JP2015071391A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外光検出素子による外光の検出精度の低下を抑制することが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】 表示光Ｌを発する発光型表示器２０と、表示光Ｌを反射させる凹面鏡３１と、光センサ（外光検出素子）４１が実装された回路基板４２と、これらを収容するハウジング５０とを備え、ハウジング５０には、外光が発光型表示器２０に入射することを防ぐ光遮蔽部５６が形成され、光センサ４１はセンサホルダ４３を通じて回路基板４２に実装されているとともに、センサホルダ４３は光センサ４１を包囲するための孔部４４を有する包囲部４５を有し、孔部４４に対応する光遮蔽部５６箇所には貫通部５７が設けられ、ハウジング５０には、孔部４４の中心軸Ｃ１が貫通部５７の中心軸Ｃ２と一致するように、回路基板４２を位置規制するための規制部５９が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、発光型表示器が発した表示光を車両のフロントガラス等の投影部材に投影し、観察者に対し虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。

従来より、この種のヘッドアップディスプレイ装置にあっては、例えば下記特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を発する発光型表示器と、表示光を反射させる反射部材と、外光の照度を検出して照度データを出力する外光検出素子が実装（配設）された回路基板と、発光型表示器と反射部材と回路基板とを収容するハウジングと、照度データに基づいて発光型表示器の発光輝度を調整する制御手段とを備え、ハウジングには、太陽光等の外光がハウジングに形成された透光部を通じて発光型表示器に入射することを防ぐ光遮蔽部が形成され、反射部材によって反射された表示光を透光部を通じて車両のフロントガラス等の投影部材に投影し、観察者に対して虚像表示を行うものである。

また、この場合、外光検出素子はホルダを通じて回路基板に実装（配設）されているとともに、当該ホルダは外光検出素子を包囲するための孔部を有する包囲部を有し、孔部に対応する光遮蔽部箇所には外光を孔部へと導くための貫通部が設けられている構成となっている。

特開２００４−３３８５７８号公報

上述のヘッドアップディスプレイ装置の場合、外光検出素子はホルダに備えられる包囲部の孔部内に配置され、一方、ハウジングの光遮蔽部にはホルダの孔部に対応するように貫通孔からなる貫通部が開口形成された構成となっており、外光は、ハウジングの透光部、光遮蔽部の貫通部、ホルダの孔部を通過して、当該孔部内に配置されている外光検出素子によって検出される。

ところで、ホルダがネジを用いてハウジングに固定される場合、ホルダをハウジングに取り付ける際の取付誤差に起因して、ホルダの孔部が光遮蔽部の貫通部に対して位置ズレし（つまり孔部の中心軸と貫通部の中心軸とが一致せず）、その結果、外光検出素子による外光の検出範囲を狭めることになり、外光検出素子による検出精度の低下を招く虞があった。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、外光検出素子による外光の検出精度の低下を抑制することが可能なヘッドアップディスプレイ装置の提供を目的とするものである。

本発明は、表示光を発する発光型表示器と、前記表示光を反射させる反射部材と、外光の照度を検出して照度データを出力する外光検出素子が配設された回路基板と、前記反射部材と前記回路基板とを少なくとも収容するハウジングと、前記照度データに基づいて前記発光型表示器の発光輝度を調整する制御手段とを備え、前記ハウジングには、前記外光が前記ハウジングに形成された透光部を通じて前記発光型表示器に入射することを防ぐ光遮蔽部が形成され、前記外光検出素子はホルダを通じて前記回路基板に配設されているとともに、前記ホルダは前記外光検出素子を包囲するための孔部を有する包囲部を有し、前記孔部に対応する前記光遮蔽部箇所には前記外光を前記孔部へと導くための貫通部が設けられ、前記反射部材によって反射された前記表示光を前記透光部を通じて投影部材に投影し、観察者に対して虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、前記ハウジングには、前記孔部の中心軸が前記貫通部の中心軸と一致するように、前記回路基板を位置規制するための規制部が設けられていることを特徴とする。

また本発明は、前記ホルダは、前記回路基板の一側面を保持する保持部を有し、前記ホルダと前記ハウジングとが固定されることによって、前記一側面と相対する前記回路基板の他の一側面が前記規制部と当接することを特徴とする。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、外光検出素子による外光の検出精度の低下を抑制することが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

本発明の実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の概略図。 同実施形態による表示装置の断面図。 同実施形態によるハウジングの一部と外光センサユニットとを示す要部断面図。 同実施形態による外光センサユニットの斜視図。 同実施形態によるハウジングのボス部に外光センサユニットがネジ固定された状態を示す概略図。 同実施形態による表示装置の電気的構成を示すブロック図。

以下、図１〜図６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装置に適用した一実施形態を説明する。

ヘッドアップディスプレイ装置は、図１に示すように車両１０のインストルメントパネル１１内部に配設さ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を投影部材である車両１０のフロントガラス１３で車両１０の運転者（観察者）１４の方向に反射させ、運転者１４に対して虚像Ｖの表示を行うものである。換言すれば、ヘッドアップディスプレイ装置は、表示装置１２の後述する発光型表示器から発せられる表示光Ｌをフロントガラス１３（前記投影部材）に照射（投射）し、この照射によって得られた虚像（表示像）Ｖを運転者１４に視認させるものである。これにより運転者１４は、運転席の正面前方に表示される虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。

表示装置１２は、図２に示すように表示光Ｌを発する発光型表示器２０と、反射器３０と、外光センサユニット４０と、ハウジング５０とから主に構成されている。

発光型表示器２０は、例えば液晶表示素子２１と、レンズ２２と、光源２３と、配線基板２４と、筐体２５とから主に構成されている。

液晶表示素子２１は、例えばＴＦＴ型の液晶パネルの前後両面に偏光板を貼着したものであり、車両の速度等を表示する。レンズ２２は、アクリル等の透光性合成樹脂によって形成されており、液晶表示素子２１と光源２３の間に配置されている。光源２３は、適宜色で発光するチップ型発光ダイオードからなり、レンズ２２を介して、液晶表示素子２１を照明する。つまり、光源２３が発光すると、液晶表示素子２１からは表示光が発せられる。

また配線基板２４は、所定の配線パターンが施された硬質回路基板からなり、マイクロコンピュータである後述する制御手段等が前記配線パターンに導通接続されている。筐体２５は、液晶表示素子２１とレンズ２２と光源２３と配線基板２４とを収容するものであり、液晶表示素子２１の表示面に対応する位置には、表示光Ｌを通過させるための略矩形状の開口部（図示せず）が開口形成されている。

反射器３０は、液晶表示素子２１（発光型表示器２０）から発せられる表示光Ｌを反射させる凹面鏡（反射部材）３１と、この凹面鏡３１を保持するミラーホルダ３２とを備えている。

凹面鏡３１は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基材に反射膜３１ａを蒸着形成してなるものである。かかる凹面鏡３１は、その反射膜３１ａがハウジング５０の後述する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配設される。

また凹面鏡３１は、液晶表示素子２１からの表示光Ｌを拡大しつつ、前記透光性カバー（車両１０のフロントガラス１３）側へ反射（投射）させるものである。このことは、凹面鏡３１が、液晶表示素子２１からの表示光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フロントガラス１３に投射することを意味している。なお、凹面鏡３１は、ミラーホルダ３２に両面粘着テープにより接着されている。ミラーホルダ３２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に固定されている。

外光センサユニット４０は、図３、図４に示すように外光検出素子としての光センサ４１と、この光センサ４１が実装（配設）された回路基板４２と、ホルダとしてのセンサホルダ４３とから構成され、この場合、光センサ４１はセンサホルダ４３を通じて（介して）回路基板４２上に実装（配設）されている。

光センサ４１は、例えばフォトダイオードを適用することができ、外光の照度を検出して照度データを前記制御手段に出力するものである。なお、光センサ４１の光軸は車両前方側（前記透光性カバー側）を向いており、車両前方の照度を検出する。

回路基板４２は、所定の回路パターンが施された硬質回路基板からなり、光センサ４１が前記回路パターンに導通接続されている。なお、詳細図示は省略するが、回路基板４２と配線基板２４とは、ハーネス等の配線部材によって電気的に接続されている。

センサホルダ４３は、例えば黒色の合成樹脂材料によって形成されており、光センサ４１を包囲するための孔部４４を有する略筒状の包囲部４５と、発光型表示器２０側に位置する回路基板４２の一側面Ｐ１を保持する保持部４６とを有している。

なお、４７は、センサホルダ４３に一体形成された片持梁形状からなる一対の弾性部であり、一対の弾性部４７の自由端部（先端部）には、一側面Ｐ１と相対する回路基板４２の他の一側面Ｐ２よりも一段低い位置に位置する段部Ｐ３に係合する爪部からなる係合部４８が各々形成されている。また、４９は、ネジＳのネジ部を通すための切り欠き部であり、この切り欠き部４９は、ハウジング５０に備えられる後述するボス部に対応するようにセンサホルダ４３の底部に形成されている（図５参照）。

ハウジング５０は、例えば黒色の合成樹脂材料にて形成されてなり、ともに断面略凹部形状からなる上側ケース体５１と下側ケース体５２とを備え、上側ケース体５１と下側ケース体５２とで形成される内部空間である空間部５３において、発光型表示器２０や（凹面鏡３１を含む）反射器３０、（回路基板４２を含む）外光センサユニット４０等を収容している。

上側ケース体５１には、凹面鏡３１の配設位置の上部（車両１０のフロントガラス１３側）が開口する開口窓部５４が形成されており、凹面鏡３１によって反射された表示光Ｌは、開口窓部５４を通過することになる。

また上側ケース体５１には、透光部である透光性カバー５５が開口窓部５４を塞ぐように配設されている。この透光性カバー５５は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）からなり、湾曲形状に形成され、凹面鏡３１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。そして、凹面鏡３１によって反射された表示光Ｌは透光性カバー５５を通じてフロントガラス１３に投影され、これにより運転者１４に対し虚像Ｖの表示が行われることになる。

なお、５６は、太陽光等の外光がハウジング５０に形成された透光性カバー５５を通じて発光型表示器２０に入射することを防ぐための光遮蔽部である。つまり、光遮蔽部５６は、外光が発光型表示器２０に入射し虚像Ｖが見えにくくなる現象（ウォッシュアウト）を防止するための遮光壁からなり、上側ケース体５１の前面壁部５１ａから斜めに垂下するように形成されている。そして、センサホルダ４３に備えられる包囲部４５の孔部４４に対応する光遮蔽部５６箇所には、外光を孔部４４へと導くための貫通孔形状からなる貫通部５７が開口形成されている。

また、５８は、センサホルダ４３に備えられる切り欠き部４９側に向けて突出形成された略円筒形状からなるボス部であり、このボス部５８は、光遮蔽部５６（上側ケース体５１）に設けられており、ネジＳのネジ部を螺合させるためのネジ螺合部（図示せず）を有している。

そして、上側ケース体５１（ボス部５８）とセンサホルダ４３とをネジＳを用いて固定する場合には、詳細図示は省略するが、例えばまず光遮蔽部５６の貫通部５７が包囲部４５の孔部４４に対応するように、且つ、ボス部５８が切り欠き部４９に対応するように、上側ケース体５１とセンサホルダ４３とを位置合わせし、その後、ネジＳのネジ部を切り欠き部４９に貫通させ、この切り欠き部４９を貫通した前記ネジ部の所定箇所が前記ネジ螺合部に螺合されることで、上側ケース体５１（ボス部５８）とセンサホルダ４３との固定作業が完了する。

また、上側ケース体５１（ハウジング５０）には、回路基板４２を位置規制するための突出片からなる規制部５９が設けられている。この規制部５９は、上側ケース体５１の前面壁部５１ａから垂下するように形成されており、上述のように上側ケース体５１（ハウジング５０）とセンサホルダ４３とがネジＳで固定されることによって、一側面Ｐ１と相対する方向に位置している回路基板４２の他の一側面Ｐ２が上側ケース体５１に一体形成された規制部５９と当接（接触）する構成となっている。

そして、この一側面Ｐ２と規制部５９とが接触した状態において、センサホルダ４３に設けられる孔部４４の中心軸Ｃ１が、光遮蔽部５６に備えられる貫通部５７の中心軸Ｃ２と略一致する。これにより光センサ４１は、透光性カバー５５を透過し、且つ、光遮蔽部５６に設けられた貫通部５７及びこの貫通部５７に連通するように設けられている包囲部４５の孔部４４を通過した外光を検出し、照度データを前記制御手段に出力する。

次に、図６に示すブロック図に基づいて、表示装置１２の電気的構成について説明する。６１は速度センサであり、この速度センサ６１はマイクロコンピュータである制御手段６２に速度データを出力する。制御手段６２は、ＣＰＵ６３、ＲＡＭ６４、ＲＯＭ６５等を有する。制御手段６２は、配線基板２４に搭載されており、液晶駆動回路６６を介して液晶表示素子２１を駆動し、また光源駆動回路６７を介して光源２３を駆動する。制御手段６２は、光センサ４１が出力した照度データに基づいて、ＲＯＭ６５に記憶されたプログラムに従って、所定の演算処理を行い、光源２３（発光型表示器２０）の発光輝度を調整するように構成されている。

以上のように、本実施形態では表示光Ｌを発する発光型表示器２０と、表示光Ｌを反射させる凹面鏡３１と、外光の照度を検出して照度データを出力する光センサ４１が実装された回路基板４２と、凹面鏡３１と回路基板４２とを少なくとも収容するハウジング５０と、照度データに基づいて発光型表示器２０の発光輝度を調整する制御手段６２とを備え、上側ケース体５１（ハウジング５０）には、外光がハウジング５０に形成された透光性カバー５５を通じて発光型表示器２０に入射することを防ぐ光遮蔽部５６が形成され、光センサ４１はセンサホルダ４３を通じて回路基板４２に実装されているとともに、センサホルダ４３は光センサ４１を包囲するための孔部４４を有する包囲部４５を有し、孔部４４に対応する光遮蔽部５６箇所には外光を孔部４４へと導くための貫通部５７が設けられ、凹面鏡３１によって反射された表示光Ｌを透光性カバー５５を通じてフロントガラス１３に投影し、運転者１４に対して虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、上側ケース体５１（ハウジング５０）には、孔部４４の中心軸Ｃ１が貫通部５７の中心軸Ｃ２と一致するように、回路基板４２を位置規制するための規制部５９が設けられているものである。また、センサホルダ４３は、回路基板４２の一側面Ｐ１を保持する保持部４６を有し、センサホルダ４３と上側ケース体５１（ハウジング５０）とが固定されることによって、一側面Ｐ１と相対する回路基板４２の他の一側面Ｐ２が規制部５９と当接するものである。

従って、光センサ４１が実装された回路基板４２と上側ケース体５１に一体形成された規制部５９とを利用して、センサホルダ４３に備えられる包囲部４５の孔部４４と光遮蔽部５６に設けられた貫通部５７との位置ズレが防止され、これにより光センサ４１による外光の検出範囲を狭めることなく正確な外光検出が可能となり、光センサ４１による外光の検出精度の低下を抑制することが可能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。

なお本実施形態では、発光型表示器２０から発せられる表示光Ｌが、フロントガラス１３に投射される例について説明したが、例えばフロントガラス１３に表示光Ｌを良好に運転者１４方向に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよいし、あるいはフロントガラス１３とは別の専用の反射体に表示光Ｌを投射する構成としてもよい。

１２ 表示装置
１３ フロントガラス（投影部材）
１４ 運転者（観察者）
２０ 発光型表示器
２１ 液晶表示素子
２３ 光源
３０ 反射器
３１ 凹面鏡（反射部材）
４０ 外光センサユニット
４１ 光センサ（外光検出素子）
４２ 回路基板
４３ センサホルダ（ホルダ）
４４ 孔部
４５ 包囲部
４６ 保持部
４７ 弾性部
４８ 係合部
４９ 切り欠き部
５０ ハウジング
５１ 上側ケース体
５２ 下側ケース体
５４ 開口窓部
５５ 透光性カバー（透光部）
５６ 光遮蔽部
５７ 貫通部
５８ ボス部
５９ 規制部
６２ 制御手段
Ｃ１ 孔部の中心軸
Ｃ２ 貫通部の中心軸
Ｌ 表示光
Ｐ１ 一側面
Ｐ２ 他の一側面
Ｓ ネジ

Claims (2)

1. 表示光を発する発光型表示器と、
   前記表示光を反射させる反射部材と、
   外光の照度を検出して照度データを出力する外光検出素子が配設された回路基板と、
   前記反射部材と前記回路基板とを少なくとも収容するハウジングと、
   前記照度データに基づいて前記発光型表示器の発光輝度を調整する制御手段とを備え、
   前記ハウジングには、前記外光が前記ハウジングに形成された透光部を通じて前記発光型表示器に入射することを防ぐ光遮蔽部が形成され、
   前記外光検出素子はホルダを通じて前記回路基板に配設されているとともに、前記ホルダは前記外光検出素子を包囲するための孔部を有する包囲部を有し、
   前記孔部に対応する前記光遮蔽部箇所には前記外光を前記孔部へと導くための貫通部が設けられ、
   前記反射部材によって反射された前記表示光を前記透光部を通じて投影部材に投影し、観察者に対して虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記ハウジングには、前記孔部の中心軸が前記貫通部の中心軸と一致するように、前記回路基板を位置規制するための規制部が設けら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。
2. 前記ホルダは、前記回路基板の一側面を保持する保持部を有し、
   前記ホルダと前記ハウジングとが固定されることによって、前記一側面と相対する前記回路基板の他の一側面が前記規制部と当接することを特徴とする請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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