JP6098868B2

JP6098868B2 - ヘッドアップディスプレイ装置

Info

Publication number: JP6098868B2
Application number: JP2012268538A
Authority: JP
Inventors: 佑哉宇都; 尚山添; 高橋　祐一; 祐一高橋; 裕輝春山
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2032-12-07
Also published as: JP2014115408A

Description

本発明は、虚像を表示する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、車両用ヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。斯かる車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、液晶表示器及び透明反射部材を備えており、透明反射部材によって反射された液晶表示器の表示光を虚像として表示するものである。また、スクリーンに投射された表示光を透明反射部材で反射させて虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置が特許文献２に開示されている。

特開２００６−９１４８９号公報特開２００４−１２６２２６号公報

しかしながら、太陽光等の外光がスクリーンに入射して、スクリーンで外光が乱反射するため、虚像が視認し難くなるという問題を有していた。また、上述した車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、ウィンドシールドやコンバイナのような透明反射部材を用いており、透明反射部材での反射率を高めるために、表示器の偏光方向が水平に近い角度に設定されているため、車両運転者が偏光サングラスを着用していた場合、虚像が視認し難くなるという問題を有していた。
本発明は、太陽光等の外光がスクリーンに入射したときであっても、虚像を視認しやすいヘッドアップディスプレイ装置を提供するものである。

本発明は、スクリーン２６と、前記スクリーン２６に表示光Ｌを投射するプロジェクタ１０と、前記スクリーンの２６前側に配設され、透過軸が水平から５度〜４０度の角度である偏光部材２８と、を備えたものである。

また、本発明は、前記プロジェクタ１０は、照明光を発する光源１１と、前記照明光から前記表示光Ｌを生成する表示素子１４と、を有するものである。

また、本発明は、前記偏光部材２８は、直線偏光板であるものである。

太陽光等の外光がスクリーンに入射したときであっても、虚像を視認しやすい。

本発明の実施形態を示す概観図。同上実施形態を示す断面図。同上実施形態を示す断面図。同上実施形態を示す光源部の断面図。同上実施形態を示す偏光板の正面図。

以下、添付の図面に基づいて、本発明を車両用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。

車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車両のダッシュボード１に設けられた表示装置２が投射する表示光Ｌをフロントガラス３によって車両運転者４側に反射させ、虚像Ｖを表示するものである。車両運転者４は、虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。表示装置２は、第１ユニットＡ及び第２ユニットＢを備えている。

第１ユニットＡは、プロジェクタ１０，平面鏡２１，透過型スクリーン２６，偏光板２８，ヒートシンク３１，ハウジング４１等から構成されている。第２ユニットＢは、反射器５０，６０，ハウジング７１等から構成されている。

プロジェクタ１０は、フィールドシーケンシャル方式によって、透過型スクリーン２６に画像を表示させるものである。プロジェクタ１０は、光源部１１，ミラー部１２，プリズム１３，表示素子１４，投射レンズ部材１５を有しており、ヒートシンク３１に固定されている。

プロジェクタ１０の光源部１１は、青色発光ダイオード１１ａ，赤色発光ダイオード１１ｂ，緑色発光ダイオード１１ｃ，レンズ部材１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，反射ミラー１１ｇ，ダイクロイックミラー１１ｈ，１１ｉ，回路基板１１ｋを有するものである。レンズ部材１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，反射ミラー１１ｇ，ダイクロイックミラー１１ｈ，１１ｉは、フレーム部材１１ｍの保持部１１ｖで保持されている。

青色発光ダイオード１１ａ，赤色発光ダイオード１１ｂ，緑色発光ダイオード１１ｃは、トップビュー型ＬＥＤからなるものであり、夫々、青色光Ｂ，赤色光Ｒ，緑色光Ｇを発するものである。青色発光ダイオード１１ａ，赤色発光ダイオード１１ｂ，緑色発光ダイオード１１ｃは回路基板１１ｋに搭載されている。青色発光ダイオード１１ａ，赤色発光ダイオード１１ｂ，緑色発光ダイオード１１ｃが搭載された回路基板１１ｋは、図示しないボルトによってヒートシンク３１に固定されている。回路基板１１ｋはヒートシンク３１に当接しており、青色発光ダイオード１１ａ，赤色発光ダイオード１１ｂ，緑色発光ダイオード１１ｃが発した熱は、回路基板１１ｋを介して、ヒートシンク３１によって放散される。

レンズ部材１１ｄ，１１ｅ，１１ｆは、夫々、青色発光ダイオード１１ａ，赤色発光ダイオード１１ｂ，緑色発光ダイオード１１ｃが発した青色光Ｂ，赤色光Ｒ，緑色光Ｇを集光させる。反射ミラー１１ｇは、青色発光ダイオード１１ａが発してレンズ部材１１ｄで集光された青色光Ｂを反射させる。ダイクロイックミラー１１ｈは、赤色発光ダイオード１１ｂが発してレンズ部材１１ｅで集光された赤色光Ｒを反射させると共に、反射ミラー１１ｇで反射された青色光Ｂを透過させる。ダイクロイックミラー１１ｉは、緑色発光ダイオード１１ｃが発してレンズ部材１１ｆで集光された緑色光Ｇを反射させると共に、反射ミラー１１ｈで透過または反射された青色光Ｂ，赤色光Ｒを透過させる。

フレーム部材１１ｍは、突起からなる位置決め部１１ｐを有している。フレーム部材１１の位置決め部１１ｐをヒートシンク３１の凹部に嵌め入れることにより、フレーム部材１１がヒートシンク３１に位置決めされる。また、フレーム部材１１ｍには孔部１１ｔが形成されている。フレーム部材１１ｍの孔部１１ｔにボルト１１ｓが挿通され、ボルト１１ｓがヒートシンク３１に螺着されることにより、フレーム部材１１ｍがヒートシンク３１に固定される。

表示ユニット１９は、ミラー部１２，プリズム１３，表示素子１４，投射レンズ部材１５をケース体１８に収容したものである。表示ユニット１９は、光源部１１とは直接的には接触していない。プリズム１３は、ミラー部１２からの光を透過させて表示素子１４に照射させる。表示素子１４によって生成された表示光Ｌは、プリズム１３の傾斜面１３ａによって、投射レンズ部材１５に向けて反射される。表示素子１４は、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の反射型表示素子からなるものである。投射レンズ部材１５は、表示光Ｌを拡大し、平面鏡２１に投射する。投射レンズ部材１５は、１枚のレンズ部材で構成しても良いし、複数のレンズ部材で構成しても良い。

平面鏡２１は、支持部材２３に保持されており、プロジェクタ１０からの表示光Ｌを透過型スクリーン２６に反射させる。透過型スクリーン２６は支持部材２４に保持されており、プロジェクタ１０からの表示光Ｌが透過型スクリーン２６に結像される。偏光板２８は、直線偏光板からなるものであり、ハウジング４１の窓部４１ａに配設されている。偏光板２８の透過軸は、水平から５度〜４０度の角度であることが望ましく、車両運転者４が偏光サングラスを着用していた場合であっても、虚像Ｖを良好に視認することができる。

ヒートシンク３１は、アルミニウム（Al）等の金属からなるものであり、複数の放熱フィン３１ａを有している。平面鏡２１及び透過型スクリーン２６は、保持部材２３，２４を介して、ヒートシンク３１に固定されている。ハウジング４１は、不透明な樹脂（例えばポリプロピレン）からなるものであり、プロジェクタ１０，平面鏡２１，透過型スクリーン２６等を収容する。ハウジング４１には、表示光Ｌが出射する窓部４１ａが形成されている。

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、第１ユニットＡからの表示光Ｌを凹面鏡６１に反射させる。支持部材５２は、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，支持部材６４を有している。凹面鏡６１は、樹脂（例えばポリカーボネート）に金属（例えばアルミニウム）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が拡大されて虚像Ｖが表示される。凹面鏡６１はミラーホルダー６２に両面粘着テープにより接着されている。ミラーホルダー６２は樹脂（例えばＡＢＳ）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と噛合されている。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、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、押ボタンスイッチ（図示しない）を操作し表示光Ｌが目の位置に反射されるように（即ち、虚像Ｖを視認できるように）凹面鏡６１の角度を調整する。

ハウジング７１は、不透明な樹脂（例えばポリプロピレン）からなり、反射器５０，６０が収容される。ハウジング７１には遮光壁７１ａが設けられており、太陽光等の外光が透過型スクリーン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）を防止している。遮光壁７１ａは平板形状になっており、ハウジング７１の上部から斜めに垂下するように形成されている。ハウジング７１の上面には、表示光Ｌが出射する開口部７１ｂが形成されており、この開口部７１ｂ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。

本実施形態によれば、太陽光等の外光が透過型スクリーン２６に入射したときであっても、透過型スクリーン２６で反射された前記外光の一部が偏光板２８で遮られ、表示コントラストが低下しないため、車両運転者４は虚像Ｖを視認しやすい。且つ、偏光板２８の透過軸が、水平方向になっていないため、車両運転者４が偏光サングラスを着用していた場合であっても、虚像Ｖを視認できる。

なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本実施形態の表示素子は反射型表示素子であったが、液晶表示素子等の透過型表示素子であっても良い。また、本実施形態は、偏光板２８をハウジング４１に配設したものであるが、偏光板２８は、光路上における透過型スクリーン２６の前側に配置されていれば良く、例えば、平面鏡５１と凹面鏡６１の間に配置しても良い。また、本実施形態の偏光部材は、偏光板２８であったが、例えば円偏光板であっても良い。

１０プロジェクタ
１１光源部（光源）
１４表示素子
２６透過型スクリーン（スクリーン）
２８偏光板（偏光部材）
Ｌ表示光

Claims

スクリーンと、前記スクリーンに表示光を投射するプロジェクタと、前記スクリーンの前側に配設され、透過軸が水平から５度〜４０度の角度である偏光部材と、を備えたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
前記プロジェクタは、照明光を発する光源と、前記照明光から前記表示光を生成する表示素子と、を有す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。
前記偏光部材は、直線偏光板であ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。