JP2019139128A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】虚像の表示面に孔が映り込むことを抑制できるヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置は、表示部と、表示部からの表示光を反射するミラーユニット30と、ミラーユニット30を回転させるミラー駆動ユニット40と、ミラーユニット30が位置する光路空間S1とミラー駆動ユニット40が収容される収容空間S2とを区切り、第1孔66aが形成される第1遮光部65aと、を備える。ミラーユニット30の凹面鏡ホルダ35は、第1孔66aに向かって延び、凹面鏡31の裏面31bよりも裏側に位置し、ミラー駆動ユニット40からの外力により凹面鏡ホルダ35を回転させる被押圧部38を備える。第1孔66aは、凹面鏡31の第1遮光部65aに近い第1端点P1が最も裏側に位置するパーキング位置Paにミラーユニット30を回転させたときの第1端点P1よりも裏側に形成される。【選択図】図5

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
従来から、実像に重畳するように虚像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。特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、虚像を表す表示光を出射する表示部と、下方に向けて延びるアーム部を含み、表示部からの表示光を投射部材に向けて反射させる凹面鏡と、このアーム部を押すことにより凹面鏡の角度を変化させる駆動手段と、を備える。
特開2017−203898号公報
一般的に、ヘッドアップディスプレイ装置は、凹面鏡が配置される第1空間と駆動手段及び回路基板等が配置される第2空間を区切る遮光部材を備える。この場合、上記特許文献1に記載のアーム部は遮光部材に形成される孔に向かって延びる。これにより、第2空間に位置する駆動手段は、第1空間に位置する凹面鏡を回転可能となる。
しかしながら、この構成においては、上記孔が上記第1空間に向けて露出するおそれがある。この場合、太陽光等の外光が上記第1空間内に侵入することに伴い生じる迷光が上記孔に到達するおそれがあり、これにより虚像の表示面に上記孔が映り込むおそれがある。
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、虚像の表示面に孔が映り込むことを抑制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。
上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
表示光を出射する表示部と、前記表示部からの前記表示光を投射部材に向けて反射するミラーユニットと、前記ミラーユニットを回転軸を中心に回転させるミラー駆動ユニットと、を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記ヘッドアップディスプレイ装置は、前記ミラーユニットが位置する光路空間と前記ミラー駆動ユニットが収容される収容空間とを区切り、孔が形成される第1遮光部を備え、
前記ミラーユニットは、
前記表示光を反射する鏡面を含む凹面鏡と、
前記凹面鏡を前記凹面鏡の裏面から保持する凹面鏡ホルダと、を備え、
前記凹面鏡ホルダは、前記回転軸に交わる方向に前記第1遮光部の前記孔に向かって延び、前記凹面鏡の前記裏面よりも裏側に位置し、前記ミラー駆動ユニットから外力を受けることにより前記凹面鏡ホルダを前記回転軸を中心に回転させる被押圧部を備え、
前記孔は、前記凹面鏡における前記第1遮光部に近い第1端点が最も裏側に位置する所定位置に前記ミラーユニットを回転させたときの前記凹面鏡の前記第1端点よりも裏側に形成される。
本発明によれば、ヘッドアップディスプレイ装置において、虚像の表示面に孔が映り込むことを抑制できる。
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が搭載された車両の模式図である。 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構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る下ケース及びミラー駆動ユニットの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るミラーユニットの背面側の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るミラーユニット及びミラー駆動ユニットの側面図である。 本発明の一実施形態に係る(a),(b)及び(c)はミラーユニットが回転する様子を示すミラーユニット及びミラー駆動ユニットの側面図である。 (a)は比較例に係るミラーユニット及びミラー駆動ユニットの側面図であり、(b)は本発明の一実施形態に係るミラーユニット及びミラー駆動ユニットの側面図である。
本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置100は、車両200のダッシュボード内に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置100は、車両200の投射部材の一例であるフロントガラス201に向けて像を表す表示光Lを出射する。表示光Lはフロントガラス201で反射して視認者1(主に車両200の運転者)に到達する。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置100は、フロントガラス201を介して見える実景に重畳するように表示面Aに虚像Vを表示する。
図2に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置100は、表示部10と、折り返しミラー部材20と、ミラーユニット30と、ミラー駆動ユニット40と、筐体60と、制御部70と、を備える。
表示部10は、制御部70による制御のもと、像を表す表示光Lを出射する出射面10aを備える。表示部10は、何れも図示しない光源及び液晶表示パネルを備える。
折り返しミラー部材20は、例えば平面鏡により構成され、表示部10が出射した表示光Lをミラーユニット30に向けて反射させる。折り返しミラー部材20は、例えば、ポリカーボネート等の樹脂からなる基材にアルミニウムが積層されてなる。
次に、ミラーユニット30の構成について説明する。以下の説明では、ミラーユニット30を正面から見たときの方向に基づき、左右、上下、表裏が規定されている。図3〜図7においては、左はLfと略記され、右はRtと略記され、上はUpと略記され、下はDnと略記され、表はFrと略記され、裏はBkと略記される。また、左右方向はX方向と一致し、上下方向はY方向と一致し、表裏方向はZ方向に一致する。
ミラーユニット30は、表示部10から出射され、折り返しミラー部材20で反射した表示光Lをフロントガラス201に向けて拡大させつつ反射させる。ミラーユニット30は、図2の紙面垂直方向に延びる回転軸Axを中心に回転可能に構成されている。
図4に示すように、ミラーユニット30は、表示光Lを反射させる凹面鏡31と、凹面鏡31を保持する凹面鏡ホルダ35と、を備える。
凹面鏡31は、X方向に長い略長方形の板状に形成され、X方向に沿って湾曲している。具体的には、凹面鏡31は、所定の曲率を有する凹状の曲面を含む合成樹脂製の基材と、その基材の曲面上に蒸着されるアルミニウム等の金属製の鏡面31aとを備える。
凹面鏡ホルダ35は、合成樹脂により形成され、凹面鏡31をその裏面31bから保持しつつ、X方向に延びる回転軸Axに沿って回転可能に支持される。詳しくは、凹面鏡ホルダ35は、本体部34と、一対の回転軸部39a,39bと、被押圧部38と、を備える。
本体部34は、凹面鏡31の裏面31bに沿う枠状をなす。
一対の回転軸部39a,39bは、本体部34の左右方向の両側から回転軸Axに沿って延びる円柱状をなす。一対の回転軸部39a,39bは凹面鏡31の裏面31bに対向して位置する。一対の回転軸部39a,39bは軸回転可能に支持される。
被押圧部38は、本体部34から回転軸Axに直交するY方向に後述する第1遮光部65aの第1孔66aに向かって延びる長方形板状をなす。被押圧部38は、その厚さ方向がZ方向に一致する向きをなし、本体部34の下側であって、X方向の中央に位置する。図5に示すように、被押圧部38は、凹面鏡31の裏面31bよりも裏側(図5の左側)に位置し、Z方向から見て鏡面31aの下端側の中央部と重なるように位置する。
図5に示すように、ミラー駆動ユニット40は、ミラーユニット30を回転させる機能を有する。詳しくは、ミラー駆動ユニット40は、モータ41と、変換機構42と、を備える。
モータ41は、例えば、ステッピングモータからなり、制御部70の制御のもと駆動する。変換機構42は、モータ41の回転運動を直線運動に変換する機構であり、後述するように、第1遮光部65aの第1孔66aから光路空間S1に露出するように収容空間S2に設けられている。
詳しくは、変換機構42は、外周にねじが切られたねじ軸42aと、ねじ軸42aの外周に一部が螺合された可動部42bと、可動部42bの移動を案内するガイドシャフト42cと、ねじ軸42aを軸回転可能に支持する支持体42dと、を備える。
支持体42dは、上方へ向けて開口する略U字状の金具により構成され、後述するカバー63に固定されている。支持体42dにおけるZ方向に対向する一対の壁部42c1,42c2間には、ねじ軸42aが回転可能に支持されるとともに、ガイドシャフト42cが固定的に支持されている。壁部42c1の裏面には、モータ41が固定されている。
可動部42bには、ねじ軸42aが螺合するようにZ方向に延びるねじ孔が形成される。これにより、モータ41の駆動に伴いねじ軸42aが軸回転することで、可動部42bはねじ軸42aに沿ってZ方向に移動する。また、可動部42bは、ミラーユニット30の被押圧部38をその厚さ方向から保持する保持部42b1を備える。
図2に示すように、筐体60は、非透光性樹脂材料又は金属材料で形成されるとともに、中空の略直方体をなす。筐体60内には、ヘッドアップディスプレイ装置100の各構成が収納されている。
詳しくは、筐体60は、上ケース61と、上ケース61が装着される下ケース65と、下ケース65に装着されるカバー63と、を備える。
上ケース61は、下ケース65の蓋として機能し、長方形枠状に形成されている。上ケース61には、フロントガラス201に対向する位置に開口部61aが形成されている。上ケース61は、開口部61aを塞ぐ湾曲板状の窓部50を備える。この窓部50は、表示光Lが通過するアクリルなどの透光性樹脂材料からなる。
上ケース61は、光路空間S1内において上ケース61の開口部61aの縁部からミラーユニット30に向けて延び出す板状の第2遮光部61bを備える。第2遮光部61bは、太陽光等の外光が表示光Lの光路に侵入することを抑制する。第2遮光部61bは、下方向に向かうにつれて鏡面31aに近づくように傾斜する。
下ケース65は、上方に向けて開口した箱状をなす。下ケース65内にはミラーユニット30と折り返しミラー部材20が収容される。下ケース65の上部には上ケース61が装着される。これにより、下ケース65は上ケース61とともに光路空間S1を形成する。
また、下ケース65には、その外側底面にミラー駆動ユニット40、制御部70及び表示部10が設けられる。カバー63は、ミラー駆動ユニット40、制御部70及び表示部10を外部から隠すように下ケース65の外面に装着される。すなわち、カバー63は下ケース65とともにミラー駆動ユニット40、制御部70及び表示部10を収容する収容空間S2を形成する。
図3に示すように、下ケース65は、下ケース65の底板である第1遮光部65aと、凹面鏡ホルダ35の回転軸部39a,39bを回転可能に収容する軸受凹部67a,67bと、を備える。
軸受凹部67a,67bは、回転軸部39a,39bに対応するX方向に延びる円柱状の凹部として形成される。
第1遮光部65aには、第1孔66a及び第2孔66bが形成されている。
第2孔66bは、光路空間S1から見て、表示部10の出射面10aを露出させるように形成される。
第1孔66aは、光路空間S1から見て、変換機構42を露出させるように形成される。第1孔66aには凹面鏡ホルダ35の被押圧部38が挿通する。
図5に示すように、第1孔66aは、ミラーユニット30がパーキング位置Paに位置するとき、凹面鏡31の第1端点P1よりも裏側に位置するように形成される。パーキング位置Paは、凹面鏡31における第1遮光部65a側の第1端点P1がZ方向において最も裏側に位置する所定位置に相当する。第1端点P1は、凹面鏡31の下面における表側の縁部に位置する。また、第1孔66aは、第2遮光部61bにおける第1遮光部65a側の第2端点P2とミラーユニット30がパーキング位置Paに位置するときの凹面鏡31の第1端点P1を結ぶ仮想的な直線Laが第1遮光部65aに交わる交点P3よりも裏側に形成される。
第1孔66aは、Z方向に長い長方形状をなす。第1孔66aは、X方向において可動部42bのX方向の幅より大きく形成され、Z方向において可動部42bのZ方向の可動範囲より大きく形成される。
より詳細には、図3に示すように、下ケース65の第1遮光部65aは段差状に形成される段差部65bを備え、第1孔66aは段差部65bにわたって形成される。段差部65bは、Z方向に延びる上側板部65cと、上側板部65cよりも表側かつ下方に位置するZ方向に延びる下側板部65dと、上側板部65c及び下側板部65dを連結するようにY方向に延びる連結板部65eと、を備える。図5に示すように、上側板部65cの下面にはモータ41が配置され、ねじ軸42aは下側板部65dと略同一の高さに配置される。このように、段差部65bにミラー駆動ユニット40が設けられることにより、可動部42bの位置を被押圧部38及び回転軸Axに近づけることができる。これにより、可動部42bの単位移動距離に対するミラーユニット30の回転角度量を大きくすることができる。このため、所望の角度量だけミラーユニット30を回転させるのに必要となる可動部42bの移動距離が少なくて済み、ひいては第1孔66aのZ方向の長さが小さくて済む。
次に、図6(a),(b)及び(c)に沿って、ミラーユニット30及びミラー駆動ユニット40の作用について説明する。
ミラーユニット30は、ミラー駆動ユニット40により図6(a)に示すパーキング位置Paと図6(b)及び(c)に示す表示位置Pb,Pcの間で回転する。
ミラーユニット30は、光路空間S1内に侵入した太陽光が鏡面31aに反射したときに、その反射光が出射面10aに向かない角度の位置をパーキング位置Paとする。このパーキング位置Paにあるときは、表示光Lは視認者1に到達しない。本実施形態では、ミラーユニット30は、パーキング位置Paにあるとき、Y方向に沿った角度に位置する。また、可動部42bは、ミラーユニット30がパーキング位置Paにあるとき、ねじ軸42aにおける凹面鏡31の裏面31bから遠い位置に存在する。
ミラーユニット30は、図6(a)に示すパーキング位置Paから、凹面鏡31の第1端点P1が表側に進むように回転軸Axを中心に回転することにより図6(b)及び(c)に示す表示位置Pb,Pcに到達する。この際、可動部42bは、ねじ軸42aに沿って凹面鏡31の裏面31bに近づくように移動する。ミラーユニット30の位置は、虚像Vを表示する際、2つの表示位置Pb,Pcの間で調整される。よって、ミラーユニット30は、2つの表示位置Pb,Pcの間の位置にあるとき、折り返しミラー部材20からの表示光Lをフロントガラス201に向けて反射する。
制御部70は、車両200のイグニッション電源又はアクセサリ電源がオンされたとき、ミラー駆動ユニット40を介して、ミラーユニット30をパーキング位置Paから2つの表示位置Pb,Pcの間の位置へ移動させる。また、制御部70は、車両200のイグニッション電源又はアクセサリ電源がオフされたとき、ミラー駆動ユニット40を介して、ミラーユニット30を2つの表示位置Pb,Pcの間の位置からパーキング位置Paへ移動させる。ミラーユニット30の位置に関わらず、第1孔66aは、表示光Lの光路に対してミラーユニット30の鏡面31aにより隠される。
次に、図7(b)に示す本実施形態の構成について図7(a)に示す比較例に係る構成と比較しつつ説明する。
図7(a)に示すように、比較例に係るミラーユニット130は、本実施形態のミラーユニット30と異なり、鏡面131aよりも前側に位置する被押圧部138を備える。この比較例では、第1孔66aが光路空間S1(特に、光路空間S1のうち表示光Lの光路)に露出するため、太陽光が筐体60内に侵入することに伴い生じる迷光が第1孔66aに到達し、第1孔66aが虚像Vに映り込むおそれがある。
一方、本実施形態に係るミラーユニット30は、鏡面31aよりも裏側に位置する被押圧部38を備え、鏡面31aにより第1孔66aが光路空間S1(特に、光路空間S1のうち表示光Lの光路)から隠される。よって、迷光が第1孔66aに到達することが抑制される。よって、第1孔66aが虚像Vに映り込むことが抑制される。
図5に示すように、ミラーユニット30がパーキング位置Paにあるときであって迷光が直線Laに沿って第1孔66aに向けて進む場合、迷光が最も第1孔66aに近づき易い。しかし、この場合であっても、この迷光は、第1孔66aに到達せず、第1遮光部65aの交点P3に到達する。よって、ミラーユニット30がパーキング位置Paにある場合であっても、第1孔66aが虚像Vの表示面Aに映り込むことが抑制される。
(効果)
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)ヘッドアップディスプレイ装置100は、表示光Lを出射する表示部10と、表示部10からの表示光Lを投射部材の一例であるフロントガラス201に向けて反射するミラーユニット30と、ミラーユニット30を回転軸Axを中心に回転させるミラー駆動ユニット40と、を備える。ヘッドアップディスプレイ装置100は、ミラーユニット30が位置する光路空間S1とミラー駆動ユニット40が収容される収容空間S2とを区切り、第1孔66aが形成される第1遮光部65aを備える。ミラーユニット30は、表示光Lを反射する鏡面31aを含む凹面鏡31と、凹面鏡31を凹面鏡31の裏面31bから保持する凹面鏡ホルダ35と、を備える。凹面鏡ホルダ35は、回転軸Axに交わる方向に第1遮光部65aの第1孔66aに向かって延び、凹面鏡31の裏面31bよりも裏側に位置し、ミラー駆動ユニット40から外力を受けることにより凹面鏡ホルダ35を回転軸Axを中心に回転させる被押圧部38を備える。第1孔66aは、凹面鏡31における第1遮光部65aに近い第1端点P1が最も裏側に位置する所定位置であるパーキング位置Paにミラーユニット30を回転させたときの凹面鏡31の第1端点P1よりも裏側に形成される。
この構成によれば、第1孔66aは、表示光Lの光路に対してミラーユニット30の鏡面31aにより隠される。よって、光路空間S1に侵入した迷光が第1孔66aに到達することが抑制される。よって、第1孔66aが虚像Vの表示面Aに映り込むことが抑制される。
(2)ヘッドアップディスプレイ装置100は、ミラーユニット30、表示部10及びミラー駆動ユニット40が収容されるとともに、フロントガラス201に向かって開口する開口部61aが形成される筐体60を備える。筐体60は、第1遮光部65aと、開口部61aから外光が筐体60内に侵入することを抑制するように筐体60内の開口部61aの縁部からミラーユニット30に向かって延びる板状の第2遮光部61bと、を備える。第1孔66aは、第2遮光部61bにおける第1遮光部65aに近い第2端点P2とミラーユニット30がパーキング位置Paに位置するときの凹面鏡31の第1端点P1を結ぶ仮想的な直線Laが第1遮光部65aに交わる交点P3よりも裏側に形成される。
この構成によれば、第1孔66aは、表示光Lの光路に対してミラーユニット30の鏡面31aにより隠される。よって、光路空間S1に侵入した迷光が第1孔66aに到達することが抑制される。よって、第1孔66aが虚像Vの表示面Aに映り込むことが抑制される。
(変形例)
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
上記実施形態においては、第1遮光部65aには段差部65bが形成されていたが、段差部65bを省略してもよい。この場合、第1孔66aは、第1遮光部65aにおける平板状をなす部位に形成される。
上記実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置100は車両200に搭載されていたが、車両200以外の飛行機、船等の乗り物に搭載されてもよい。また、投射部材はフロントガラスに限られず、専用のコンバイナであってもよい。
上記実施形態における変換機構42の構成に限らず、変換機構はラック&ピニオン機構から構成されてもよい。また、モータ41に代えてソレノイドが設けられていてもよい。
上記実施形態における第2遮光部61bは省略されてもよい。
また、上記実施形態における折り返しミラー部材20は省略されてもよい。この場合、表示部10から出射される表示光Lは直接ミラーユニット30の鏡面31aに照射される。
10 表示部
10a 出射面
20 折り返しミラー部材
30 ミラーユニット
31 凹面鏡
31a 鏡面
31b 裏面
34 本体部
35 凹面鏡ホルダ
38 被押圧部
39a,39b 回転軸部
40 ミラー駆動ユニット
41 モータ
42 変換機構
42a ねじ軸
42b 可動部
42c ガイドシャフト
42d 支持体
50 窓部
60 筐体
61 上ケース
61a 開口部
61b 第2遮光部
63 カバー
65 下ケース
65a 第1遮光部
65b 段差部
66a 第1孔
66b 第2孔
67a,67b 軸受凹部
70 制御部
100 ヘッドアップディスプレイ装置
200 車両
201 フロントガラス
L 表示光
P1 第1端点
P2 第2端点
P3 交点
S1 光路空間
S2 収容空間
La 直線
Pa パーキング位置
Pb,Pc 表示位置
Ax 回転軸

Claims (2)

  1. 表示光を出射する表示部と、前記表示部からの前記表示光を投射部材に向けて反射するミラーユニットと、前記ミラーユニットを回転軸を中心に回転させるミラー駆動ユニットと、を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記ヘッドアップディスプレイ装置は、前記ミラーユニットが位置する光路空間と前記ミラー駆動ユニットが収容される収容空間とを区切り、孔が形成される第1遮光部を備え、
    前記ミラーユニットは、
    前記表示光を反射する鏡面を含む凹面鏡と、
    前記凹面鏡を前記凹面鏡の裏面から保持する凹面鏡ホルダと、を備え、
    前記凹面鏡ホルダは、前記回転軸に交わる方向に前記第1遮光部の前記孔に向かって延び、前記凹面鏡の前記裏面よりも裏側に位置し、前記ミラー駆動ユニットから外力を受けることにより前記凹面鏡ホルダを前記回転軸を中心に回転させる被押圧部を備え、
    前記孔は、前記凹面鏡における前記第1遮光部に近い第1端点が最も裏側に位置する所定位置に前記ミラーユニットを回転させたときの前記凹面鏡の前記第1端点よりも裏側に形成される、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 前記ヘッドアップディスプレイ装置は、前記ミラーユニット、前記表示部及び前記ミラー駆動ユニットが収容されるとともに、前記投射部材に向かって開口する開口部が形成される筐体を備え、
    前記筐体は、
    前記第1遮光部と、
    前記開口部から外光が前記筐体内に侵入することを抑制するように前記筐体内の前記開口部の縁部から前記ミラーユニットに向かって延びる板状の第2遮光部と、を備え、
    前記孔は、前記第2遮光部における前記第1遮光部に近い第2端点と前記ミラーユニットが前記所定位置に位置するときの前記凹面鏡の前記第1端点を結ぶ仮想的な直線が前記第1遮光部に交わる交点よりも裏側に形成される、
    請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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