JPWO2018216554A1 - ヘッドアップディスプレイ装置用の反射鏡及び反射鏡の製造方法 - Google Patents

Abstract

部品点数の少ない構造で良好な表示品質が得られる、ヘッドアップディスプレイ装置用の反射鏡及び反射鏡の製造方法を提供する。反射鏡２００は、凹面鏡として形成されている。反射鏡２００は、樹脂から形成された基板２１０と、基板２１０の一の表面に形成された金属薄膜の反射膜２３０と、を備える。一の表面の縁部であり反射膜２３０と隣接する部分に、非蒸着面２４０が形成されている。非蒸着面２４０は、基板２１０の表面の一部であり、非鏡面である。基板２１０の側部には、４箇所の凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄが形成されている。凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、基板２１０と同じ材料であり、基板２１０と一体に成形されている。凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、基板２１０を治具に取り付けて反射膜２３０の材料を蒸着させる際の位置決め手段となる。

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置用の反射鏡及び反射鏡の製造方法に関する。

自動車のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）装置として用いられる表示装置の反射鏡は、樹脂製の基材の表面に金属薄膜の反射鏡面を備えるものが知られている。

反射鏡面は、基材の表面に金属薄膜を蒸着することで形成される。蒸着により基材の周縁部に形成された金属薄膜は、表示装置の表示光又は外光等によって照らされて、車内のユーザから虚像の枠が光って見えてしまうことがある。

上記のような表示品質の低下を防ぐため、特許文献１は、遮光部材によって反射鏡の周縁部を覆うことを開示している。

特開２００８−１８５７５３号公報

特許文献１に開示された技術は、遮光部材を必要とするため、部品点数が多くなる。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、部品点数の少ない構造で良好な表示品質が得られる、ヘッドアップディスプレイ装置用の反射鏡及び反射鏡の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置用の反射鏡は、
基材と、
前記基材の一の表面に配置され、光を反射する鏡面部と、
前記一の表面の縁部に位置し、前記鏡面部に隣接する非鏡面部と、を備える。

上記の目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置用の反射鏡の製造方法は、
基材の一の表面の周縁部の一部又は全部を覆う治具を用意する工程と、
前記基材を前記治具に位置決めして取り付ける工程と、
前記治具に取り付けられた前記基材の前記一の表面の内、露出した面に金属薄膜を蒸着させる工程と、を備える。

本発明によれば、反射鏡の鏡面部に隣接して基材表面の縁部に非鏡面部を設けたので、部品点数の少ない構造で良好な表示品質が得られる、ヘッドアップディスプレイ装置用の反射鏡及び反射鏡の製造方法を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る反射鏡を示す正面図である。 （ａ）は図１のＡ矢視図であり、（ｂ）は図１のＢ矢視図である。 （ａ）は図１のＣ部拡大図であり、（ｂ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。 反射鏡の基板の角部を模式的に示す部分拡大図である。 反射鏡の基板が取り付けられる治具を示す背面図である。 （ａ）は図５のＥ矢視図であり、（ｂ）は図５のＦ矢視図である。 反射鏡の基板が治具に取り付けられた状態を示す背面図である。 （ａ）は図７のＨ部拡大図であり、（ｂ）は図８（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。 表示装置の車両への搭載態様を示す図である。 表示装置の概略構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る反射鏡の基板が治具に取り付けられた状態を示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る板金構造体について、添付図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１に、反射鏡２００の正面図を示す。図２（ａ）は、図１のＡ矢視図である。図２（ｂ）は、図１のＢ矢視図である。なお、本明細書の反射鏡２００の説明において、反射面２５０が形成される面を「正面」とし、正面の反対側の面を「背面」とする。

図１に示すように、反射鏡２００は、基板２１０と、反射膜２３０と、を備える。反射鏡２００は、凹面鏡として構成されている。

基板２１０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、反射膜２３０が蒸着される面が凹部となった板状の基材である。基板２１０は、合成樹脂から形成されている。合成樹脂は、例えば、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂、である。

基板２１０は、正面から見て、概ね平行四辺形である。図示のＸ軸方向の辺がＹ軸方向の辺より長くなっている。但し、反射鏡２００の図示しないホルダの形状に合わせた異形となっている。

図２（ａ）、（ｂ）において、基板２１０は、反射膜２３０が蒸着された面、即ち反射面２５０が凹部となるように湾曲している。図２（ａ）、（ｂ）は一方から見た側面図であるが、それぞれの反対側から見た側面も概ね同様の形状を有する。

基板２１０の概ね平行四辺形の短辺側の一方の側部には、互いに離隔して配置された凸部２２０ａ及び凸部２２０ｂが突出している。また、他方の側部には、互いに離隔して配置された凸部２２０ｄ及び凸部２２０ｄが突出している。凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、いずれも基板２１０と同じ材料から一体に形成されている。凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、反射鏡２００の基板２１０が後述する治具３００に載置される際に治具３００に接触する部分であるとともに、基板２１０の位置決め手段となる部分である。

凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄが設けられる位置は任意であるが、後述のような反射鏡２００の使用態様では、ほぼ平行四辺形の長辺側に配置すると反射鏡２００が反射する光に影響を及ぼす可能性がある。従って、本実施形態では、凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、ほぼ平行四辺形の短辺側に設けられている。

治具３００の形状により、凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、形状及び大きさが互いに同一であってもよく、また異なっていてもよい。本実施形態では、凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、それぞれ平坦な板状に形成されている。図２（ａ）に示すように、凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、基板２１０の湾曲した形状に従って、それぞれ基板２１０の湾曲の接線方向に突出している。また、図２（ｂ）に示すように、凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、それぞれの長手方向が基板２１０の湾曲した形状に従っている。

反射膜２３０は、基板２１０の凹部の面上に形成されている。反射膜２３０は、基板２１０の凹部の面上にアルミニウム等の金属を蒸着することで、鏡面部として形成される。これにより、反射膜２３０の表面は、反射鏡２００の反射面２５０として機能する。また、反射面２５０の反対側の裏面２６０はＡ矢視図及びＢ矢視図のいずれにおいても凸面となっている。

図３（ａ）に図１のＣ部詳細図を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図３（ａ）、（ｂ）では凸部２２０ｄの例を示すが、凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃも凸部２２０ｄと同様の構造を有する。

基板２１０の反射面２５０側において、反射膜２３０の周囲の全周に反射膜２３０が蒸着されていない非蒸着面２４０が設けられている。即ち、非蒸着面２４０は、基板２１０の表面の周縁部において基板２１０が露出した非鏡面部である。非蒸着面２４０は、概ね一定の幅で形成されている。

凸部２２０ｄは、反射鏡２００を正面から見て外周の方向に広く、外側に向かって狭い、概ね矩形の形状を有するように形成されている。又は、基板２１０の側が幅広であり、突出方向に向かって幅が狭くなる、概ね台形の形状を有するように形成してもよい。

凸部２２０ｄは、基板２１０の側部において、厚さ方向の中央付近から突出している。凸部２２０ｄの図示上下方向において、上側の面、即ち反射面２５０側の面は、傾斜面２２１が設けられている。傾斜面２２１は、非蒸着面２４０の面からの距離が突出方向に従って大きくなるように形成されている。傾斜面２２１は、反射鏡２００が後述する治具３００の傾斜面３２１に接する面である。

非蒸着面２４０の最も外側の角部２４１は、垂直のエッジであることが好ましいが、基板２１０の成形型、製造工程等に起因して、ダレ又はヒケと呼ばれる異形の状態になることがある。本実施形態の反射鏡２００においては、角部２４１の形状に伴って光が不要な反射をすることを防ぐため、光を反射させるための反射膜２３０を非蒸着面２４０の内側としている。

図４に、図３（ｂ）の角部２４１の付近を拡大して模式的に示す。

図４に示すように、基板２１０の角部２４１における表面は、二点鎖線で示す仮想平面２４２であることが好ましい。仮想平面２４２と隣接する側面との間に直角のエッジが形成されていれば、反射膜２３０を仮想平面２４２の周縁部まで広げることができる。しかしながら、成形された基板２１０では、角部２４１が図示のように、部分的に凸部状の異形に形成される場合がある。また、別の例では、部分的に凹部状の異形に形成される場合もある。近年、凹面鏡の大型化の要求に伴い、この傾向が増大している。

角部２４１の凸部状又は凹部状を無くすためには、成形用の型の寸法を高精度にしたり、成形後に別の工程で形状を修正したりすることが考えられる。しかしながら、上記のような修正を施すと、追加の工程及びコストがかかってしまうことになる。

また、不要な反射を防ぐために例えば反射鏡の縁部を遮光部材で覆う場合、部品点数が多くなり、追加の製造コストが必要となる。近年は、表示装置が表示する虚像の画角が大きくなるにつれ反射鏡も大型のものが必要になってきている。従って、遮光部材も大きくなり重量が増えてしまう。さらに、車両の振動により遮光部材と他の部材とが接触し異音が発生するおそれもある。

これらの問題点に鑑み、本実施形態では、図４のように角部２４１の異形によって反射膜２３０が反射する光に影響しないよう、非蒸着面２４０を設けることとした。本実施形態の構成とすることで、部品点数の少ない構造で、不要な反射が抑制された良好な表示品質を有する反射鏡２００が得られる。

次に、反射鏡２００の基板２１０が組み込まれる治具について説明する。図５に、治具３００の背面図を示す。治具３００は、基板２１０に反射膜２３０を蒸着させる工程に用いられる。図６（ａ）は、図５のＥ矢視図である。図６（ｂ）は、図５のＦ矢視図である。なお、本明細書の治具３００の説明において、基板２１０を組み込んだ時に反射鏡２００の反射面２５０に対応する面を「正面」とし、裏面２６０に対応する面を「背面」とする。

図５に示すように、治具３００の背面側の外形は、図１の反射鏡２００を裏返した形状に対応した概ね平行四辺形である。

治具３００は、穴３４０を取り囲むように設けられた枠体３１０を備える。図６（ａ）、（ｂ）に示すように枠体３１０の、図示上側である背面は平面部３１１であり、図示下側である正面は凹となった曲面部３１２である。図６（ａ）、（ｂ）のそれぞれ反対側の側面から見た場合についてもほぼ同様の構造である。

枠体３１０は、穴３４０の正面側において、穴３４０の周囲の全周に段差部３３０を備える。これにより、穴３４０の正面側の大きさは、穴３４０の背面側の大きさより段差部３３０の分小さくなっている。

枠体３１０は、穴３４０に向かって且つ背面側の平面部３１１から開放された、切欠部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄを備える。切欠部３２０ａは反射鏡２００の凸部２２０ａに対応する位置及び大きさを有する。同様に、切欠部３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄは、反射鏡２００の凸部２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄに対応する位置及び大きさを有する。

切欠部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄの正面側の内壁には、それぞれ反射鏡２００の傾斜面２２１に対応する角度の傾斜面３２１が設けられている。傾斜面３２１は、枠体３１０の内側に向かう下り傾斜に加え、図６（ｂ）に示すように、反射鏡２００の湾曲形状に従う傾斜が設けられている。

次に、反射鏡２００の基板２１０を治具３００に組み込んで治具３００を形成する方法について説明する。

図７に、基板２１０を治具３００に組み込んだ状態を示す。図８（ａ）は、図７のＨ部詳細図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＩ−Ｉ断面図であり、反射膜２３０が形成された状態を示す。

まず、治具３００を据え付ける。このとき、図６（ａ）、（ｂ）のように、平面部３１１を上にして曲面部３１２を下にする。

続いて、基板２１０を治具３００に組み込む。このとき、裏面２６０を上にして基板２１０を枠体３１０内に落とし込む。これにより、図８（ａ）に示すように、基板２１０の凸部２２０ａが治具３００の切欠部３２０ａにはめ込まれる。同様に、反射鏡２００の凸部２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄがそれぞれ治具３００の切欠部３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄにはめ込まれる。凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄと、切欠部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄと、の間には、平面部３１１側から見て基板２１０を位置決め可能に嵌合できる程度の隙間が設けられている。

基板２１０を治具３００に組み込むと、図８（ｂ）に示すように、凸部２２０ａの傾斜面２２１が切欠部３２０ａの傾斜面３２１に接する。この傾斜と、図６（ｂ）に示す傾斜と、により、基板２１０は治具３００内で安定した位置に位置決めされる。この状態において、基板２１０の反射膜２３０が形成される面と治具３００の段差部３３０とは、穴３４０の縁部から枠体３１０の縁部までの重複長さＸの分だけ重複する。

上記の凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ以外において、基板２１０は治具３００に接していない。これにより、基板２１０の特に反射膜２３０が形成される面に傷がつくことを防ぐ。

その後、下側から穴３４０を通して、図８（ｂ）の上向きの矢印のように、基板２１０の表面に反射膜２３０の材料を蒸着させる。反射膜２３０の材料は、段差部３３０で覆われた基板２１０の縁部には蒸着されないが、基板２１０と段差部３３０との隙間の分、穴３４０よりやや広い範囲に蒸着される。従って、基板２１０と段差部３３０との隙間の距離、及び重複長さＸは、必要な非蒸着面２４０の幅が確保されるように調整することが好ましい。反射膜２３０の蒸着が終了することで、鏡面となる反射膜２３０及び非鏡面となる非蒸着面２４０が形成された反射鏡２００が構成される。

その後、反射鏡２００は治具３００から取り外され、既定の後工程を経て表示装置に取り付けられる。

次に、本実施形態に係る反射鏡２００が車両用の表示装置に取り付けられた場合の使用態様について説明する。

表示装置１００は、図９に示すように、車両２に搭載される（例えば、車両２のインスツルメントパネル内に設置される）。表示装置１００は、車両２のフロントガラス３（ウインドシールド）に表示光Ｌを投射することで、表示光Ｌが表す画像を虚像Ｖとしてフロントガラス３の前方に表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）装置として構成されている。虚像Ｖとして視認される画像は、車両情報を報知するためのものである。これにより、ユーザ４は、フロントガラス３越しに見える風景と重なって表示される車両情報を視認することができる。

表示装置１００は、図１０に示すように、表示手段１０と、平面鏡２１と、反射鏡２００と、筐体３０と、制御手段４０と、を備える。

表示手段１０は、制御手段４０の制御の下で、車両情報を報知するための画像を表示する。表示手段１０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＬＣＤを背後から照明するバックライト等から構成されている。表示手段１０は、画像を後述の平面鏡２１に向かって表示する。これにより、画像を表す表示光Ｌが平面鏡２１に向かって射出される。なお、表示手段１０は、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイや、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、反射型及び透過型のＬＣＯＳ（登録商標：Liquid Crystal On Silicon）等で構成されてもよい。

平面鏡２１は、例えばコールドミラーからなり、表示手段１０からの表示光Ｌを反射鏡２００へと反射させる。

反射鏡２００は、表示手段１０から射出されて平面鏡２１で反射した表示光Ｌを拡大しつつ、フロントガラス３へと反射させる。これにより、ユーザ４に視認される虚像Ｖは、表示手段１０に表示されている画像が拡大されたものとなる。

筐体３０は、表示手段１０、平面鏡２１及び反射鏡２００を、各々が上述の機能を実現可能な適宜の位置に収容する。なお、制御手段４０の少なくとも一部は、筐体３０の外部にあってもよい。筐体３０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ている。筐体３０には、表示光Ｌの光路を確保する開口部３０ａが設けられている。筐体３０には、開口部３０ａを塞ぐように、透光性カバー３１が取り付けられている。透光性カバー３１は、アクリル等の透光性樹脂から形成されている。

制御手段４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されており、表示装置１００の動作全般を制御する。

反射鏡２００で反射した表示光Ｌは、透光性カバー３１を透過して、フロントガラス３へと向かう。このようにして、表示装置１００からは、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でユーザ４に向かって反射することで、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。反射鏡２００は、図示しない調整手段により図１０の時計回り又は反時計回りに回転移動可能に設けることができる。

反射鏡２００の角部２４１が図４のように異形であり、且つ、当該角部２４１まで反射膜２３０が形成されていると、虚像の縁部Ｖｅにおいて光の玉又は線のような不要な像が視認されることがある。また、虚像の縁部Ｖｅに線が枠状に現れることもある。これらの不要な像は、虚像Ｖが前方の景色から浮いて見えることにつながり、車両用の表示装置としての表示品質を低下させる原因となる。

図１及び図３（ａ）、（ｂ）に示す反射鏡２００のように、角部２４１の近傍に非蒸着面２４０を設けることで、不要な像の生成が抑制される。また、社交部材のような追加の部材を必要とすることがない。従って、本実施形態によれば、表示装置１００について高い表示品質が得られる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、基板２１０を治具３００に組み込む形態について、他の例を示す。

図１１に示すように、基板２１０は、前述の凸部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄとは異なり、基板２１０の裏面２６０と同一面を共有する凸部２２０ｅを備える。但し、裏面２６０と必ずしも同一面である必要はない。凸部２２０ｅの個数は、例えば４個である。

図１１の例では、凸部２２０ｅのみが突出しているのではなく、非蒸着面２４０が形成される部分も側部から突出している。換言すれば、基板２１０の側部において、外側の周縁部で且つ厚さ方向の中央付近に溝部２７０が形成される。凸部２２０ｅは、基板２１０の周縁部全体にある必要はなく、第１実施形態と同様に基板２１０を据え付け可能な程度の大きさがあればよい。

治具３００について、平面部３１１と同一平面を共有する載置部３６０が内側に突出している。載置部３６０は、基板２１０の凸部２２０ｅを載置するために必要な大きさがあればよく、内側の全周に設ける必要はない。また、段差部３３０も内側に突出している。これにより、枠体３１０の内側の周縁部において、段差部３３０と載置部３６０との間に溝部３５０が形成される。

基板２１０を治具３００に組み込む方法は任意である。例えば、治具３００は、分割構成であってもよい。図１１に示すように組み込むと、第１実施形態と同様に、枠体３１０と基板２１０とが重複長さＸの分だけ重複する。この状態で、下方から基板２１０に向けて反射膜２３０の材料を蒸着させる。

このように、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の反射鏡２００を製造することができる。

なお、この発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

基板２１０の材料は、上記実施形態の他に、ガラス又はガラス系複合材料であってもよい。

基板２１０を治具３００に組み込んで反射膜２３０を蒸着させる際に、基板２１０をバネで治具３００に付勢して固定することとしてもよい。

表示装置１００の構成は図示以外のものであってもよい。例えば、上記実施形態では平面鏡２１と凹面鏡である反射鏡２００とがそれぞれ１枚ずつ設けられているが、一方又は双方が複数個あるように構成されてもよい。

上記実施形態では凹面鏡の例について説明したが、平面鏡において同様の非蒸着面２４０を設けることとしてもよい。

上記実施形態では、基板２１０の全周に非蒸着面２４０が設けられている。この他にも、角部２４１による光の反射の影響が少ない領域においては、非蒸着面２４０を設けずに反射膜２３０を形成することとしてもよい。例えば、表示装置１００への取付位置において下の１辺において非蒸着面２４０を設けないこととしてもよい。

２ 車両
３ フロントガラス
４ ユーザ
１０ 表示手段
２１ 平面鏡
３０ 筐体
３０ａ 開口部
３１ 透光性カバー
４０ 制御手段
１００ 表示装置
２００ 反射鏡
２１０ 基板
２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ、２２０ｅ 凸部
２２１ 傾斜面
２３０ 反射膜
２４０ 非蒸着面
２４１ 角部
２４２ 仮想平面
２５０ 反射面
２６０ 裏面
２７０ 溝部
３００ 治具
３１０ 枠体
３１１ 平面部
３１２ 曲面部
３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄ 切欠部
３２１ 傾斜面
３３０ 段差部
３４０ 穴
３５０ 溝部
３６０ 載置部
Ｌ 表示光
Ｖ 虚像
Ｖｅ 虚像の縁部
Ｘ 重複長さ

Claims (4)

1. 基材と、
   前記基材の一の表面に配置され、光を反射する鏡面部と、
   前記一の表面の縁部に位置し、前記鏡面部に隣接する非鏡面部と、を備える、
   ヘッドアップディスプレイ装置用の反射鏡。
2. 前記非鏡面部は、前記基材の露出した表面である、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置用の反射鏡。
3. 前記一の表面と異なる面に配置され、前記基材を治具に位置決めして取り付けるための位置決め手段をさらに備える、
   請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置用の反射鏡。
4. 基材の一の表面の周縁部の一部又は全部を覆う治具を用意する工程と、
   前記基材を前記治具に位置決めして取り付ける工程と、
   前記治具に取り付けられた前記基材の前記一の表面の内、露出した面に金属薄膜を蒸着させる工程と、を備える、
   ヘッドアップディスプレイ装置用の反射鏡の製造方法。

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