特許 7622740 ヘッドアップディスプレイ装置

(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】2025-01-20

(45)【発行日】2025-01-28

(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   B60K 35/234 20240101AFI20250121BHJP

   B60K 35/70 20240101ALI20250121BHJP

   G02B 27/01 20060101ALI20250121BHJP

【ＦＩ】

B60K35/234

B60K35/70

G02B27/01

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022522171

(86)(22)【出願日】2021-05-12

(86)【国際出願番号】 JP2021018003

(87)【国際公開番号】W WO2021230277

(87)【国際公開日】2021-11-18

【審査請求日】2024-04-15

(31)【優先権主張番号】P 2020084950

(32)【優先日】2020-05-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100195648

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 悠太

(74)【代理人】

【識別番号】100175019

【弁理士】

【氏名又は名称】白井 健朗

(72)【発明者】

【氏名】水落 正彦

【審査官】齊藤 彬

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１３８５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０６４７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０３００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５２０２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ３５／２３

Ｂ６０Ｋ ３５／７０

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ケース及び第２ケースを有し、画像を表す表示光を放射する表示部を収容する筐体と、
前記第１ケースと前記第２ケースを連結し、前記第１ケース及び前記第２ケースよりも剛性が低い連結部と、を備え、
前記連結部は、
前記第１ケースに固定される第１部分と、
前記第２ケースに固定される第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分の間に位置し、前記連結部それ自体に起因して前記第１部分及び前記第２部分よりも脆弱な脆弱部と、を備え、
車両のダッシュボード内に設けられるヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項2】

前記第１ケースは、前記第２ケースよりも下方に位置し、前記表示部を支持する、
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】

前記第１部分を前記第１ケースに固定する第１固定部と、
前記第２部分を前記第２ケースに固定する第２固定部と、を備え、
前記第１固定部、前記第２固定部及び前記脆弱部は、同一の軸線上に位置する、
請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項4】

前記軸線上から外れた位置で前記第１部分を前記第１ケースに固定する副固定部を備える、
請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項5】

前記第１ケース及び前記第２ケースの少なくともいずれかは金属で形成され、
前記連結部は、樹脂で形成されている、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両のダッシュボード内に設けられ、ウインドシールドに画像を表す表示光を放射し、当該画像の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）装置が知られている。例えば、特許文献１には、筐体に、金属等の剛性が比較的高い材料を適用したＨＵＤ装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１０３００８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ダッシュボードは、車両が過度な衝撃を受けた場合、車両の乗員や歩行者の安全を確保すべく、適度に壊れて衝撃を吸収するように設計される。同様な理由から、ダッシュボード内に設けられるＨＵＤ装置も、過度な衝撃を受けた場合に衝撃を吸収できることが望ましい。例えば、特許文献１に記載のように、ＨＵＤ装置の筐体に比較的剛性が高い材料を適用した場合には、上記理由による衝撃吸収の要請が高まる。

【0005】

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、衝撃を良好に吸収できるヘッドアップディスプレイ装置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】

上記目的を達成するため、本開示に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
第１ケース及び第２ケースを有し、画像を表す表示光を放射する表示部を収容する筐体と、
前記第１ケースと前記第２ケースを連結し、前記第１ケース及び前記第２ケースよりも剛性が低い連結部と、を備え、
前記連結部は、
前記第１ケースに固定される第１部分と、
前記第２ケースに固定される第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分の間に位置し、前記連結部それ自体に起因して前記第１部分及び前記第２部分よりも脆弱な脆弱部と、を備え、
車両のダッシュボード内に設けられる。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、衝撃を良好に吸収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置の概略構成図。

【図2】同上実施形態に係る下ケースと中ケースの連結箇所近傍の拡大斜視図。

【図3】同上実施形態に係る下ケース、中ケース及び連結部の図２に示すＡ－Ａ線での断面図。

【図4】同上実施形態に係る下ケース、中ケース及び連結部等の分解斜視図。

【図5】変形例に係る連結部を説明するための概略断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0010】

本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）装置１００は、車両のダッシュボード（インストルメントパネルとも呼ばれる。）内に設けられ、図１に示すように、ウインドシールド１に画像を表す表示光２を放射し、当該画像の虚像を表示する。虚像は、ウインドシールド１を介して車両の前方に表示される。

【0011】

以下では、車両の左右、上下、及び前後方向を用いて各構成を説明する場合がある。適宜の図において、左右方向に沿うＸ軸、上下方向に沿うＹ軸、前後方向に沿うＺ軸を示した。

【0012】

ＨＵＤ装置１００は、図１に示すように、表示部１０と、第１ミラー２１と、第２ミラー２２と、筐体３０と、制御基板４０と、連結部５０と、を備える。

【0013】

表示部１０は、画像を表示することで、その画像を表す表示光２を第１ミラー２１に向けて放射する。表示部１０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）と、ＬＣＤを背後から照明するバックライトとを有する。ＬＣＤは、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）型のものである。バックライトは、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、導光部材等から構成されている。

【0014】

第１ミラー２１は、表示部１０からの表示光２を第２ミラー２２に向けて反射する。第１ミラー２１は、例えば、凹面鏡である。

【0015】

第２ミラー２２は、第１ミラー２１からの表示光２を、ＨＵＤ装置１００の外部に位置するウインドシールド１に向けて反射する。第２ミラー２２は、例えば、凹面鏡である。第２ミラー２２は、図示しない駆動機構によって、回転軸２２ａを中心に回転駆動される。

【0016】

筐体３０は、下ケース３１と、中ケース３２と、上ケース３３と、を備える。

【0017】

下ケース３１は、上方に開口した箱状をなし、例えば金属から形成されている。下ケース３１は、その底面部に設けられた支持部材１０ａを介して表示部１０を支持する。下ケース３１は、中ケース３２を下方から覆い、その内部に表示部１０及び制御基板４０を収容する。下ケース３１は、連結部５０によって中ケース３２と連結される。

【0018】

中ケース３２は、上方に開口した箱状をなし、例えば金属から形成されている。中ケース３２は、その内部に、第２ミラー２２及び図示しない駆動機構を収容する。中ケース３２の底部後方には、表示部１０から第１ミラー２１に向かう表示光２が通過する開口部Ｈ１が形成されている。

【0019】

上ケース３３は、遮光性の樹脂又は金属により形成され、中ケース３２を上方から覆う。上ケース３３は、開口部Ｈ２と、遮蔽壁３３ａとを有し、枠状に形成されている。開口部Ｈ２は、第２ミラー２２からウインドシールド１に向かう表示光２を通過させる。遮光壁３３ａは、太陽光等の外光が筐体３０内に侵入することを抑制する。上ケース３３には、開口部Ｈ２を塞ぐ図示しないカバーガラスが設けられる。上ケース３３は、例えば、第１ミラー２１を支持する。上ケース３３は、ネジＳ等の公知の固定手段により、中ケース３２に固定される。

【0020】

制御基板４０は、ＨＵＤ装置１００の全体動作を制御するマイクロコンピュータを実装したプリント回路板である。制御基板４０は、図示しない駆動機構を制御して、第２ミラー２２を回転させることで、虚像の上下方向における表示位置を制御する。また、制御基板４０、車両の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）などのシステムと通信を行い、当該車両に関する情報を示す画像を表示部１０に表示させる。

【0021】

図１に模式的に示す連結部５０は、第１ケースの一例である下ケース３１と、第２ケースの一例である中ケース３２とを、前方部及び後方部を含む複数箇所で連結する。これら複数箇所のうち、図２は、下ケース３１及び中ケース３２の前方部に位置する連結箇所を示す斜視図である。図２、図４に示すように、下ケース３１及び中ケース３２の前方部は、３つの連結部５０により連結される。各連結部５０の構成は同様であるため、以下では、任意の連結部５０に関連する構成について説明し、他の連結部５０に関連する構成の説明を省略する。なお、下ケース３１及び中ケース３２の後方部については、図示しないが、１又は複数の連結部５０によって連結される。

【0022】

連結部５０は、金属から形成される下ケース３１及び中ケース３２よりも剛性が低い部材、例えば樹脂から形成されている。図３に示すように、連結部５０は、第１部分５１と、第２部分５２と、脆弱部５３と、を備える。また、ＨＵＤ装置１００は、第１固定部６１、第２固定部６２、及び一対の副固定部６３を備える。例えば、第１固定部６１、第２固定部６２及び副固定部６３は、それぞれ、同じネジから構成される。

【0023】

第１部分５１は、下ケース３１に固定される部分であり、図３に示すように、軸線ＡＸに沿って形成された筒部５１１と、筒部５１１に隣接する一対のカップ部５１２，５１３と、を有する。一方、下ケース３１には、第１部分５１が固定される被固定部３１０が形成されている。被固定部３１０は、筒部５１１の下端部が挿入される凹部３１１と、一対のカップ部５１２，５１３に対応する一対のボス３１２，３１３と、を有する。

【0024】

第１部分５１の筒部５１１は、Ｙ軸と平行な軸線ＡＸに沿って形成された円筒状の部分である。筒部５１１の下端部は、下ケース３１の凹部３１１に挿入される。筒部５１１は、凹部３１１に、ネジからなる第１固定部６１によって下方から固定される。第１固定部６１は、軸線ＡＸ上に位置し、凹部３１１に形成された貫通孔を通って、筒部５１１の内部に螺着される。

【0025】

第１部分５１のカップ部５１２は、上方に開口したカップ状をなす。カップ部５１２の上面は、筒部５１１の上面と面一に形成されている。また、カップ部５１２の底部には、上方に向かって凹む部分が形成されている。カップ部５１２の底部に形成された凹み部分には、下ケース３１のボス３１２の上端部が挿入される。ボス３１２は、円柱状に形成されている。カップ部３１２は、ボス３１２に、ネジからなる副固定部６３によって上方から固定される。副固定部６３は、軸線ＡＸ上から外れた位置で軸線ＡＸと平行に延び、カップ部５１２に形成された貫通孔を通って、ボス３１２に形成された有底孔の内部に螺着される。

【0026】

第１部分５１のカップ部５１３は、筒部５１１を挟んでカップ部５１２の反対側に位置する。カップ部５１３は、下ケース３１に形成されたボス３１３に、ネジからなる副固定部６３によって上方から固定される。カップ部５１３と下ケース３１に形成されたボス３１３との関係は、カップ部５１２とボス３１２との関係と同様である。

【0027】

第２部分５２は、中ケース３２に固定される部分であり、図３に示すように、軸線ＡＸに沿って延びる筒状に形成されている。一方、中ケース３２には、図２に示すように、連結部５０に向かって突出し、第２部分５２が固定される被固定部３２０が形成されている。図３に示すように、第２部分５２は、中ケース３２の被固定部３２０に、ネジからなる第２固定部６２によって上方から固定される。第２固定部６２は、軸線ＡＸ上に位置し、被固定部３２０に形成された貫通孔を通って、筒状の第２部分５２の内部に螺着される。

【0028】

脆弱部５３は、第１部分５１と第２部分５２の間に位置し、第１部分５１及び第２部分５２よりも脆弱な部分である。具体的に、脆弱部５３は、第２部分５２の下端部５２ａと、第１部分５１の筒部５１１の上面との間に形成され、軸線ＡＸ上に位置する。脆弱部５３は、第２部分５２の下端部５２ａよりも軸線ＡＸを中心とした外径が小さく、且つ、第２部分５２から第１部分５１に近付くにつれて徐々に縮径して形成される。

【0029】

以上のように形成される連結部５０は、車両を介してＨＵＤ装置１００が過度な衝撃を受けた場合に脆弱部５３と第１部分５１の間が破断し、且つ、過度な衝撃が与えられていない通常時では破断しない強度で形成されている。当該強度は、実験により定めればよい。また、通常時では、連結部５０は、樹脂が有する弾性と脆弱部５３の撓みやすい形状によって、衝撃を吸収しつつ、下ケース３１と中ケース３２の連結状態を保つことができる。

【0030】

（１）以上に説明したＨＵＤ装置１００は、下ケース３１（第１ケースの一例）と中ケース３２（第２ケースの一例）を連結し、下ケース３１及び中ケース３２よりも剛性が低い連結部５０を備える。連結部５０は、下ケース３１に固定される第１部分５１と、中ケース３２に固定される第２部分５２と、第１部分５１と第２部分５２の間に位置し、第１部分５１及び第２部分５２よりも脆弱な脆弱部５３と、を備える。
この構成によれば、車両が過度な衝撃を受けた場合、連結部５０の脆弱部５３が破断し、中ケース３２と下ケース３１とが分離することが可能となる。つまり、過度な衝撃を受けてＨＵＤ装置１００が適度に壊れることにより、衝撃を良好に吸収することができる。これにより、車両の乗員などに加わる虞がある衝撃の一部を緩和することができる。

【0031】

（２）また、下ケース３１は、表示部１０を支持する。
表示部１０を支持した下ケース３１は、筐体３０の他の部分に対して重くなるため、過度な衝撃を受けて連結部５０の脆弱部５３が破断すると、中ケース３２から下ケース３１が分離して落下し易い。つまり、この構成により、過度な衝撃を受けたＨＵＤ装置１００が適度に壊れ易い。

【0032】

（３）また、ＨＵＤ装置１００は、第１部分５１を下ケース３１に固定する第１固定部６１と、第２部分５２を中ケース３２に固定する第２固定部６２と、を備える。そして、第１固定部６１、第２固定部６２及び脆弱部５３は、同一の軸線ＡＸ上に位置する。
この構成により、通常時には、特に上下方向の振動に対する耐性を確保しつつ、過度な衝撃を受けた場合には、第１固定部６１と第２固定部６２とが互いに軸線ＡＸからずれるように動き、脆弱部５３を破断させるように作用する。つまり、通常時の耐衝撃性と、過度な衝撃を受けた場合のＨＵＤ装置１００の壊れ易さを両立することができる。

【0033】

（４）また、ＨＵＤ装置１００は、軸線ＡＸ上から外れた位置で第１部分５１を下ケース３１に固定する副固定部６３を備える。
この構成により、下ケース３１に対して連結部５０が軸線ＡＸを中心に回転することを抑制することができる。

【0034】

（５）また、下ケース３１及び中ケース３２は金属で形成され、連結部５０は樹脂で形成されている。
下ケース３１及び中ケース３２が金属で形成されていると、過度な衝撃を受けた場合に、下ケース３１及び中ケース３２自体が壊れることが困難であるため、衝撃吸収の要請が高まる。一方、連結部５０を樹脂で形成することで、過度な衝撃を受けた場合に適度に壊れ、衝撃を良好に吸収し易くすることができる。なお、連結部５０よりも剛性が高ければ、下ケース３１又は中ケース３２は、樹脂で形成されていてもよい。ただし、下ケース３１及び中ケース３２の少なくともいずれかが金属で形成されている場合に、樹脂による連結部５０が好適である。

【0035】

なお、本開示は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本開示の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

【0036】

連結部５０の形状は以上の例に限られず、適宜変更が可能である。例えば、図５に示すように、変形例に係る連結部５０Ｍを採用してもよい。以下、この変形例を、上記実施形態と同じ機能を有する各部については、同一の符号を用いて説明する。
変形例に係る連結部５０Ｍは、第１部分５１と、第２部分５２と、脆弱部５３と、を備える。第１部分５１は、下ケース３１の被固定部３１０に、ネジからなる第１固定部６１によって上方から固定される。第１部分５１は、例えば、その外形が円柱状に形成される。第２部分５２は、中ケース３２の被固定部３２０に、ネジからなる第２固定部６２によって上方から固定される。第２部分５２は、例えば、その外形が円柱状に形成される。脆弱部５３は、第１部分５１及び第２部分５２を連結する板状に形成される。例えば、脆弱部５３は、第１部分５１及び第２部分５２よりも薄厚に形成されることで、第１部分５１及び第２部分５２よりも脆弱に構成される。この連結部５０Ｍによっても、過度な衝撃を受けてＨＵＤ装置１００が適度に壊れることにより、衝撃を良好に吸収することができる。なお、連結部５０Ｍを採用した場合には、副固定部６３を省略することができる。

【0037】

連結部５０における脆弱部５３は、以上に示す例に限られず、第１部分５１及び第２部分５２よりも脆弱であれば、その形状は任意である。例えば、脆弱部５３は、連結部５０の第１部分５１と第２部分５２の間に形成された溝部分であってもよい。

【0038】

下ケース３１と中ケース３２とを連結する連結部５０をいくつ設けるかは、設計に応じて任意である。また、一対の副固定部６３の一方を省略してもよい。同様に、一対のカップ部５１２，５１３の一方と、一対のボス３１２，３１３の一方を省略してもよい。また、中ケース３２と上ケース３３を連結部５０で連結する構成を採用することもできる。この場合、中ケース３２が第１ケースの一例であり、上ケース３３が第２ケースの一例である。

【0039】

連結部５０，５０Ｍは、プラスチック、エラストマーなど公知の材料から形成されていればよく、その材料は任意である。

【0040】

以上では、第１固定部６１、第２固定部６２及び副固定部６３が、それぞれ同じネジから構成される例を示したが、異なる種類のネジを含んでいてもよい。また、第１固定部６１、第２固定部６２及び副固定部６３は、ネジに限られず、例えば、ピン、フック等を利用した公知の固定部材から構成されていてもよい。

【0041】

ＨＵＤ装置１００内における光学系の構成は、表示部１０からの表示光２をウインドシールド１に放射することができれば任意であり、表示光２を反射するミラーの枚数、形状及び配置は適宜変更することができる。

【0042】

以上では、ＬＣＤを用いた表示部１０について説明したが、表示部１０の構成は限定されず、任意である。例えば、表示部１０は、ＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）を用いたものであってもよい。また、表示部１０は、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）と、ＤＭＤによる反射光を受けて画像を表示する透過型スクリーンを備えるものであってもよい。

【0043】

ＨＵＤ装置１００をユーザに向けて反射する透光部材は、車両のウインドシールド１に限定されず、板状のハーフミラー、ホログラム素子等により構成されるコンバイナであってもよい。

【0044】

ＨＵＤ装置１００が搭載される車両の種類は限定されず、自動四輪車や、自動二輪車など様々な車両に適用可能である。

【0045】

以上の説明では、本開示の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

【符号の説明】

【0046】

１００ ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置
１ ウインドシールド
２ 表示光
１０ 表示部
２１ 第１ミラー
２２ 第２ミラー
３０ 筐体
３１ 下ケース（第１ケースの一例）
３１０ 被固定部
３１１ 凹部
３１２，３１３ ボス
３２ 中ケース（第２ケースの一例）
３２０ 被固定部
３３ 上ケース
４０ 制御基板
５０ 連結部
５１ 第１部分
５１１ 筒部
５１２，５１３ カップ部
５２ 第２部分
５３ 脆弱部
６１ 第１固定部
６２ 第２固定部
６３ 副固定部
ＡＸ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】