JP7273780B2

JP7273780B2 - ヘッドアップディスプレイ装置

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Publication number: JP7273780B2
Application number: JP2020203915A
Authority: JP
Inventors: 直久村田; 康裕勝亦; 弘一朗萩原; 裕介藤本
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2023-05-15
Anticipated expiration: 2040-12-09
Also published as: CN114609781A; EP4016159B1; US11586047B2; JP2022091224A; EP4016159A1; US20220179216A1

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来、車両のダッシュボード上面に設けられたヘッドアップディスプレイ装置が知られている。このヘッドアップディスプレイ装置は、表示器と、表示器に表示される画像等をウィンドシールドに向けて反射するミラーとを備えている。車両の運転者は、ウィンドシールドに投射された表示画像を虚像として認識する。さらに、このヘッドアップディスプレイ装置においてミラーは複数のリブを備え、その剛性が確保されている。（例えば特許文献１参照）。

特許第６１０７３８０号公報

ここで、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置においては、ミラーが回転軸を中心に回動することで、ウィンドシールドに表示される虚像の高さ位置を変更可能となっている。しかし、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置はミラーに複数のリブを備えているため、ミラー回転時にミラー本体から突出するリブも回転軸を中心に回動することとなる。このため、ミラーにリブを備えるヘッドアップディスプレイ装置では、リブを備えないヘッドアップディスプレイ装置と比較して、リブが装置筐体に干渉し易くなってしまうことから、予め筐体を大きく作成しておく必要がある。

そこで、リブを設けることなくミラー厚を大きくすることも考えられるが、この場合には、ミラー厚が大きくなる分だけ製造に時間が掛かってしまう。また、ミラー厚を大きくすることなくミラーの材料を剛性の高いものに変更することも考えられるが、この場合には成形性が悪くなってしまい、結局製造に時間が掛かってしまうと共に品質にも影響が出てしまう。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、製造時間の長期化及び品質の低下を抑制しつつも、筐体の大型化を抑え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にある。

本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、回転軸を中心に回動するとともに、表示器から出射された表示光を反射して表示画像を投射する反射部材と、前記反射部材を収納する筐体と、を備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、前記反射部材は、前記表示光を反射する反射面側が凹み前記反射面の反対側の面が突出する凹面ミラーであると共に、前記反射面の前記反対側の面から突出する複数のリブを有し、前記複数のリブは、前記回転軸に沿う回転軸方向に延びる複数の軸方向リブを有し、前記複数の軸方向リブは、前記回転軸を中心として前記回転軸から最も離れた回転外側に配置され、前記回転軸の両端部側よりも中央側が回転外側から回転内側に向かって湾曲しつつ前記回転軸方向に延びる回転外側リブと、前記回転外側リブよりも回転内側に配置され、前記回転軸方向に直線状に延びる回転内側リブと、を有し、前記回転外側リブは、前記回転内側リブよりも高さが低くされると共に前記回転軸の両端部側よりも中央側において高さが低くされた部位を有する。

本発明によれば、製造時間の長期化及び品質の低下を抑制しつつも、筐体の大型化を抑え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ができる。

本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す概略側面図である。図１の一部拡大図である。図２に示した凹面ミラーの詳細を示す正面側斜視図である。図２に示した凹面ミラーの詳細を示す裏面側斜視図である。図４に示した一部領域の拡大図である。第２実施形態に係る凹面ミラーの斜視図である。第２実施形態に係る凹面ミラーの正面図である。変形例に係る凸面ミラーの詳細を示す正面側斜視図である。変形例に係る凸面ミラーの詳細を示す裏面側斜視図である。第２変形例に係る凹面ミラーの詳細を示す裏面側斜視図である。第３変形例に係る凹面ミラーの詳細を示す裏面側斜視図である。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す概略側面図であり、図２は、図１の一部拡大図である。

図１に示すように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、車両のインストルメントパネル２の上面に形成された開口部Ｏに収納されて配置されている。このヘッドアップディスプレイ装置１は、図２に示すように、表示器１０と、折り返しミラー２０と、凹面ミラー（反射部材）３０と、カバー部材４０と、制御基板５０とを備えている。さらに、ヘッドアップディスプレイ装置１は、筐体Ｂを備え、筐体Ｂ内に表示器１０、折り返しミラー２０、凹面ミラー３０、及び制御基板５０を収納している。

表示器１０は、運転者に提供すべき情報を表示光として出射するものである。表示器１０からの表示光は図２に示す折り返しミラー２０に向けて出射され、折り返しミラー２０にて凹面ミラー３０に向けて反射される。凹面ミラー３０は表示光を反射し、筐体Ｂの開口に設けられた透明性のカバー部材４０を介して表示画像を車両のウィンドシールドＷ（図１参照）に投射するものである。ウィンドシールドＷに投射された表示画像は、運転者に虚像Ｉとして認識される。

ここで、凹面ミラー３０は、軸部３２（図３参照）を有し、軸部３２同士を結ぶ回転軸ＡＲ（図３参照）を中心に回動する構成となっている。このような凹面ミラー３０には不図示の回転機構が取り付けられており、回転機構により回転軸ＡＲを中心とした凹面ミラー３０の回転が制御されることで、表示画像のウィンドシールドＷへの投射位置（高さ位置）を変化させることができる。

制御基板５０は、ヘッドアップディスプレイ装置１の全体を制御する制御部を搭載したものであり、表示器１０の表示光の制御、及び、回転機構による凹面ミラー３０の回転制御を行うものである。

図３は、図２に示した凹面ミラー３０の詳細を示す正面側斜視図であり、図４は、図２に示した凹面ミラー３０の詳細を示す裏面側斜視図である。

図３及び図４に示すように、凹面ミラー３０は、車幅方向が長手方向となる横長の反射面３０ａを有したミラー本体３１を備えている。ミラー本体３１は、反射面３０ａ側が凹み、反射面３０ａと反対側の面３０ｂが突出する曲板構造となっている。このような凹面ミラー３０は、その長手方向の両端部に軸部３２を備えている。軸部３２は、ヘッドアップディスプレイ装置１の筐体Ｂ（図２参照）等に直接又は間接的に支持されており、凹面ミラー３０は、２つの軸部３２を結ぶ回転軸ＡＲを中心に回動する構成となっている。

なお、本実施形態において軸部３２は、凹面ミラー３０から突出して設けられているが、これに限らず、筐体Ｂ（図２参照）側から突出する軸部が設けられ、凹面ミラー３０にはその軸部が嵌る凹部が形成されていてもよい。

さらに、凹面ミラー３０は、図４に示すように複数のリブ３３と、補助側壁３４とを備えている。複数のリブ３３は、反射面３０ａと反対側の面３０ｂから前方に向けて突出する壁部材である。本実施形態において複数のリブ３３は、第１～第５リブ３３ａ～３３ｅによって構成されている。第１～第５リブ３３ａ～３３ｅは、概ね車幅方向（回転軸ＡＲに沿った方向）に延在して設けられている。

第１～第５リブ３３ａ～３３ｅのうち、回転軸ＡＲから最も上方に離れた第１リブ３３ａと、回転軸ＡＲから最も下方に離れた第５リブ３３ｅについては、回転軸ＡＲの両端部側よりも中央側が回転外側から回転内側（すなわち回転軸ＡＲ側）に向かって湾曲して形成されている。これに対して、回転軸ＡＲ付近に設けられる第２～第４リブ３３ｂ～３３ｄは、平面視して回転軸ＡＲに沿って直線状に形成されている。また、第１リブ３３ａ及び第５リブ３３ｅは、一定の曲率で湾曲することが好ましい。これにより、所望の剛性を得易く且つ加工費が抑えられるためである。さらに、第１リブ３３ａの曲率と第５リブ３３ｅの曲率とは、同じ値であることが好ましい。これにより、回転軸ＡＲを挟む両側において剛性のばらつきを小さくすることに貢献できるからである。

補助側壁３４は、凹面ミラー３０の両端側に設けられる壁部材であって、裏面側に突出している。この補助側壁３４は、複数のリブ３３の両端側に位置すると共に、複数のリブ３３よりも高く形成されてより裏面側に突出している。

図５は、図４に示した一部領域の拡大図である。図５に示すように、複数のリブ３３のうち、回転外側の第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅは回転内側の第２～第４リブ３３ｂ～３３ｄよりも高さが低くされた部位ＬＰを有する。すなわち、湾曲する第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅについては、回転軸ＡＲの両端部側よりも中央側の一部において高さが低くなっている。例えば複数のリブ３３は、反対側の面３０ｂからの高さがｈ１となっているが、第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅの中央部付近のみは、高さｈ１よりも低い高さｈ２となっている。

次に、図２～図５を参照して、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の作用を説明する。

まず、本実施形態において凹面ミラー３０は複数のリブ３３を備えていることから、剛性が確保されている。このため、凹面ミラー３０の厚みを大きくしたり、剛性の高い材料とする必要がない。

さらに、複数のリブ３３は、回転外側の第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅについて回転内側の第２～第４リブ３３ｂ～３３ｄよりも高さが低くされた部位ＬＰを有することから、虚像Ｉの表示高さを調整するために凹面ミラー３０を回転させたときに、最も筐体Ｂに干渉し易い回転外側の第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅを低くすることとなり、筐体Ｂへの干渉が抑えられることとなる。

特に、最も回転外側に位置する第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅについては、回転軸ＡＲの両端部側よりも中央側が回転外側から回転内側に向かって湾曲している。よって、回転軸ＡＲの中央側が干渉し易い凹面ミラー３０において、干渉し易い部位を回転内側に湾曲させることになり、効果的に筐体Ｂへの干渉が抑えられることとなる。

さらに、最も回転外側に位置する第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅについては、回転軸ＡＲの両端部側よりも中央側において高さが低くされている。よって、回転軸ＡＲの中央側が干渉し易い凹面ミラー３０において、干渉し易い部分を低くし、干渉し難い両端部側を高くして凹面ミラー３０の剛性を確保することとなる。

このようにして、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１によれば、凹面ミラー３０は複数のリブ３３を有するため、凹面ミラー３０の厚みを大きくする必要がなく、また材料を剛性の高いものにする必要がない。よって、製造時間の長期化及び品質の低下を抑制することができる。さらに、複数のリブ３３は、回転軸ＡＲを中心とした回転外側に、回転内側よりも高さが低くされた部位ＬＰを有するため、回転外側という凹面ミラー３０の回転時に筐体Ｂに干渉し易い箇所で高さが低くされた部位ＬＰを有することとなり、高さが低くされた分だけ筐体Ｂへの干渉が抑えられることとなる。従って、製造時間の長期化及び品質の低下を抑制しつつも、筐体Ｂの大型化を抑えることが可能なヘッドアップディスプレイ装置１を提供することができる。

また、ヘッドアップディスプレイ装置１は複数のリブ３３を備えることから、ミラー本体３１を薄くすることに貢献でき、ひいては回転軸ＡＲを中心とする回転角の増加に寄与することができる。加えて、リブ３３の高さを調整することで重心位置を調整でき、耐振動性を高めることができる。

また、複数のリブ３３は回転軸ＡＲ方向に沿って形成され、回転軸ＡＲを中心とした回転外側の第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅについて、回転内側の第２～第４リブ３３ｂ～３３ｄよりも高さが低くされた部位ＬＰを有する。このため、回転軸ＡＲの方向に沿って複数のリブ３３が形成される場合において、特定のリブ３３ａ，３３ｅに低くされた部位ＬＰを形成して、必要な部位に効果的に低くされた部位ＬＰを形成することができる。

また、第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅ（複数のリブ３３のうち少なくとも１つ）は中央側が回転内側に向かって湾曲して形成されているため、凹面ミラー３０では最も筐体Ｂに干渉し易い回転外側の中央部分を回避するように第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅを形成することとなり、効率的に筐体Ｂへの干渉を抑えることができる。

また、第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅ（複数のリブ３３のうち少なくとも１つ）は、回転軸ＡＲの両端部側よりも中央側において高さが低くされているため、凹面ミラー３０では最も筐体Ｂに干渉し易い中央側について第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅを低くすることとなり、全体的に第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅを低くした場合と比較すると、両端部側において高い剛性を発揮しつつも、中央側の干渉し易い箇所について効率的に筐体Ｂへの干渉を抑えることができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は第１実施形態のものと同様であるが、一部構成が相違している。以下、第１実施形態との相違点について説明する。

図６は、第２実施形態に係る凹面ミラー３０の斜視図であり、図７は、第２実施形態に係る凹面ミラー３０の正面図である。図６及び図７に示すように、第２実施形態に係る凹面ミラー３０は、正面視してミラー本体３１が略長方形状となっている。このため、ミラー本体３１は、平面視して各頂点Ｖからミラー本体３１の中心点Ｃまでの距離が略均一（例えば最大距離と最小距離との誤差が１０％以下）となっている。

ここで、ミラー本体３１が台形や平行四辺形等のように各頂点Ｖから中心点Ｃまでの距離が略均一でない場合には、車両振動時に距離の相違に基づく捻じれの力がミラー本体３１に加わってしまう。このような力が長期間加わると反射面３０ａに歪みが生じてしまい、虚像Ｉにも歪みが生じてしまう。

しかし、第２実施形態においては、正面視してミラー本体３１が略長方形状となっていることから、各頂点Ｖから中心点Ｃまでの距離の差に起因して発生する捻じれの力を抑制することとなる。

このようにして、第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１によれば、第１実施形態と同様に、製造時間の長期化及び品質の低下を抑制しつつも、筐体Ｂの大型化を抑えることが可能なヘッドアップディスプレイ装置１を提供することができる。また、効率的に筐体Ｂへの干渉を抑えることができる。

さらに、第２実施形態によれば、ミラー本体３１は各頂点Ｖからミラー本体３１の中心点Ｃまでの距離が略均一となる略長方形状となっているため、例えばミラー本体３１が台形や平行四辺形等のように各頂点Ｖから中心点Ｃまでの距離が均一でないときに生じ易い捻じれの力を抑制することとなる。従って、追加部材なしに虚像Ｉの歪みを防止することに貢献することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、実施形態同士の技術や公知や周知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、本実施形態においては、回転外側となる上方の第１リブ３３ａと下方の第５リブ３３ｅとの双方において、高さが低くなる部位ＬＰが形成されているが、これに限らず、上方と下方とのうちいずれか一方のみに高さが低くなる部位ＬＰが形成されていてもよい。同様に、回転外側となる上方の第１リブ３３ａと下方の第５リブ３３ｅとの双方が回転内側に湾曲しているが、これに限らず、いずれか一方のみが湾曲していてもよい。

さらに、本実施形態においては、回転外側となる第１リブ３３ａと第５リブ３３ｅとの一部（部位ＬＰ）について、回転内側の第２～第４リブ３３ｂ～３３ｄよりも高さが低くなっているが、これに限らず、第１リブ３３ａや第５リブ３３ｅは全体的に回転内側の第２～第４リブ３３ｂ～３３ｄよりも高さが低くなっていてもよい。

また、本実施形態においては第１リブ３３ａと第５リブ３３ｅとは湾曲することなく、第２～第４リブ３３ｂ～３３ｄと同様に、平面視して直線状に延びていてもよい。

さらに、上記実施形態において第２及び第４リブ３３ｂ，３３ｄは、平面視して回転軸ＡＲに沿って直線状に形成されているが、これに限らず、第１及び第５リブ３３ａ，３３ｅと同様に、中央側が回転外側から回転内側に向かって湾曲していてもよい。

加えて、上記実施形態においてはリブ３３の本数や取付位置等を適宜変更することで剛性を調整可能であることはいうまでもない。特に、リブ３３の本数を多くすることで、補助側壁３４の厚みを抑えることもでき、コンパクト化に寄与することもできる。

また、本実施形態においては凹面ミラー３０を備えているが、これに限らず、表示光を反射して表示画像を投射するものであれば、凹凸面ミラーを備えていてもよいし、以下の図８及び図９に示すような凸面ミラーを備えていてもよい。

図８は、変形例に係る凸面ミラーの詳細を示す正面側斜視図であり、図９は、変形例に係る凸面ミラーの詳細を示す裏正面側斜視図である。図８及び図９に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、凹面ミラー３０に代えて、凸面ミラー（反射部材）１３０を備えていてもよい。

凸面ミラー１３０は、凹面ミラー３０と同様に、車幅方向が長手方向となる横長の反射面１３０ａを有したミラー本体１３１を備えている。ミラー本体１３１は、反射面１３０ａ側が突出し、反射面１３０ａと反対側の面１３０ｂが凹む曲板構造となっている。

さらに、凸面ミラー１３０は、図９に示すように複数のリブ１３３を備えている。複数のリブ１３３は、面１３０ｂから前方に向けて突出する壁部材であって、第１～第５リブ１３３ａ～１３３ｅによって構成されている。第１～第５リブ１３３ａ～１３３ｅは、概ね車幅方向（回転軸ＡＲに沿った方向）に延在して設けられている。

第１～第５リブ１３３ａ～１３３ｅのうち、回転軸ＡＲから最も上方に離れた第１リブ１３３ａと、回転軸ＡＲから最も下方に離れた第５リブ１３３ｅについては、回転軸ＡＲの両端部側よりも中央側が回転内側から回転外側（すなわち回転軸ＡＲ側）に向かって湾曲して形成されている。これに対して、回転軸ＡＲ付近に設けられる第２～第４リブ１３３ｂ～１３３ｄは、平面視して回転軸ＡＲに沿って直線状に形成されている。

ここで、第１リブ１３３ａ及び第５リブ１３３ｅについても、実施形態に記載の第１リブ３３ａ及び第５リブ３３ｅと同様に一定の曲率で湾曲することが好ましい。また、第１リブ１３３ａの曲率と第５リブ１３３ｅの曲率とは、同じ値であることが好ましい。なお、実施形態に記載の第１リブ３３ａ及び第５リブ３３ｅと同様に、第１リブ１３３ａ及び第５リブ１３３ｅについても高さが低くなる部位ＬＰ（図５参照）を有している。高さが低くなる部位ＬＰは、回転軸ＡＲの中央側のみに形成されていてもよいが、変形例が凸面ミラー１３０を備えることから、回転軸ＡＲの両端部側のみに形成されていてもよい。さらに、第１リブ１３３ａ及び第５リブ１３３ｅは、第２～第４リブ１３３ｂ～１３３ｄより全体的に高さが低くなっていてもよい。

図１０は、第２変形例に係る凹面ミラーの詳細を示す裏正面側斜視図である。第２変形例においては、図１０に示すように凹面ミラー２３０の裏面側（すなわち、反射面２３０ａと反対側の面２３０ｂ）に複数（３つ）のリブ２３３を備えている。複数のリブ２３３は、回転軸ＡＲと直交する方向に沿って延在しており、図１０に示す状態においては上下方向に延びて設けられている。

複数のリブ２３３は、それぞれ略同じ形状となっており、面２３０ｂからの高さが回転軸ＡＲ付近において高く、上下方向の端部に向かうに従って次第に低くなる形状となっている。

このような第２変形例によれば、実施形態と同様の効果を得ることができるだけでなく、リブ２３３の延在方向が回転軸ＡＲに沿ったものでなく回転軸ＡＲに直交する方向に沿ったものであっても、筐体Ｂへの干渉を抑えることができる。

図１１は、第３変形例に係る凹面ミラーの詳細を示す裏正面側斜視図である。第３変形例においては、図１１に示すように第１実施形態と第２変形例とを組み合わせたような形状となっている。すなわち、凹面ミラー３３０は、反対側の面３３０ｂに、概略的に回転軸ＡＲに沿って延在する複数のリブ３３を備えると共に、概略的に回転軸ＡＲに直交する方向に沿って延在する複数のリブ２３３を備えている。各リブ３３，２３３は前述したものと同じ形状となっている。このため、両者を組み合わせた効果を得ることができる。

１：ヘッドアップディスプレイ装置
１０：表示器
３０，２３０，３３０：凹面ミラー（反射部材）
１３０：凸面ミラー（反射部材）
３０ａ，１３０ａ：反射面
３０ｂ，１３０ｂ，２３０ｂ，３３０ｂ：反対側の面
３１，１３１：ミラー本体
３２：軸部
３３，１３３，２３３：複数のリブ
３３ａ，１３３ａ：第１リブ(回転外側のリブ)
３３ｂ，１３３ｂ：第２リブ(回転内側のリブ)
３３ｃ，１３３ｃ：第３リブ(回転内側のリブ)
３３ｄ，１３３ｄ：第４リブ(回転内側のリブ)
３３ｅ，１３３ｅ：第５リブ(回転外側のリブ)
ＡＲ：回転軸
Ｂ：筐体
Ｃ：中心点
ＬＰ：低くなる部位
Ｖ：頂点

Claims

回転軸を中心に回動するとともに、表示器から出射された表示光を反射して表示画像を投射する反射部材と、前記反射部材を収納する筐体と、を備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記反射部材は、前記表示光を反射する反射面側が凹み前記反射面の反対側の面が突出する凹面ミラーであると共に、前記反射面の前記反対側の面から突出する複数のリブを有し、
前記複数のリブは、前記回転軸に沿う回転軸方向に延びる複数の軸方向リブを有し、
前記複数の軸方向リブは、
前記回転軸を中心として前記回転軸から最も離れた回転外側に配置され、前記回転軸の両端部側よりも中央側が回転外側から回転内側に向かって湾曲しつつ前記回転軸方向に延びる回転外側リブと、
前記回転外側リブよりも回転内側に配置され、前記回転軸方向に直線状に延びる回転内側リブと、を有し、
前記回転外側リブは、前記回転内側リブよりも高さが低くされると共に前記回転軸の両端部側よりも中央側において高さが低くされた部位を有する
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
前記反射部材は、前記反射面を有するミラー本体について、平面視して各頂点から前記ミラー本体の中心点までの距離が略均一となる略長方形状となっている
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。
前記複数のリブは、前記回転軸に直交する方向に沿って延びる複数の軸直交方向リブを有し、
前記複数の軸直交方向リブの回転外側部分が回転内側部分よりも高さが低くされている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。