(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】2023-10-16
(45)【発行日】2023-10-24
(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 35/00 20060101AFI20231017BHJP
G02B 27/01 20060101ALI20231017BHJP
G02B 7/198 20210101ALI20231017BHJP
G02B 7/182 20210101ALI20231017BHJP
【FI】
B60K35/00 A
G02B27/01
G02B7/198
G02B7/182
(21)【出願番号】P 2021548762
(86)(22)【出願日】2020-09-08
(86)【国際出願番号】 JP2020033872
(87)【国際公開番号】W WO2021059953
(87)【国際公開日】2021-04-01
【審査請求日】2023-01-20
(31)【優先権主張番号】P 2019176235
(32)【優先日】2019-09-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(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】荻野 恭平
【審査官】倉田 和博
(56)【参考文献】
【文献】特開2016-109974(JP,A)
【文献】特開2017-215364(JP,A)
【文献】特開2016-080900(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60K 35/00-35/06
G02B 27/00-27/64
G02B 7/198
G02B 7/182
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
反射透過部材に表示光を投影することで虚像を映し出すヘッドアップディスプレイであって、
前記表示光を出射する表示部と、
前記表示光を反射し、所定の回転軸を中心に回転することで前記表示光を反射する方向を調整可能な反射部と、
前記回転軸を規定する軸受孔を有する軸受部と、
前記表示光を通過する窓部を有する筐体を備え、
前記軸受部は、
前記軸受孔を形成する本体部と、前記本体部の前記反射部と対向する側面部と、を形成し、
前記軸受部は、前記側面部に形成され前記軸受孔より前記反射部がある方向へ突出した突出部を有
し、
前記突出部は、前記軸受孔の周囲のうち前記窓部側にのみ形成され、
前記突出部は、前記窓部から前記軸受孔を視認できない程度に前記軸受孔を隠す
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】
本発明は、ヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【0002】
従来ヘッドアップディスプレイとして、特許文献1が示すような、リードスクリュー(61c)を用いて凹面鏡(41)の角度を調整する構成が開示されている。具体的には、位置調整手段(43)の突起部(65h,65i)が凹面鏡(41)の保持部材(42)をそれぞれ点接触し、駆動部材(61a)が駆動することで、凹面鏡(41)が回転する。
【0003】
一方、特許文献2が示すような、ボールベアリング(54)を用いることで所定の回転軸(521)を中心に回転可能な反射ユニット(5)の摺動性を向上するための構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2009-73461号公報
【文献】特開2017-215364号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このような、凹面鏡が回転軸を中心に回転可能に設けられたヘッドアップディスプレイには、開口部から中を覗いた場合に回転軸を挿入する孔が視認できてしまう虞があった。回転軸が視認できてしまうことは、孔の構造が複雑であるがゆえに、迷光の原因となったり、外観上好ましくなかったりする。
そこで本発明の目的とするところは、上述実状に着目し、回転可能な反射部の回転軸が挿入される孔部を簡易な構造で隠すことが可能なヘッドアップディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイは、
反射透過部材に表示光を投影することで虚像を映し出すヘッドアップディスプレイであって、
前記表示光を出射する表示部と、
前記表示光を反射し、所定の回転軸を中心に回転することで前記表示光を反射する方向を調整可能な反射部と、
前記回転軸を規定する軸受孔を有する軸受部と、
前記表示光を通過する窓部を有する筐体を備え、
前記軸受部は、前記軸受孔を形成する本体部と、前記本体部の前記反射部と対向する側面部と、を形成し、
前記軸受部は、前記側面部に形成され前記軸受孔より前記反射部がある方向へ突出した突出部を有し、
前記突出部は、前記軸受孔の周囲のうち前記窓部側にのみ形成され、
前記突出部は、前記窓部から前記軸受孔を視認できない程度に前記軸受孔を隠す。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】本開示のヘッドアップディスプレイ1が車両Cに搭載された様子を示す図。
【
図2】ヘッドアップディスプレイ1の外観を示す図。
【
図3】反射部30、軸受部40、ベアリング50のサブアッシー状態を示す図。
【
図6】ベアリング50を圧入した状態の軸受部40を示す図。
【
図7】回転軸Aを含み、方向Uに沿う面でのヘッドアップディスプレイ1の断面を示す図。
【
図8】窓部111を介して、軸受孔51付近へ向けた画角での様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に、本開示のヘッドアップディスプレイ(HUD)1を車両Cに搭載された実施形態及び変形例として例にあげ、添付図面を用いて次の順序で説明する。なお全ての図面に示される方向F,B,L,R,U,Dは、車両Cにおける前,後,左,右,上,下方向にそれぞれ対応する。また左右方向は方向X、上下方向は方向Y、前後方向は方向Zと呼称される場合がある。なお説明を容易にするため、図面で図示される部材に付されるはずの符号が一部省略されている。
[第一実施形態]
[変形例]
[効果例]
【0010】
[第一実施形態]
<1-1.構成の説明>
図1及び
図2が示す通り、本開示のHUD1は車両Cに設けられたウインドシールドWSの下方に組み付けることができる。
【0011】
HUD1は車両の前側の端が低くなるよう傾斜した自由曲面形状を為すウインドシールドWS(反射透過部材)に車両情報を表す表示光Liを投影することで虚像Vを映し出す。HUD1は車両後ろ方向斜め上に向けて表示光Liを出射する。HUD1に出射された表示光Liは、ウインドシールドWSに反射される。ウインドシールドWSに反射された表示光Liを視点EPで視認する利用者(例えば車両Cの乗員)は、映し出された虚像VをウインドシールドWSの奥に浮遊した表示像として視認できる。
【0012】
虚像Vには例えば速度やエンジン回転数と言った車両情報や、ターンバイターンや地図などの経路案内表示、ブラインドスポットモニターや制限速度超過警告などの警告表示など、乗員(利用者、ユーザ)へ注意喚起する必要性が高い情報が表示される。これにより視点移動及び眼の焦点距離調整の必要が低減された運転環境が提供される。虚像Vにはこれら情報を示す文字やアイコンの他、背景部分も含まれており、乗員からの平面視ではこれは例えば矩形状を為している。
【0013】
またHUD1は大きく2つのモードを有する。1つは
図1に示すような、HUD1がウインドシールドWSに表示光Liを投影することで、視点EPから虚像Vを視認することができるディスプレイモードである。もう1つは、HUD1がウインドシールドWSに表示光Liを投影せず、視点EPからは虚像Vを視認することができない、休止モード(パーキングモード)である。ウインドシールドWSに表示光Liを投影しないパーキングモードのHUD1は、光線の逆進の原理に基づいて、ウインドシールドWS方向からHUD1に入射する外光(主に太陽光)を表示光Liが入射する方向(光学的に表示部が存在する方向)へ反射することが無い位置にあることになる。これにより、車両Cが停車している状態であると考えられるHUD1がパーキングモードであるときに、表示部が外光に照らされて高温状態となることを防止することとなる。
HUD1は、これらのモードを切り替えるために、後述の構成に依って反射部30を回転させる。
【0014】
ディスプレイモードのHUD1は、虚像Vを視認できる視点EPの高さを調節するために、表示光Liの光路を後述する構成により変更することができる。本開示では図面に示す通り、ショーター表示光Ls、センター表示光Lc、トーラー表示光Ltの3種類に変更が可能である。ショーター表示光Lsは、ディスプレイモードでは、HUD1はウインドシールドWSの比較的下部へ表示光Liを投影し、虚像Vを映し出す。トーラー表示光Ltでは、HUD1はウインドシールドWSの比較的上部へ表示光Liを投影し、虚像Vを映し出す。センター表示光Lcでは、前述2つの表示光路の間を通り、虚像Vを映し出す。
【0015】
HUD1は、制御部と、上ケース11と、下ケース12と、表示部20と、反射部30と、軸受部40と、を備える。
【0016】
制御部は、所定プログラムや各種データの格納、演算時の記憶領域などに用いる図示しないROMやRAM等の記憶部と、前記所定プログラムに従って演算処理するためのCPUと、入出力インターフェース等を設けたマイクロコンピュータを適用できる。制御部は表示部20及び動力部、HUD1の外部の電子機器と電気的に接続されている。制御部は、HUD1の外部の車載機器から受信した車両情報に基づき、表示部20に表示する画像を生成したり、表示部20の表示を制御したり、表示部20の照度を制御したり、反射部30の回転を制御する。
【0017】
上ケース11及び下ケース12は、HUD1に備わる部材を接着や嵌合、ビス止めなど公知の手段で固定する筐体である。例えば下ケース12は表示部20や図示しない制御部、軸受部40を固定する。また上ケース11は、下ケース12を上から覆うように設けられる蓋状の筐体であり、中央には表示光Liが通過する窓部111を有している。窓部111は、透明な硬質合成樹脂(アクリルやポリカーボネート等)を用いて塞がれていても良い。車両Cのユーザは、HUD1の内部をこの窓部111を介してのみ視認することができる。
【0018】
表示部20は表示光Liを出射する部材である。本開示では方向Fへ向かって出射している。表示光Liを出射する部材としては、例えばTFT液晶モジュールを用いる構成や、有機ELを用いた構成、DMD(Digital Micro-mirror Device)を用いたプロジェクタなどを適用できる。TFT液晶モジュールを用いた構成では、例えば表示部20はそれぞれ制御部に接続されたバックライトユニットと液晶表示素子を固定された状態で設ける構成で、制御部の制御により情報を表示する液晶表示素子が制御部の制御により点滅を制御されるバックライトユニットから出る照明光に照らされることで表示光Liを出射する。しかしながら、例示したもの以外でも、表示光を出射できる構成であれば本開示の構成の効果を発揮できることは言うまでもない。
【0019】
図3が示すように、反射部30は、反射鏡31、ホルダ32を設ける。
【0020】
反射鏡31は、表示光Liを反射する。反射鏡31は例えば、表示光Liを反射する面が凹状自由曲面形状であり、蒸着やスパッタリングなどの手法により鏡面が形成されている。反射鏡31は、表示光Liを拡大しつつ反射を行う。反射鏡31は、基材に硬質合成樹脂や無機ガラスを適用できる。また、反射面31aは自由曲面形状によってウインドシールドWSで生じることが想定される虚像Vの歪みを相殺することができる形状であると望ましい。
【0021】
図4に示すように、ホルダ32は、反射鏡31を接着やビス止めなどの公知の手段により固定する保持部材である。またホルダ32は、反射鏡31を回転軸Aを中心に回転可能に保持される。ホルダ32の素材は、マグネシウムや鉄などの硬質金属や、ABS樹脂などの硬質合成樹脂を適用できる。
ホルダ32は、受け部331,シャフト332、突出部34、接着面35、ホルダレバー36を設ける。
【0022】
受け部331は、シャフト332を挿入するための嵌合孔である。シャフト332は、例えばベアリングまたは軸受部と類似の素材であることが望ましく、本実施では例えばステンレスを用いる。後述のベアリングは通常ステンレスのような剛性の大きい素材を用いられる。その一方、ホルダ32は自重に因る自身の歪みが虚像Vの歪みを誘発するため、剛性の他にも軽量さを併せ持つ素材が好ましい。そのため、ホルダ32とベアリング(軸受部)間の素材の違いが線膨張係数等物性の違い等を発生させ、回転能力の低下してしまう場合がある。そこで、ホルダ32のベアリングとの接触箇所であるところのシャフト332は、ホルダ32の主素材である上述の素材(マグネシウムや合成樹脂)を用いらずに、ベアリングや軸受部と類似な素材を適用されることが望ましい
【0023】
突出部34は、反射部30に突出して設けられた壁部である。軸受孔51は、反射鏡31から方向Xへ向けて離間した位置に設けられる。突出部34は、この軸受孔51を隠す程度に、突出して設けられる。突出部34は、反射鏡31を覆わない位置で、なおかつ回転軸Aと直行する面に沿う方向の板状であることが望ましい。この形状に依れば、HUDの肥大化を防ぎつつも、効率的に軸受孔を隠すことが可能である。
【0024】
接着面35は、ホルダ32へ反射鏡31を固定する。接着面35には両面テープや接着剤等、種々の固定手段を適用できる。
【0025】
ホルダレバー36は、ホルダ32に設けられた腕片部である。ホルダレバー36は図示しない動力部から押されることにより、回転軸Aを中心に反射部30全体を回転することができる。動力部は、例えばリードスクリューを用いた構成を適用できる。具体的には、回転軸を入力信号に応じて回転させるモータなどの駆動部、その回転に応じて回転するネジ軸、ネジ軸に螺合する輪状のナット部、ナット部の回転を抑制するガイド部を有し、後述の動力伝達部をナットに固定した構成である。ガイド部によって回転を抑制されたナット部は、駆動部によって回転されるネジ軸の軸方向に沿って直線運動を行うことができる。この直線運動に基づきホルダレバーの位置が変位し、反射部30が回転する。しかし、動力部はあくまでも反射部30を回転させることができる程度のトルクを生じる動力部であればよく、モーターと変速ギア、ウォームギア、ラックアンドピニオンなどを用いた構成であっても良い。
【0026】
本実施形態では、反射部30が反射鏡31及びホルダ32で構成される態様を示した。この構成に依れば、突出部34を設けたことに依る製造公差をホルダ内に留める事ができ、虚像Vに歪みが生じる虞を低減することができる。
一方、突出部及びシャフト、ホルダレバーを反射鏡と一体に設けても良い。この場合、HUDを更に小型にすることが可能であったり、部材が減少することで組み立て等製造コストを低減することができたりする。
【0027】
図6,
図7が示すように、軸受部40は、圧入孔41、突出部42、位置決めピン491、位置決め孔492、つまみ493、ベアリング50を有する。
軸受部40は、ベアリング50を下ケース12へ固定するためのアタッチメントである。ベアリング50の外面52程度の大きさの孔(圧入孔41)を有し、ベアリング50はここに圧入される。そのため、軸受部40は位置決め、圧入に耐えうる程度剛性のある素材(ステンレスなどの硬質金属や、ABSなどの硬質合成樹脂)であることが望ましい。
【0028】
突出部42は、軸受孔であるところのベアリング50が有する内面51を隠す程度に突出した形状である。突出部42は特に、軸受孔51の上半分に対して大きくかつ相似な形状であると効率的に隠すことができる。本開示で言うところの隠すとは、HUD1として組み上がった状態、または車両に組み付けられた状態で、ユーザから視認できない程度に覆うことを意味する。そうすることで、軸受孔51の様な構造的に複雑な箇所を隠すことで、外観上シンプルな見た目にすることができる。加えて、ベアリング50を用いる本実施形態の構成では、ベアリング50が用いられる。光沢を持ったステンレスを用いることが多いベアリング50がHUDの外部から視認できることは特に迷光の原因となりやすいことから、軸受孔51が突出部により隠されることはベアリング50を隠すことにも繋がり、格別の効果を奏する。
また突出部42は、回転軸Aを含み方向Zに直交する面に対して面対称な形状であってもよい。この構成に依れば、仮に左右の軸受部40に共通のものを用いり、一方の軸受部に対して他方の軸受部を水平方向に180度回転させた位置で用いる場合に、上から視認できる左右の突出部42の形状が左右で対称となるので、外観をシンプルにすることができる。
【0029】
位置決めピン491及び位置決め孔492は、下ケース12及び上ケース11に対応して向けられた孔及びピンと嵌合することで、軸受部40の位置が定まる。また、これら位置決め手段は、回転軸Aを含み方向Y(方向UD)に沿う面に対して対称な位置に設けられることが望ましい。この構成に依れば、車両Cに右ハンドル仕様及び左ハンドル仕様がある場合に、それぞれの仕様での軸受部40の転用を容易に行える。
【0030】
つまみ493は、HUDの組立時に作業者が把持できるような突起である。例えば、反射部30及び軸受部40(ベアリング50を含む)がサブアッシー状態にある場合、
図3が示すような状態になる。つまみ493が、反射鏡31やホルダ32に無いことで、作業者は反射鏡31を歪ませることなく、また鏡面に触れて汚すことなく、組み立て作業を行うことができる。
【0031】
ベアリング50は、反射部30の回転する際の摺動性を向上するための滑り軸受である。例えば、本実施形態では、ベアリング50はボールベアリングである。
内面51の径は、およそシャフト332の外径と一致させることで、内面51へシャフト332を圧入できる。反射部30の回転軸を規定するシャフト332が内面51に圧入されることは、内面51が軸受孔であることを意味する。
外面52の径はおおよそ圧入孔41の内径と一致させることで、圧入孔41へベアリング50を圧入できる。
図6は、ベアリング50が圧入された状態の軸受部40を示す。
【0032】
図7は、回転軸Aを含み方向Uに沿う面でのヘッドアップディスプレイ1の要部断面を示す図である。上ケース11、下ケース12、反射部30、軸受部40の位置関係を示している。この状態にて、制御部の制御に基づいて反射部30が回転軸Aを中心に回転する。
【0033】
図8は、窓部111を介して、軸受孔51付近へ向けた画角での様子を例示した図である。突出部34及び突出部42に依って、この画角からは軸受孔51が視認できないことが確認できる。なお、特許文献1で示すところの上側ケース体(51)から壁部を突出させることで軸受孔51を隠す構成に関しても発明者は勘案した。しかしながら、上ケース11と軸受孔51はヘッドアップディスプレイにおいて離間した位置に設置されることが多く、その位置関係の下、軸受孔51を隠すための突出部を上ケース11に設ける場合肉厚が細くなってしまい、成形が困難になってしまう。そのため、本開示の構成の様に、軸受部40や反射部30という軸受孔51に近い部材で軸受孔51を隠すことは、非常に簡易な構成で軸受孔51の露呈を防ぐことができるという格別の効果を奏するものである。
【0034】
なお、本発明のヘッドアップディスプレイを上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、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、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。
【0035】
例えば、本開示ではベアリング50を用いた構成を例示したが、これを排してもよい。代わりに軸受部40の圧入孔41の内径をシャフト332の外径程度まで小さくすることで、圧入孔41を軸受孔として利用すればよい。この構成に依っても、突出部が軸受孔を隠す程度突出した形状で設けられていれば、軸受孔を隠すことが可能であり、外観上好ましい状態とすることができる。
【0036】
また、第一実施形態において、軸受部40を用いる構成を例示した。しかし、軸受部40を排し、ベアリング50を下ケース12へ直接圧入することで、ベアリング50単体で軸受部とする構成でもよい。
【0037】
また、第一実施形態において、2つある軸受部40のうち、方向Lの一方を中心に説明を行った。またホルダ32に突出部34を設ける構成を例示した。これらは説明を理解しやすくするため、2つあるはずの軸受孔のうち、方向Lにある一方の軸受孔51に注目して説明を行ったためである。したがって、もし方向Rにある他方の軸受孔を隠したい場合には、方向Rに少なくとも一つの突出部を用いて隠せば良い。また、複数の突出部を組み合わせることで、実質的に軸受孔を隠す構成であってもよい。
【0038】
また、第一実施形態において、窓部111が上ケース11に備わる構成を例示した。しかし、窓部は表示光Liが通過する様な中央が透明な枠であれば良い。例えば、ポリカーボネートやPMMAのような合成樹脂の基材の外縁部に黒印刷を設けたカバーガラスを、窓部111として適用しても良い。
【0039】
[効果例]
第一に、本開示のヘッドアップディスプレイは、
ウインドシールドWSに表示光Liを投影することで虚像Vを映し出すヘッドアップディスプレイ1であって、
表示光Liを出射する表示部20と、
表示光Liを反射し、所定の回転軸Aを中心に回転することで表示光Liを反射する方向を調整可能な反射部30と、
回転軸Aを規定する軸受孔51を有する軸受部40と、を備え、
反射部30は、
反射する面方向へ突出した突出部を有することで、前記軸受孔を隠す。
【0040】
この構成に依れば、ヘッドアップディスプレイは、簡易な構成にて、回転可能な反射鏡の回転軸(シャフト)を挿入する孔部を隠すことが可能となる。
【0041】
第二に、本開示のヘッドアップディスプレイは、
反射部30は、
表示光Liを反射する反射鏡31と、
反射鏡31を保持し、回転軸Aを中心に回転可能なシャフト332を有するホルダ32とを設け、
ホルダ32は、回転軸Aと直交する面と平行な面形状をなす板状の突出部34を有する。
【0042】
第三に、本開示のヘッドアップディスプレイは、
ウインドシールドWSに表示光Liを投影することで虚像Vを映し出すヘッドアップディスプレイ1であって、
表示光Liを出射する表示部20と、
表示光Liを反射し、所定の回転軸Aを中心に回転することで表示光Liを反射する方向を調整可能な反射部30と、
回転軸Aを規定する軸受孔51を有する軸受部40と、を備え、
軸受部40は、
軸受孔より反射部30がある方向へ突出した突出部42を有することで、軸受孔51を隠す。
【0043】
第四に、本開示のヘッドアップディスプレイは、
表示光Liを通過する窓部111を有する上ケース11を更に備え、
軸受孔51は、ベアリング50の内面51で形成され、
突出部42は、ベアリング50の内輪を窓部111から視認できない程度に内面51を隠す。
【符号の説明】
【0044】
1 ヘッドアップディスプレイ
11 上ケース
110 窓部
12 下ケース
20 表示部
30 反射部
31 反射鏡
32 ホルダ
331 受け部
332 シャフト
34 突出部
35 接着面
36 ホルダレバー
40軸受部
41 圧入孔
42 突出部
491 位置決めピン
492 位置決め孔
493 つまみ
50 ボールベアリング
51 内面(軸受孔)
52 外面
C 車両
Li 表示光
A 回転軸
WS ウインドシールド(反射透過部材)
EP 視点(アイポイント)