特許 7115573 ヘッドアップディスプレイ装置及び同製造方法

(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】

(24)【登録日】2022-08-01

(45)【発行日】2022-08-09

(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ装置及び同製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20220802BHJP

   G02B 5/08 20060101ALI20220802BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

G02B5/08 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021009956

(22)【出願日】2021-01-26

(62)【分割の表示】P 2016250965の分割

【原出願日】2016-12-26

(65)【公開番号】P2021076859

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2021-01-26

【前置審査】

(73)【特許権者】

【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】小口 慎二

(72)【発明者】

【氏名】佃 大輔

【審査官】横井 亜矢子

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－０７２５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５６３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３６１７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１６５９７７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／００－３０／６０

Ｂ６０Ｋ ３５／００－３７／０６

Ｇ０２Ｂ ５／００－５／１３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体に投射器及び反射鏡が収納され、前記投射器から投射された光を前記反射鏡によって反射させ、反射された光が前記筐体の外部に配置された表示部に画像として表示されるヘッドアップディスプレイ装置において、
前記反射鏡は、基体と、この基体の表面部にアルミニウム蒸着され前記光を反射可能な反射膜と、前記基体の側面部に位置する回転軸部、からなり、
前記表面部のうち、前記基体の上面部、下面部のいずれかの面と前記表面部との境界となる境界部に隣接する前記表面部の端部のみが、前記反射膜に覆われず露出した露出部として形成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】

前記投射器から投射された光は、前記反射膜及び前記露出部に入射する、
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装置。

【請求項3】

ヘッドアップディスプレイ装置の製造方法であって、
側面部に回転軸を有する反射鏡の基体を準備する準備工程と、
前記基体の表面部にアルミニウム蒸着することにより反射膜を形成して反射膜付き基体を得る被膜工程と、
前記表面部のうち、前記基体の上面部または下面部のいずれかの面と前記表面部との境界となる境界部に隣接する前記表面部の端部に形成された前記反射膜を除去して前記反射鏡を得る除去工程と、を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、反射鏡を備えたヘッドアップディスプレイ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両のフロントガラス等に各種情報を表示し、表示された情報を周囲の背景と共に視認可能とするいわゆるヘッドアップディスプレイ装置がある。例えば、ヘッドアップディスプレイ装置に関する従来技術として特許文献１に開示される技術がある。

【0003】

特許文献１に開示されたヘッドアップディスプレイ装置は、筐体に投射器、平面鏡及び凹面鏡が収納されており、投射器から投射された光は、平面鏡に反射した後に凹面鏡に反射し、フロントガラス（表示部）に入射する。フロントガラスに入射した光は、画像として乗員に視認される。

【0004】

凹面鏡は、樹脂製の基体と、この基体の表面部に形成され光を反射可能な反射膜と、からなる。反射膜は、基体の表面部の縁を含めて表面部全体を覆うように形成されている。凹面鏡に入射する光は、反射膜の周縁部にも入射する。そのため、反射膜の周縁部に反射した光は、画像の輪郭としてフロントガラスに表示される。

【0005】

ところで、画像の輪郭が目立つと、画像と周囲の背景との一体感が損なわれ、表示品位が低下する。そこで、画像の輪郭を表示する光の反射をあらかじめ抑制することが考えられる。従来技術による平面鏡には、平面鏡の縁を囲む枠部材が取り付けられている。例えば、凹面鏡にも枠部材を取り付けた場合、反射は抑制されるが部品点数が増えてしまう。さらに、大きな画像をフロントガラスに表示しようとする場合、大きい凹面鏡が必要となる。凹面鏡を大きくすることに伴い、枠部材も不可避的に大きくなり、重量も増す。

【0006】

新たに部材を追加することなく、画像の輪郭を目立たなくすることが望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００８－１８５７５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、輪郭が目立たない画像を表示するヘッドアップディスプレイ装置の提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

請求項１による発明によれば、筐体に投射器及び反射鏡が収納され、前記投射器から投射された光を前記反射鏡によって反射させ、反射された光が前記筐体の外部に配置された表示部に画像として表示されるヘッドアップディスプレイ装置において、
前記反射鏡は、基体と、この基体の表面部にアルミニウム蒸着され前記光を反射可能な反射膜と、前記基体の側面部に位置する回転軸部、からなり、前記表面部のうち、前記基体の上面部、下面部のいずれかの面と前記表面部との境界となる境界部に隣接する前記表面部の端部のみが、前記反射膜に覆われず露出した露出部として形成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が提供される。

【0010】

請求項３による発明によれば、ヘッドアップディスプレイ装置の製造方法であって、
側面部に回転軸を有する反射鏡の基体を準備する準備工程と、
前記基体の表面部にアルミニウム蒸着することにより反射膜を形成して反射膜付き基体を得る被膜工程と、
前記表面部のうち、前記基体の上面部または下面部のいずれかの面と前記表面部との境界となる境界部に隣接する前記表面部の端部に形成された前記反射膜を除去して前記反射鏡を得る除去工程と、を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0011】

請求項１に係る発明では、基体の端部には反射膜が形成されない。これにより、画像の表示品位が高まる。

【0012】

請求項３に係る発明では、ヘッドアップディスプレイ装置の製造方法は、反射膜付き基体の端部の反射膜を除去して反射鏡を得る除去工程を含む。これにより、画像の表示品位が高まる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施例によるヘッドアップディスプレイ装置の内部の構造の模式図である。

【図2】図１に示されたヘッドアップディスプレイ装置が有する反射鏡の斜視図である。

【図3】図２に示された反射鏡の正面図である。

【図4】図２に示された反射鏡の基体を準備する工程と、基体の形状を記憶する工程を説明する図である。

【図5】図４に示された基体に反射膜を蒸着する工程と、反射膜の一部をレーザの照射により除去する工程を説明する図である。

【図6】レーザを照射する方向について説明する図である。

【図7】マスキングによる反射膜の除去とレーザによる反射膜の除去とを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とは車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。また、図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。
＜実施例＞

【0015】

図１を参照する。図１には、本発明によるヘッドアップディスプレイ装置１０が示されている。このヘッドアップディスプレイ装置１０は、例えば、車両に搭載される。ヘッドアップディスプレイ装置１０から投射された光Ｌは、フロントガラス１１（表示部１１）に画像として表示され、運転者は、車両の前方の背景と共に、画像（虚像）を視認できる。

【0016】

ヘッドアップディスプレイ装置１０は、筐体１２の内部に、光Ｌを投射する液晶表示器２０（投射器２０）と、投射された光Ｌを反射させる平面鏡３０及び凹面鏡４０（反射鏡４０）とが収納されて構成されている。

【0017】

筐体１２は、主要部が遮光性を有する合成樹脂により形成され、箱状を呈する。筐体１２は、下部筐体１３に上部筐体１４が被せられて構成されている。上部筐体１４の一部は、光Ｌが透過可能な透過部１５で構成されている。

【0018】

液晶表示器２０は、基板２１に実装された発光ダイオードからなる光源２２と、この光源２２からの照明光が透過して光Ｌを形成する液晶表示素子２３と、からなる。液晶表示素子２３は、ＴＦＴ型の液晶パネルが採用される。表示光Ｌは、例えば、車両の速度やエンジン回転数を表示する。液晶表示素子２３は、周知の技術が採用される。詳細な説明は省略する。

【0019】

平面鏡３０は、液晶表示器２０から投射された光Ｌを凹面鏡４０に向けて反射させる反射部３１と、この反射部３１を上部筐体１４の側面に固定する固定部材３２と、反射部３１の縁を囲む枠部材３３と、からなる。

【0020】

反射部３１は、主に可視光を反射させ赤外線を透過させるいわゆるコールドミラーである。この反射部３１は、ガラス基板３４と、このガラス基板３４に対して光Ｌが投射される面に形成された反射層３５と、からなる。反射層３５は、膜厚が異なる多層の干渉膜からなる。

【0021】

凹面鏡４０は、後述する回転軸部４３，４４（図５参照）が上部筐体１４の側部に係止することにより、回転可能に支持されている。凹面鏡４０は、透過部１５から臨める位置に傾斜状態にて配置されている。以下、凹面鏡４０の詳細について説明する。

【0022】

図２を参照する。凹面鏡４０（反射鏡）は、基体４１と、この基体４１に形成され光Ｌを反射可能な反射膜６０と、からなる。基体４１は、本体部４２と、この本体部４２の左右に設けられる左回転軸部４３と、右回転軸部４４と、からなる。

【0023】

本体部４２は、直方体が縦方向及び横方向の双方向に湾曲した形状であり、反射膜６０の形成される表面部５１と、表面部５１の反対側となる裏面部５２と、これらの表面部５１と裏面部５２の間の左側面部５３、右側面部５４、上面部５５、下面部５６と、からなる。本体部４２は、表面部５１が凹んだ湾曲形状を呈する。左回転軸部４３は、図示しないアクチュエータに把持される平板状の把持部４５を備える。アクチュエータが把持部４５を回転させて、凹面鏡４０は回転する。

【0024】

図３を参照する。光Ｌが入射する方向から見て、凹面鏡４０は、反射膜６０の周縁部６１の外周側に表面部５１の一部が露出する露出部５１ａを有する。周縁部６１は、下縁部６２と、この下縁部６２の両端から上方に延びる左縁部６３、右縁部６４と、これらの左縁部６３、右縁部６４の上端を繋ぐ上縁部６５と、からなる。露出部５１ａは、上縁部６５の上方に位置している。

【0025】

なお、露出部５１ａは、左縁部６３の左方、右縁部６４の右方、又は、下縁部６２の下方に位置していてもよい。さらには、露出部５１ａは、周縁部６１の外周側に周状に位置していてもよい。

【0026】

次に、凹面鏡４０の製造方法について説明する。

【0027】

図４（ａ）を参照する。始めに、射出成形により反射鏡の基体４１を成形する（準備工程）。原料は、例えば、ポリカーボネート等の樹脂を採用する。

【0028】

図４（ｂ）を参照する。レーザ加工機８０は、レーザを発振する発振部８１と、レーザを集光して照射する照射部８２と、発振部８１及び照射部８２を制御する制御部８３と、レーザの被照射物の形状の情報を格納する記憶部８４と、を備える。後述する反射膜６０を除去する工程（除去工程）に先立って、記憶部８４は、基体４１のなかのレーザが照射される部位（後述する境界部５７（図６（ｃ）参照））及びその周辺（上面部５５及び表面部５１の上端）の三次元形状の情報を記憶する（記憶工程）。なお、記憶部８４が記憶する情報は、基体４１のなかのレーザが照射される部位の形状を含めばよい。即ち、記憶部８４は、基体４１全体の三次元形状の情報を記憶してもよい。

【0029】

図５（ａ）を参照する。次に、真空蒸着により反射膜６０を形成する（被膜工程）。釜７１に基体４１を配置する。釜７１の内部を真空ポンプ７２により減圧する。被膜原料７３として、例えば、アルミニウムを採用し、アルミニウムをヒータ７４により加熱する。気化されたアルミニウムは、基体４１の表面部５１に付着する。これにより、基体４１の表面部５１に反射膜６０が形成された反射膜付き基体４９が得られる。

【0030】

図５（ｂ）を参照する。最後に、周縁部６１の上縁部６５の一部を、照射部８２が照射するレーザにより除去する（除去工程）。レーザは、記憶部８４（図４（ｂ）参照）に記憶された三次元形状の情報に基づいて照射する。即ち、発振部８１及び照射部８２は、記憶部８４に記憶された三次元形状の情報に基づいた加工条件により制御される。

【0031】

図６（ｃ）を参照する。レーザの照射の向きについて説明する。基体４１の外縁は、曲面形状を呈する。例えば、基体４１の上面部５５と表面部５１との境界となる境界部５７も、曲面形状を呈する。レーザは、境界部５７の法線に沿って照射する。

【0032】

なお、レーザの照射に代えて、反射膜６０は、切削又は研磨により除去してもよく、マスキング処理をして表面部５１の一部を露出させてもよい。

【0033】

次に、本発明の効果について説明する。

【0034】

図１，図３を参照する。光Ｌが凹面鏡４０に入射する方向から見て、凹面鏡４０は、反射膜６０の周縁部６１の外周側に表面部５１の一部が露出する露出部５１ａを有する。そのため、基体４１の表面部５１の上端に入射した光Ｌは、反射膜６０に入射する光Ｌと比較すると、反射が抑制される（図１参照）。結果、画像の輪郭を表示する光Ｌが、フロントガラス１１に表示されにくくなる。画像の輪郭が目立たなくなり、画像と周囲の背景との一体感を増すことができ、画像の表示品位が高まる。

【0035】

露出部５１ａは、上縁部６５の上方に位置している。上縁部６５は、他の縁部（６２～６４）よりも、透過部１５に近い。即ち、より外光を反射させやすい部位に露出部５１ａが位置いるため、外光の反射をより抑制することができる。

【0036】

図４（ｂ）及び図５（ｂ）を参照する。上縁部６５の一部は、レーザ加工機８０が照射するレーザにより除去する（除去工程）。この除去工程に先立って、レーザ加工機８０（記憶部８４）は、基体４１のなかのレーザが照射される部位（境界部５７）及びその周辺（上面部５５及び表面部５１の上端）の三次元形状の情報を記憶し（記憶工程）、三次元形状の情報に基づいてレーザを照射する。そのため、基体４１の境界部５７の形状に応じて、適切な加工の経路、レーザの強度及び照射範囲が決定される。より正確かつ均一に反射膜６０の周縁部６１を除去することができる。

【0037】

図６（ａ）を参照する。仮に、基体１０１の上面部１０２の垂線に沿ってレーザを照射した場合、表面部１０３の一部に反射膜１０４が残る虞がある。図６（ｂ）を参照する。同様に、基体１０１の表面部１０３の垂線に沿ってレーザを照射した場合、上面部１０２の一部に反射膜１０４が残る虞がある。即ち、反射膜１０４を過不足なく取り除くためには、レーザを表面部１０３に向けて照射する場合と、レーザを上面部１０２に向けて照射する場合の計２回照射する必要がある。

【0038】

図６（ｃ）を参照する。一方、本発明では、レーザを曲面形状を呈する境界部５７の法線に沿って照射する。この場合、レーザは表面部５１及び上面部５５の両方に照射される。そのため、１回のレーザの照射により、反射膜６０を過不足なく除去することができる。

【0039】

図７を参照する。基体の表面部の一部が露出するように反射膜を形成するには、例えば、マスキング処理をすることが考えられる。具体的には、射出成形により基体２０１を準備し（図７（ａ））、基体２０１の表面部２０２の上端にマスク２０３をし（図７（ｂ））、蒸着により基体２０１の表面部２０２に反射膜２０４を形成し（図７（ｃ））、マスク２０３を剥がし（図７（ｄ））、凹面鏡２０５を得る。しかし、図７（ｂ）に示されるように、幅の狭い部位を正確にマスク２０３をすることは難しい。仮に、マスク２０３をした場合であっても、マスク２０３を剥がす際にマスク２０３に蒸着した反射膜２０４と共にこの周縁の反射膜まではがしてしまう虞があり、品位が低下する虞がある。

【0040】

さらに、反射膜付き基体４９（図５参照）の周縁部６１を切削又は研磨により除去することも考えられるが、切削又は研磨の際にくずが生じる。

【0041】

一方、本発明のように周縁部６１の一部がレーザにより除去されれば（図７（ｇ））、反射膜６０の端部は直線になり（図７（ｈ）,図７（ｉ））、高い表示品位を確保することができる。

【0042】

なお、本発明によるヘッドアップディスプレイ装置１０は、車両を例に説明したが、その他の乗り物にも適用可能であり、これらの形式のものに限られるものではない。また、スクリーンは、フロントガラスに限られず、ケースに支持されたコンバイナであってもよい。即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

【産業上の利用可能性】

【0043】

本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、乗用車に搭載するのに好適である。

【符号の説明】

【0044】

１０…ヘッドアップディスプレイ装置
１１…フロントガラス（表示部）
１２…筐体
２０…液晶表示器
３０…平面鏡
４０…凹面鏡
４１…基体
４２…本体部
４９…反射膜付き基体
５１…表面部
５１ａ…露出部
５７…境界部
６０…反射膜
６１…周縁部
６２…下縁部
６３…左縁部
６４…右縁部
６５…上縁部
８０…レーザ加工機
８４…記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】