特許 7552305 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(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 20060101AFI20240910BHJP

   B60K 35/23 20240101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

B60K35/23

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020197767

(22)【出願日】2020-11-30

(65)【公開番号】P2022085985

(43)【公開日】2022-06-09

【審査請求日】2023-09-15

(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】佐藤 洋平

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 航

(72)【発明者】

【氏名】林 岳

(72)【発明者】

【氏名】藤田 裕

【審査官】鈴木 俊光

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１４６７０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１２５１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１０９７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７１０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３２９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０８１９８１１１（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

Ｂ６０Ｋ ３５／２３ － ３５／２３５

Ｇ０２Ｂ ５／００ － ７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像を表示する表示器と、
この表示器から発せられる表示光を反射する反射エリアを有する反射部材と、
この反射部材を載置する第１のケース体と、
この第１のケース体とともに前記反射部材を挟んで保持する第２のケース体と、を備え、
前記反射部材は、
透明基板に反射層が形成されており、
この反射層を有する前記反射エリアと、前記反射層よりも外側に前記反射層が形成されない透明エリアと、を同一面に設け、
前記第１のケース体は、前記反射部材に当接する弾性片を有し、
この弾性片と前記反射部材との当接箇所は、前記透明エリアに重なるように設けられ、
前記第２のケース体は、開口部を有する遮光性の枠状に形成され、前記透明エリアを覆う
ことを特徴とする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、車両用のヘッドアップディスプレイに関し、例えば、ウインドシールドに表示像を投影する表示装置として好適である。

【背景技術】

【0002】

従来より、この種のヘッドアップディスプレイにあっては、例えば、特許文献１に記載のごとく、車両のウインドシールド（投影部材）に表示器からの表示光を投射して虚像を表示するものが知られている。

【0003】

特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイは、車両のインストルメントパネル内部に取り付けられており、表示光を発する表示素子と、表示素子の真上に位置し、表示素子が発した表示光を凹面鏡側に反射させるコールドミラー（反射部材）と、このコールドミラーによって反射された表示光を投影部材側に投射するための凹面鏡と、表示素子とコールドミラーと凹面鏡とを収容するハウジングとを備え、コールドミラー並びに凹面鏡によって反射された表示光をハウジングに形成された出射部（透光性カバー）を通じて投影部材に投影して虚像表示を行うものである。

【0004】

また、コールドミラーは、例えば、黒色合成樹脂からなる複数のケース体によって挟み込まれた状態で取り付けられる構成が一般的となっている。なお、コールドミラーとケース部材とで、反射器が構成されてなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００３－３４４８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このように取り付けられたコールドミラーや各ケース体は、寸法公差があるためコールドミラーを最適な位置でケース体に取り付ける必要がある。しかしながら、一方のケース体における最適位置にコールドミラーを重ねた状態を保ちながら、更に他方のケース体を重ねる必要があり、組付け作業が煩雑になってしまう課題があった。

【0007】

そこで本発明の目的は、上述した課題に着目し、組付け作業が容易となる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】

【0008】

本発明のヘッドアップディスプレイは、
画像を表示する表示器と、
この表示器から発せられる表示光を反射する反射エリアを有する反射部材と、
この反射部材を載置する第１のケース体と、
この第１のケース体とともに前記反射部材を挟んで保持する第２のケース体と、を備え、
前記反射部材は、
透明基板に反射層が形成されており、
この反射層を有する前記反射エリアと、前記反射層よりも外側に前記反射層が形成されない透明エリアと、を同一面に設け、
前記第１のケース体は、前記反射部材に当接する弾性片を有し、
この弾性片と前記反射部材との当接箇所は、前記透明エリアに重なるように設けられ、
前記第２のケース体は、開口部を有する遮光性の枠状に形成され、前記透明エリアを覆う
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明のヘッドアップディスプレイは、組付け作業が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイの概略図。

【図2】同実施形態の表示装置を示す要部断面図

【図3】同実施形態の第１のケース体の斜視図。

【図4】同実施形態のコールドミラーの斜視図。

【図5】同実施形態の第１のケース体とコールドミラーの斜視図。

【図6】同実施形態の第１反射器の斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面に基づいて、本発明を車両用のヘッドアップディスプレイに適用した一実施形態を説明する。

【0014】

ヘッドアップディスプレイによる投影表示は、図１に示すように車両１０のインストルメントパネル１１内部に設けられた表示ユニットである表示装置１２が投射する表示光Ｌを車両１０のウインドシールド１３で車両１０の運転者（利用者）１４の方向に反射させ、虚像Ｖを表示するものである。換言すれば、ヘッドアップディスプレイは、後述する液晶表示器（表示器）２０から発せられる表示光（表示像）Ｌをウインドシールド１３に出射（投射）し、この出射によって得られた表示像（虚像）Ｖを利用者１４に視認させるものである。これにより利用者１４は、虚像Ｖを車両１０の前方風景と重畳させて観察できる。

【0015】

表示装置１２は、図２に示すように液晶表示器（表示器）２０と、第１反射器３０と、第２反射器４０と、ハウジング５０とから主に構成されている。

【0016】

液晶表示器２０は、配線基板Ｒに実装された発光ダイオードからなる光源２１と、この光源２１からの照明光を透過して表示光Ｌを形成するように光源２１の前方側（真上）に位置するＴＦＴ型の液晶表示素子（表示素子）２２とから主に構成される。このことは、液晶表示素子２２の背後（直下）に光源２１が設けられ、液晶表示素子２２は、光源２１から発せられる光により、所定情報（後述する表示すべき情報）を表示することを意味している。かかる液晶表示器２０は、表示光Ｌの出射側の面が第１反射器３０の後述するコールドミラー３１に対向するようにしてハウジング５０内に設けられ、表示光Ｌの光軸がコールドミラー３１に交わるような位置や向きにて固定保持される。

【0017】

また液晶表示素子２２は、図示しない素子駆動回路によって表示すべき情報、例えば車両１０の速度やエンジン回転数、時刻、経路案内画像を、数値やアイコン等で表示する。液晶表示器２０は、可視波長域の光からなる表示光Ｌを出力するもので、例えば、白色を発する光源２１を適用でき、この光源２１から発する光を液晶表示素子２２が透過することで所望の画像を含む表示光Ｌを出力する。なお、前記表示すべき情報は、車両の速度やエンジン回転数などの車両情報に限らず、あらゆる表示形態を採用できる。

【0018】

第１反射器３０は、コールドミラー（反射部材）３１と、このコールドミラー３１を取り付けるための取付部材である第１，第２のケース体３２，３３とを有している。

【0019】

コールドミラー３１は、略矩形状のガラス基板（透明基板）３１ａと、このガラス基板３１ａの片面（第２反射器４０の後述する凹面鏡と向かい合う面）に形成された第１の反射層（反射面）３１ｂとからなるものである。第１の反射層３１ｂは、膜厚が異なる多層の干渉膜からなるものであり、蒸着等の方法で形成されている。また、コールドミラー３１は、液晶表示器２０が発した表示光Ｌを、第２反射器４０（前記凹面鏡）側へ反射させるような位置に傾斜状態にて設けられる。

【0020】

なお、コールドミラー３１は、液晶表示器２０の発光波長域を含む可視波長域（４５０～７５０ｎｍ）の光を高い反射率（例えば８０％以上）で反射し、前記可視波長域以外の光を低い反射率で反射するものである。この場合、コールドミラー３１は、前記可視波長域以外の特に赤外波長域の光（赤外線あるいは太陽光の熱線）を低い反射率（例えば１５％以下）にて反射するものが適用される。なお、第１の反射層３１ｂにて反射されない光は、コールドミラー３１を透過するように構成される。

【0021】

また本実施形態の場合、コールドミラー３１並びに液晶表示器２０は、ハウジング５０の後述する透光性カバーから直接臨めない位置に設けられ、前記太陽光等の外部からの光（外光）が直接、当たらない構造となっている。このため、ハウジング５０には、図示しない内壁部を備えている。

【0022】

第１，第２のケース体３２，３３は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、コールドミラー３１を挟み込むように保持している。かかる第１，第２のケース体３２，３３は、所定の固定手段によりハウジング５０に固定されている。

【0023】

第２反射器４０は、コールドミラー３１（つまり、液晶表示素子２２）からの表示光Ｌを反射させる凹面鏡４１と、この凹面鏡４１を保持するミラーホルダ４２とを備えている。

【0024】

凹面鏡４１は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に第２の反射層４１ａを蒸着形成している。かかる凹面鏡４１は、その第２の反射層４１ａがコールドミラー３１並びに前記透光性カバーに対向し、前記透光性カバーから臨める位置に傾斜状態にて設けられる。

【0025】

また凹面鏡４１は、コールドミラー３１からの表示光Ｌを拡大しつつ、前記透光性カバー（車両１０のウインドシールド１３）側へ反射（投射）させるものである。このことは、凹面鏡４１が、コールドミラー３１によって反射された表示光Ｌを拡大し、この拡大された表示光Ｌを前記透光性カバーを通じてウインドシールド１３に投射することを意味している。なお、凹面鏡４１は、ミラーホルダ４２に両面粘着部材により接着されている。ミラーホルダ４２は、合成樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）からなるものであり、ハウジング５０に固定される。

【0026】

ハウジング５０は、例えば黒色の遮光性合成樹脂材料からなり、略箱型形状に形成され、その内部空間である空間部５１に液晶表示器２０や第１反射器３０、並びに第２反射器４０を保持して収容するものであり、第２反射器４０における凹面鏡４１の上部（ウインドシールド１３側）が開口する開口窓部５２を備えてなる。

【0027】

またハウジング５０には、開口窓部５２を塞ぐように出射部である透光性カバー５３が設けられている。かかる透光性カバー５３は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）を適用しており、湾曲形状（曲面形状）に形成され、凹面鏡４１で反射された表示光Ｌが透過（通過）する光透過性部材としての機能を有している。つまり、コールドミラー３１並びに凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌは、ハウジング５０に形成された透光性カバー５３を通じてウインドシールド１３に投影され、これにより虚像Ｖの表示が行われることになる。

【0028】

次に、第１反射器３０について、図３乃至図６を用いて詳述する。

【0029】

図３は、第１のケース体３２を示す図であり、図４に示すコールドミラー３１を載置した状態を図５に示す。また、図６は、さらに第２のケース体３３を重ねて組付けた第１反射器３０を示す。

【0030】

第１のケース体３２は、平板状のコールドミラー３１が載置する平滑な載置面３２ａと、コールドミラー３１が載置された状態（図５に示す状態）において、コールドミラー３１に押し圧力を加える突起３２ｂ有する複数の弾性片３２ｃと、ハウジング５０などの他の部材に位置決めしながらビス等で保持するための突起部や孔部を有する取付け部３２ｄと、第２のケース体３３と係合保持するための第１の係合部３２ｅと、設けている。なお、弾性片３２ｃの弾性変形によるコールドミラー３１への応力（板厚方向に押し付ける力）にて、組付け状態（図６に示す状態）において第１，第２のケース体３２，３３内でのコールドミラー３１の振動を抑制する作用がある。

【0031】

コールドミラー３１は、透明で平板状のガラス基板３１ａに、第２のケース体３３の開口３３ａによって第２のケース体３３に覆われない反射エリア３１ｃ（中央の領域）を少なくとも含む反射層３１ｂと、反射層３１ｂの外側に反射層３１ｂが形成されない透明エリア３１ｄが設けられる。透明エリア３１ｄは、図５に示すように、突起３２ｂや弾性片３２ｃと重なる位置に設けられ、コールドミラー３１が載置された状態で突起３２ｂの当接状態や位置を確認でき、さらに図６に示すように、第２のケース体３３によって覆われて隠される位置に形成される。このため、コールドミラー３１や第２のケース体３３を、第１のケース体３２上に重ねて組付ける際、コールドミラー３１の適正な向きや配置，状態を視認しながら行えるため作業性が良くなる。また、第２のケース体３３で覆われることで反射エリア３１ｃとして用いられない透明エリア３１ｄ箇所が視認して区別できるため、組付け作業時に把持しても問題ない箇所を容易に判別できる。

【0032】

第２のケース体３３は、遮光性のものを適用でき、反射エリア３１ｃの反射面を臨めるように開口３３ａを有する枠状に形成され、第１のケース体３２との間に所望の配置のコールドミラー３１を挟んで、第１の係合部３２ｅに弾性を有して係合する第２の係合部３３ｂを設けている。第２のケース体３３は、上述のとおり、透明エリア３１ｄやコールドミラー３１の端面を覆い隠すように設けられる。

【0033】

斯かるヘッドアップディスプレイ（表示装置１２）は、画像を表示する液晶表示器２０と、この液晶表示器２０から発せられる表示光Ｌを反射する反射エリア３１ｃを有するコールドミラー３１と、このコールドミラー３１を載置する第１のケース体３２と、この第１のケース体３２とともにコールドミラー３１を挟んで保持する第２のケース体３３と、を備え、コールドミラー３１は、ガラス基板（透明基板）３１ａに反射層３１ｂが形成されており、この反射層３１ｂを有する反射エリア３１ｃと、反射層３１ｂよりも外側に反射層３１ｂが形成されない透明エリア３１ｄと、を同一面に設ける。

【0034】

従って、第１反射器３０の各構成部品を組付ける作業において、コールドミラー３１の透明エリア３１ｄを介して組付け状態（重ね状態）を確認できる。また、透明エリア３１ｄによってコールドミラー３１の把持箇所が分かり易い。このため、組付け作業を容易にできる。

【0035】

また、第２のケース体３３は、コールドミラー３１の側端（側端面）を囲うように枠状に形成され、透明エリア３１ｄを覆うことによって、余計な光が利用者側へ達しないように遮光して塞ぐことができる。

【0036】

また、第１のケース体３２は、コールドミラー３１に当接する弾性片３２ｃを有し、この弾性片３２ｃとコールドミラー３１との当接箇所は、透明エリア３１ｄに重なるように設けられることによって、コールドミラー３１の透明エリア３１ｄを介して組付け状態を確認でき、コールドミラー３１を第１，第２のケース体３２，３３によって保持してなる第１反射器３０の組付け作業が容易となる。

【0037】

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。例えば、上述実施形態にあっては、表示器として液晶表示器２０を適用したものを示したが、表示器としてＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）や、電磁駆動式のレーザ光走査型ＭＥＭＳミラーを用いるなどして、画像を含む表示光を生成するものであればよく、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0038】

また、第１のケース体３２に突起３２ｂを有する弾性片３２ｃを設ける例を示したが、例えば、弾性片３２ｃを設けず、または弾性片３２ｃと併設して接着テープなどの接着部材を用いた第１のケース体３２とコールドミラー３１との接着保持構造を有することもできる。この場合、コールドミラー３１の透明エリア３１ｄを介して該接着部材を確認できるようにすることで、第１のケース体３２へコールドミラー３１を組付ける際に作業性を良好にする。

【0039】

また、反射部材として第１反射器３０のコールドミラー３１を例に示したが、ケース体に積層するミラーであれば上述実施形態と同様の構造を適用でき、例えば、光波長選択機能を有しないミラーであってもよい。また、凹面鏡等の曲形状のミラーの組付け構造として上述構成を適用することもでき、上述実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0040】

本発明は、ヘッドアップディスプレイに関して、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載され、車両情報やターンバイターン表示等の経路案内、道路情報などを投影表示する表示装置として好適である。

【符号の説明】

【0041】

１０ 車両
１１ インストルメントパネル
１２ 表示装置（ヘッドアップディスプレイ）
１３ ウインドシールド
１４ 運転者（利用者）
２０ 液晶表示器（表示器）
３０ 第１反射器
３１ コールドミラー（反射部材）
３１ａ ガラス基板（透明基板）
３１ｂ 反射層
３１ｃ 反射エリア
３１ｄ 透明エリア
３２ 第１のケース体
３２ｃ 弾性片
３３ 第２のケース体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】