JP6969424B2 - 平面鏡ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に設けられる平面鏡ユニットに関する。
車両に搭載され、表示器が発した表示光を車両のフロントガラス等の透光部材に向かって射出することで表示光が表す画像を虚像として表示するヘッドアップディスプレイ(HUD:Head-Up Display)装置が、例えば、特許文献1に開示されている。
HUD装置では、特許文献1に示されているように、HUD装置のケース内における表示光の光路を確保するために、表示器からの表示光を平面鏡で折り返す構成が採用されている。また、平面鏡は、平面鏡を保持するホルダなどの部材とともに平面鏡ユニットを構成し、この平面鏡ユニットの構造によりケースに固定されることが一般的である。
特開2009−75514号公報
HUD装置が搭載される車両が左ハンドル車(以下、LHD(Left Hand Drive)とも呼ぶ。)か、右ハンドル車(以下、RHD(Right Hand Drive)とも呼ぶ。)かに応じて、HUD装置の配設スペースが異なってくる。そのため、HUD装置も、LHDとRHDとの各々に専用の構造で作成する必要がある。しかしながら、表示器の位置やケースの形状は仕方ないとしても、平面鏡ユニットまでもLHDとRHDとの各々に専用の構造で作成されている現状がある。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、左ハンドル車と右ハンドル車とで共通して使用可能な平面鏡ユニットを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る平面鏡ユニットは、
車両に搭載され、表示器が発した画像を表す表示光を射出口からケースの外部に位置する透光部材に向かって射出することで前記画像を虚像として表示するヘッドアップディスプレイ装置に設けられる平面鏡ユニットであって、
前記表示器が発した前記表示光を前記射出口側に向けて反射させる反射面を有する平面鏡と、
前記平面鏡を前記反射面の反対側から保持する保持壁部と、前記車両に設定された基準水平面に沿い、前記ケースに固定される水平底部とを有するホルダと、
前記平面鏡を挟んで前記保持壁部と対向し、前記反射面を露出させる開口部を有するカバーと、を備え、
前記水平底部が前記ケースに固定されると、前記ホルダは、前記基準水平面に対して前記反射面の法線を中心とした軸周りには傾かず、
前記水平底部には、前記ケースと嵌め合わされる嵌合部が設けられ、
前記嵌合部は、前記基準水平面と直交する仮想面を基準に左右対称に形成されている。
本発明によれば、左ハンドル車と右ハンドル車とで共通して使用可能な平面鏡ユニットを提供することができる。
本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ(HUD)装置の車両への搭載態様を示す図である。 HUD装置の概略平面図である。 本発明の一実施形態に係る平面鏡ユニットの分解斜視図である。 (a)は平面鏡ユニットの概略正面図であり、(b)は平面鏡ユニットの概略底面図である。 平面鏡ユニットの概略断面図である。 ケースを主に示したHUD装置の側面図である。 HUD装置の概略平面図であり、(a)は左ハンドル車用の構成例を示し、(b)は右ハンドル車用の構成例を示す図である。 平面鏡ユニットと表示面との位置関係を示す図であり、(a)は左ハンドル車用のHUD装置の場合を示し、(b)は右ハンドル車用のHUD装置の場合を示す図である。 平面鏡ユニットの概略正面図であり、カバーの開口部の形成領域を説明するための図である。
本発明の一実施形態に係る平面鏡ユニットが設けられるヘッドアップディスプレイ装置について図面を参照して説明する。
本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置(HUD:Head-Up Display)装置100は、図1に示すように、例えば、車両1のダッシュボード2内に配設される。
HUD装置100は、コンバイナ処理されたフロントガラス3に向けて表示光Lを射出する。フロントガラス3で反射した表示光Lは、ユーザ4(主に車両1の運転者)側へと向かい、ユーザ4に表示光Lが表す画像を虚像Vとして視認させる。虚像Vは、フロントガラス3を介して車両1の前方に表示される。これにより、ユーザ4は、虚像Vを前方風景と重畳させて観察することができる。虚像Vは、車両1に関する各種情報(以下、車両情報と言う。)を表示する。なお、車両情報は、車両1自体の情報のみならず、車両1の外部情報も含む。
以下では、構成の理解を容易にするため、車両1に搭乗するユーザ4にとっての前後方向及び上下方向(図1参照)と、左右方向(図2参照)を用いてHUD装置100の各部を説明する。
HUD装置100は、図2に示すように、表示器10と、平面鏡ユニット20と、凹面鏡30と、ケース40と、を備える。
後に詳細に述べるように、平面鏡ユニット20は、左ハンドル車(LHD)用のHUD装置100と、右ハンドル車(RHD)用のHUD装置100とで共通して使用可能に構成されているが、HUD装置100の概略構成を説明するに当たっては、主に、図2に示すLHD用のHUD装置100の構成に従って各部を説明する。
表示器10は、表示面11に画像を表示することで、その画像を表す表示光Lを平面鏡ユニット20に向けて発する。表示器10は、図2に示すように、車両1の左側部1a寄りに設けられ、右側に向かって表示光Lを発する。
表示器10は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)と、LCDを背後から照明するバックライトとを含んで構成される。LCDは、例えば、TFT(Thin Film Transistor)型のものである。バックライトは、例えば、LED(Light Emitting Diode)や導光部材などにより構成されている。
平面鏡ユニット20は、例えばコールドミラーからなる平面鏡21を有し、表示器10の表示面11に対して平面鏡21が斜めになるように配置されている。平面鏡21は、その反射面21aで表示器10からの表示光Lを凹面鏡30に向けて反射させる。平面鏡ユニット20の構成は後に詳述する。
凹面鏡30は、平面鏡21からの表示光Lを拡大しつつ、フロントガラス3に向けて反射させる。これにより、ユーザ4に視認される虚像Vは、表示器10の表示面11に表示されている画像が拡大されたものとなる。
ケース40は、合成樹脂や金属により遮光性を有して箱状に形成され、表示器10、平面鏡ユニット20、及び凹面鏡30の各々を上記の機能を満たす位置に収容する。ケース40には、フロントガラス3に向かって開口する射出口40aが設けられている。なお、ケース40の一部は、車両1の部材(例えばダッシュボード2)により構成されてもよい。つまり、射出口40aは、車両1の部材に形成されていてもよい。また、射出口40aに透光性カバーを設けてもよい。
凹面鏡30で反射した表示光Lは、射出口40aからケース40の外部に射出され、フロントガラス3へと向かう。このようにして、HUD装置100からフロントガラス3に向けて表示光Lが射出される。この表示光Lがフロントガラス3で反射することで、ユーザ4から見てフロントガラス3の前方に虚像Vが表示される。
また、HUD装置100は、図示しない構成として、マイクロコンピュータからなる制御部や、表示器10を駆動するための駆動回路などを備える。制御部は、車両1の各部を制御するECU(Electronic Control Unit)などのシステムと通信を行い、車両情報を示す画像を表示器10に表示させる。つまり、表示器10は、制御部の制御の下で表示光Lを発する。
続いて、平面鏡ユニット20の詳細構成を説明する。
(平面鏡ユニット20)
平面鏡ユニット20は、図3に示すように、平面鏡21と、ホルダ22と、カバー23と、を備える。
ホルダ22は、図4(a)、(b)及び図5に示すように、保持壁部221と、水平壁部としての水平底部222と、第1台部223と、第2台部224とを有して形成されている。
なお、図4(a)は平面鏡ユニット20の概略正面図、図4(b)は平面鏡ユニットの概略底面図である。図4(a)では、平面鏡21の反射面21aの裏側に位置する水平底部222、第1台部223、及び第2台部224を破線で示している。図5は、平面鏡ユニットを図4(a)、(b)に示す仮想面Aに沿って切った場合の概略断面図である。図5では、ケース40の一部断面も併せて示した。また、図5では、見易さを考慮して断面を示すハッチングを省略した。
保持壁部221は、平面鏡21を反射面21aの反対側から保持する。なお、平面鏡21が保持される態様は任意であり、平面鏡21は、接着、嵌合などの公知の固定手段によって保持壁部221に固定されていてもよいし、保持壁部221とカバー23とにより挟持されてもよい。
保持壁部221は、ホルダ22がケース40に固定されると、図5に示すように、車両1に設定された基準水平面Hの法線N1方向から、反射面21aが向く方向に傾く。このように傾いた保持壁部221に平面鏡21が保持されることにより、反射面21aは若干下方に傾き、表示器10からの表示光Lを、凹面鏡30に向かいつつも、基準水平面Hに近づくように下方に反射させる。これにより、凹面鏡30に到達する表示光Lを効率良くフロントガラス3に向けて反射させることができる。
なお、基準水平面Hは、車両1の各種制御や実装品の位置の基準となる面(座標系)であり、HUD装置100が搭載される車両1の種類毎に予め定められている。例えば、基準水平面Hは、車両1が理想的に水平の姿勢をとった場合に、当該水平方向と平行となる面として規定される。
水平底部222は、図5に示すように、保持壁部221の下端部から、平面鏡21の反射面21aとは反対側に向かうとともに、基準水平面Hに沿って突出して形成されている。水平底部222は、ケース40の内底部41に設けられた固定部41aに固定される。
ここで、ケース40には、図6に側面視で示すように、車両1側に設けられたHUD装置100の配設部分に取り付けられる被取付部42、43(図2の概略平面図においては省略した)が設けられている。被取付部42、43の各々の下面は、車両1の基準水平面Hと平行となっており、ケース40が前記配設部分に取り付けられると、ケース40の内底部41(図5参照)の上面も基準水平面Hと平行に保たれるようになっている。
水平底部222には、ケース40の固定部41aと嵌め合わされる嵌合部222aが設けられている。嵌合部222aは、図4(a)及び図5に示すように、水平底部222の下面から下方に突出して設けられている。嵌合部222aは、図4(a)、(b)に示すように、仮想面A(基準水平面Hと直交し、平面鏡ユニット20の中心に位置する面)を基準に左右対称に形成されている。嵌合部222aは、リブ状に形成されるとともに、図4(b)に示すように水平底部222を下面から見た場合に、V字状に形成されている。
一方、ケース40の固定部41aは、図5に示すように、ケース40の内底部41から上方に突出するとともに、嵌合部222aが嵌め合わされる形状で形成される。したがって、図示しないが、固定部41aを法線N1方向から見た場合には、嵌合部222aよりも一回り大きいV字の溝形状をなす。
水平底部222がケース40の固定部41aに固定されると、ホルダ22は、基準水平面Hに対して反射面21aの法線N2を中心とした軸周りには傾かない姿勢となる。つまり、平面鏡ユニット20がケース40に対して固定されると、基準水平面Hに対して反射面21aの法線N2を中心とした軸周りには傾かない姿勢となる。
ここで、仮に、ホルダ22が基準水平面Hに対して反射面21aの法線N2を中心とした軸周りに傾いていると、LHDとRHDとの一方に合わせたホルダ22の傾きが、他方には合わないものとなるため、LHDとRHDとに共用とすることができない。一方で、本実施形態に係るホルダ22は、ケース40に固定されると基準水平面Hに対して反射面21aの法線N2を中心とした軸周りには傾かないため、平面鏡ユニット20をLHDとRHDとで共通して使用可能とすることができる。
第1台部223及び第2台部224は、図2に示すように、水平底部222を挟んで対をなし、それぞれが保持壁部221と水平底部222とを連結するように設けられている。図2に示すように、第1台部223にはピンB1が挿入され、第2台部224にはピンB2が挿入されている。ピンB1及びピンB2は、それぞれ、ケース40の内底部41から上方に、基準水平面Hの法線N1に沿って立つようにケース40に設けられている。
主に、嵌合部222aがケース40の固定部41aに嵌め合わされるとともに、ピンB1が第1台部223に挿入され、ピンB2が第2台部224に挿入されることで、ホルダ22は、ケース40に対して位置決めされる。なお、ホルダ22とケース40との各々に対応して設けられた他の部材も併せて用いることで、当該位置決めがなされてもよい。
カバー23は、保持壁部221と平面鏡21を挟んで対向し、反射面21aを露出させる開口部23aを有する。カバー23は、開口部23a以外の部分で、平面鏡21の外縁部を覆う。
カバー23の上端部には、図3及び図5に示すように、フック231が設けられている。一方、フック231に対応して、ホルダ22の保持壁部221の上端部には、係止部221aが設けられている。主に、カバー23のフック231をホルダ22の係止部221aに係合させることで、カバー23は、ホルダ22に固定される。なお、カバー23とホルダ22との各々に対応して設けられた他の部材も併せて用いることで、カバー23がホルダ22に固定されていてもよい。その他、カバー23のホルダ22への固定手法は任意であり、接着、螺着などの公知の手法を適宜採用することができる。
平面鏡ユニット20は、左ハンドル車(LHD)用のHUD装置100と、右ハンドル車(RHD)用のHUD装置100とで、共通して使用可能に構成されている。
LHD用の場合は、図7(a)に示す構成のように、表示器10は、車両1の中心よりも左側に偏在した第1位置P1から右側に向かって表示光Lを発する。一方で、RHD用のHUD装置100の概略構成を図7(b)に示す。RHD用では、表示器10は、車両1の中心よりも右側に偏在した第2位置P2から左側に向かって表示光Lを発する。同種の車両1である場合、LHD用のHUD装置100と、RHD用のHUD装置100とは、基準水平面Hと直交する平面であって車両1の中心を通る中心平面Cに対して概ね面対称に構成される。つまり、LHD用とRHD用とでは、HUD装置を構成する各部(表示器10、平面鏡ユニット20、凹面鏡30など)の配置も中心平面Cに対して概ね面対称となる。したがって、同種の車両1においては、第1位置P1と第2位置P2とは、左右対称の位置となる。
また、図8(a)にLHD用の場合の表示面11と平面鏡ユニット20との位置関係を示し、図8(b)にRHD用の場合の表示面11と平面鏡ユニット20との位置関係を示す。図8(a)と図8(b)とを比較すると、LHD用の場合における表示面11からの表示光Lが反射面21aを照射する第1照射領域E1と、RHD用の場合における表示面11からの表示光Lが反射面21aを照射する第2照射領域E2とが異なっていることが分かる。
以上を考慮して、平面鏡ユニット20をLHD用とRHD用とで共通して使用可能とするために、図9に示すように、カバー23の開口部23aは、LHD用の場合の第1照射領域E1と、RHD用の場合の第2照射領域E2と、の双方を重ねた領域の反射面21aを露出させる大きさで形成した。
なお、図9では、第1照射領域E1と第2照射領域E2とを重ねた領域よりも大きい、矩形状の開口部23aを形成した例を示したが、これに限られない。開口部23aを、第1照射領域E1と第2照射領域E2とを重ねた領域そのままの形状で形成してもよいし、第1照射領域E1と第2照射領域E2とを重ねた領域以上であれば、どのような形状で形成してもよい。但し、平面鏡ユニット20の大型化を避けるために、反射面21aにおける第1照射領域E1と第2照射領域E2とを重ねた領域を露出させることができる限りにおいては、開口部23aの大きさは、より小さい方が好ましい。
(1)以上に説明した平面鏡ユニット20は、車両1に搭載され、表示器10が発した画像を表す表示光Lを射出口40aからケース40の外部に位置するフロントガラス3(透光部材の一例)に向かって射出することで画像を虚像Vとして表示するHUD装置に設けられる。
平面鏡ユニット20は、表示器10が発した表示光Lを射出口40a側に向けて(射出口40a側にある凹面鏡30に向けて)反射させる反射面21aを有する平面鏡21と、平面鏡21を反射面21aの反対側から保持する保持壁部221と、車両1に設定された基準水平面Hに沿い、ケース40に固定される水平底部222とを有するホルダ22と、平面鏡21を挟んで保持壁部221と対向し、反射面21aを露出させる開口部23aを有するカバー23と、を備える。
水平底部222がケース40に固定されると、ホルダ22は、基準水平面Hに対して反射面21aの法線N2を中心とした軸周りには傾かず、水平底部222には、ケース40(固定部41a)と嵌め合わされる嵌合部222aが設けられ、嵌合部222aは、基準水平面Hと直交する仮想面Aを基準に左右対称に形成されている。
仮に、ホルダ22が基準水平面Hに対して反射面21aの法線N2を中心とした軸周りに傾いていると、LHDとRHDとの一方に合わせたホルダ22の傾きが、他方には合わないものとなるため、LHDとRHDとに共用とすることができない。一方で、以上に説明した平面鏡ユニット20によれば、ホルダ22は、ケース40に固定されると基準水平面Hに対して反射面21aの法線N2を中心とした軸周りには傾かないため、LHDとRHDとで共通して使用可能とすることができる。
また、従来では、LHDとRHDとの各々に専用に、ホルダ22の中心からオフセットした位置に嵌合部222aに相当する部材を設けていたが、平面鏡ユニット20では嵌合部222aが左右対称に形成されているため、ケース40の固定部41aをLHDとRHDとで対称関係に形成するだけで、平面鏡ユニット20をLHDとRHDとで共通して使用可能とすることができる。
(2)具体的には、水平底部222がケース40に固定されると、ホルダ22は、基準水平面Hに対して反射面21aの法線N2を中心とした軸周りには傾かないが、保持壁部221は、基準水平面Hの法線N1方向から反射面21aが向く方向に傾く。
(3)また、平面鏡21は、表示器10が表示光Lを発する方向に対して斜めに配置され、表示器10からの表示光Lを反射面21aで車両1の前方に向けて反射させる。そして、カバー23の開口部23aは、車両1内の第1位置P1に表示器10を配置した場合に、当該表示器10からの表示光Lが反射面21aを照射する第1照射領域E1と、車両1を基準水平面Hの法線N1方向から見て、第1位置P1と左右対称の位置関係をなす第2位置P2に表示器10を配置した場合に、当該表示器10からの表示光Lが反射面を照射する第2照射領域E2と、の双方を重ねた領域の反射面21aを露出させる。
このようにしたから、前述のように、平面鏡ユニット20をLHDとRHDとで共通して使用可能とすることができる。
なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。
嵌合部222aの形状は、基準水平面Hと直交する仮想面Aを基準に左右対称であれば任意であり、V字状、リブ状に限られない。ケース40の固定部41aの形状も、嵌合部222aを嵌め合わすことができる限りにおいては任意である。
また、表示器10は、LCDを用いたものに限られず、OLED(Organic Light-Emitting Diode)を用いたものを採用してもよい。また、表示器10は、例えば、DMD(Digital Micro mirror Device)やLCOS(Liquid Crystal On Silicon)などの反射型表示デバイスを用いたものであってもよい。
また、平面鏡21と凹面鏡30とを結ぶ表示光Lの光路において、平面鏡21以外の平面鏡を設けてもよい。平面鏡を何枚用いるかや、どのように表示光Lの光路を折り返すかは、設計に応じて適宜変更可能である。
また、表示光Lの投射対象(透光部材)は、車両1のフロントガラス3に限定されず、板状のハーフミラー、ホログラム素子等により構成されるコンバイナであってもよい。
また、HUD装置100が搭載される車両1の種類は限定されず、自動四輪車や、自動二輪車など様々な車両に適用可能である。
以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略した。
100…ヘッドアップディスプレイ(HUD)装置
10…表示器、11…表示面
20…平面鏡ユニット
21…平面鏡
21a…反射面、N2…法線
22…ホルダ
221…保持壁部、221a…係止部
222…水平底部、222a…嵌合部
223…第1台部、224…第2台部
23…カバー
23a…開口部
231…フック
30…凹面鏡
40…ケース、40a…射出口
41…内底部、41a…固定部
42、43…被取付部
B1、B2…ピン
L…表示光、V…虚像
1…車両、1a…左端部、2…ダッシュボード、3…フロントガラス、4…ユーザ
H…基準水平面、N1…法線
A…仮想面
C…中心平面
P1…第1位置、P2…第2位置
E1…第1照射領域、E2…第2照射領域

Claims (3)

  1. 車両に搭載され、表示器が発した画像を表す表示光を射出口からケースの外部に位置する透光部材に向かって射出することで前記画像を虚像として表示するヘッドアップディスプレイ装置に設けられる平面鏡ユニットであって、
    前記表示器が発した前記表示光を前記射出口側に向けて反射させる反射面を有する平面鏡と、
    前記平面鏡を前記反射面の反対側から保持する保持壁部と、前記車両に設定された基準水平面に沿い、前記ケースに固定される水平底部とを有するホルダと、
    前記平面鏡を挟んで前記保持壁部と対向し、前記反射面を露出させる開口部を有するカバーと、を備え、
    前記水平底部が前記ケースに固定されると、前記ホルダは、前記基準水平面に対して前記反射面の法線を中心とした軸周りには傾かず、
    前記水平底部には、前記ケースと嵌め合わされる嵌合部が設けられ、
    前記嵌合部は、前記基準水平面と直交する仮想面を基準に左右対称に形成されている、
    平面鏡ユニット。
  2. 前記水平底部が前記ケースに固定されると、前記ホルダは、前記基準水平面に対して前記反射面の法線を中心とした軸周りには傾かないが、前記保持壁部は、前記基準水平面の法線方向から前記反射面が向く方向に傾く、
    請求項1に記載の平面鏡ユニット。
  3. 前記平面鏡は、前記表示器が前記表示光を発する方向に対して斜めに配置され、前記表示器からの前記表示光を前記反射面で前記車両の前方に向けて反射させ、
    前記カバーの前記開口部は、
    前記車両内の第1位置に前記表示器を配置した場合に、当該表示器からの前記表示光が前記反射面を照射する第1照射領域と、
    前記車両を前記基準水平面の法線方向から見て、前記第1位置と左右対称の位置関係をなす第2位置に前記表示器を配置した場合に、当該表示器からの前記表示光が前記反射面を照射する第2照射領域と、の双方を重ねた領域の前記反射面を露出させる、
    請求項1又は2に記載の平面鏡ユニット。
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