JP7265717B2 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

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、両面テープを介してケースの開口周縁に固定されている。固定作業の際は、まず、開口周縁に両面テープが貼り付けられる。両面テープは、複数に分割されることで、貼付作業を容易にしている。その後、透光シートは両面テープ上の適切な位置に位置合わせされ、配置及び加圧されることにより、開口周縁に固定される。

特開２０１０－１０５５５５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、両面テープが分割されているため継ぎ目が形成されている。このため、この継ぎ目における防水性及び防塵性が劣る恐れがあった。また、両面テープを貼り付ける作業、及び透光シートを湾曲形状に配置、加圧する作業には、熟練の技術を要し、製造性を低下させていた。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、透光シート取付時における製造性を向上させることができる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、を備えることを前提構成とする。
上述した課題を解決する第１の解決手段としては、上記前提構成に加えて、
前記シート保持部は、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孔を有し、
前記固定枠は、前記固定ピンに対して固定されることにより、前記透光シートを前記シート保持部に固定する。
また、上述した課題を解決する第２の解決手段としては、上記前提構成に加えて、
前記固定枠は、枠形状の本体と、前記本体の外縁側から突出した外縁側脚と、前記本体の内縁側から突出した内縁側脚と、を有し、
前記外縁側脚は、前記シート保持部に線接触し、
前記内縁側脚は、前記シート周縁に線接触する。

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、透光シート及び固定枠を特に示す斜視図。 図３の上ケース、透光シート及び固定枠を示す分解斜視図。 上ケースの位置決めリブ、仮止めフック、及び固定ピン、並びに透光シートのスリット、シート孔、及び仮止め用切欠を特に説明するための拡大図。 仮止めフックを特に説明するための断面図。 固定ピン周辺を特に説明するための断面図。

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（例えば黒色のポリプロピレン）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及び固定枠８０を特に示す斜視図である。

図４は、図３の上ケース５１、透光シート６０及び固定枠８０を示す分解斜視図である。

図５は、上ケース５１の位置決めリブ７１、仮止めフック７２、及び固定ピン７３、並びに透光シート６０のスリット６１、シート孔６２、及び仮止め用切欠６３を特に説明するための拡大図である。

図６は、仮止めフック７２周辺を特に説明するための断面図である。

図７は、固定ピン７３周辺を特に説明するための断面図である。

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に対して凹部となっており、この凹部は透光シート６０の形状に対応して形成されている。シート保持部７０は、位置決めリブ７１と、仮止めフック７２と、固定ピン７３と、を有している。

位置決めリブ７１は、Ｙ方向及びＸ方向において透光シート６０をシート保持部７０に位置決めする。位置決めリブ７１は、３箇所に設けられている。具体的には、位置決めリブ７１ａは、辺７５のうちＺ方向に関して低い方（図３における手前側）に位置する辺７５ａの略中央位置に設けられている。位置決めリブ７１ｂ、７１ｃは、各辺７６の略中央位置に設けられている。

仮止めフック７２は、透光シート６０を上ケース５１に固定する際に、透光シート６０が固定枠８０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。仮止めフック７２は、２箇所に設けられている。具体的には、仮止めフック７２は、各辺７６の最も曲率が大きい箇所に設けられている。

固定ピン７３は、透光シート６０及び固定枠８０の対応する孔６２、８４を固定ピン７３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、溶着により固定枠８０と強固に接合される。固定ピン７３は、各辺７５、７６に２箇所ずつ、計８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。

透光シート６０は、位置決めリブ７１、仮止めフック７２、及び固定ピン７３に対応する構成として、スリット６１と、シート孔６２と、仮止め用切欠６３と、を有している。

スリット６１は、各位置決めリブ７１に対応する位置に設けられており、位置決めリブ７１が挿入される。

シート孔６２は、各固定ピン７３に対応する位置に設けられており、各固定ピン７３を貫通させる。シート孔６２は、図７に示すように、固定ピン７３に対して一定の隙間６２ａ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７３と透光シート６０（シート孔６２の周縁）とが干渉し、固定ピン７３が透光シート６０を歪ませることを低減できる。

仮止め用切欠６３は、仮止めフック７２に対応する位置に設けられている。仮止め用切欠６３は、透光シート６０を仮止めフック７２に挿入する際の作業性を向上させるために設けられている。

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の固定ピン７３よりも融点の高い樹脂（例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ、Polybutylene terephthalate））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、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。本体８１は、各固定ピン７３に対応する位置に設けられており、固定ピン７３を貫通させる固定枠孔８４を有している。本体８１は、図７に示すように、固定枠孔８４の周囲に凹部８５を有している。凹部８５は、溶着のために溶かされた固定ピン７３の先端７３ａが接合する箇所である。

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の表面に対して連続して線接触しており、外縁側脚８２よりも内縁８１ｄ側に対して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。

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が、仮止め用切欠６３が設けられた位置において、シート保持部７０の仮止めフック７２に挟み込まれる。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、位置決めリブ７１にスリット６１が位置合わせされた状態で、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７３は、透光シート６０のシート孔６２に挿入され、透光シート６０を貫通する。

次に、固定枠８０が、シート保持部７０上に置かれる。このとき、固定ピン７３は、固定枠８０の固定枠孔８４に挿入され、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。

その後、固定枠孔８４から突出する固定ピン７３の先端７３ａ部分が固定枠８０の凹部８５に溶着されて、固定ピン７３及び固定枠８０は接合される。このとき、固定枠８０は、固定ピン７３の材料よりも融点が高い材料からなるため、固定枠８０が溶着時に固定ピン７３とともに溶けることがない。固定枠８０は、固定ピン７３に対して固定されることにより、シート保持部７０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の取付時における製造性を向上させることができる。すなわち、両面テープを用いて上ケース５１に透光シート６０を固定する場合、湾曲形状のシート保持部７０に両面テープを貼り付け、この両面テープ上に透光シート６０を配置し、加圧する作業が必要となる。これに対して、本実施形態におけるＨＵＤ１は、透光シート６０及び固定枠８０をシート保持部７０上に順次置き、固定ピン７３を溶着する作業を行えばよい。このため、透光シート６０の取付時における取付作業を、熟練の技術を要さず、容易に行うことができる。

また、両面テープの継ぎ目において、防水性、防塵性が低下していた。これに対し、本実施形態におけるＨＵＤ１は、固定枠８０の外縁側脚８２及び内縁側脚８３により連続して継ぎ目なくシート保持部７０上を覆うため、防水性、防塵性を低下させることがない。

また、ＨＵＤ１の使用時においては、透光シート６０は熱により意図せず伸縮する恐れがある。これに対しては、位置決めリブ７１が各辺７５、７６の略中央位置に設けられることで、位置決めリブ７１で分割された各領域の、各辺７５、７６に関する（Ｘ及びＹ正負方向）伸縮量を均一にすることができる。これにより、ＨＵＤ１は、透光シート６０の歪みを低減し、透光シート６０を透過する表示光Ｌの歪みを低減することができる。

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、位置決めリブ７１及びスリット６１、仮止めフック７２及び仮止め用切欠６３、並びに固定ピン７３、シート孔６２及び固定枠孔８４の位置及び個数や、上ケース５１の開口５６の形状は一例であり、これに限定されない。

また、固定枠８０は、溶着以外の方法により固定ピン７３に固定されてもよい。例えば、オーリング等のパッキンを固定枠孔８４から突出した固定ピン７３の先端７３ａ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
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
６１ スリット
６２ シート孔
６２ａ 隙間
６３ 仮止め用切欠
７０ シート保持部
７１、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ 位置決めリブ
７２ 仮止めフック
７３ 固定ピン
７３ａ 先端
７５、７５ａ、７６ 辺
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 固定枠孔
８５ 凹部
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、
   前記シート保持部は、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孔を有し、
   前記固定枠は、前記固定ピンに対して固定されることにより、前記透光シートを前記シート保持部に固定する、ヘッドアップディスプレイ。
2. 前記シート保持部は、第１の方向及び前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って延びる複数の辺と、各前記辺の略中央位置に設けられ、前記第１の方向及び前記第２の方向において前記透光シートを前記シート保持部に位置決めする位置決めリブと、を有し、
   前記透光シートは、前記位置決めリブが挿入されるスリットを有する、請求項１記載のヘッドアップディスプレイ。
3. 前記固定ピンの溶着により、前記透光シートを前記シート保持部に固定する、請求項１又は請求項２記載のヘッドアップディスプレイ。
4. 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、枠形状の本体と、前記本体の外縁側から突出した外縁側脚と、前記本体の内縁側から突出した内縁側脚と、を有し、
   前記外縁側脚は、前記シート保持部に線接触し、
   前記内縁側脚は、前記シート周縁に線接触する、ヘッドアップディスプレイ。
5. 前記内縁側脚は、前記本体の内縁よりも外縁側に設けられた、請求項４記載のヘッドアップディスプレイ。

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