JP2007126049A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インストルメントパネル上面の良好な見映えを維持しつつ外来光が透明パネルで反射して運転者の眼に到達することを防止可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】インストルメントパネル９の開口部９ａを開放・閉鎖するように移動可能に配置されたシャッター７を備え、シャッター７が開位置にあるときに、車室内に入射した外来光が透明パネル６で反射して運転者の眼Ｅに到達することを阻止するように構成した。
これにより、太陽光等の外来光の透明パネル６表面からの反射光に運転者が眩惑されることを防止するとともに、シャッター７の閉位置時には、シャッター７をインストルメントパネル９の表面と略同一面上としてインストルメントパネル９周辺の見映えを良好なものにできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用のヘッドアップディスプレイ装置に関するものであり、たとえば自動車等に用いて好適である。

従来のヘッドアップディスプレイ装置として、たとえば表示器を車両のインストルメントパネル内に設置された表示器からの映像をインストルメントパネル表面に設けた開口部を介してフロントガラスに投影するものであって、この開口部を塞ぐように透明パネルが配置され、且つフロントガラスを透過して車室内に入射した外来光が透明パネルで反射して運転者の眼に到達することを防止する防止手段を有する構造のものがある（特許文献１参照）。

他の従来のヘッドアップディスプレイ装置として、表示器を車両のインストルメントパネル内に設置された表示器からの映像をインストルメントパネル表面に設けた開口部を介してフロントガラスに投影するものであって、この開口部を覆うシャッターを配置し、ヘッドアップディスプレイ装置使用時には開口部を開状態とし、ヘッドアップディスプレイ装置非使用時には開口部を閉状態とするものがある（特許文献２参照）。
特開２００３−２３７４１１号公報

特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置においては、防止手段はインストルメントパネルに設けた突起部、あるいは透明パネルに設けた断面鋸歯状の拡散反射部である。前者は外観的に見映えが悪く、後者はフロントガラスに投影される画像が歪む恐れがある。

また、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置においては、車室内に入射した外来光が開口部より表示器を直射して、表示器が劣化する恐れがある。

これに対して、特許文献２に記載のヘッドアップディスプレイ装置においては、シャッターを設けることで外来光により直射されて表示器が劣化することを防止できるが、ヘッドアップディスプレイ装置使用時において、外来光が透明パネルで反射して運転者の眼に到達することを防止することの記載はない。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、ヘッドアップディスプレイ装置の構成に工夫を凝らして、外来光が透明パネルで反射して運転者の眼に到達することを防止可能且つインストルメントパネル上面の見映えが良好な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。

本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。

本発明の請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、制御部により駆動される表示器に表示される表示画像を車両のフロントウィンドシールドに向けて投影しフロントウィンドシールド前方に結像される表示画像の虚像を運転者に視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、表示器は車両のインストルメントパネル内に設置され、表示器とフロントウィンドシールドとの間のインストルメントパネルの表面に設けられた開口部と、開口部を塞ぐように配置された透光性部材と、透光性部材のフロントウィンドシールド側において開口部を開放あるいは閉鎖するように移動可能に配置されたシャッターとを備え、シャッターは、開口部を開放した状態においてはシャッターの少なくとも一部がインストルメントパネルの表面から上方に突き出してフロントウィンドシールドを透過して車両内に入射した外来光が透光性部材で反射して運転者の眼に到達することを阻止することを特徴としている。

上述した構成によれば、シャッターが開口部を開放した状態、言い換えると透光性部材が露出した状態の時に、フロントウィンドシールドを透過して車両内に入射した外来光が透光性部材で反射した反射光が運転者の眼に入射しなくなり、運転者が反射光に眩惑されることを防止できる。一方、シャッターが開口部を閉鎖しているときには、シャッターはインストルメントパネルの表面から上方に突き出さない。これにより、外来光が透明パネルで反射して運転者の眼に到達することを防止可能且つインストルメントパネル上面の見映えが良好なヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。

本発明の請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、シャッターは、開口部を閉鎖した状態においてはインストルメントパネルの表面と略同一面状態となることを特徴としている。

このような構成によれば、シャッターが開口部を閉鎖しているときには、シャッターはインストルメントパネルの表面と略同一面上にあるためシャッターはインストルメントパネルと一体化して視認される。したがって、シャッターの存在が目立たず、シャッター閉鎖状態時におけるインストルメントパネル周辺の見映えを良好なものとすることができる。

本発明の請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、制御部は、表示器の使用状態に応じてシャッターの開閉移動を制御することを特徴としている。

このような構成によれば、運転者の手を煩わせずに自動的にシャッター位置を最適とすることができる。

本発明の請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、シャッターの開閉移動は、電気式アクチュエータを駆動源として行われることを特徴としている。

このような構成によれば、容易にシャッター開閉移動を制御することができる。この場合、本発明の請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ装置のように電気式アクチュエータとしてモータを採用すればコスト上昇および体格増大を伴わずにシャッター開閉移動を制御することができる。

以下、本発明によるヘッドアップディスプレイ装置を、自動車に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置１に適用した場合を例に図面に基づいて説明する。

なお、ヘッドアップディスプレイ装置１は、自動車の走行速度をデジタル表示する速度計として用いられている。

図１は、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１を搭載する自動車のインストルメントパネル９周辺の断面図である。図１において左方が自動車前方であり右方が運転席である。図１は、シャッター４の開状態を示している。

図２は、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１の電気回路構成ブロック図である。

ヘッドアップディスプレイ装置１は、自動車の運転席前方に配置されたインストルメントパネル９の内側に、図１に示すようにフロントウィンドシールド８に対向して配置されている。

以下に、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１の構成について説明する。

表示器である液晶表示器２は、たとえばドットマトリクスタイプの液晶表示器が用いられ、その画面上に表示画像として当該自動車の走行速度を数字で形成する。この表示画像はバックライト（図示せず）からの光により透過照明されて、図１の左方向に放射される。

凸レンズ３は、液晶表示器２から放射された表示画像を拡大するためのものである。

反射鏡４は、凸レンズ３により拡大された表示画像光をフロントウィンドシールド８に向けて反射するものである
これら液晶表示器２、凸レンズ３、反射鏡４等は、たとえば樹脂材質等から形成されたケーシング１４内に、所定の位置関係を維持しつつ固定されている。このケーシング１４が、図１に示すように、インストルメントパネル９内に収容固定されている。

インストルメントパネル９の上面には、ヘッドアップディスプレイ装置１からの光をフロントウィンドシールド８に向かって進行するように開口部９ａが設けられている。

インストルメントパネル９の開口部９ａの内側（図１において下側）には、開口部９ａを塞ぐように透光性部材である透明パネル６が配置されている。透明パネル６は、たとえば無色透明のガラス板あるいはポリカーボネート樹脂板等から形成され、開口部９ａを介して異物、たとえば埃や硬貨等がヘッドアップディスプレイ装置１内に侵入することを防いでいる。

透明パネル６のフロントウィンドシールド８側には、図１に示すように、シャッター７が配置されている。シャッター７は、たとえば樹脂材料等から形成されている。シャッター７は、その回転軸Ｃがケーシング１４に回転可能に支持されている。シャッター７は、回転軸Ｃを中心として回転することにより開口部９ａを開放、あるいは閉鎖する。図１は、シャッター７の閉鎖状態を示しており、また、図１中の二点鎖線はシャッター７の開放状態を示している。

シャッター７は、その閉鎖状態（つまり図１に示す状態）においては、インストルメントパネル９の表面とほぼ同一面状態となるように、言い換えるとインストルメントパネル９の表面の一部分を形成するような形状に作られている。また、シャッター７は、少なくともその閉鎖状態時に運転者から視認される領域の色および風合いがインストルメントパネル９と同一に形成されているため、シャッター７の見映えを、閉鎖状態においてインストルメントパネル９との一体化感が強調されたものとすることができる。

シャッター７は、その開放状態においては、図１に示すように、ほぼ全体が、インストルメントパネル９の表面から上方（図１の上方）に突き出している。開状態におけるシャッター７の姿勢およびインストルメントパネル９の表面からの突き出し寸法は、フロントウィンドシールド８を透過して車室内に入射した外来光、例えば図１において矢印Ｑで示す太陽光Ｑが、透明パネル６で反射して運転者の眼Ｅに到達することを阻止する、つまり、太陽光Ｑの透明パネル６における反射光を、図１に示すように、シャッター７が遮るように設定されている。

シャッター７の開閉作動、すなわち回転軸Ｃ周りの回転は、電気式アクチュエータであるモータ１０を駆動源として行われる。モータ１０としては、一般的な直流モータが用いられている。直流モータは、小型且つ発生トルクが大きいので、シャッター７の開閉機構をコンパクトに形成し、インストルメントパネル９内に収めることができる。モータ１０のシャフト１０ａにはウォームギヤ１２が固定され、このウォームギヤ１１がアイドラギヤ１２と噛み合い、アイドラギヤ１２がシャッター７の回転軸Ｃに固定されたギヤ１３と噛み合っている。モータ１０が発生するトルクは上述の歯車列を介してシャッター７に伝達され、シャッター７が回転する。

ケーシング１４内には、液晶表示器２の表示駆動を制御するとともに、シャッター７の開閉切替えを行うようにモータ１０を駆動制御する制御部としてのコントローラ５が収容固定されている。コントローラ５は、たとえばマイクロコンピュータ等から構成されている。

次に、以上説明した、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１の電気回路構成および作動について、図２に基づいて説明する。

図２の電気回路構成ブロック図に示すように、コントローラ５には、バッテリ１７から電力が常時供給されている。また、コントローラ５は、イグニッションスイッチ１６が、その作動状態（ＯＮまたはＯＦＦ）を検出可能に接続されている。

コントローラ５には、当該自動車の走行速度を検出する速度センサ１５が検出信号を入力可能に接続されている。速度センサ１５としては、たとえば変速機の出力軸であるプロペラシャフト（図示せず）の回転速度を検出するもの等が用いられている。

一方、コントローラ５には、その制御対象である液晶表示器２およびモータ１０が接続されている。

（１）イグニッションスイッチ１６がＯＦＦ状態のとき。

この場合、コントローラ５はイグニッションスイッチ１６がＯＦＦであることを検出し、液晶表示器２の表示駆動を停止する。同時に、シャッター７が閉位置、すなわち図１に示すような位置を維持するようにモータ１０を駆動、あるいは通電停止する。

（２）イグニッションスイッチ１６がＯＮされた場合。

運転者によりイグニッションスイッチ１６がＯＮされると、コントローラ５はそれを検知して、ヘッドアップディスプレイ装置１の表示制御を開始する。

コントローラ５は、モータ１０を駆動して、それまで閉位置にあったシャッター７を開位置へ回転させる。この結果、シャッター７は、図１中において二点鎖線で示す位置となる。同時に、コントローラ５は、速度センサ１５からの検出信号に基づき当該自動車の走行速度を算出し、算出した走行速度を数字で表示するように液晶表示器２を駆動する。

すなわち、液晶表示器２から表示画像光、すなわち数字で表示された走行速度の表示光が出射され、図１中の矢印Ｐで示すように進行して、フロントウィンドシールド８で反射して運転者の眼Ｅにむかって進む。これにより、フロントウィンドシールド８前方（図１において左方）に液晶表示器２の反射虚像Ｋが結像され、運転者はこの虚像Ｋをデジタルスピードメータとして視認する。

（３）イグニッションスイッチ１６がＯＦＦされた場合。

運転者によりイグニッションスイッチ１６がＯＦＦされると、コントローラ５は、そのことを検知して、液晶表示器２の駆動を停止するとともに、モータ１０を駆動してシャッター７を閉位置まで回転させる。

以上説明したように、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１においては、インストルメントパネル９の開口部９ａを開放・閉鎖するように移動可能に配置されたシャッター７を備え、シャッター７が開位置にあるときに、車室内に入射した外来光が透明パネル６で反射して運転者の眼Ｅに到達することを阻止するように構成した。

これにより、太陽光等の外来光の透明パネル６表面からの反射光に運転者が眩惑されることを防止できる。また、シャッター７が開口部を閉鎖しているときには、シャッター７はインストルメントパネル９の表面と略同一面上にあるためシャッター７はインストルメントパネル９と一体化して視認される。したがって、シャッター７の存在、言い換えると開口部９ａの存在が目立たなくなりインストルメントパネル９周辺の見映えを良好なものとすることができる。特に駐車中おいて車外からフロントウィンドシールド８を介して車内を見たときに、インストルメントパネル９周辺の見映えを向上することができる。これにより、外来光が透明パネル６で反射して運転者の眼に到達することを防止可能且つインストルメントパネル９上面の見映えが良好なヘッドアップディスプレイ装置１を提供することができる。

また、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１においては、シャッター７の開閉動作の駆動源としてモータ１０を採用している。これにより、シャッター７の開閉機構を小型化することができる。

なお、駐車中等ヘッドアップディスプレイ装置１が非作動状態にあるときには、シャッター７によりヘッドアップディスプレイ装置１内への太陽光等の外来光の入射が阻止されるので、温度上昇により液晶表示器２が劣化することを防ぐことができる。

図３には、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１の変形例の断面図を示す。この変形例では、シャッター７を２個設けている。図３において、シャッター７の開位置を二点鎖線で示している。

この変形例では、１個のシャッター７につき１個のアクチュエータであるモータ１０を設けて、各シャッター７をそれぞれ個別に動かしているが、モータ１０を必ずしも２個用いる必要はなく、モータ１０を１個として、一方のシャッター７を図３に示すギヤトレーン１１、１２、１３で駆動し、他方を図示しないリンク機構等を介して開閉駆動する構成としてもよい。

この場合、ヘッドアップディスプレイ装置１の使用中において、外来光が透明パネル６で反射して運転者の眼に到達することを防止するとともに、シャッター７のインストルメントパネル９上面からの突き出し高さを小さくすることができる。

図４には、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１における他の変形例の断面図を示す。他の変形例ではシャッター７を折り畳み式としている。すなわち、シャッター７は、図４に示すように、ヒンジ部７ａを支点として折れ曲がり、シャッター７の開状態においては、図４中に二点鎖線で示すような形状となっている。この場合、シャッター７の折り畳み・展張は、シャッター７の開閉動作と連動して図示しないリンク機構等により行われる。

このように、シャッター７を折り畳み構造とすることによっても、ヘッドアップディスプレイ装置１の使用中において、外来光が透明パネル６で反射して運転者の眼に到達することを防止するとともに、シャッター７のインストルメントパネル９上面からの突き出し高さを小さくすることができる。

なお、以上説明した本発明の一実施形態、その変形例および他の変形例によるヘッドアップディスプレイ装置１においては、シャッター７の開閉作動の駆動源として電気式アクチュエータであるモータ１０を用いているが、モータ１０に限る必要はなく、他の種類の電気式アクチュエータ、たとえば、ステッピングモータ、リニアソレノイド等を用いてもよい。

さらに、シャッター７の開閉作動の駆動源として電気式アクチュエータを用いる必要はなく、他の種類のアクチュエータ、たとえば、エンジンのスロットルバルブ（図示せず）部で発生する負圧、あるいはバキュームポンプ（図示せず）で作られる負圧により直線運動するダイヤフラム機構を駆動源としてもよい。

また、以上説明した本発明の一実施形態、その変形例および他の変形例によるヘッドアップディスプレイ装置１においては、シャッター７は、その開閉作動時の回転運動する構成としているが、回転運動に限定する必要はなく、たとえばシャッター７がスライド運動して開口部９ａを開閉する構造としてもよい。

また、以上説明した本発明の一実施形態、その変形例および他の変形例によるヘッドアップディスプレイ装置１においては、表示情報を自動車の走行速度としているが、これに限る必要はなく、他の種類の情報を表示してもよい。たとえば、ナビゲーションシステムの走行指示表示等であってもよい。特に、自動車運転中に運転者が頻繁に確認する必要がある情報を本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１表示すれば、ヘッドアップディスプレイ装置としてのメリット、すなわち、走行中における前方注視状態からわずかの視線移動で情報を確認できるというメリットを活かしつつ、ヘッドアップディスプレイ装置１の使用中において、外来光が透明パネル６で反射して運転者の眼に到達することを防止可能且つインストルメントパネル９上面の見映えが良好なヘッドアップディスプレイ装置１を提供することができる。

本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の断面図である。 本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１の電気回路構成ブロック図である。 本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の変形例の断面図である。 本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１における他の変形例の断面図である。

符号の説明

１ ヘッドアップディスプレイ装置
２ 液晶表示器（表示器）
３ 凸レンズ
４ 反射鏡
５ コントローラ（制御部）
６ 透明カバー（透光性部材）
７ シャッター
７ａ ヒンジ部
８ フロントウィンドシールド
９ インストルメントパネル
９ａ 開口部
１０ モータ（電気式アクチュエータ）
１０ａ シャフト
１１ ウォームギヤ
１２ ヘリカルギヤ
１３ ヘリカルギヤ
１４ ケーシング
１５ 速度センサ
１６ イグニッションスイッチ
１７ バッテリ
Ｃ 回転軸
Ｅ 眼
Ｋ 虚像
Ｐ 表示光
Ｑ 太陽光

Claims (5)

1. 制御部により駆動される表示器に表示される表示画像を車両のフロントウィンドシールドに向けて投影し前記フロントウィンドシールド前方に結像される前記表示画像の虚像を運転者に視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記表示器は車両のインストルメントパネル内に設置され、
   前記表示器と前記フロントウィンドシールドとの間の前記インストルメントパネルの表面に設けられた開口部と、
   前記開口部を塞ぐように配置された透光性部材と、
   前記透光性部材の前記フロントウィンドシールド側において前記開口部を開放あるいは閉鎖するように移動可能に配置されたシャッターとを備え、
   前記シャッターは、前記開口部を開放した状態においては前記シャッターの少なくとも一部が前記インストルメントパネルの表面から上方に突き出して前記フロントウィンドシールドを透過して車両内に入射した外来光が前記透光性部材で反射して運転者の眼に到達することを阻止することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記シャッターは、前記開口部を閉鎖した状態においては前記インストルメントパネルの表面と略同一面状態とな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。
3. 前記制御部は、前記表示器の使用状態に応じて前記シャッターの開閉移動を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記シャッターの開閉移動は、電気式アクチュエータを駆動源として行われることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記電気式アクチュエータはモータであることを特徴とする請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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