JP7383948B2

JP7383948B2 - ヘッドアップディスプレイ

Info

Publication number: JP7383948B2
Application number: JP2019170940A
Authority: JP
Inventors: 文吉金子; 洋平佐藤
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2023-11-21
Anticipated expiration: 2039-09-19
Also published as: JP2021046146A

Description

本開示は、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、内部空間に表示装置や反射鏡を収容するケースを有する。ケース内には、表示装置から出射された表示光の光路が形成されるため、表示装置を制御するための回路基板はケースの外表面にねじを介して取り付けられる。

また、ヘッドアップディスプレイは、ケースの外表面に設けられた取付ステーにおいて、ねじを介して車両に取り付けられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９－３６５６８号公報

ケースが射出成形により形成される場合、製造性の観点から、二方向の抜きが成立するような金型であることが好ましい。すなわち、複数のねじ孔を有する場合、これらのねじ孔の軸方向が一致することが好ましい。一致しない場合には、金型にスライド構造を設ける必要があるからである。

例えば、取付ステーのねじ孔は、取付先に応じて、ねじの座面や位置、軸方向が決まる。また、回路基板は、表示装置の配置場所や取付角度に応じて、配置場所や取付角度が決まる。これに伴い、回路基板を固定するためのねじ孔も、回路基板の配置場所や取付角度に応じて、軸方向が決まる。よって、ケースは、これら一例のように周辺構造の影響を受けて、ねじ孔の軸方向が不一致となる虞がある。

本開示はこのような事情を考慮してなされたもので、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。

本開示の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、前記表示装置から出力された前記表示光を反射する反射鏡と、前記表示装置及び前記反射鏡を内部空間に収容し、第一ねじ用の第一ねじ孔を有する第一座面と、第二ねじ用の第二ねじ孔を有する第二座面と、を有するケースと、前記第二座面上に配置され前記第二ねじで前記ケースに固定される、前記第二ねじ用の第三ねじ孔を有する第三座面を有する被固定部材と、を備え、前記第一ねじ孔、前記第二ねじ孔、及び前記第三ねじ孔は、前記第一座面に直交する方向を軸方向とし、前記第二座面は、前記第一座面に対して非平行であり、前記第三座面は、前記第一座面に対して平行である。

本開示のヘッドアップディスプレイにおいては、製造性を向上させることができる。

本開示のヘッドアップディスプレイの一実施形態であり、全体構成を説明する外観斜視図。上ケースを外した状態のヘッドアップディスプレイを上方から見た平面図。図２のヘッドアップディスプレイを下方から見た底面図。図２のヘッドアップディスプレイの上下方向に沿う断面図。図３のV－V線に沿う断面図。

本開示の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。本開示のヘッドアップディスプレイは、例えば自動車等の車両に搭載される。

図１は、本開示のヘッドアップディスプレイの一実施形態であり、全体構成を説明する外観斜視図である。
図２は、上ケース１０を外した状態のヘッドアップディスプレイ１を上方から見た平面図である。
図３は、図２のヘッドアップディスプレイ１を下方から見た底面図である。
図４は、図２のヘッドアップディスプレイ１の上下方向に沿う断面図である。
図５は、図３のV－V線に沿う断面図である。

以下の説明において、「前（前面）」、「後（背面）」、「上」、「下」、「右」、及び「左」は、図１から図５における定義「Ｆｒ．」、「Ｒｅ．」、「Ｔｏ．」、「Ｂｏ．」、「Ｒ」、及び「Ｌ」に従う。

ヘッドアップディスプレイ１（以下、ＨＵＤ１という。）は、自動車のインストルメントパネル内に配置される。ＨＵＤ１は、表示装置３と、平面鏡４と、凹面鏡５と、ケース６と、回路基板４０と、基板カバー５０と、を主に有する。ＨＵＤ１は、表示装置３が表示した表示画像を表す表示光Ｌを、リレー光学系を構成する平面鏡４及び凹面鏡５で反射し、透過反射部の一例である自動車のウインドシールドに照射する。視認者（主に運転者）は、車両前方の実景と重ねて表示画像の虚像を視認することができる。

表示装置３は、表示光Ｌを出力する。表示装置３は、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）型の液晶表示装置である。表示装置３は、バックライトユニットと、液晶表示パネルと、を有する。バックライトユニットは、光源基板、レンズ、及びヒートシンク等を有する。尚、表示装置３は、プロジェクタ、及び表示面を構成するスクリーンを備えるものであってもよい。

平面鏡４（反射鏡）は、例えば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、を有する。平面鏡４は、表示装置３から出力された表示光Ｌを凹面鏡５に向けて反射する。

凹面鏡５（反射鏡）は、例えば合成樹脂材料からなる基材と、蒸着等の手段により基材の表面に形成された反射膜と、を有する。凹面鏡５は、平面鏡４で反射した表示光Ｌをウインドシールドに向けて反射する。凹面鏡５は、拡大鏡としての機能を有し、表示画像を拡大してウインドシールドへ反射する。これにより、視認者は、表示画像が拡大された虚像を視認する。凹面鏡５は、アクチュエータ（図示せず）により回転軸周りに回転する。アクチュエータは、凹面鏡５を回転させることで凹面鏡５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５によって表示装置３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６は、上ケース１０と、下ケース２０と、を有する。ケース６は、上ケース１０及び下ケース２０を組み合わせることで、内部空間６ａを形成する。表示装置３、平面鏡４、及び凹面鏡５は、この内部空間６ａに収容される。また、ケース６の内部空間６ａは、表示光Ｌの光路となる。上ケース１０及び下ケース２０は、例えば黒色の遮光性を有する合成樹脂（例えばポリプロピレン）からなる。ケース６は、スライド構造を用いない、二方向を抜き方向とする金型を用いた射出成形により形成される。このときの金型の割面は、概ね左右前後方向に水平な面である。

上ケース１０は、ウインドシールドに対向する部分に、開口部１１を有する。開口部１１は、透光性を有する透光カバー１２に覆われる。透光カバー１２は、凹面鏡５で反射した表示光Ｌを透過する。

下ケース２０は、表示装置３、平面鏡４、凹面鏡５、回路基板４０及び基板カバー５０を取り付けるための構造を有する。特に、下ケース２０は、略下方を向く外表面２０ｂ上に、基板取付構造を有する。

基板取付構造は、基板取付面２６と、ねじ孔形成部２７と、を有する。基板取付面２６は、下ケース２０の下方に面し、内部空間６ａ内の表示装置３の配置に依存して、位置や傾斜が設定される。ねじ孔形成部２７は、基板取付面２６上の４箇所に、下方に突出して設けられる。ねじ孔形成部２７は、基板座面２８と、基板座面２８上に設けられる基板側ケースねじ孔２９と、を有する。

基板座面２８（第二座面）は、ねじ孔形成部２７の端面であり、回路基板４０の座面である。基板座面２８（図５の面方向６１）は、ステーねじ座面３１（面方向６２）に対して非水平である（傾斜している）。基板座面２８のステーねじ座面３１に対する傾斜は、基板取付面２６同様、表示装置３の配置（位置やステーねじ座面３１に対する傾き）に依存して決定される。

基板側ケースねじ孔２９（第二ねじ孔）は、基板ねじ８（第二ねじ）用のねじ孔であり、基板ねじ８が挿入される。基板側ケースねじ孔２９は、基板座面２８に対して非直交する方向（軸方向７１）であって、ステー側ケースねじ孔３２の軸方向（軸方向７２）と一致する方向を軸方向とする。

基板座面２８は、上述した射出成形時に使用される金型の割面に対して、面方向が非水平である。また、基板側ケースねじ孔２９の軸方向７１は、金型の抜き方向と一致する。

また、下ケース２０は、外表面２０ｂの４箇所に取付ステー３０を有する。取付ステー３０は、ＨＵＤ１を取付先としての車両に取り付けるために設けられる。図３に示すように、取付ステー３０は、下ケース２０の略上下方向に沿い左右方向に面する外表面２０ｂから、直交方向（主に左右方向）に突出する。取付ステー３０は、ステーねじ座面３１と、ステーねじ座面３１上に設けられるステー側ケースねじ孔３２と、を有する。

ステーねじ座面３１（第一座面）は、下ケース２０の外表面２０ｂから突出した片上に設けられ、ステーねじ９（第一ねじ）の座面である。ステー側ケースねじ孔３２（第一ねじ孔）は、ステーねじ９用のねじ孔であり、ステーねじ９が挿入される。ステー側ケースねじ孔３２は、ステーねじ座面３１（面方向６２）に直交する方向（軸方向７２、略上下方向）をステーねじ９の軸方向とする。ステーねじ座面３１は、上述した射出成形時に使用される金型の割面に対して、面方向が水平である。また、ステー側ケースねじ孔３２の軸方向７２は、金型の抜き方向と一致する。

回路基板４０は、表示装置３等の動作を制御する制御部が実装されたプリント回路基板である。制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有しており、例えば、ＲＯＭに書き込まれたプログラムに従って所定の演算処理を実行する。制御部は、例えば、車両のＥＣＵ（Electronic Control Unit）から各種車両情報を取得する。制御部は、取得した情報に基づき、表示装置３を駆動する。

回路基板４０は、下ケース２０の内部空間６ａ外であって、下ケース２０の外表面２０ｂに配置される。具体的には、回路基板４０は、下ケース２０の基板座面２８上に配置される。回路基板４０は、下ケース２０上の４箇所の基板側ケースねじ孔２９に対応する位置に、基板ねじ８用の基板ねじ孔４１を有する。基板ねじ孔４１（第三ねじ孔）は、回路基板４０（面方向６１）に非直交する方向（軸方向７１）であって、ステー側ケースねじ孔３２の軸方向（軸方向７２）と一致する方向を軸方向とする。

基板カバー５０は、回路基板４０を覆い保護する。基板カバー５０は、回路基板４０と共に基板ねじ８により下ケース２０に固定される。基板カバー５０は、下ケース２０上の４箇所の基板側ケースねじ孔２９に対応する位置に、基板ねじ８用の基板ねじ座面５１と、基板ねじ座面５１上に設けられるカバーねじ孔５２と、を有する。

基板ねじ座面５１（第三座面）は、基板カバー５０の外表面５０ｂ（主に下方を向く面）上に設けられる。基板ねじ座面５１（面方向６３）は、取付ステー３０のステーねじ座面３１（面方向６２）と平行であり、且つ下ケース２０の基板座面２８（面方向６１）と非平行である。一方、基板カバー５０の内表面５０ａ（主に上方を向く面）上であり、基板ねじ座面５１に対向する面は、基板座面２８（面方向６１）と平行であり、且つステーねじ座面３１（面方向６２）と非平行である。すなわち、基板ねじ座面５１と、この基板ねじ座面５１に上下方向に対向する内表面５０ａとは、非平行である。

カバーねじ孔５２（第三ねじ孔）は、基板ねじ８用のねじ孔であり、基板ねじ８が挿入される。カバーねじ孔５２は、基板ねじ座面５１に直交する方向（軸方向７１）であって、ステー側ケースねじ孔３２の軸方向（軸方向７２）と一致する方向を軸方向とする。

尚、本実施形態においては、回路基板４０及び基板カバー５０は、基板座面２８（第二座面）上に配置され、基板ねじ８（第二ねじ）で下ケース２０に固定される被固定部材である。

このようなＨＵＤ１は、製造性を向上させることができる。すなわち、ＨＵＤ１は、回路基板４０の配置に起因して基板ねじ座面５１がステーねじ座面３１と非平行になる場合であっても、被固定部材としての基板カバー５０の基板ねじ座面５１の面方向６３（厚み）を好適に設計することにより、下ケース２０に設けられる複数のねじ孔２９、３２、４１、５２の軸方向７１、７２を一致させることができる。これにより、下ケース２０を射出成形で形成する場合、基板ねじ８の軸方向７１及びステーねじ９の軸方向７２を、金型の抜き方向と一致させることができ、金型に複雑なスライド構造を設けることなく、二方向の抜きを成立させることができる。

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共に、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、被固定部材の一例として、回路基板４０及び基板カバー５０を適用して説明したが、ケース６にねじにより固定される他の部材であってもよい。

１ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）
３表示装置
４平面鏡（反射鏡）
５凹面鏡（反射鏡）
６ケース
６ａ内部空間
８基板ねじ（第二ねじ）
９ステーねじ（第一ねじ）
１０上ケース
１１開口部
１２透光カバー
２０下ケース
２０ｂ外表面
２６基板取付面
２７ねじ孔形成部
２８基板座面（第二座面）
２９基板側ケースねじ孔（第二ねじ孔）
３０取付ステー
３１ステーねじ座面（第一座面）
３２ステー側ケースねじ孔（第一ねじ孔）
４０回路基板（被固定部材）
４１基板ねじ孔（第三ねじ孔）
５０基板カバー（被固定部材）
５０ａ内表面
５０ｂ外表面
５１基板ねじ座面（第三座面）
５２カバーねじ孔（第三ねじ孔）
６１、６２、６３面方向
７１、７２軸方向
Ｌ表示光

Claims

表示光を出力する表示装置と、
前記表示装置から出力された前記表示光を反射する反射鏡と、
前記表示装置及び前記反射鏡を内部空間に収容し、第一ねじ用の第一ねじ孔を有する第一座面と、第二ねじ用の第二ねじ孔を有する第二座面と、を有するケースと、
前記第二座面上に配置され前記第二ねじで前記ケースに固定される、前記第二ねじ用の第三ねじ孔を有する第三座面を有する被固定部材と、を備え、
前記第一ねじ孔、前記第二ねじ孔、及び前記第三ねじ孔は、前記第一座面に直交する方向を軸方向とし、
前記第二座面は、前記第一座面に対して非平行であり、
前記第三座面は、前記第一座面に対して平行である、ヘッドアップディスプレイ。
前記ケースは、前記第一ねじにより前記ヘッドアップディスプレイを取付先に取り付ける取付ステーを有し、
前記第一座面は、前記取付ステーに設けられ、
前記被固定部材は、前記第二座面上に順次配置される、前記表示装置を制御する回路基板と、前記回路基板を覆う基板カバーである、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。