JP6210425B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

ヘッドアップディスプレイ（Head-Up Display；ＨＵＤ）装置として、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ＨＵＤ装置は、表示器と、反射鏡と、コンバイナと、を備え、表示器の表示画像を表す光（表示光）を反射鏡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ＨＵＤ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視認させることができるように構成されている。

特開２００１−２８２１３２号公報

特許文献１に係るＨＵＤ装置では、表示器からの表示画像をユーザに視認させるのみであるため、見た目が単調であり、商品性の向上にはなお改善の余地があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、装飾性や情報表現力に富み、商品性を向上させることが可能な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、車両に配設され、表示画像を表す表示光を出射する表示部を備え、前記表示光をコンバイナに入射させて視認者に前記表示画像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、光源と、前記表示部と前記光源とを収納し、前記表示光を前記コンバイナに向けて出射する第一の出射口と前記光源からの光を前記コンバイナとは異なる外部部材に向けて出射する第二の出射口とを有するケース体と、を備え、前記第二の出射口は、前記光源からの光を前記外部部材としてウインドシールドあるいは前記ダッシュボードに向けて出射し、前記光源からの光は前記ウインドシールドで反射されあるいは前記ダッシュボードで反射された後前記ウインドシールドで反射され、前記コンバイナを透過して前記視認者に視認されることを特徴とする。

本発明によれば、装飾性や情報表現力に富み、商品性を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置の概略断面図である。 本発明の第一の変形例に係るＨＵＤ装置の概略断面図である。 本発明の第二の変形例に係るＨＵＤ装置の概略断面図である。

本発明の一実施形態に係るＨＵＤ装置を、図面を参照して説明する。

ＨＵＤ装置１は、図１に示すように、ケース体１０と、表示部２０と、回路基板３０と、反射部４０と、コンバイナ５０と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）６０と、取付部材７０と、を備える。
ＨＵＤ装置１は、例えば、車両のダッシュボードＤ上（例えば、インストルメントパネル上方）に取り付けられる据え置き型のＨＵＤ装置として構成されている。以下の説明では、ＨＵＤ装置１が表示する表示画像を視認する視認者２から見て、上方向を「上」、下方向を「下」、前方向を「前」、後ろ方向を「後」として（図１の両端矢印参照）、適宜、ＨＵＤ装置を構成する各部を説明する。

ケース体１０は、上ケース１１と、下ケース１２と、中ケース１３と、を備える。上ケース１１には開口部１１０が形成されており、この上ケース１１と下ケース１２とが連結することで上側開口の箱のような形状となる。この箱形状の内部に、表示部２０、回路基板３０、及び中ケース１３が収納される。

上ケース１１は、コンバイナ５０が取り付けられる部分である平坦状の被取付部１１１を有する。被取付部１１１は、上ケース１１の前側（図１中右側）に位置しており、例えばネジや接着剤等でコンバイナ５０が取り付けられる。コンバイナ５０が被取付部１１１に取り付けられると、コンバイナ５０は、上ケース１１から上方に延出するような格好となる。また、上ケース１１の前側端部には、後述するＬＥＤ６０からの照明光Ｌ２がウインドシールドＷに向けて出射される出射口（第二の出射口）１１２が形成されている。

下ケース１２には、中ケース１３が載置される。下ケース１２には、反射部４０の下端部に対応した形状の凹部１２１が形成されている。この凹部１２１と中ケース１３の一部（後側の内側面）とによって反射部４０は保持される（例えば、反射部４０は、その一端が凹部１２１に差し込まれ、且つ、後側の面が中ケース１３に粘着テープ等で固定されることで、保持されている）。また、下ケース１２の下側の面には、取付部材７０の後述する連結部材７２に対応する突出部１２２が形成されている。

中ケース１３は、略筒状の部材であり、その外側面の一部（図１中右側）に表示部２０が配設されている。中ケース１３には、表示部２０の表示面を露出させる穴である出射口（第一の出射口）１３０が形成されている。なお、中ケース１３に出射口１３０を覆う透明な窓部材を設けてもよい。

表示部２０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Ｌ１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、又は蛍光表示管や有機ＥＬパネル、ＬＥＤディスプレイ等の自発光型ディスプレイから構成される。

回路基板３０は、ガラス繊維を含む樹脂等からなる板状の基材に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部とを含むマイコン、グラフィックディスプレイコントローラー（ＧＤＣ）等から構成される制御部（図示せず）を実装したプリント回路板である。回路基板３０は、例えば、下ケース１２に図示しない取付部材により固定されており、表示部２０よりも前側であって上ケース１１と下ケース１２の間に位置する。回路基板３０と表示部２０とは、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）３を介して導通接続されている。ＦＰＣ３の一端部はコネクタＣを介して回路基板３０と接続されている。前記制御部は、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の外部装置（図示せず）から通信ラインにより伝送される車速やエンジン回転数等の車両の状態情報を取得し、これに応じて表示部２０を駆動する（つまり、表示部２０に所定の表示画像を表示させる）。また、回路基板３０の上側の面上にはＬＥＤ６０が実装されている。

反射部４０は、表示部２０の表示側、即ち表示光Ｌ１の出射側に位置し、到達した表示光Ｌ１をコンバイナ５０に向けて反射させる。反射部４０は、例えば、アルミ蒸着された樹脂成形品からなり、表示部２０からの表示光Ｌ１を効率良くコンバイナ５０に反射させる曲面として構成された反射面を有する（なお、図１では、反射面を概略的に平面のように表している）。また、反射部４０は、前述のように凹部１２１と中ケース１３の一部とによって保持されることで、その反射面が表示部２０の表示面と略対向するように配置されている。表示部２０が出射した表示光Ｌ１は、出射口１３０を通過して反射部４０に到達する。そして、反射部４０で反射した表示光Ｌ１は、上ケース１１の開口部１１０を通過してコンバイナ５０に向かう。すなわち、出射口１１３は、反射部４０を介して表示光Ｌをコンバイナ５０に向けて出射する。

コンバイナ５０は、曲面を有する板状の部材であり、例えば主面（反射部４０の反射面と略対向する面）に半透過反射層が成膜された透明な樹脂成型品からなるハーフミラーにより構成される。コンバイナ５０は、その一端側（下側の端側）からコンバイナ５０の主面（反射部４０の反射面と略対向する面）の面内方向以外の方向に突出する突出部５１を有する。

本実施形態に係る突出部５１は、図１に示すように、コンバイナ５０の主面のほぼ面外方向に突出しており、具体的には、視認者２の前方（コンバイナ５０に対して視認者２と反対側）に向かって突出している。突出部５１は、例えば２つあり、突出部５１が上ケースの被取付部１１１にネジや接着剤等で固定されることで、コンバイナ５０は、被取付部１１１に取り付けられる。つまり、突出部５１が、その突出する方向（つまり前方）と直交する方向から（上側から）、上ケース１１の被取付部１１１に取り付けられることで、コンバイナ５０は、被取付部１１１に取り付けられている。

以上のように取り付けられ、上ケース１１に固定されたコンバイナ５０は、その凹面５０ａが反射部４０の反射面と略対向するようになる。コンバイナ５０は、図１に示すように、反射部４０で反射した後に、入射する表示光Ｌ１の光路を変更する（コンバイナ５０としてハーフミラーを用いる場合は反射により表示光Ｌ１の光路を変更する）。コンバイナ５０の凹面５０ａは、表示光Ｌ１を集光する機能を有し、光を単純反射させる場合よりも、虚像を前遠方（例えば、コンバイナ５０より約１ｍ前方）に形成することのできる曲面として構成されている。コンバイナ５０は、その前方位置Ｆ１に表示画像の虚像を形成するとともに、前方からの光を透過し、これにより、ＨＵＤ装置１は、虚像と前方に実際に存在する外景等の双方を、視認者２に視認させることができる。

ＬＥＤ６０は、回路基板３０の上側面に実装されるものであり、表示部２０とは異なる光源として設けられるものである。ＬＥＤ６０は、上ケース１１の出射口１１２からＨＵＤ装置１を構成するコンバイナ５０とは異なる外部部材であるウインドシールドＷに向けて任意の発光色の照明光Ｌ２を出射する。ＬＥＤ６０から発せられた照明光Ｌ２は、ウインドシールドＷで反射され、コンバイナ５０を透過して視認者２に視認される。したがって、ウインドシールドＷは、表示画像とは別の虚像をコンバイナ５０による表示画像の虚像の形成位置である前方位置Ｆ１とは奥行きの異なる前方位置Ｆ２（図１中では前方位置Ｆ１よりも後（視認者２）側）に形成する。照明光Ｌ２による虚像は表示画像の虚像と奥行きが異なるため、立体的な表示が可能となる。これによって、外部部材であるウインドシールドＷを利用して、照明光Ｌ２による虚像で装飾性を高める、あるいは表示画像とは別の情報（例えば警告情報）を視認者２に提供することができる。なお、照明光Ｌ２による虚像を表示画像の虚像と重ねて表示させ、表示画像を着色するものであってもよい。また、上ケース１１の出射口１１２に、平板状部材からなり操作スイッチ等の操作に基づいて任意に上下方向及び／あるいは左右方向に回転可能に設けられてＬＥＤ６０からの照明光Ｌ２の出射角度（向き）を調整可能な角度調整部を設けても良い。また、出射口１１２に、拡散部材を設けても良い。また、ＬＥＤ６０は、発光波長、すなわち発光色を任意に変更可能なものであっても良い。

取付部材７０は、ＨＵＤ装置１を車両のダッシュボードＤ上に取り付けるものであり、台座７１と、連結部材７２と、固定部材７３と、を備える。取付部材７０によって、下ケース１２とダッシュボードＤとの間には所定の空間が設けられる。

台座７１は、例えば金属板から形成されており、略矩形の平板に２つの差込リブ７１１が立設されて形成されている（図１では１つの差込リブ７１１が図示されている）。２つの差込リブ７１１のそれぞれには、後述するピンボルト４が挿通されるボルト孔（図示せず）が形成されている。台座７１は、両面テープなどのシート状の接着部材（図示せず）を介して車両のダッシュボードと接合し、ＨＵＤ装置１をダッシュボードＤ上に配置する。

連結部材７２は、例えば硬質合成樹脂から形成され、略矩形の平板部７２１と、平板部７２１の前側（図１中右側）の端部に連続して形成され、内部にピンボルト４とこのピンボルト４と螺合されるナット（図示せず）とを収容する空間が形成されたスリーブ部７２２と、から形成されている。平板部７２１には、平面中央のやや後側寄りに下ケース１２の突出部１２２に対応して孔部（図示せず）が形成されており、この孔部に突出部１２２が嵌入されることで、連結部材７２が下ケース１２の下面に突出部１２２を中心として左右方向に回転可能に取り付けられる。また、スリーブ部７２２には、台座７１に設けられた差込リブ７１１を挿入する差込スリット（図示せず）が形成されている。差込リブ７１１を前記差込スリットに挿入した後、ピンボルト４をスリーブ部７２２に挿入して前記ナットと螺合することによって、連結部材７２がピンボルト４を中心として上下方向に回転移動可能に台座７１に取り付けられる。

固定部材７３は、例えば硬質合成樹脂から形成され、略円板状であり、下ケース１２の突出部１２２及び連結部材７２の平板部７２１の下側に配設され、突出部１２２及び平板部７２１を下方から支持する。固定部材７３は、例えば図示しないネジによって突出部１２２及び連結部材７２を支持した状態で固定されている。固定部材７３は、突出部１２２及び連結部材７２を支持することによって連結部材７２が配置位置から外れることを防止する。

以上の構成からなるＨＵＤ装置１は、表示画像を表す表示光Ｌ１を出射する表示部２０を備え、表示光Ｌ１をコンバイナ５０に入射させて視認者２に前記表示画像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、ＬＥＤ６０と、表示部２０とＬＥＤ６０とを収納し、表示光Ｌ１をコンバイナ５０に向けて出射する第一の出射口１３０とＬＥＤ６０からの照明光Ｌ２をコンバイナ５０とは異なるウインドシールドＷに向けて出射する第二の出射口１１２とを有するケース体１０と、を備えてなることを特徴とする。
これによれば、第二の出射口１１２から出射される照明光Ｌ２によって、装飾性あるいは情報表現力を高め、商品性を向上させることができる。また、表示画像自体を加飾する場合と比較して、表示部２０を大型化する必要はなく、描画プログラムを複雑化させることもないので、製品コストを抑えて商品性を向上させることができる。

また、第二の出射口１１２に、ＬＥＤ６０からの照明光Ｌ２の出射角度を調整する角度調整部を設けてなることを特徴とする。
これによれば、照明光Ｌ２による虚像の形成位置を任意に変更させることができ、商品性を向上させることができる。

また、第二の出射口１１２に、ＬＥＤ６０からの照明光Ｌ２を拡散させる拡散部材が設けられてなることを特徴とする。
これによれば、ＬＥＤ６０からの照明光Ｌ２を拡散させて均一に外部部材に出射することができる。

次に、変形例に係るＨＵＤ装置について、図２及び図３を用いて説明する。なお、前述の実施形態と同一あるいは相当箇所には同一の符号を付してその詳細は省略する。

第一の変形例に係るＨＵＤ装置１０１は、図２に示すように、回路基板３０の下側面にＬＥＤ６０を実装し、下ケース１２の前側端部（図２中右端部）にＬＥＤ６０からの照明光Ｌ２をコンバイナ５０とは異なる外部部材としてダッシュボードＤに向けて出射する出射口（第二の出射口）１１３を形成してなる。
ＬＥＤ６０からの照明光Ｌ２は、ダッシュボードＤで反射された後、ウインドシールドＷで反射されてコンバイナ５０を透過して視認者２に視認される。したがって、ウインドシールドＷは、表示画像とは別の虚像をコンバイナ５０による表示画像の虚像の形成位置である前方位置Ｆ１とは奥行きの異なる前方位置Ｆ２（図２中では前方位置Ｆ１よりも後（視認者２）側）に形成する。照明光Ｌ２による虚像は表示画像の虚像と奥行きが異なるため、立体的な表示が可能となる。また、ダッシュボードＤの照明光Ｌ２が照射された個所が照明される格好となる。これによって、外部部材であるダッシュボードＤ及びウインドシールドＷを利用して、照明光Ｌ２で装飾性を高める、あるいは表示画像とは別の情報（例えば警告情報）を視認者２に提供することができる。例えば、ダッシュボードＤは、装飾として常時照明される他、警告情報の報知として照明されてもよい。

第一の変形例に係るＨＵＤ装置１０１は、車両のダッシュボードＤ上に配設されるヘッドアップディスプレイ装置であって、第二の出射口１１３は、ＬＥＤ６０からの照明光Ｌ２を外部部材としてダッシュボードＤに向けて出射することを特徴とする。
かかる構成によっても、第二の出射口１１３から出射される照明光Ｌ２によって、装飾性あるいは情報表現力を高め、商品性を向上させることができる。また、表示画像自体を加飾する場合と比較して、表示部２０を大型化する必要はなく、描画プログラムを複雑化させることもないので、製品コストを抑えて商品性を向上させることができる。なお、照明光Ｌ２がダッシュボードＤに照射されるのみ、すなわちダッシュボードＤを照明するのみであって、ウインドシールドＷに反射されない構成であっても良い。

第二の変形例に係るＨＵＤ装置２０１は、図３に示すように、下ケース１２の後側端部（図３中左端部）に表示部２０の表示光Ｌ１の一部をコンバイナ５０とは異なる外部部材としてダッシュボードＤに向けて出射する出射口（第二の出射口）１１４を形成してなる。すなわち、表示部２０が本発明の光源を兼ね、光源からの光は表示光Ｌ１の一部となる。
表示部２０からの表示光Ｌ１の一部（図３中の下側に向けられる光）は、ダッシュボードＤで反射された後、視認者２に視認される。したがって、ダッシュボードＤの表示光Ｌ１の一部が照射された個所が照明される格好となる。これによって、外部部材であるダッシュボードＤを利用して、表示光Ｌ１の一部によって装飾性を高める、あるいは表示画像とは別の情報（例えば警告情報）を視認者２に提供することができる。例えば、ダッシュボードＤは、装飾として常時照明される他、前述の角度調整部を設ける等して警告情報の報知として照明されてもよい。

第二の変形例に係るＨＵＤ装置２０１は、表示部２０は光源を兼ね、光源からの光は表示光Ｌ１の一部であることを特徴とする。また、ＨＵＤ装置２０１は、車両のダッシュボードＤ上に配設されるヘッドアップディスプレイ装置であって、第二の出射口１１４は、表示部２０からの表示光Ｌ１の一部を外部部材としてダッシュボードＤに向けて出射されることを特徴とする。
かかる構成によっても、第二の出射口１１４から出射される表示光Ｌ１の一部によって、装飾性あるいは情報表現力を高め、商品性を向上させることができる。また、表示画像自体を加飾する場合と比較して、表示部２０を大型化する必要はなく、描画プログラムを複雑化させることもないので、製品コストを抑えて商品性を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施形態及び図面によって限定されるものではない。上記実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることができるのはもちろんである。

例えば、発光色の異なる光源を複数設け、それぞれの光源に対応する異なる第二の出射口から発光色の異なる光を出射するようにしてもよい。これによれば、さらに装飾性を高める、あるいは複数の情報を表現して情報表現力を向上させることができる。

以上の説明では、表示部２０からの表示光Ｌ１を、反射部４０で反射させ、コンバイナ５０に到達させる例を示したが、これに限られない。表示部が表示光を直接コンバイナに向けて出射するようにＨＵＤ装置を構成してもよい。この場合、表示部とコンバイナとは略対向するように設けられ、反射部４０は、不要である。

以上の説明では、ＨＵＤ装置１（ないし１０１，２０１）を設置する乗り物の一例を車両としたが、これに限られない。ＨＵＤ装置１（ないし１０１，２０１）を船舶、航空機等のその他の乗り物の運転席付近に設置することもできる。

また、以上では、ＨＵＤ装置１（ないし１０１，２０１）を据え置き型のものとして説明したが、ＨＵＤ装置１（ないし１０１，２０１）は、例えば、車両のダッシュボードＤと一体的に構成されるものであってもよい。

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

１、１０１、２０１ ＨＵＤ装置
２ 視認者
１０ ケース体
１１ 上ケース
１１２ 出射口（第二の出射口）
１１３ 出射口（第二の出射口）
１１４ 出射口（第二の出射口）
１２ 下ケース
１３ 中ケース
１３０ 出射口（第一の出射口）
２０ 表示部
３０ 回路基板
４０ 反射部
５０ コンバイナ
６０ ＬＥＤ（光源）
７０ 取付部材
Ｄ ダッシュボード
Ｗ ウインドシールド

Claims (5)

1. 車両に配設され、表示画像を表す表示光を出射する表示部を備え、前記表示光をコンバイナに入射させて視認者に前記表示画像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
   光源と、前記表示部と前記光源とを収納し、前記表示光を前記コンバイナに向けて出射する第一の出射口と前記光源からの光を前記コンバイナとは異なる外部部材に向けて出射する第二の出射口とを有するケース体と、を備え、
   前記第二の出射口は、前記光源からの光を前記外部部材としてウインドシールドあるいはダッシュボードに向けて出射し、
   前記光源からの光は前記ウインドシールドで反射されあるいは前記ダッシュボードで反射された後前記ウインドシールドで反射され、前記コンバイナを透過して前記視認者に視認されることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 車両のダッシュボード上に配設され、表示画像を表す表示光を出射する表示部を備え、前記表示光をコンバイナに入射させて視認者に前記表示画像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
   光源と、前記表示部と前記光源とを収納し、前記表示光を前記コンバイナに向けて出射する第一の出射口と前記光源からの光を前記コンバイナとは異なる外部部材に向けて出射する第二の出射口とを有するケース体と、を備え、
   前記第二の出射口は、前記光源からの光を前記外部部材として前記ダッシュボードに向けて出射し、
   前記光源からの光が前記ダッシュボードで反射されて前記視認者に視認されることで前記ダッシュボードのうち前記光源からの光が照射された個所が照明されることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記第二の出射口に、前記光源からの光の出射角度を調整する角度調整部を設けてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記第二の出射口に、前記光源からの光を拡散させる拡散部材を設けてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記表示部は前記光源を兼ね、前記光源からの光は前記表示光の一部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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