温、ナビゲーション（走行方向）情報、アクティブクルーズコントロール表示、交通標識（制限速度、レーン情報、止れ、追い越し禁止、進入禁止等）、周辺車両との近接を通知する警告、追い越し車両警告、車線逸脱警告、サイドブレーキ表示、シートベルト警告、その他走行に関する情報、電話やメールの着信通知、音楽やラジオやＴＶなどのコンテンツ情報、現在時刻、仮想的なオブジェクト、等である。

【0015】

第２のヘッドアップディスプレイ７は、第１のヘッドアップディスプレイ６の前方左右方向に一対に２つ配置される。第２のヘッドアップディスプレイ７は、ダッシュボード４の開口からフロントガラス３の透光部３１に第２の表示光（表示光）Ｌ２を投影、反射し、フロントガラス３の後方に位置する運転者１に第２の虚像（虚像）７ａとして第２の表示光Ｌ２を視認させる。図２に示すように、第２の虚像７ａは、運転者１の２ｍから３ｍの位置に、複数個が等間隔に一列（ライン状）に並ぶように視認される。第２の虚像７ａは、第１の虚像６ａの右下と左下にそれぞれ視認される。

【0016】

第２のヘッドアップディスプレイ７は、例えば、自車両と前方の他車両Ｘとの距離が近くなると、図２に示すように、第１の虚像６ａとして三角形状のコンテンツＹを表示させ、同時に第２の虚像７ａとして丸形状のコンテンツＺ１，Ｚ２，Ｚ３を表示させて運転者１に警告する。尚、前方の他車両Ｘ等との距離は、車両の内外に複数配置される周知のカメラ、前方ミリ波レーダ、超音波センサ、赤外線センサ等を用いて検出することができる。

【0017】

第２のヘッドアップディスプレイ７は、フロントガラス３側に配置され種々の色の光を発する所謂３色ＬＥＤからなる第２の光源（光源）７１と、意匠を有し第２の光源７１の光により第２の表示光Ｌ２を生成する意匠板（透過部材）７２と、第２の表示光Ｌ２を透過及び反射するハーフミラー（第１の反射部材）７３と、第２の表示光Ｌ２を反射するフルミラー（第２の反射部材）７４と、第２の光源７１を実装すると共に制御する第２の回路基板７５と、これらを収容する第２のケース７６と、からなる。

【0018】

意匠板７２は、図３に示すように、例えば透明の透光性のポリカーボネート樹脂等からなる薄板状の基材７２ａの上面に、遮光性の黒色のインキが印刷された遮光層７２ｂにより意匠が形成されたものである。意匠板７２は、第２の回路基板７５に配置され第２の光源７１を収容する中ケース７７に支持される。第２の表示光Ｌ２は、第２の光源７１の光が意匠板７２を透過し、この意匠の形状に発光することにより形成される。

【0019】

ハーフミラー７３は、例えば透明の透光性の無機ガラス又はアクリル又はポリカーボネート樹脂等からなる薄板状の基材７３ａの上面７３ｂに、半透過半反射性の銀粉を含んだインキが印刷されたハーフミラー層７３ｃが形成されたものである。ハーフミラー７３は、フロントガラス３側から運転者１側へ延びるように形成され、一端面部７３ｄが意匠板７２と対向すると共に第２の表示光Ｌ２の光軸に対し傾斜して配置される。ハーフミラー７３は、第２の表示光Ｌ２の一部を透過させると共に残部をフルミラー７４に向かって反射させる。

【0020】

また、ハーフミラー７３は、ハーフミラー層７３ｃの上方に段階的に透過率の異なる複数の透光性のスモーク色のインキが印刷された透過率調整層を有する。透過率調整層は、所定の透過率の第１の透過率調整層７３ｅと、第１の透過率調整層７３ｅよりも透過率の低い第２の透過率調整層７３ｆと、を有する。第２の透過率調整層７３ｆは、第１の透過率調整層７３ｅよりも一端面部７３ｄから遠い位置に形成される

【0021】

フルミラー７４は、例えば透明の透光性の無機ガラス又はアクリル又はポリカーボネート樹脂等からなる薄板状の基材７４ａの下面７４ｂに、反射性の銀粉を含んだインキが印刷されて鏡面となるフルミラー層７４ｃが形成されたものである。フルミラー７４は、フロントガラス３側から運転者１側へ延びるように形成され、ハーフミラー７３の下方（意匠板７２側）にハーフミラー７３と一定の隙間Ｇを介して平行に対向して配置される。フルミラー７４は、第２の表示光Ｌ２をハーフミラー７３に向かって反射させる。

【0022】

第２のヘッドアップディスプレイ７は、第２の光源７１が点灯すると、意匠板７２から出射された光は第２の表示光Ｌ２としてハーフミラー７３に到達する。ハーフミラー７３に到達した第２の表示光Ｌ２の一部は、ハーフミラー７３を透過し、運転者１に第２の虚像７ａとして視認される。この第２の表示光Ｌ２は、図１のコンテンツＺ１である運転者１に最も近い位置（最も第１の虚像６ａから遠い位置）且つ最も下方の位置（最もダッシュボード４に近い位置）に表示される。

【0023】

ハーフミラー７３に到達した第２の表示光Ｌ２の残部は、運転者１の方のフルミラー７４に向かって反射される。フルミラー７４に到達した第２の表示光Ｌ２は、フルミラー層７４ｃで反射してハーフミラー７３に向かって反射される。ハーフミラー７３に到達した第２の表示光Ｌ２の一部は、ハーフミラー７３を透過し、運転者１に第２の虚像７ａとして視認される。この第２の表示光Ｌ２は、図１のコンテンツＺ２である運転者１に２番目に近い位置且つ下方から２番目の位置に表示される。尚、この第２の表示光Ｌ２は、第１の透過率調整層７３ｅを透過することによりコンテンツＺ１位置の第２の虚像７ａよりも暗く表示される。

【0024】

再度ハーフミラー７３に到達した第２の表示光Ｌ２の残部は、フルミラー７４に向かって反射される。フルミラー７４に到達した第２の表示光Ｌ２は、フルミラー層７４ｃで反射してハーフミラー７３に向かって反射される。ハーフミラー７３に到達した第２の表示光Ｌ２の一部は、ハーフミラー７３を透過し、運転者１に第２の虚像７ａとして視認される。この第２の表示光Ｌ３は、図１のコンテンツＺ２である運転者１に３番目に近い位置且つ下方から３番目の位置に表示される。尚、この第２の表示光Ｌ２は、第２の透過率調整層７３ｆを透過することによりコンテンツＺ２位置の第２の虚像７ａよりも暗く表示される。

【0025】

このように形成されることにより、第２のヘッドアップディスプレイ７は、１つの第２の表示光Ｌ２を複製して複数の第２の虚像７ａを生成することができる。第２の表示光Ｌ２は、反射すればするほど運転者１の遠くに第２の虚像７ａを視認させることができる。また、第２の表示光Ｌ２は、反射すればするほど運転者１に第２の虚像７ａを暗く視認させることができる。このため、運転者１は、第２の虚像７ａに奥行き感を感じることができる。

【0026】

また、第２の虚像７ａを、第２の虚像７ａよりも遠くに視認される第１の虚像６ａに向かって表示することにより、運転者１は、より第２の虚像７ａに奥行き感を感じることができる。

【0027】

(第２の実施形態)
本開示に係るヘッドアップディスプレイの第２の実施形態を図４に基づいて説説明する。前述した第１の実施形態と同一部分、均等部箇所については同一符号を付して説明する。

【0028】

第１の実施形態では、第２のヘッドアップディスプレイ７の意匠板７２は遮光層７２ｂにより意匠を形成していたが、本実施形態では、意匠板７２は、様々な意匠を可変可能に表示できる液晶表示器（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）からなる。

【0029】

第２のヘッドアップディスプレイ７は、自車両と前方の他車両Ｘとの距離が近くなると、第２の虚像７ａとして丸形状のコンテンツＺ１，Ｚ２，Ｚ３を表示させていたが、図４に示すように、三角形状のコンテンツＺ４，Ｚ５，Ｚ６を表示する。

【0030】

このように形成されることにより、第２のヘッドアップディスプレイ７は、様々な意匠のコンテンツを表示することができる。

【0031】

(第３の実施形態)
本開示に係るヘッドアップディスプレイの第３の実施形態を図５に基づいて説説明する。前述した第１の実施形態と同一部分、均等部箇所については同一符号を付して説明する。

【0032】

第１の実施形態では、ハーフミラー７３とフルミラー７４は平行に対向して配置されていたが、本実施形態では、ハーフミラー４３とフルミラー７４は、互いの距離がフロントガラス３側から運転者１側へ延びるに従い広くなるように配置される。つまり、フルミラー７４は、ハーフミラー４３に対して角度θ１傾いた角度で配置される。

【0033】

ハーフミラー７３から出射される第２の表示光Ｌ２は、一端面部７３ｄから遠くの位置で出射される第２の表示光Ｌ２ほど、フロントガラス３に入射する角度θ２が小さくなり、第２の表示光Ｌ２が遠くに飛ぶほど第２の虚像７ｂの間隔が密になる。

【0034】

このように形成されることにより、運転者１は、より第２の虚像７ｂに奥行き感を感じることができる。

【0035】

（変形例）
尚、本発明のヘッドアップディスプレイを上記した実施形態の構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、他の構成においても本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに設計の変更が可能なことは勿論である。

【0036】

例えば、第２のヘッドアップディスプレイ７は、フロントガラス３の周囲に形成する黒セラミックスからなる黒色の遮光色の部分である遮光部３２に第２の表示光Ｌ２を投影、反射し、コンテンツＺ１の位置にある第２の虚像７ａを遮光部３２を背景として運転者１に視認させ、コンテンツＺ２、Ｚ３の位置にある第２の虚像７ａを透光部３１を背景として運転者１に視認させることで斬新な表示を運転者１へ提供することができる。

【0037】

また、第２のヘッドアップディスプレイ７は、自車両と前方の他車両Ｘとの接近に限らず、車両の周辺の他車両Ｘ等を検知して運転者１に提示してもよい。例えば、第２のヘッドアップディスプレイ７は、右車線を走行する他車両Ｘが後方から接近してくることを検知すると、左側の第２の虚像７ａを表示せず、右側の第２の虚像７ａだけを表示させて運転者１に警告してもよい。

【0038】

図１に示すように、フロントガラス３は曲面形状であるため第１の表示光Ｌ１や第２の表示光Ｌ２はフロントガラス３に反射される際に歪み、運転者１に第１の虚像６ａや第２の虚像７ａが曲がって表示される虞がある。これを防止するために、ハーフミラー７３及びフルミラー７４は、フロントガラス３の曲率と同じ曲率に形成されてもよい。

【符号の説明】

【0039】

１ 運転者（視認者）
３ フロントガラス（投影部材）
３１ 透光部
４ ダッシュボード
５ Ａピラー
６ 第１のヘッドアップディスプレイ（他のヘッドアップディスプレイ）
６ａ 第１の虚像（他の虚像）
６１ 第１の光源
６２ 第１の表示器
６３ 反射部材
６４ 第１の回路基板
６５ ケース
７ 第２のヘッドアップディスプレイ
７ａ，７ｂ 第２の虚像（虚像）
７１ 第２の光源（光源）
７２ 意匠板（透過部材）
７２ａ 基材
７２ｂ 遮光層
７３ ハーフミラー（第１の反射部材）
７３ａ 基材
７３ｂ 上面
７３ｃ ハーフミラー層
７３ｄ 一端面部
７３ｅ 第１の透過率調整層
７３ｆ 第２の透過率調整層
７４ フルミラー（第２の反射部材）
７４ａ 基材
７４ｂ 下面
７４ｃ フルミラー層
７５ 第２の回路基板
７６ 第２のケース
７７ 中ケース
Ｇ 隙間
Ｌ１ 第１の表示光
Ｌ２ 第２の表示光（表示光）
Ｗ 車速
Ｘ 他車両
Ｙ コンテンツ
Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５，Ｚ６ コンテンツ
θ１、θ２ 角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】