JP5888003B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車、船舶をはじめとする移動体に搭載するのに適したヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
従来のヘッドアップディスプレイ装置は、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。この種のヘッドアップディスプレイ装置は、表示部材と、ミラーからなる反射部材と、コンバイナと、を備え、表示部材が出射する所定の情報を報知するための表示画像を表す光を反射部材（反射ミラー）によりコンバイナに向け反射させ、コンバイナにより前記表示画像を虚像としてユーザに視認させるものである。このようなヘッドアップディスプレイ装置は、例えば、車両のダッシュボード上に設けられており、主に運転者であるユーザに、前方風景に重ねるようにして車速、走行距離等の表示情報を報知するように構成している。
ところで、特許文献１などに記載のヘッドアップディスプレイ装置においては、コンバイナは車両のダッシュボード上の運転者から見える位置にヘッドアップディスプレイ装置のケースの上面側に設置され、表示部材と反射部材（反射ミラー）はヘッドアップディスプレイ装置のケース内部に収納されるように配置されている。この際、表示部材が出射する所定の情報を報知するための表示画像を表す光をケースに設けた開口部を介して反射部材（反射ミラー）によりコンバイナに向け反射させるようにしている。
従って、ヘッドアップディスプレイ装置のケースの外部から内部側にゴミ（塵埃）が入り込むことを防ぐといった目的として、ケースに設けられた開口部を透明なカバーガラス（透明カバー）で覆うことにしている。
しかしながら、透明なカバーガラス（透明カバー）によって覆うことにより、透明なカバーガラスに反射した外光が運転者の視線方向に向けて反射導光されることがあり、このため反射導光された外光によって眩惑してしまいコンバイナによる虚像表示（表示画像）が見づらくなってしまうという問題がある。この点を考慮するものとして、カバーガラス（透明カバー）の取付られている角度を任意に変更することによって外光による反射光が視線方向から逸れるようにすることも考えられているが、その外光による反射の向きに合わせて都度変更する必要があり、手間を要すものであった。
そこで本発明は、前記問題点を解消し、眩惑を避けることを第１の目的とし、塵埃の対策を施すことを第２の目的としたヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。
本発明は前述した課題を解決するため、請求項１では、表示画像を表す表示光を出射する表示部材と、前記表示部材を駆動するための駆動制御回路が搭載された回路基板と、前記表示部材が出射した表示光を全反射させる反射部材と、前記反射部材で反射した表示光が到達し、到達した表示光による前記表示画像を観察者側に反射することにより虚像にて表示させるハーフミラーからなるコンバイナと、前記表示部材と前記反射部材および前記回路基板とを内部に収納するとともに前記コンバイナを保持するケース体と、を備え、前記ケース体の上壁には、前記反射部材からの反射による表示光を前記コンバイナへと案内するための開口部が設けられ、前記表示部材の表示光が出射される前記表示部材の前面側に透光性を有する第１のカバー部材が配置され、前記反射部材の前面側に透光性を有する第２のカバー部材が配置されてなることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置である。
このように構成することによって、従来のようにカバーガラスに反射した外光が運転者の視線方向に向けて反射導光されることによって発生する眩惑といった問題を未然に防ぐことができるものであり、これによりコンバイナを介して虚像表示による表示画像を良好に視認することができる。
またヘッドアップディスプレイ装置のケース体の上壁に設けられた開口部を介して塵埃などが入り込んだとしても、表示部材の前面側および反射部材の前面側に第１、第２のカバー部材を配置することによって塵埃などが直接表示部材や反射部材に付着することを防ぐことができるため、表示部材と反射部材を傷めることもなく、塵埃の拭き取りなども良好に行うことができる。
またヘッドアップディスプレイ装置のケース体の上壁に設けられた開口部を介して塵埃などが入り込んだとしても、表示部材の前面側および反射部材の前面側に第１、第２のカバー部材を配置することによって塵埃などが直接表示部材や反射部材に付着することを防ぐことができるため、表示部材と反射部材を傷めることもなく、塵埃の拭き取りなども良好に行うことができる。
また請求項２では、前記ケース体の底壁には、前記開口部の下方側にて外部へと連通する開口孔部を設けて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である。
このように構成することによって、ヘッドアップディスプレイ装置のケース体の一部である上側のケーシングの上壁に設けられた開口部を介して塵埃などが入り込んだとしても、下側のケーシングの底壁に設けられた開口孔部から塵埃がケース体の外部へと排出する（落下させる）ことができ、これにより塵埃がケース体の内部に溜まってしまうという問題を未然に防ぐことができるものであり、また上側のケーシングに設けられた開口部に透明なカバーガラス（保護カバー）を覆うことなく形成することができる。
また請求項３では、前記ケース体の壁部には、前記開口孔部と連接する通気孔を設けてなることを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置である。
このように構成することによって、表示部材などから発生する熱を通気孔から開口孔部を介してケース体の外部へと放熱することができるものであり、ケース体内に収納された回路基板に実装された表示部材を駆動するための駆動制御回路などへの熱による影響を未然に防ぐことができる。
また請求項４では、前記表示部材の前面側に配置される前記第１のカバー部材は、下方に向かうに従い前記反射部材から離れるように鉛直方向に対して傾斜して配置され、前記反射部材の前面側に配置される第２のカバー部材は、下方に向かうに従い前記表示部材から離れるように鉛直方向に対して傾斜して配置され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である。
このように構成することによって、それぞれのカバー部材の傾斜による配置によって、外光がコンバイナなどを介して反射部材の前面側に配置された第２のカバー部材および第２のカバー部材を反射して第１のカバー部材へと外光が入光したとしても、それぞれのカバー部材の傾斜による配置によって、ケース体の下側に向けて反射されるため、視線方向へと向かう光線を防ぐことができる。
本発明では、表示画像を表す表示光を出射する表示部材と、前記表示部材を駆動するための駆動制御回路が搭載された回路基板と、前記表示部材が出射した表示光を全反射させる反射部材と、前記反射部材で反射した表示光が到達し、到達した表示光による前記表示画像を観察者側に反射することにより虚像にて表示させるハーフミラーからなるコンバイナと、前記表示部材と前記反射部材および前記回路基板とを内部に収納するとともに前記コンバイナを保持するケース体と、を備え、前記ケース体の上壁には、前記反射部材からの反射による表示光を前記コンバイナへと案内するための開口部を設けてなることにより、従来のようにカバーガラスに反射した外光が運転者の視線方向に向けて反射導光されることによって発生する眩惑といった問題を未然に防ぐことができるものであり、コンバイナを介して虚像表示による表示画像を良好に視認することができ、これにより第１の目的を達成できる。また塵埃がケース体の開口部を介して入り込んだとしてもケース体の底部に開口孔部を設けることによって塵埃が内部に溜まってしまうという問題を未然に防ぐことができるものであり、また表示部材の前面側および反射部材の前面側にカバー部材を配置することによって塵埃などが直接表示部材や反射部材に付着することを未然に防ぐことができるため、表示部材と反射部材を傷めることもなく、塵埃の拭き取りなども良好に行うことができ、第２の目的を達成できるものであり、これにより所期の目的を達成することができる。
以下、本発明を適用した第１の実施形態を添付図面（図１および図２）に基づいて説明する。
本発明の実施形態による車両用のヘッドアップディスプレイ装置の全体構造は、各図に示すように、表示画像を表す表示光Ｌを出射する表示部材１と、表示部材１を実装し、かつ表示部材１を駆動するための駆動制御回路が搭載された回路基板２と、表示部材１が出射した表示光Ｌが到達し、到達した表示光Ｌを全反射させる反射部材３と、反射部材３で反射した表示光Ｌが到達し、到達した表示光Ｌによる表示画像を観察者側に反射することにより虚像にて表示させるハーフミラーからなるコンバイナ４と、表示部材１と反射部材３および回路基板２とを内部に収納するとともにコンバイナ４を保持するケース体５と、から構成されている。
表示部材１は、車速、走行距離等の表示情報を報知するための表示画像を表す表示光Ｌを出射するものであり、例えば、液晶パネルとバックライト用光源から構成される透過型液晶ディスプレイ、またはバックライト光源を必要としないＬＥＤなどによる自発光型ディスプレイから構成されており、後述するケース体５内に収納されている。
回路基板２は、絶縁性の硬質性材料からなり、表示部材１を実装し、かつ表示部材１を駆動するための駆動制御回路（図示せず）が搭載され後述するケース体５内に収納保持されている。
反射部材３は、表示部材１の表示側、即ち表示光Ｌの出射側に位置し、到達した表示光Ｌをコンバイナ４に向けて反射させるものであり、例えば、一枚のミラーから構成されている。反射部材３は、その反射面が表示部材１の表示面と略対向するように配置されており、ケース体５内に収納固定されている。
この際、表示部材１が出射した表示光Ｌは、反射部材３に到達し、そして反射部材の前面側にて反射した表示光Ｌは、後述するケース体５の上壁に設けられた開口部５００を通過してコンバイナ４に向かうように構成されている。
コンバイナ４は、曲面を有する板状の合成樹脂製の基材からなり、その基材の表面には図示はしないが酸化チタン、酸化シリコンなどからなる蒸着膜が施され、この蒸着膜によってハーフミラーの機能を備える。
ケース体５は、上側ケーシング５１０と、下側ケーシング５２０と、から基本的に構成されており、上側ケーシング５１０の上壁箇所には前述したように開口部５００が形成されており、この上側ケーシング５１０と下側ケーシング５２０とを組み合わせることにより箱型形状となるように形成されている。この箱状のケース体５の内部に、表示部材１、回路基板２、反射部材３が収納されている。
上側ケーシング５１０の上壁箇所には、コンバイナ４が保持されており、これによりコンバイナ４は、上側ケーシング５１０の上壁部から上方に延出するように保持されている。
本実施形態にあっては、上側ケーシング５１０と下側ケーシング５２０との間に反射部材３を保持するためのホルダー５３０が配置され、上側ケーシング５１０の開口部５００の周りを覆いながら下側ケーシング５２０との間を繋ぐように枠状の周壁部５３１にて区画するように設けられている。この場合、ホルダー５３０の周壁部５３１には、表示部材１から出射する表示光Ｌが通過するための出射口５３２が形成されている。
また下側ケーシング５２０の底壁箇所には、開口部５００の下方側にて外部へと連通する開口孔部５０１が設けられている。なお、ホルダー５３０には、回路基板２に実装された表示部材１やその表示部材１を駆動するための駆動制御回路の電子部品から発生した熱が、熱に対して弱い電子部品などに影響を与えないようにするために通気孔５３３が設けられており、ヘッドアップディスプレイ装置の組み付け後において、上下のケーシング５１０，５２０に形成された開口部５００と開口孔部５０１とに連通するように設けられている。
このように構成された本実施形態にあっては、下側ケーシング５２０を基準として表示部材１を実装した回路基板２を組み付け、下側ケーシング５２０の一部を構成するホルダー５３０を反射部材３とともに下側ケーシング５２０に組み付け固定し、上側ケーシング５１０をコンバイナ４とともに下側ケーシング５２０に組み付け固定することによって全体のヘッドアップディスプレイ装置の組み付けが完了する。
本実施形態からなるヘッドアップディスプレイ装置においては、液晶パネルとバックライト用光源から構成される透過型液晶ディスプレイによる表示部材１から出射した表示画像を表す表示光Ｌが反射部材３にて全反射され、反射部材３で反射した表示光Ｌが上側ケーシング５１０に設けられた開口部５００を介してハーフミラーからなるコンバイナ４へと到達し、到達した表示光Ｌによる表示画像が観察者側に反射することによって虚像にて視認される。この際、ヘッドアップディスプレイ装置のケース体５（上側ケーシング５１０）に設けられた開口部５００に透明なカバーガラス（保護カバー）を覆うことなく形成することができることによって、従来のようにカバーガラスに反射した外光が運転者の視線方向に向けて反射導光されることによって発生する眩惑といった問題を未然に防ぐことができるものであり、これによりコンバイナ４を介して虚像表示による表示画像を良好に視認することができる。
またヘッドアップディスプレイ装置のケース体５の一部である上側ケーシング５１０の上壁に設けられた開口部５００を介して塵埃などが入り込んだとしても、下側ケーシング５２０の底壁に設けられた開口孔部５０１から塵埃がケース体５の外部へと排出する（落下させる）ことができ、これにより塵埃がケース体５の内部に溜まってしまうという問題を未然に防ぐことができる。
また下側ケーシング５２０の壁部には、開口孔部５０１と連接する通気孔５３３をホルダー５３０に設けてなることにより、表示部材１や発熱性の電子部品などから発生する熱を通気孔５３３から開口孔部５０１や開口部５００を介してケース体５の外部へと放熱することができるものであり、ケース体５内に収納された回路基板２に実装された表示部材１を駆動するための駆動制御回路などへの熱による影響を未然に防ぐことができる。
図３は、第２の実施形態を示すもので、前述した第１の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の全体構造である表示部材１と、表示部材１を実装し、かつ表示部材１を駆動するための駆動制御回路が搭載された回路基板２と、表示部材１が出射した表示光Ｌが到達し、到達した表示光Ｌを全反射させる反射部材３と、反射部材３で反射した表示光Ｌが到達し、到達した表示光Ｌによる表示画像を観察者側に反射することにより虚像にて表示させるハーフミラーからなるコンバイナ４と、表示部材１と反射部材３および回路基板２とを内部に収納するとともにコンバイナ４を保持するケース体５の基本的な構成については、ほぼ同様であるため説明は省略する。
ケース体５は、上側ケーシング５１０と、下側ケーシング５２０と、から基本的に構成されており、上側ケーシング５１０の上壁箇所には前述したように開口部５００が形成されており、この上側ケーシング５１０と下側ケーシング５２０とを組み合わせることにより箱型形状となるように形成されている。この箱状のケース体５の内部に、表示部材１、回路基板２、反射部材３が収納されるとともに、上側ケーシング５１０の上壁箇所には、コンバイナ４が保持されており、これによりコンバイナ４は、上側ケーシング５１０の上壁部から上方に延出するように保持されている。
また上側ケーシング５１０と下側ケーシング５２０との間に反射部材３を保持するためのホルダー５３０が配置され、上側ケーシング５１０の開口部５００の周りを覆いながら下側ケーシング５２０との間を繋ぐように枠状の周壁部５３１にて区画するように設けられている。この場合、ホルダー５３０の周壁部５３１には、表示部材１から出射する表示光Ｌが通過するための出射口５３２が形成されている。
本実施形態においては、表示部材１の表示光Ｌが出射される表示部材１の前面側、すなわちホルダー５３０の出射口５３２には、透光性を有する第１のカバー部材１００が配置されている。
この場合、表示部材１の前面側に配置される第１のカバー部材１００は、下方に向かうに従い反射部材３から離れるように鉛直方向に対して傾斜して配置するように設けている。
また、反射部材３の前面側も同様にして透光性の第２のカバー部材３００を配置している。この場合も同様にして、反射部材３の前面側に配置される第２のカバー部材３００は、下方に向かうに従い表示部材１から離れるように鉛直方向に対して傾斜して配置するように設けられている。
このように構成された第２の実施形態からなるヘッドアップディスプレイ装置においては、前述した第１の実施形態と同様にして、ヘッドアップディスプレイ装置のケース体５（上側ケーシング５１０）に設けられた開口部５００に透明なカバーガラス（保護カバー）を覆うことなく形成することができることによって、従来のようにカバーガラスに反射した外光が運転者の視線方向に向けて反射導光されることによって発生する眩惑といった問題を未然に防ぐことができるものであり、これによりコンバイナ４を介して虚像表示による表示画像を良好に視認することができる。
また、表示部材１の前面側および反射部材３の前面側にカバー部材１００，３００を配置することによって、塵埃などが直接的に表示部材１や反射部材３に付着することを防ぐことができるため、表示部材１と反射部材３を傷めることもなく、塵埃の拭き取りなども良好に行うことができる。
表示部材１の前面側に配置される第１のカバー部材１００は、下方に向かうに従い反射部材３から離れるように鉛直方向に対して傾斜して配置し、また反射部材３の前面側に配置される第２のカバー部材３００は、下方に向かうに従い表示部材１から離れるように鉛直方向に対して傾斜して配置することによって、それぞれのカバー部材１００，３００の傾斜による配置によって、外光がコンバイナ４を介して反射部材３の前面側に配置された第２のおよび第２のカバー部材３００を反射して第１のカバー部材１００へと外光が入光したとしても、それぞれのカバー部材１００，３００の傾斜による配置によって、ケース体５の下側に向けて反射されるため、視線方向へと向かう光線を防ぐことができる。（図３参照）
なお本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能であり、例えば第２の実施形態においては、ケース体５の下側ケーシング５２０の底部を閉じ塞ぐように形成していたが、第１の実施形態と同様にして開口孔部５０１を形成するようにしてもよいものであり、また第２の実施形態における第１のカバー部材１００と第２のカバー部材３００を分離して設けていたが成形時において一体に連結して形成することも可能であり、一体化することによって部品点数の削減と組み付け作業効率を高めることが可能となるものである。
また、前述した実施形態においては、その適用例として車両用のヘッドアップディスプレイ装置を例にして説明したが、車両用に限らず船舶用あるいは農業用機械や建設機械などの特殊車両などにおいても適用することが可能である。
Ｌ 表示光
１ 表示部材
２ 回路基板
３ 反射部材
４ コンバイナ
５ ケース体
１００ 第１のカバー部材
３００ 第２のカバー部材
５００ 開口部
５０１ 開口孔部
５１０ 上側ケーシング
５２０ 下側ケーシング
５３０ ホルダー
５３１ 周壁部
５３２ 出射口
５３３ 通気孔
１ 表示部材
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４ コンバイナ
５ ケース体
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５０１ 開口孔部
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５３０ ホルダー
５３１ 周壁部
５３２ 出射口
５３３ 通気孔
Claims (4)
- 表示画像を表す表示光を出射する表示部材と、前記表示部材を駆動するための駆動制御回路が搭載された回路基板と、前記表示部材が出射した表示光を全反射させる反射部材と、前記反射部材で反射した表示光が到達し、到達した表示光による前記表示画像を観察者側に反射することにより虚像にて表示させるハーフミラーからなるコンバイナと、前記表示部材と前記反射部材および前記回路基板とを内部に収納するとともに前記コンバイナを保持するケース体と、を備え、前記ケース体の上壁には、前記反射部材からの反射による表示光を前記コンバイナへと案内するための開口部が設けられ、前記表示部材の表示光が出射される前記表示部材の前面側に透光性を有する第１のカバー部材が配置され、前記反射部材の前面側に透光性を有する第２のカバー部材が配置されてなることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記ケース体の底壁には、前記開口部の下方側にて外部へと連通する開口孔部を設けて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。
- 前記ケース体の壁部には、前記開口孔部と連接する通気孔を設けてなることを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記表示部材の前面側に配置される前記第１のカバー部材は、下方に向かうに従い前記反射部材から離れるように鉛直方向に対して傾斜して配置され、前記反射部材の前面側に配置される第２のカバー部材は、下方に向かうに従い前記表示部材から離れるように鉛直方向に対して傾斜して配置され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。
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