JP2023050817A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】透光シートを固定しつつも、防塵性を向上したヘッドアップディスプレイを提供する。【解決手段】表示光Ｌを出力する表示装置２０と、透光性を有し、シート周縁６０ｃを有するシートからなる透光シート６０と、透光シート６０で覆われ透光シート６０を介して表示光Ｌを外部へ出射する開口５６と、開口５６の周縁に位置しシート周縁６０ｃを保持するシート保持部７０と、を有し、表示装置２０を収容するケース５０と、シート周縁６０ｃを覆い、透光シート６０をシート保持部７０に固定する固定枠８０と、を備え、固定枠８０は、固定ピン８４を有し、透光シート６０は、固定ピン８４を貫通させる貫通孔６２を有し、シート保持部７０は、固定ピン８４をケース５０に設けられる固定孔７３へ固定することにより、透光シート６０を固定枠８０との間に固定するヘッドアップディスプレイ。【選択図】図１

Description

本発明は、車両等に搭載されるヘッドアップディスプレイに関する。

ヘッドアップディスプレイは、表示装置で生成された画像を示す表示光を凹面鏡等の反射部材で反射させた後、ケースの開口から装置外部に出射する。出射された表示光は、フロントガラス等の透過反射部材を照射し、視認者に虚像を視認させる。

ケースの開口は、湾曲形状であり、透光性を有する透光シートにより覆われている。例えば、特許文献１においては、透光シートは、固定枠により固定されている。

国際公開２０２０－９０９２号公報

特許文献１のヘッドアップディスプレイにおいては、固定ピンが外部に露出していた。固定箇所が外部に露出することは、防塵性能を低下させる虞があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、透光シートを固定しつつも防塵性を向上したヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。

本発明に係るヘッドアップディスプレイは、上述した課題を解決するために、
表示光を出力する表示装置と、
透光性を有し、シート周縁を有するシートからなる透光シートと、
前記透光シートで覆われ前記透光シートを介して前記表示光を外部へ出射する開口と、前記開口の周縁に位置し前記シート周縁を保持するシート保持部と、を有し、前記表示装置を収容するケースと、
前記シート周縁を覆い、前記透光シートを前記シート保持部に固定する固定枠と、を備え、
前記固定枠は、固定ピンを有し、
前記透光シートは、前記固定ピンを貫通させる貫通孔を有し、
前記シート保持部は、前記固定ピンを前記ケースに設けられる固定孔へ固定することにより、前記透光シートを前記固定枠との間に固定する。

本発明に係るヘッドアップディスプレイにおいては、透光シート取付時における製造性を向上させることができる。

本発明に係るヘッドアップディスプレイの一実施形態であり、外観構成を説明する斜視図。 ヘッドアップディスプレイの内部構成を示す概略的な断面図。 上ケース、透光シートを特に示す分解斜視図。 固定枠を特に示す斜視図。 上ケース５１、透光シート６０、固定枠８０を特に示す拡大断面図。

本発明に係るヘッドアップディスプレイの実施形態を添付図面に基づいて説明する。本実施形態においては、本発明に係るヘッドアップディスプレイが自動車に搭載される例を用いて説明するが、自動二輪車、船舶、農業機械、建設機械等に搭載されるヘッドアップディスプレイにも適用することができる。

図１は、本発明に係るヘッドアップディスプレイの一実施形態であり、外観構成を説明する斜視図である。

図２は、ヘッドアップディスプレイ１の内部構成を示す概略的な断面図である。

ヘッドアップディスプレイ１（ＨＵＤ１）は、投射する表示光Ｌを透過反射部材である車両のフロントガラスで車両の視認者（運転者）の方向に反射させ、虚像（表示像）を視認者に視認させる。これにより、視認者は、風景と重畳された虚像を観察することができる。

ＨＵＤ１は、車両のインストルメントパネル内部に配置されている。図２に示すように、ＨＵＤ１は、表示装置２０と、平面鏡３０と、凹面鏡４０と、ケース５０と、を主に有している。

表示装置２０は、光源２１と、液晶表示素子２２と、を主に有している。表示装置２０は、表示光Ｌを出力する。光源２１は、配線基板２３に実装された発光ダイオードである。液晶表示素子２２は、ＴＦＴ型の液晶表示素子である。液晶表示素子２２は、光源２１からの照明光を透過して表示光Ｌを形成するように、光源２１の前方側（図示上方）に配置されている。すなわち、液晶表示素子２２は、素子駆動回路の制御に基づいて、光源２１から発せられる光により、数値や記号等の表示情報（例えば車両の速度やエンジン回転数）を表示する。表示装置２０は、表示光Ｌの出射側の面が平面鏡３０に対向し、表示光Ｌの光軸が平面鏡３０に交わるようにして、ケース５０内に固定され保持されている。

平面鏡３０（反射鏡）は、合成樹脂材料からなる基材と、蒸着等により基材の表面に形成された反射膜と、を有している。平面鏡３０は、表示装置２０から出力された表示光Ｌを凹面鏡４０に向けて反射する。

凹面鏡４０は、合成樹脂材料からなる基材と、蒸着等により基材の表面に形成された反射膜と、を有している。凹面鏡４０は、平面鏡３０が反射した表示光Ｌをフロントガラスに向けて更に反射する。凹面鏡４０は、拡大鏡としての機能を有し、表示画像を拡大してフロントガラスへ反射する。これにより、視認者は、表示装置２０が表示する表示画像を拡大した表示像を視認する。凹面鏡４０は、アクチュエータにより回転軸周りに回転する。アクチュエータは、凹面鏡４０を回転させることで凹面鏡４０の角度を調整し、表示光Ｌの照射位置を調整したり、外光が凹面鏡４０によって表示装置２０に向かうように反射されない角度に調整したりする。

ケース５０は、遮光性を有する合成樹脂（例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ、Polybutylene terephthalate））からなり、上ケース５１と、下ケース５２と、を有している。ケース５０は、上ケース５１と下ケース５２とを組み合わせることで箱体を形成し、表示装置２０、平面鏡３０、及び凹面鏡４０を主に収容する内部空間５５（図２）を有している。

上ケース５１は、フロントガラスに対向する部分に設けられた開口５６を有している。開口５６は、透光性を有する透光シート６０に覆われている。透光シート６０の上ケース５１に対する取付構造については、後述する。

下ケース５２は、表示装置２０、平面鏡３０、及び凹面鏡４０を取り付けるための構造を主に有している。

透光シート６０は、合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）からなる、平面的なシートである。透光シート６０は、シート周縁６０ｃ（図４）を有している。透光シート６０は、湾曲形状（曲面形状）に形成されて、シート周縁６０ｃを介して上ケース５１に取り付けられている。透光シート６０は、凹面鏡４０で反射された表示光Ｌが透過（通過）する透光性を有している。すなわち、透光シート６０で覆われた開口５６は、透光シート６０を介して、凹面鏡４０で反射された表示光Ｌを外部へ出射する。出射した表示光Ｌは、フロントガラスに投影され、これにより虚像が視認者に対して表示される。

なお、透光シート６０の湾曲形状は、透光シート６０で反射した外光が、フロントガラス上の表示光Ｌの照射領域に向わないように設計されている。

次に、透光シート６０の上ケース５１に対する取付構造について、詳細に説明する。

図３は、上ケース５１、透光シート６０を特に示す分解斜視図である。

図４は、固定枠８０を示す斜視図である。

図５は、上ケース５１、透光シート６０、固定枠８０を特に説明するための拡大図である。

上ケース５１の開口５６部分は、上ケース５１の外表面上において透光シート６０により覆われている。また、透光シート６０のシート周縁６０ｃは、固定枠８０により覆われている。なお、シート周縁６０ｃは、シート保持部７０と重なる領域と、固定枠８０により覆われる領域と、を少なくとも含んでいる。

上ケース５１は、開口５６の周縁に位置して、透光シート６０のシート周縁６０ｃを保持するための領域として、シート保持部７０を有している。シート保持部７０は、開口５６を区画する複数の辺としての４辺を有している。すなわち、シート保持部７０は、第１の方向である図３のＹ方向に沿って延びる対向する２つの辺７５と、Ｙ方向と直交する第２の方向としてのＸ方向に沿って延びる対向する２つの辺７６を有している。これら辺７５、７６は、開口周縁５６ｃから一定の幅を有している。シート保持部７０は、上ケース５１の上側（Ｚ方向）を向く表面５１ａに対して凸部となっており、この凸部は透光シート６０の形状に対応して形成されている。シート保持部７０は、固定孔７３を有している。

シート保持部７０は、各固定ピン８４に対応する位置に設けられており、固定ピン８４を貫通させる固定孔７３を有している。シート保持部７０は、図４に示すように、固定孔７３の周囲に凹部７３ａを有している。凹部７３ａは、溶着のために溶かされた固定ピン８４の先端８４ａが接合する箇所である。

固定孔７３は、固定ピン８４に対応する箇所に形成される。本開示では、固定孔７３は１６箇所に形成される。固定孔７３は、合計３つ以上形成される必要があり、基準固定孔、長穴固定孔を含む。

基準固定孔は、固定ピン８４とほぼ同じ径の孔であり、上ケース５１に対して固定枠８０の位置決めの基準となる固定孔である。なお、基準固定孔は、位置決めが可能でありながらも固定ピン８４を挿入できる程度の径であると良い。

長穴固定孔は、２つ以上形成され、基準固定孔へ向かう方向に対して長い長穴形状を成す。これにより、基準固定孔で位置が定まりつつも、固定枠８０が加熱や冷却した際の膨張や収縮が発生した場合であっても、無理な応力が発生せず、破損の虞を低減できる。

なお、基準固定孔と長穴固定孔以外の固定孔７３は、固定ピン８４の溶着による固定が行える程度であって、固定枠８０の膨張や収縮を妨げない程度、固定ピン８４の径より大きい径である固定孔であればよい。

係止部５３は、固定枠８０を上ケース５１に固定する際に、固定枠８０が固定孔７３により固定されるまでの間、平板状の透光シート６０を湾曲形状のシート保持部７０に合わせて仮固定する。すなわち、仮止めフック８６が係止部５３へ仮止めされると、透光シート６０は固定枠８０とシート保持部７０の間に仮固定される。係止部５３は、各辺７６の最も曲率が大きい箇所に設けられている。すなわち、係止部５３は透光シート６０の湾曲に対応した箇所に設けられている。

固定ピン８４は、透光シート６０及びシート保持部７０の対応するシート孔６２（貫通孔の一例）、固定孔７３を固定ピン８４が貫通した状態で透光シート６０及び固定枠８０がシート保持部７０に配置された後、溶着によりシート保持部７０と強固に接合される。固定ピン８４は、各辺７５、７６に４箇所ずつ、計１６箇所に設けられており、シート保持部７０に均等に設けられているのが好ましい。
なお、固定ピン８４は、固定孔７３へ固定される際に、固定箇所が装置の内部空間５５側に位置するように固定されることが望ましい。特許文献１に示される形態では、固定ピンを固定孔へ固定するべく溶着する際に、溶着箇所は外部へ露出する位置で溶着がなされていた。このように固定箇所が外部へ露出する位置になされると、何らかの原因で固定が不完全になされた場合に、塵埃や水がこの固定箇所から侵入しやすい。しかしながら、固定枠８０で覆われ、内部空間５５側の箇所で固定が行われる場合、防塵や防水のための構造を、装置の外界側に構成することが容易になり、ひいては防塵性の向上を達成できる。

透光シート６０は固定ピン８４に対応する構成として、シート孔６２を有している。

シート孔６２は、各固定ピン８４に対応する位置に設けられており、各固定ピン８４を貫通させる。シート孔６２は、固定ピン８４に対して一定の隙間を有するように形成されている。これにより、振動や熱膨張により固定ピン８４と透光シート６０（シート孔６２の周縁）とが干渉し、固定ピン８４が透光シート６０を歪ませることを低減できる。

固定枠８０は、遮光性を有する合成樹脂材料であり、上ケース５１よりも融点の低い樹脂（例えば黒色のポリプロピレン）からなる。固定枠８０は、シート周縁６０ｃを覆い、透光シート６０をシート保持部７０に固定する。また、固定枠８０は、シート保持部７０を視認者から遮蔽する機能も有する。固定枠８０は、本体８１と、外縁側脚８２と、内縁側脚８３と、第一の壁８５を有している。

本体８１は、湾曲形状のシート保持部７０に対応した枠形状を有している。

外縁側脚８２は、本体８１の外縁８１ｃ（外縁８１ｃ側）から本体８１の裏面８１ｂに対して略垂直に突出して延びている（略－Ｚ方向に延びている）。外縁側脚８２は、裏面８１ｂに対しては一条の凸部である。外縁側脚８２は、シート保持部７０の凸表面７０ａを超えてＺ軸下方へせりでており、第一の壁８５、第二の壁７３ｂ、とともに迷路構造を構成することで防塵及び防水している。これにより、外縁側脚８２は、塵埃や水分が開口５６よりＨＵＤ１の内側に入ることを低減できる。

内縁側脚８３は、本体８１の内縁８１ｄ側から本体８１の裏面８１ｂに対して略垂直に突出して延びている（略－Ｚ方向に延びている）。内縁側脚８３は、裏面８１ｂに対しては一条の凸部である。内縁側脚８３は、シート周縁６０ｃ（透光シート６０の表面６０ａにおけるシート周縁６０ｃ）に対して連続して線接触しており、内縁側脚８３よりも外縁８１ｃに対して防塵及び防水している。これにより、内縁側脚８３は、外縁側脚８２同様に、塵埃や水分が開口５６よりＨＵＤ１の内側に入ることを低減できる。また、内縁側脚８３は、本体８１の内縁８１ｄよりも外縁８１ｃ側に設けられている。これにより、車両の振動を受けてＨＵＤ１が振動し、内縁側脚８３と透光シート６０との摩擦により、樹脂の削り屑が生じてしまった場合であっても、透光シート６０の可視範囲であるシート周縁６０ｃよりも内側に、削り屑の影響を及ぼすことを低減できる。

第一の壁８５は、シート孔６２の周囲を囲むように設けられた凸部である。第一の壁８５は、シート孔６２の周囲を囲むように透光シート６０へ線接触し、これにより開口５６から塵埃、水が侵入することを防いでいる。また、第二の壁７３ｂは、シート孔６２からに挿通され、透光シート６０より高い壁状をなす。透光シート６０に対して上から接触する第一の壁８５と、透光シート６０に対して下方から突出する第二の壁７３ｂにより、固定孔７３と外界は隔てられており、固定孔７３から塵埃や水が侵入することを防いでいる。

仮止めフック８６は、係止部５３に係止されるフックである。仮止めフック８６は、組立時に、固定枠８０および透光シート６０をシート保持部７０へ載置した後、固定ピン８４を固定孔７３へ溶着するまでの間、固定枠８０が上ケース５１に対して位置がずれたり脱落しないように、固定枠８０及び透光シート６０を仮止めする。

次に、透光シート６０を上ケース５１に取り付ける際の手順について説明する。

まず、透光シート６０は、固定枠８０の固定ピン８４へシート孔６２が嵌るように装着する。なお、この際に透光シート６０が固定枠８０へ仮止めされるよう、固定ピン８４には仮止め用返し構造があると、作業性を向上することができる。仮止め用返し構造は、固定ピン８４のうち、湾曲していない辺７５に対応する箇所に設けられる固定ピンに、プッシュプルのような、一度シート孔６２を通過すると、その後透光シート６０が脱落しないように係止できる構造であると良い。これにより、透光シート６０は、シート保持部７０に湾曲形状を維持して仮固定される。

その後、又はほぼ同時に、透光シート６０が、固定枠８０へ装着された状態で、上ケース５１のシート保持部７０に置かれる。同時に、固定ピン８４は、シート保持部７０の固定孔７３に挿入され、上ケース５１を貫通する。これにより、透光シート６０は、上ケース５１及び固定枠８０に挟み込まれる。

この際、仮止めフック８６は、係止部５３へ係止される。この係止によって、固定枠８０及び透光シート６０は、上ケース５１から脱落することなく、仮止めされる。なお、仮止めフック８６と係止部５３は、透光シート６０の上ケース５１の凹状に凹んだ辺に対して嵌るように湾曲した箇所に対応して設けられることで、湾曲から復元しようとする力を効率的に抑え込むことができる。

その後、固定孔７３から突出する固定ピン８４の先端８４ａ部分がシート保持部７０の凹部７３ａに溶着されて、固定ピン８４及びシート保持部７０は接合される。このとき、上ケース５１は、固定ピン８４の材料よりも融点が高い材料からなるため、上ケース５１が溶着時に固定ピン８４とともに溶けることがない。上ケース５１は、固定ピン８４に対して固定されることにより、固定枠８０とともに透光シート６０を挟み込み、固定する。これにより、透光シート６０は、例えばＨＵＤ１内部方向（－Ｚ方向）の荷重を受けた場合に上ケース５１から脱落しないよう、上ケース５１上に確実に保持される。

このようなＨＵＤ１は、透光シート６０防塵性を向上させることができる。すなわち、固定ピンが装置外部に向かって露出するような構成の場合、外界からの塵埃や水が比較的容易に装置内部へ侵入しやすい。これに対して、本実施形態におけるＨＵＤ１は、固定枠８０に設けられる固定ピン８４が、上ケース５１（シート保持部７０）の固定孔７３を貫通し、装置の内部で溶着されることで、より防塵性や防水性を向上する構造を固定枠８０や上ケース５１に構成しやすくなり、ひいては防塵性の向上を達成することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、固定枠８０は、溶着以外の方法により固定されてもよい。例えば、オーリング等のパッキンを固定孔７３から突出した固定ピン８４の先端８４ａに圧入し、パッキンと上ケース５１（シート保持部７０）とで固定枠８０を挟み込むようにして、固定枠８０を固定してもよい。

１ ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）
２０ 表示装置
２１ 光源
２２ 液晶表示素子
２３ 配線基板
３０ 平面鏡
４０ 凹面鏡
５０ ケース
５１ 上ケース
５１ａ 表面
５２ 下ケース
５３ 係止部
５５ 内部空間
５６ 開口
５６ｃ 開口周縁
６０ 透光シート
６０ａ 表面
６０ｃ シート周縁
６２ シート孔（貫通穴の一例）
６２ａ 隙間
６３ 仮止め用切欠
７０ シート保持部
７０ａ 凸表面
７３ 固定孔
７３ａ 凹部
７３ｂ 第二の壁
８０ 固定枠
８１ 本体
８１ｂ 裏面
８１ｃ 外縁
８１ｄ 内縁
８２ 外縁側脚
８３ 内縁側脚
８４ 固定ピン
８５ 第一の壁
８６ 仮止めフック
Ｌ 表示光

Claims (5)

1. 表示光を出力する表示装置と、
   透光性を有し、シート周縁を有するシートからなる透光シートと、
   前記透光シートで覆われ前記透光シートを介して前記表示光を外部へ出射する開口と、前記開口の周縁に位置し前記シート周縁を保持するシート保持部と、を有し、前記表示装置を収容するケースと、
   前記シート周縁を覆い、前記透光シートを前記シート保持部に固定する固定枠と、を備え、
   前記固定枠は、固定ピンを有し、
   前記透光シートは、前記固定ピンを貫通させる貫通孔を有し、
   前記シート保持部は、前記固定ピンを前記ケースに設けられる固定孔へ固定することにより、前記透光シートを前記固定枠との間に固定する
   ヘッドアップディスプレイ。
2. 前記固定孔は、前記固定ピンを外部に露出しない箇所で固定する
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
3. 前記固定孔は、
   前記固定ピンと同じ径であり一つの基準固定孔と、
   前記基準固定孔へ向かう方向に長い二つ以上長穴固定孔と、
   を含む
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
4. 前記透光シートは、湾曲した状態で固定され、
   前記固定枠は、前記透光シートの湾曲に対応する箇所に設けられ、前記ケースへ係止される係止部を有する
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
5. 前記固定枠は、前記貫通孔の周囲に当接する第一の壁を有し、
   前記シート保持部は、前記貫通孔に挿通され、前記透光シートより高さが高い第二の壁を有する
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
   
   
   
   

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