JP2017116884A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングの汎用性を向上させた表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、表示光Ｌを出射するプロジェクタと、プロジェクタを収容する箱状に形成され、周壁の一部に表示光Ｌが通過する開口部４１ａを有するハウジング４１と、プロジェクタからの表示光Ｌを受けて結像するスクリーン２６と、スクリーン２６を開口部４１ａに対向する位置に保持する保持部材２０と、を備える。スクリーン２６は、板状であり、一面側に入射した表示光Ｌを他面側へ透過させて前記他面にて結像する基板２６ａと、基板２６ａにおける表示光Ｌが照射される照射範囲２７の外周を囲むように基板２６ａに積層され、光を遮る遮光層２６ｂと、を備える。開口部４１ａは、表示光Ｌの光軸方向から見て、照射範囲２７を含むように照射範囲２７より大きく形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、表示装置に関する。

従来、表示装置として、視認者（主に運転者）に各種情報を表示するヘッドアップディスプレイ装置が知られている。このヘッドアップディスプレイ装置は、表示器からの表示光を投射部材に照射することで、視認者に各種情報を含む虚像を視認させる。

例えば、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、スクリーンと、スクリーンに表示光を投射するプロジェクタと、スクリーン及びプロジェクタ等を収容するハウジングと、を備える。ハウジングにはプロジェクタからの表示光が通過する開口部が形成されている。ハウジングの開口部は、プロジェクタからスクリーンに照射される照射範囲に合わせた位置及び大きさに形成することで、太陽光等の外光がハウジング内に入射し、その入射光が反射して表示光の経路を遡ることを抑制することができる。

特開２０１４−１１５４０８号公報

ヘッドアップディスプレイ装置は、搭載される車種に対応して複数の機種が存在する。よって、ヘッドアップディスプレイ装置の機種毎に、その形状又は構成が異なることになり、それに伴い、例えば、スクリーンに照射される照射範囲も異なる場合がある。従って、照射範囲に応じてハウジングの開口部の位置及び大きさを変更してハウジングを専用化する必要があり、ハウジングの汎用性が低かった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、ハウジングの汎用性を向上させた表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る表示装置は、表示光を出射するプロジェクタと、前記プロジェクタを収容する箱状に形成され、周壁の一部に前記表示光が通過する開口部を有するハウジングと、前記プロジェクタからの前記表示光を受けて結像するスクリーンと、前記スクリーンを前記開口部に対向する位置に保持する保持部材と、を備え、前記スクリーンは、板状であり、一面側に入射した前記表示光を他面側へ透過させて前記他面にて結像する基板と、前記基板における前記表示光が照射される照射範囲の外周を囲むように前記基板に積層され、光を遮る遮光層と、を備え、前記開口部は、前記表示光の光軸方向から見て、前記照射範囲を含むように前記照射範囲より大きく形成される。

本発明によれば、ハウジングの汎用性を向上させた表示装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を搭載した車両を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の全体の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る保持部材を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るスクリーンを保持した保持部材を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る機種毎に異なる照射範囲、開口部及びスクリーンの位置関係を示した図である。 本発明の一実施形態に係る（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる機種におけるスクリーンを保持した保持部材の正面図である。

以下に、本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置について添付図面を参照しながら説明する。このヘッドアップディスプレイ装置は、例えば自動車等の車両に搭載される。

ヘッドアップディスプレイ装置２は、図１に示すように、表示装置の一例であって、車両のダッシュボード１に設けられている。ヘッドアップディスプレイ装置２は、表示光Ｌを投射部材の一例であるフロントガラス３に向けて照射する。車両運転者４は、フロントガラス３に反射した表示光Ｌを受けて、風景と重畳する虚像Ｖを視認する。

図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置２は、第１ユニットＡ及び第２ユニットＢを備える。第１ユニットＡは、保持部材２０、スクリーン２６、第１ハウジング４１、光学系１１及びプロジェクタ１０を備える。第２ユニットＢは、反射器５０、６０及び第２ハウジング７１を備える。

第１ハウジング４１は、図２に示すように、不透明なポリプロピレン等の樹脂からなり、プロジェクタ１０、光学系１１等を収容する。第１ハウジング４１は、ベース板４１ｂと、ベース板４１ｂの外周に嵌合するドーム状のカバー部４１ｃと、を備える。ベース板４１ｂは、略長方形板状に形成され、図２では簡略的に示しているが、正確には、その下面にプロジェクタ１０及び光学系１１が固定されている。ベース板４１ｂには、プロジェクタ１０からの表示光Ｌが通過する開口部４１ａが形成されている。開口部４１ａは、例えば、長方形形状に形成され、図２に示すように、第１ユニットＡの内部空間から第２ユニットＢの内部空間へと連通している。第１ハウジング４１の開口部４１ａは、図４に示すように、スクリーン２６が表示光Ｌを受ける照射範囲２７より大きいサイズ及び位置に形成されている。なお、図５を参照しつつ後述するように、照射範囲２７はヘッドアップディスプレイ装置２の機種によって位置及び大きさが異なるが、第１ハウジング４１の開口部４１ａは、各機種のうち最大の照射範囲より大きいサイズに形成されている。これにより、各機種において、同一の第１ハウジング４１を使用可能となる。

図２に示すように、プロジェクタ１０は、例えば、フィールドシーケンシャル方式によって表示光Ｌを生成し、生成した表示光Ｌを光学系１１に向けて照射する。光学系１１は、図２では簡略的に示しているが、正確には、一対の平面鏡から構成される。平面鏡の一方は、プロジェクタ１０からの表示光Ｌを平面鏡の他方に向けて反射する。平面鏡の他方は、平面鏡の一方からの表示光Ｌを、開口部４１ａを通過させるように反射する。

保持部材２０は、図３に示すように、遮光性のある樹脂により形成されるとともに、それぞれ別体で形成される基礎部２１及び枠蓋部２２を備える。
基礎部２１は、略長方形の板枠状をなすフランジ部２１ａと、フランジ部２１ａの内周に連結される長方形筒状の筒部２１ｂと、を備える。フランジ部２１ａには、複数の貫通孔２１ｃが形成されている。これら貫通孔２１ｃにねじ（図示略）を挿通して第１ハウジング４１に固定することで、フランジ部２１ａ、ひいては保持部材２０が第１ハウジング４１の開口部４１ａの周囲に固定される。

筒部２１ｂは、その基端側がフランジ部２１ａに連結されるとともに、その先端側に長方形の枠状の端面２１ｄを備える。筒部２１ｂの端面２１ｄは、フランジ部２１ａに対して傾斜した角度をなす。また、筒部２１ｂの端面２１ｄには、スクリーン２６より小さい面積の透過孔２１ｅと、透過孔２１ｅの周縁部に沿ってスクリーン２６の外周が嵌まる凹部２１ｆとが形成されている。また、筒部２１ｂの端面２１ｄにおける凹部２１ｆよりも上方には、一対の嵌合穴２１ｇが形成されている。一対の嵌合穴２１ｇは、筒部２１ｂの端面２１ｄの角部に対応して位置している。

枠蓋部２２は、長方形の枠状をなし、筒部２１ｂの端面２１ｄに嵌まる。具体的には、枠蓋部２２における筒部２１ｂ側の端面には、筒部２１ｂの嵌合穴２１ｇに嵌合する一対の嵌合凸部２２ａが設けられている。筒部２１ｂの凹部２１ｆにスクリーン２６が嵌まった状態において、枠蓋部２２の嵌合凸部２２ａが筒部２１ｂの嵌合穴２１ｇに嵌め込まれることで、スクリーン２６は、筒部２１ｂ及び枠蓋部２２の間で挟まれて保持される。このとき、スクリーン２６は、保持部材２０により表示光Ｌに略直交した姿勢で保持される。

スクリーン２６は、図３に示すように、長方形の板状で形成される。スクリーン２６は、プロジェクタ１０の光学系１１からの表示光Ｌを一面側で受けて、その表示光Ｌを他面側に透過させて、他面にて結像する。具体的には、スクリーン２６は、図４に示すように、表示光Ｌを受けて結像する基板２６ａと、基板２６ａに積層される遮光層２６ｂと、を備える。

基板２６ａは、例えば、乳白色からなる長方形の拡散板（透過型スクリーン板）からなり、プロジェクタ１０からの表示光Ｌを透過及び拡散することで表示光Ｌに応じた画像を結像する。遮光層２６ｂは、基板２６ａにおける開口部４１ａと対向する面の反対側の面（平面鏡５１に対向する面）に積層されている。遮光層２６ｂは、遮光性のある黒色又は灰色で形成されている。また、遮光層２６ｂは反射層であってもよい。

遮光層２６ｂは、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、基板２６ａの厚さ方向から見て、スクリーン２６が表示光Ｌを受ける照射範囲２７を囲むように略長方形枠状に形成されている。すなわち、スクリーン２６において、遮光層２６ｂは照射範囲２７を除く範囲の全域に形成されている。本実施形態では、遮光層２６ｂは、基板２６ａ上に印刷により形成され、黒色又は灰色のインク等からなる印刷層である。また、遮光層２６ｂは、シルバー等の反射性のインク等からなる印刷層であってもよい。照射範囲２７は、上記背景技術でも説明したように、ヘッドアップディスプレイ装置２の機種によって位置及び大きさが異なる。例えば、図６（ｂ）に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置２の所定の機種における第２照射範囲２７Ｂは、台形形状からなるとともに、スクリーン２６の中心に位置する。また、ヘッドアップディスプレイ装置２の他の機種における第１照射範囲２７Ａは、図６（ａ）に示すように、第２照射範囲２７Ｂより小さいサイズの台形形状からなるとともに、スクリーン２６の中心から図中の右下にずれている。このように、スクリーン２６の厚さ方向から見た各照射範囲２７Ａ，２７Ｂの位置及びサイズが異なるため、それに伴い遮光層２６ｂの位置及びサイズが異なるように形成される。

図２に示すように、反射器５０は、平面鏡５１及び支持部材５２を有している。平面鏡５１は、その表面が入射する表示光Ｌの方向に垂直な方向より略４５°後ろに傾斜して配置される。平面鏡５１は、入射する表示光Ｌを入射方向に対し垂直に、すなわち凹面鏡６１の方向に反射させる。支持部材５２は、第２ハウジング７１に固定されており、平面鏡５１を保持する。

反射器６０は、凹面鏡６１、ミラーホルダー６２、ステッピングモータ６３及び支持部材６４を有している。凹面鏡６１は、例えばポリカーボネート等の樹脂に、例えばアルミニウム等の金属を蒸着させ、反射面６１ａを形成したものである。反射面６１ａは凹面となっており、平面鏡５１にて反射された表示光Ｌを受ける。また、凹面鏡６１は、平面鏡５１から反射された表示光Ｌを拡大して反射して虚像Ｖを生成する。凹面鏡６１は、ミラーホルダー６２に例えば両面粘着テープ等により接着されている。ミラーホルダー６２は、ＡＢＳ等の樹脂からなるものであり、歯車部６５及び軸部６６が一体に形成されている。

ステッピングモータ６３の回動軸には歯車６７が取付けられており、この歯車６７は、ミラーホルダー６２の歯車部６５と噛合する。凹面鏡６１はミラーホルダー６２と共に回動可能な状態で支持されており、ステッピングモータ６３により凹面鏡６１を回動させることができ、これにより表示光Ｌの投射方向を調整することができる。車両運転者４は、図示しない押ボタンスイッチ等の入力装置により操作することで、表示光Ｌが目の位置に反射され虚像Ｖが視認可能となるように、凹面鏡６１の角度を調整する。

第２ハウジング７１は、不透明なポリプロピレン等の樹脂からなり、反射器５０、６０を収容する。第２ハウジング７１の上面には、表示光Ｌが出射する開口部７１ａが形成されている。この開口部７１ａには、透光性カバー７２が貼着されている。透光性カバー７２は、ポリカーボネート等の透明樹脂からなるものであり、湾曲形状になっている。

第２ハウジング７１には開口部７１ａから入射する太陽光等の外光を遮断するため遮光壁７１ｂが設けられる。遮光壁７１ｂは平板形状になっており、光を透過しない材質からなる。また、遮光壁７１ｂは、第２ハウジング７１の上部から斜めに垂下するように、かつ、垂下する面が開口部７１ａとスクリーン２６の間に位置する。これにより、遮光壁７１ｂが開口部７１ａを通った外光を受けることで、その外光がスクリーン２６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）を抑制する。

本実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置２は、表示光Ｌを出射するプロジェクタ１０と、プロジェクタ１０を収容する箱状に形成され、周壁の一部に表示光Ｌが通過する開口部４１ａを有する第１ハウジング４１と、プロジェクタ１０からの表示光Ｌを受けて結像するスクリーン２６と、スクリーン２６を開口部４１ａに対向する位置に保持する保持部材２０と、を備える。スクリーン２６は、板状であり、一面側（開口部４１ａ側の面）に入射した表示光Ｌを結像し、他面側（平面鏡５１側の面）へ透過させる基板２６ａと、基板２６ａにおける表示光Ｌが照射される照射範囲２７の外周を囲むように基板２６ａに積層され、光を遮る遮光層２６ｂと、を備える。開口部４１ａは、表示光Ｌの光軸方向から見て、照射範囲２７を含むように照射範囲２７より大きく形成される。
この構成によれば、開口部４１ａを介した第１ハウジング４１内への外光の侵入を抑制するため、スクリーン２６には照射範囲２７の外周を囲むように遮光層２６ｂが形成される。よって、第１ハウジング４１の開口部４１ａは表示光Ｌを全て通過可能に形成されればよく、上記背景技術に記載のように、ヘッドアップディスプレイ装置２の機種毎に、ハウジングの開口部を照射範囲に合わせた位置及び大きさに変更する必要がない。従って、ヘッドアップディスプレイ装置２の機種に合わせてスクリーン２６の遮光層２６ｂのみを変更するだけでよく、複数の機種間で同一の第１ハウジング４１を使用することができる。このため、第１ハウジング４１の汎用性を向上させることができる。
また、同様に、機種毎に照射範囲２７に合わせて保持部材２０を形状変更する必要がない。このため、保持部材２０の汎用性も向上させることができる。
さらに、保持部材２０及び第１ハウジング４１の汎用性が高まることで、機種毎に保持部材２０及び第１ハウジング４１を製造する場合に比べて、それらの維持管理も容易となり、また、製造効率も向上する。
また、遮光層２６ｂは、照射範囲２７との間に隙間なく形成されることで、照射範囲２７の外周と遮光層２６ｂの内周とが２重の枠の像となって虚像Ｖに映ることが抑制される。よって、ヘッドアップディスプレイ装置２の表示品位を向上させることができる。

本実施形態では、遮光層２６ｂは、印刷により形成される印刷層である。
この構成によれば、スクリーン２６上に、簡単に遮光層２６ｂを形成することができる。
また、スクリーン２６における遮光層２６ｂの形成範囲を容易に変更することができる。

本実施形態では、保持部材２０は、第１ハウジング４１の外側において開口部４１ａに対向する位置にスクリーン２６を保持する。
この構成によれば、太陽光等の外光がスクリーン２６の遮光層２６ｂによって遮光されて、第１ハウジング４１の開口部４１ａに到達することが抑制される。よって、外光の侵入により、虚像Ｖに開口部４１ａが映り込むことが抑制される。

本実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置２は、車両に搭載されるとともに、スクリーン２６からの表示光をフロントガラス３に向けて反射する凹面鏡６１を備える。
この構成によれば、搭載される車両の車種毎にヘッドアップディスプレイ装置２の構成、具体的には照射範囲２７が異なる場合であっても、上述のように、スクリーン２６における遮光層２６ｂの形成範囲を変更するだけで、全ての車種に同一の第１ハウジング４１及び保持部材２０を使用することができる。

なお、本実施形態においては、スクリーン２６は保持部材２０を介して第１ハウジング４１の外側に配設したものであるが、スクリーン２６は、光路上における光学系１１と平面鏡５１の間に配置されていればよく、例えば、第１ハウジング４１の内部に配置されてもよい。

また、本実施形態においては、スクリーン２６の遮光層２６ｂは印刷により形成されていたが、塗装により形成されてもよい。この場合、遮光層２６ｂは塗料により形成される。

本実施形態においては、遮光層２６ｂは、基板２６ａにおける開口部４１ａに対向する面と反対側の面に形成されていたが、基板２６ａにおける開口部４１ａに対向する面に形成されていてもよい。

本実施形態においては、プロジェクタ１０とスクリーン２６との間に一対の平面鏡からなる光学系１１が設けられていたが、光学系１１における平面鏡の数はこれに限らず、所望の光路長を実現するために１つ又は３つ以上であってもよい。また、光学系１１を省略してもよい。

本実施形態においては、投射部材はフロントガラス３であったが、専用のコンバイナであってもよい。

本実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置２は車両に搭載されていたが、車両以外の船舶、飛行機等に搭載されていてもよい。

本実施形態においては、表示装置はヘッドアップディスプレイ装置２であったが、これに限らず、例えば、スクリーン２６を直視する直視型の表示装置であってもよい。この場合、表示装置は、第２ユニットＢは省略され、第１ユニットＡのみで構成される。

本実施形態は例示的なものであり、本発明は上記実施形態に限定されない。

１：ダッシュボード、２：ヘッドアップディスプレイ装置、３：フロントガラス、４：車両運転者、１０：プロジェクタ、１１：光学系、５１：平面鏡、２０：保持部材、２１：基礎部、２１ａ：フランジ部、２１ｂ：筒部、２１ｃ：貫通孔、２１ｄ：端面、２１ｅ：透過孔、２１ｆ：凹部、２１ｇ：嵌合穴、２２：枠蓋部、２２ａ：嵌合凸部、２６：スクリーン、２６ａ：基板、２６ｂ：遮光層、２７：照射範囲、２７Ａ：第1照射範囲、２７Ｂ：第２照射範囲、４１：第１ハウジング、７１：第２ハウジング、４１ａ、７１ａ：開口部、４１ｂ：ベース板、４１ｃ：カバー部、５０、６０：反射器、５２、６４：支持部材、６１：凹面鏡、６１ａ：反射面、６２：ミラーホルダー、６３：ステッピングモータ、６５：歯車部、６６：軸部、６７：歯車、７１ｂ：遮光壁、７２：透光性カバー、Ａ：第１ユニット、Ｂ：第２ユニット、Ｌ：表示光、Ｖ：虚像

Claims (4)

1. 表示光を出射するプロジェクタと、
   前記プロジェクタを収容する箱状に形成され、周壁の一部に前記表示光が通過する開口部を有するハウジングと、
   前記プロジェクタからの前記表示光を受けて結像するスクリーンと、
   前記スクリーンを前記開口部に対向する位置に保持する保持部材と、を備え、
   前記スクリーンは、
   板状であり、一面側に入射した前記表示光を他面側へ透過させて前記他面にて結像する基板と、
   前記基板における前記表示光が照射される照射範囲の外周を囲むように前記基板に積層され、光を遮る遮光層と、を備え、
   前記開口部は、前記表示光の光軸方向から見て、前記照射範囲を含むように前記照射範囲より大きく形成される、
   表示装置。
2. 前記遮光層は印刷層である、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記保持部材は、前記ハウジングの外側において前記開口部に対向する位置に前記スクリーンを保持する、
   請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記表示装置は、車両に搭載されるとともに、
   さらに、前記スクリーンを経た前記表示光を投射部材に向けて反射する凹面鏡を備えた、
   請求項１から３の何れか１項に記載の表示装置。

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